创新性计算材料实验设计与实践

实验内容与时俱进、实验环节科学设计是提高实验教学质量和培养学生创新思维的重要途径。围绕教师的科研热点和成果,利用Materials Studio(MS)软件中CASTEP模块,设计以计算分析晶体的电子结构为基础内容,不同层次深度拓展的创新性计算实验。该实验促进科研与教学融合,提高实验质量,提高学生运用基础理论知识分析问题的能力,培养学生创新思维。     

图像处理技术在河流动力学实验教学中的应用

基于图像处理技术,设计了含植物水流紊动及物质输运实验,通过学生自主开展实验方案设计、实验现场观察与实验结果分析,加强学生对河流动力学中河道水流紊动、泥沙起动及物质输运相关概念的理解,使学生熟练掌握相关理论知识、计算方法与监测技术。该实验教学对河流动力学课堂教学内容进行补充和拓展,并融合了科研中的前沿、交叉的科学问题,鼓励学生自主设计、独立分析,构建课堂教学-实验教学-科研反哺教学相辅相成的多元协同机制,有效提高了学生的实践能力和创新能力,增强了学生的科研兴趣,对人才培养模式改革和探索起到了一定的推动作用。     

关于绿色荧光蛋白发色团激发态动力学行为的实验设计与实践

绿色荧光蛋白(GFP)在生物体内具有发射高效的荧光特性,故可作为无生物毒性的标记蛋白而被广泛应用于分子生物学、细胞生物学以及药学等领域,其发现和应用是科学研究领域的重要里程碑。GFP带来的技术革命主要源自于其内部发色团的神奇特性,因此研究发色团的激发态性质具有重要意义。该实验将科研成果转换为实验教学内容,设计了"绿色荧光蛋白发色团激发态动力学行为的研究性实验"。实验内容包括文献调研、模型构建、电子结构计算与动力学模拟以及数据处理与分析4部分。通过该教学实践,学生的实验方案设计能力、计算过程排错能力以及实验结果分析能力都得到了显著提高。使学生在科研论文的写作和大学生创新项目的申请中取得了突出的成绩。     

SHPB试验技术在凿岩爆破工程教学中的应用

“凿岩爆破工程”课程是采矿专业实验教学的基础课程，对SHPB设备结构、实验过程、原理进行了介绍，让学生更加了解SHPB实验原理和岩石动力学参数的理论计算方法。通过借助SHPB装置与“凿岩爆破工程”理论课程相结合的教学方式，锻炼学生们的实践能力、理论应用能力及科研探索能力，提高学生对科研的兴趣，为大学生推开科研之路的第一扇门。     

基于创新素质培养的海洋科学专业综合实验设计与教学实践

针对海洋科学专业学生的创新素质培养，设计了一个符合新时代海洋科学专业培养要求的综合实验项目—珠江入海口微塑料污染调查与分析。该实验涵盖了监测位点布设、水样及底泥的采集与保存、微塑料分离与检测等内容，综合了海洋环境监测工作所需掌握的大部分知识点，可让学生了解科研全流程，激发科研热情和提升研究能力。教学实践表明，该实验提高了学生查阅文献资料和自主设计试验方案的综合实践能力，培养了学生的创新思维和科研素养，同时使学生认识到海洋环境监测的内容与方法需要与时俱进，意识到所掌握的专业知识与海洋强国的建设紧密关联，特别适用作为培养创新素质的海洋科学专业综合实验。     

基于综合素质培养的高分子综合实验设计与探索

设计了题为"聚丙烯酸系水凝胶的制备与吸附铅离子性能研究"的综合实验,并应用于高分子材料专业的实验教学中。该实验把新型材料运用到污水处理中,是用现代科技处理传统水污染的科学前沿技术。通过调研文献,设计了水溶液聚合、吸附实验、拟合动力学方程、红外光谱、扫描电子显微镜表征结构和形貌等实验内容。该实验内容来源于科研,集成高分子化学和高分子物理重点知识点,对学生的动手能力要求高,有利于提高高分子材料专业学生的综合素质和创新能力,从而解决复杂工程问题。     

