化学反应工程主要研究工业规模化学反应过程的优化设计与控制，是化工、石油、冶金、材料等诸多研究过程工业专业的重要专业必修或选修课程，具有很强的理论性及实践性［1］。该课程内容涉及高度数学、概率统计、化工原理、物理化学、热力学等课程，知识要点多、难点多，学生在学习中普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题复杂［2］。不少学者［2－5］认为，增加实验、实训和设计实践环节，让学生理论联系实际是提高该课程教学效果的重要手段。但对于普通院校而言，增加实验、实训环节需要大量资金投入，而设计实践内容对师资力量特别是具备丰富设计经验的教师培养提出了更高的要求。近年来，虚拟仿真技术的快速发展为上述矛盾提出了新的解决方案。从2012年开始教育部提出大力发展虚拟仿真技术、重点建设一批国家级虚拟仿真实验教学中心［6］。虚拟仿真技术通过半实物、全数字化动态模型或3D虚拟现实仿真技术实现传统化工实验设备硬件功能的软件化，它具有沉浸感、交互性和自主性，能够用较少的资金投入实现化工实验、实践和设计过程的低成本、无污染、无危险的反复实践［7－8］。2014年西南民族大学“化学类虚拟仿真实验教学中心”获批为四川省省级虚拟仿真实验教学中心，本项目团队利用我中心正在建设的校内虚拟仿真教学平台，借助虚拟仿真技术对化学反应工程课程的课程建设进行了必要的改革与探索。
1我校化学反应工程授课现状
我校的化学反应工程课程只针对化学工程与工艺专业本科生开设。我校的化学工程与工艺专业开设于上世纪九十年代，而化学反应工程课程的授课历史也已有二十多年。近年来，随着西部大开发进程的加快，成都及周边地区特别是民族地区对化学化工类人才的需求旺盛，我校每年化学工程与工艺专业的招生人数始终保持在140人左右。前几年由于学校工科基础薄弱，我校反应工程课程主要通过课堂教学为主，缺乏实验实践设备和场地，学生对于课程中涉及的基本原理仅有一些感官认识，无法深入理解。随着人才市场对学生素质要求的不断提升，仅局限于课堂授课的化学反应工程课程急需通过改革课程内容和授课方法，提升课程教学质量和学生素质。
2虚拟仿真技术与化学反应工程课程的融合
从去年开始，随着我校化学类虚拟仿真实验教学中心获批省级实验教学中心，学校加大了对化学类虚拟仿真教学平台的建设，本项目团队适时、创新性地提出将虚拟仿真技术和化学反应工程的教学实践相结合，大胆尝试提升化学反应工程课程教学效果的新方式方法。2.1利用虚拟仿真素材真正实现多媒体教学十四年前，我校就全面实现了多媒体教学，但是由于多媒体素材开发的滞后，使得过去的多媒体教学大部分是文字、公式、图片等的罗列。由于PPT播放速度快，多数学生对于课程理论内容一知半解，对学习的公式和图片很难融会贯通。从2014年开始，化学类虚拟仿真教学平台的一期建设项目中加大了对教学课件素材的购买和建设，如“合成氨素材库”“工业反应器素材库”等等，化学反应工程课程在多媒体教学中更多采用flash动画等动态多媒体形式进行教学，将公式、文字和图片融会贯通，复杂的内容变得浅显易懂，学生在课堂上的学习负担减轻，提升了学习效果。
2.2通过实物和实训模型加深理论学习效果
过去由于实验经费和场地紧缺，化学反应工程课程缺乏对应的实验和实训课程。自2015年开始，借助化学类虚拟仿真教学平台的实物模型和实训模型，我们开设了“化工仿真”和“化工专业实验”两门课程，通过专业实验加深学生对于工业反应过程和反应器理论的认识，通过实训课程扩展学生对于实际反应器具体操作方法的知识了解。例如:通过全混流反应器和平推流反应器仿真模型，学生可以深入理解“返混”的概念;通过多釜串联实训模型，学生可以深入理解停留时间的评价方法。实践过程中，学生通常4～6人一组，每个人均能够动手操作，因此加深了理论联系实际的效果。
