通过实验认知、材料制备、构效关系、设计应用4个模块的虚拟仿真实验，学生在强化安全知识的同时掌握合成原理、分子结构与发光性能规律、提升自主设计和独立实验的能力、并结合发光器件制作实现综合应用和解决复杂工程问题的能力。借助虚拟仿真教学共享平台，学上可在电脑端完成本虚拟仿真实验，系统可以自动生成实验报告，并给出实验分数，实现了考核、评分与质量评估；另外，学生也可以在虚仿教室中与老师互动式完成本实验，通过导引式操作训练和身临其境的三维虚拟仿真实验系统，使学生切实掌握实验技能，达到良好的教学效果。

1.环节一：实验认知

教师布置实验任务，学生按小组进行讨论。学生登录实验项目学习熟知实验原理、实验方法、操作步骤等，完成实验室漫游、测试仪器和无水无氧合成流程等实验演练工作。在此过程中，教师进行监督和指导，让学生了解行业和专业的现状及发展趋势，帮助解决过程中出现的问题。进行必要的总结，解答共性问题。

2.环节二：材料制备

学生完成材料的合成步骤，通过合成前检验获得理想的实验结果。学习和掌握无水无氧聚合物合成全流程。要求学生课下总结影响材料结构性能的因素，充分认识合成过程中的实验参数控制对合成产品的性能影响，掌握基本的仪器表征技术和方法，明确材料“结构”与“性能”的相辅相成的关系，提升学生对合成工艺精益求精的意识，学会用仪器辅助科学研究实现问题解决。

3.环节三：优化设计

学生分组后，教师分配不同的任务。要求学生探究不同合成条件对聚合物结构和性能的影响，绘制和构建相应的曲线图及数据模型，掌握聚合物材料发光性能随合成条件的变化规律，并优化获得半导体发光聚合物材料最佳发光效率对应的合成条件。促进学生发现问题、分析解决问题，勇于探索，培养创新思维，动手实践能力以及努力进取、探索规律的品质。

4.环节四：器件应用

根据上一环节探究的实验规律，匹配最佳合成参数条件，并用于半导体发光聚合物材料的制备。获得的产物作为发光层材料组装在PLED器件上，通过器件制备和发光性能测试，进一步了解PLED器件的发光原理、性能影响因素。进一步了解半导体发光聚合物在PLED器件和信息显示领域的应用，了解行业发展前沿。培养学生知识运用能力、实现学以致用，提升专业认同感和责任担当。

最后，提交实验报告，系统自动给出实验成绩。由教师进行评估，并针对实验过程中出现的问题与学生进行线下的总结和讨论，挖掘解决上述问题的基础知识或专业知识，帮助学生树立正确的价值观，培养学生遵守规章制度，树立爱岗敬业、诚实守信的职业素养。

半导体发光聚合物不仅具有半导体的光电特性，同时还具有聚合物优异的加工特性，在柔性显示、柔性能源器件、柔性电子皮肤等柔性电子产业领域起到引领和支撑作用。

半导体发光聚合物材料的设计制备与应用是高分子材料学科的重要实验内容，但在真实实验中，存在实验风险高、操作要求高、实验消耗高、时空限制严的“三高一严”问题，极大的限制了学生实践能力的培养。

团队依托材料学院、有机电子与信息显示国家重点实验室的教学及科研资源，将国家自然科学二等奖等科研成果引入实验教学，开发了“半导体发光聚合物的设计制备与应用虚拟仿真实验项目”，拓展实验教学的广度和深度，有效的培养学生创新思维和探索研究的综合能力。

本实验项目主要涵盖四大模块：

实验认知模块，学生通过微观动画学习基本聚合知识和器件发光原理。另外，将实验安全知识贯穿于整个虚拟实验中，全面提高学生的实验安全意识。

材料制备模块，学生通过互动式操作，掌握发光聚合物的制备与检测工艺，培养学生独立实验和分析测试能力。

优化设计模块，学生通过“控制变量法”和“响应面法”优化设计合成参数，实现高性能发光聚合物的制备，培养学生综合探究能力和实验创新能力。

器件应用模块，学生将合成的发光聚合物材料应用到柔性发光器件的制备中， 了解聚合物发光器件制备及产业应用，培养学生解决复杂工程问题的能力。

思政目标：本虚拟仿真综合实验项目设计立足于自身院校及团队的科研工作，明确高分子新材料可为国家伟大复兴计划提供战略保障，增加学生科技文化自信，深化学生家国情怀，将个人理想和中华民族复兴大业有机融合，树立科技报国、科技强国的远大志向；在综合型复杂实验过程中培养学生勇攀科研高峰、善于思考、严谨细致的科学精神以及多方面协作研究的团队意识。

知识目标：掌握半导体发光聚合物Suzuki偶联反应的实验原理；掌握半导体发光聚合物制备的实验方法及实验操作要点；掌握聚合物分子量、光学性能表征、测试及分析方法；了解聚合物聚合度和发光效率的影响因素；巩固各类大型仪器的操作原理及实验结果分析。

能力目标：在复杂综合型实验项目中引导培养学生的创新设计能力，掌握参照物体系选取、变量控制、建立函数模型等常用实验设计研究方法；在全流程“材料制备-材料测试-性质研究-功能应用”实验操作中全方位培养学生的综合实践能力及安全防范能力。在材料制备环节培养其聚合物合成及危险规避能力，在材料测试环节培养其多种分析仪器的规范操作能力，在性质研究过程中培养其知识转化及分析思考能力，在功能应用环节培养其大型设备操作能力及应用拓展能力。

上述实验教学项目培养了学生知识运用能力、综合实验能力、科研辩证思维能力；培养了学生团队协作意识、科研创新和严谨的工作态度。实验教学目标的达成将有助于学生毕业后快速适应相关工科企业和科研机构的工作模式，为毕业生成长为高阶应用型“新工科”人才奠定了基础。