2019年教育部高教司强调要持续通过互联网+教育和智能+教育等方式实现高等教育变轨超车。要面向未来，推进信息技术与教育教学的深化融合。在之前2018年召开的新时代全国高等学校本科教育工作会议中，150多所高校认真学习贯彻《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》，并进行一流本科教育宣言，要致力于变轨超车，将继续深入推进互联网+高等教育，打破传统教育的时空界限和学校围墙，改革教学形态，教育形态和组织形态。 2018年4月教育部提出的《教育信息化2.0行动计划》强调要将知识资源数字化、平面资源立体化，实现互联网的大资源化[1-3]。

化工设计课程的教学目标是面向社会需求，培养服务于化工行业的拔尖创新型人才和卓越工程师人才。学生掌握化工设计的基本工作程序、了解化工工厂设计的内容、和相关的设计图纸、表格及文档，实践一个化工工厂的全过程，从厂址的选择到设备的设计和布置到开车试运行等全部过程。本课程的学习是对化工基础知识等传统教学模式的延伸和拓展，是一门综合性很强的学科，内容庞杂，概念较多，要求学生的实践性和创造性较强。化工设计课程是与其他高等教育基础课程和化工类专业课程互相渗透同时紧密相连，用到了高等数学、物理、化工伦理学、化工原理、分离工程、反应工程、机械制图、流程模拟等诸多知识，是化工类本科学生需要重点掌握但同时又表现出了相当大掌握难度的一门专业必修课。虚拟仿真是利用计算机等设备进行人机交互，给体验者创造一个实时反映实体对象变化的三维虚拟世界,并通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，提供体验者一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感。虚拟仿真技术有诸多优点，如多感知性、存在感、交互性、自主性、沉浸感、构想性等；其在机械制造、自动化、医疗、药学、化工、土建等多个专业教育领域有着广泛的应用。化工类高等院校通过虚拟仿真技术积极拓展化工专业课程建设，提高本科生的学习兴趣，优化教学模式，提高学生思维能力和解决实际工程问题能力，通过实现线上线下的虚实结合，增加了学生的参与度，提高了《化工设计》课程教学品质。

1 《化工设计》教学现状

《化工设计》课程以化工工厂设计为对象，系统讲授化工工厂设计的工作程序、国家和行业内的相关政策和规范、化工计算、设备的选型和设计、车间布置设计、管道设计、技术经济、非公用工程设计等知识。具有综合性(多专业基础课知识的综合与集成)、实践性(面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用)等特点。目的是培养学生综合运用所学理论知识解决工程技术问题的能力和创新意识，让学生了解化工设计基本原则、工作程序、工作内容、设计文档编制方法以及现代工具的应用，经历从单元过程到完整流程再到化工厂的设计全过程，为培养从事化工设计(包括化工工艺设计乃至化工厂设计)、化工生产管理方面的化工人才打下基础。

目前课程的理论教学部分主要采用以“教师授课为中心”的传统课堂授课模式。表现形式为以教师在课堂上进行系统讲解，而这种形式，难以激发学生的潜在兴趣和思维创造能力，学生在课堂上的整体参与度不高[4]。考虑到本科生在本科教育期间对真实化工工厂设计建造案例接触的机会较少，化工工厂设计实践教学资源非常有限，学生对车间厂房、仪器设备、管路走向等三维立体空间的构造比较陌生，不利于学生对知识的灵活掌握和运用，也不利于化工类学生毕业后在化工设计领域的工作发展。

同时，考虑到化工工厂设计实践的安全性和操作性、化工工厂设计的空间要求、技术难度、学生人数较多、学时较少，很难全覆盖的进行实际工厂设计的相关演练。因此，急需大力发展虚拟仿真技术为基础的互联网+《化工设计》教学体系，在虚拟世界中绝对安全的环境下实现可覆盖全体学生的沉浸式参与化工工厂的设计建造，增强学生的参与度，综合培养学生的综合能力，以弥补目前教学环节中的不足[5]。

2基于虚拟仿真技术的《化工设计》课程教学的优势

利用虚拟仿真技术，有望实现《化工设计》课程教学改革，通过多方面优化应用，解决目前课程存在的化工工厂设计的难操作、难参与的诸多问题。

2.1 三维体验沉浸感好

实现三维立体环境的体验，形象逼真，具有良好的沉浸感和多感知性，是虚拟仿真技术的突出优势[6]。学生可以在化工工厂某一车间内进行多感官的体验，利用视觉体验、听觉体验甚至是触觉体验来感受车间内各设备的平面布置和立面布置，感受设备之间连接的各管道的布置。通过在化工厂中进行漫游，感受厂区不同区域布置及思考为何进行如此布置，体验工厂的发展用地，公用工程设计。或清除现有设计，在原始地块上进行完全重新的布置，对生活区、生产区、行政区、配电室、中控室、发展用地等进行统一设计规划。通过三维模型等手段，将现实中难以进行的复杂化工工厂建设内容进行再现[7]，实现学生对化工工厂设计各知识。点的综合应用，实现学生和化工工厂的动态交互。以行业内大量实际数据作为数据库支撑，以书本理论知识作为导向，构建虚拟仿真的化工工厂设计环境和三维模型，模拟设计过程，以更贴近现实的手段解决本课程的知识点太抽象并且难体验问题[8]。

文章来源：《化工设计通讯》 网址: http://www.hgsjtxzz.cn/qikandaodu/2021/0304/619.html