2.3仿真软件教学使表面学习转变为底层学习
除了课件素材和模型以外，化学类虚拟仿真教学平台建设中还包括了“基础实验”、“专业实验”、“生产实训”三大仿真软件教学模块。其中，与化学反应工程课程相关的软件包括“CO中温－低温串联变换反应”、“乙苯脱氢制苯乙烯”、“催化反应精馏法制甲缩醛”等。以上软件的使用将学生对于理论课程的学习不再停留于公式推导、反应器结构等孤立的表面学，而是通过工业实例使学生将原理、实物、工业运用融会贯通，实现一种基于深层次理解的底层学习。这一过程使得该课程的学习效果显著提升。
2.4课上被动学习转化为课下主动学习
由于我校为二本院校且学生多来自少数民族地区，学生的知识基础较为薄弱，为了掌握课程内容需要反复练习和操作，需要更多的学习时间。但学校的实验设备和场地等硬件设施和资金均无法满足学生的长时间的课上学习。因此，我校化学类虚拟仿真教学平台建设投入部分资金建设了虚拟仿真网络共享平台，使得学生能够通过电脑、手机等客户端可以方便的访问学校的虚拟仿真软件资源。在课余时间，学生为了掌握课程内容、提升考试成绩，可以花大量的时间通过网络有针对性的对个别难点内容进行反复操练。这一举措将学生的学习由课上转变为课下，将学习方式由被动转变为主动。这一措施提升了学生对化学反应工程课程的学习热情，让教师有时间和动力去丰富共享平台资源，进而从根本上改变了课程的学习方式，提升了学习效果。
3成绩与问题
通过近一年的教学改革，我校化学反应工程课程的教学效果初见成效，学生对该课程的学习热情极大提升，课程期末考试优秀率增加至10～15%，学习效果有效提高。在实践过程中，我们也发现了不少现存问题需要解决。本次课程教学改革主要在于虚拟仿真技术和多媒体课堂授课之间的融合，由于探索时间短，故目前主要存在的问题都在于二者之间融合的兼容性问题，如:(1)如何实现多个课程之间的系统性融合从反应工程课程角度而言，新开的化工仿真和化工专业实验是反应工程学习的辅助课程，但从整个化工专业角度，三者均为专业教育服务，如何能将这局部与整体之间的关系进行融合是一个系统性问题。(2)硬软件资源与共享平台无法全方位融合目前，共享平台对于提升学生学习积极性和自觉性有很大帮助，但是由于共享平台和硬件、软件资源的接口不同，导致存在兼容性问题，要实现所有硬软件资源与共享平台的全方位融合需要学校和各个硬软件生产企业深入合作，这需要政策、人力、资金等多方位的支持。(3)实践硬件设备和专业软件之间缺乏直接联系目前，实践硬件设备和专业软件之间并无必然联系，有些硬件设备没有相应的软件支持，而多数软件也没有硬件实物作为对照，故而学生学习时对某个对象只能了解其硬件和软件方面，无法全面深入理解。为了解决这个问题，需要硬软件生产厂家提升自身产品研发深度，尽可能做到硬软件结合。
4结语
本教改课题借助国内迅速兴起的虚拟仿真实验教学平台建设的东风，创新性地将虚拟仿真技术和化工核心专业课程化学反应工程的教学实践相结合，做出大胆尝试，取得了较好的教学效果，课题研究中也发现了该系统中存在的问题，为提升我校以及类似民族院校的工程类专业课程的教学改革提供实践经验和理论依据。
作者：陈晓 张嫦 刘东 程昌敬 左芳 冉茂飞 单位：西南民族大学化学与环境保护工程学院