N-亚水杨基-L-异亮氨酸钾的电子轰击质谱

对新合成的氨基酸希夫碱化合物 N 亚水杨基 L 异亮氨酸钾电子轰击产生的主要碎片离子可能形成的过程和归属进行了讨论 .实验发现 ,N亚水杨基 L异亮氨酸钾在该实验条件下发生了热分解反应     

研究型计算材料学实验设计与实践

依据材料科学发展的前沿知识,设计研究型"O2在Pt/TiO2表面吸附理论研究"的计算材料学实验。实验设计包括基础知识准备、模型构建及具体计算实施、计算结果分析讨论3部分,并在此基础上进行深层次内容拓展,实验内容密切联系学科发展前沿。教学实践证明,研究型计算材料学实验有助于学生熟悉模拟实验流程,掌握理论分析方法,提高运用专业知识能力,从而培养学生的科研能力和综合素质。     

基于FLUENT的连续波泥浆脉冲仿真实验研究

为使学生接触专业科研前沿,更好地培养其科学研究能力和创新能力,将随钻测量技术领域中连续波泥浆脉冲器设计的部分研究内容引入到实验教学当中,设计了基于FLUENT的连续波泥浆脉冲仿真实验。该实验可使学生熟悉计算流体力学的基本知识,学习FLUENT软件中建模、网格划分、流体分析等方法,掌握连续波泥浆脉冲发生器器工作原理及转阀设计思想,有利于培养学生的科学探索精神,并从中学到新的思维方式和研究方法以至有所创新。     

基于ANSYS的LNG船舱段结构强度仿真实验研究

为使学生接触专业科研前沿,更好地培养其科研与创新能力,将LNG船舱段结构强度研究内容引入到实验教学当中,开展了基于ANSYS的LNG船舱段结构强度仿真实验研究。利用ANSYS进行仿真实验,可对LNG船舱段结构强度进行研究,选取14种满载工况和14种压载工况,对LNG船在各个工况下的舱段结构应力和变形情况进行仿真,发现高应力部位,为改进船体结构提供指导。通过该教学和科研相结合的仿真实验,提高了教学效果,有利于提高学生的仿真能力,激发学生的科学探索精神,培养学生运用实验手段解决科研问题的能力。     

无机化学实验WO_3/g-C_3N_4杂化材料的制备及其光催化性能

本文设计了一个简单易行的WO3/g-C3N4杂化材料的合成及结构、性能表征实验,即采用煅烧法制备WO3/g-C3N4杂化材料;运用FT-IR、XRD、UV-Vis等表征材料的结构;以亚甲基蓝为模型污染物,考察材料的可见光催化性能,旨在使学生初步了解杂化材料的基本知识、常用的表征分析方法,以及环境污染物光催化降解方法。实验内容涵盖无机化学、材料化学、仪器分析、光催化性能测试等方面,有利于培养学生的探索精神和科研能力。     

大学物理课对培养学生创新精神和科研能力的研究

本文以公共基础课——大学物理课为例,分析大学物理课对培养学生创新精神和科研能力所起的作用,分别从授课内容的合适选取、教师自身严谨科学作风的带动和大学物理实验解决实际问题的动手能力方面进行,阐述基础课对学生能力培养的作用。结合课程本身特点,培养学生的科研能力和创新精神,为学生今后打好基础。     

开设“改善单链抗体亲合力的分子结构改造”特色实验课的体会

为本科生,开设了"改善单链抗体亲合力的分子结构改造"特色实验课,内容包括改善单链抗体亲和力的置换碱基确定及PCR引物设计实验,点突变单链抗体基因扩增及其重组表达质粒构建实验,点突变单链抗体表达及亲和力测定分析实验。通过实验,使学生掌握了抗体分子结构与其亲合力的关系的基本原理以及通过结构改造改善抗体分子功能的基本技术。对增强学生对生物技术的好奇心和兴趣,启发学生科研创新意识,培养学生的科研能力起到了积极的作用。     

