李邵仁, 鲁效庆

(中国石油大学(华东) 材料科学与工程学院，山东 青岛 266580)

0 引 言

计算材料学是材料研究领域的重要组成部分，计算模拟成为材料科学研究的重要手段，与实验研究和理论研究并列[1-2]。学生学习计算材料学课程，既要学习第一性原理等理论基础，还要掌握各种计算模拟方法如量化计算、分子动力学、有限元等[3]。因此，本课程理论教学与实验教学并重，理论教学为实验教学的基础，实验教学巩固理论知识[4]。课程实验教学更注重培养学生的科学精神，提高学生实践能力、知识的运用能力以及创新能力。

实验教学职能是培养科研型高素质人才[5-6]。改变传统演示、验证性实验模式，增加设计性试验比重是拔高实验教学质量、培养学生科研素养的关键[7-8]。计算材料学课程是我校材料专业非常重要的专业必修课程，材料专业很多教师科研手段借助到计算模拟，因此，学院深化实验教学改革，探索以学生为主体的设计性实验，将教师涉及的学科前沿研究热点转化为教学设计实验，以学生为主体安排教学过程，探索了一系列不同层次的设计性实验。本文选取实验内容紧靠学科前沿，实验教学效果反响不错的设计性实验项目——卟啉染料敏化剂的分子工程设计实验为例，叙述实验选题背景、设计过程，分析实验设计的合理性和可行性，并重点介绍整个实验内容教学实施过程，为开发计算材料学设计性实验提供思路。

1 实验设计依据

1.1 实验内容设计背景

随着人们对能源的需求的不断增长及环境问题的日益严重，迫切需要绿色高效的新型能源，染料敏化太阳能电池作为一种极具潜力的无污染、低成本光电转换设备吸引了广泛的关注[9]。……