实验教学
虚实融合的碳量子点综合实验教学设计与实践*
林碧霞**
华南师范大学化学学院 广州市生物医药分析化学重点实验室 广东省化学实验教学示范中心 广东广州 510006
Design and Practice of Comprehensive Experiment on Carbon Quantum Dots Based on Virtual-Real Integration
LIN Bi-Xia**
College of Chemistry, South China Normal University, Guangzhou Key Laboratory of Biomedical Analytical Chemistry, Guangdong Chemical Experimental Teaching Demonstration Center, Guangzhou 510006, China
摘要： 针对碳量子点合成实验教学存在的耗时长及学生微观机制认知薄弱等问题,研究构建了基于虚拟仿真与实体实验融合的综合教学体系。该体系以成果导向教育(OBE)和建构主义理论为指导,设计“合成-调控-应用”知识链,通过“先虚后实、虚实互补”的教学路径,形成“理论-虚拟-实践-应用”闭环流程。虚拟模块利用三维动态模型与能级跃迁动画可视化微观形成机制,嵌入模拟参数优化过程,引入参数超限预警与安全操作模拟,降低实验风险;实体模块聚焦规范操作与检测应用,结合数据分析与拓展任务强化实践能力。教学实践表明,教学效率显著提升,实验周期缩短56%,成本降低 75%,学生对相关机制理解加深,安全意识强化,多数学生能掌握知识技能,部分展现出创新思维。该体系实现了前沿技术与教学深度融合,为“三高三难”实验教学改革提供范式,为新工科人才培养探索了虚实融合的创新路径。
关键词： 碳量子点 ,
虚拟仿真 ,
虚实融合 ,
成果导向教育 ,
建构主义理论 ,
实验教学
收稿日期: 2025-03-17
基金资助: *国家自然科学基金面上项目(21575043);教育部产学合作协同育人项目(201901100003);2025年教育部中央电化教育馆高等学校虚拟仿真教学创新实验室项目;广东省教育厅高校特色创新项目(2020KTSCX033);广东省高等教育学会实验室管理专业委员会基金项目(GDJ20240070);2024年华南师范大学质量工程建设项目;2024年华南师范大学实验教学一流课程培育项目;华南师范大学第二十批综合性、设计性实验项目
通讯作者:
**E-mail:linbixiaxia@126.com
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