精馏实验平台设计与实施

以精馏创新实验为案例,展示了为学生搭建研究性实验平台的做法,引导学生充分利用实验设施设计实施实验内容、综合分析实验结果。通过项目训练,学生的科研能力得到了提升,提高了学习兴趣,激发了创新意识,培养了团队合作精神。     

邻菲罗啉铜配合物的综合化学实验设计与教学分析

介绍了一个综合化学实验，该实验以1,10-邻菲罗啉为配体，通过调控配体与氯化铜的反应比例，合成了两个结构完全不同的邻菲罗啉铜配合物，并利用高分辨质谱仪对其进行了表征。同时，利用紫外-可见吸收光谱法测定了配合物与牛血清白蛋白的结合能力。实验内容涉及配合物合成、产物质谱表征、配合物性质测定等综合实验内容，旨在通过完整的科研过程激发学生的科研兴趣和探索精神，训练学生的综合实验操作技能，培养学生的创新思维和科研能力。实验具有反应原料简单易得、合成方法简便、产率高、用时短、实验操作安全可靠等特点，为实验项目的顺利开展提供了便利。     

化学综合实验课程的设置与大学生科研能力的培养

为培养学生的科研能力和创新意识,自2003年开始设置化学综合实验课程。该课程由2-3个大的系列实验构成,每个大实验的内容与教师的科研项目挂钩,且学科交叉。要求学生完成从产品的合成到结构与性能的检测,并在实验结束后结合相关内容写出小论文。教学效果信息反馈表明,该实验课程在培养学生严谨认真的科学态度和团结合作的科学精神方面起到了一定的作用。     

环境化学实验纳米ZnO的制备及其光催化性能

本文设计了一个简单易行的纳米ZnO的合成及表征分析,运用XRD、红外、DRS等表征了其结构特征。以亚甲基蓝为模型化合物、高压汞灯为光源,探索了其光催化性能。通过实验可使学生初步了解纳米材料的基本知识、常用的表征分析方法,以及环境污染物降解处理方法。实验内容涵盖材料化学、环境化学、无机材料合成、仪器分析、光催化性能测试等方面。实验内容的设置有利于培养学生的探索能力和科研能力。     

表面活性剂分子在固液界面吸附行为的实验设计

设计了一项从分子层面阐述表面活性剂在固液界面吸附行为的研究型物理化学实验,包括Tafel曲线的测量、吸附模型的拟合、量子化学及分子动力学计算等内容。该实验是电化学、表面化学、热力学、结构化学等理论知识的综合应用,将实验技能、科研思维和研究方法融入实验教学中,突出实验项目的研究性和前沿性,激发学生的创新思维和科研兴趣。     

晶体生长研究型实验设计与实践

依据材料科学发展前沿,设计"研究型晶体生长实验设计与实践"的材料制备及生长机理分析实验。实验设计包括实验过程、结构表征及结果分析分析3部分。在此实验基础上,可以对实验内容进行拓展,以满足学生培养中不同层次的需求。教学实践证明,综合型研究型晶体生长实验有助于学生熟悉晶体生长的基本理论和掌握基本的实验技能,了解学科发展最新动态,从而提升学生的科研能力和综合素质。     

科研项目支撑下环境化学开放性实验的改革和探索

开放性实验是培养学生创新思维、创新能力和实践应用能力,对学生进行科研训练的有效手段.以科研项目为支撑进行环境化学开放性实验设计,有助于学生加深对环境化学理论知识的理解,认知该学科前沿知识,有助于学生把握科研思路,培养学生具有开拓创新的科学精神、勤奋严谨的科研态度、踏实刻苦的工作作风及优秀的团队协作能力.以科研项目为支撑,对临沂大学环境化学开放性实验在指导教师选择、实验内容设计、实验教学形式及实验综合考核等方面进行的改革和探索.