高等学校的实验教学是创新人才培养体系的重要组成部分，也是实践教育环节的关键一环，对于提升学生的综合素质，培育学生的创新意识、创新精神及实践能力，具有不可替代的作用。实验教学既能巩固课堂理论内容，增加感性认识，又能培养学生实事求是的精神、理论联系实际的学风及严谨治学的态度。总之，实验教学与理论教学相辅相成，二者在人才培养体系中需要统筹协调，共同促进学生综合素质的全面提升。大型仪器资源有限，目前高校的大型仪器实验教学多局限于演示性实验，学生缺乏动手实践机会，从而难以充分实现实验教学的预期目标。为了有效应对这一挑战，我们通过引入大型仪器虚拟仿真操作平台，依据实验室实际布局搭建模型；每个虚拟仿真实验均提供正确的操作步骤提示及实验注意事项，操作画面兼具环境真实感、强交互性和操作灵活性，为学生打造了一种三维高仿真度、全程参与、实时信息反馈与操作指导并重的虚拟操作环境。总之，虚拟仿真实验不仅是大型仪器实验教学改革的一条可行之路，也是学生自主获取知识和技能、体验科研过程与方法、提升创新意识的重要途径，必将对实验教育教学改革与发展产生积极的推动作用。基于上述原则，本书在编著过程中强调虚拟仿真实验课程的学习，重视对学生实验技能与创新能力的培养和训练。本书所采用的虚拟仿真软件由北京欧倍尔软件技术开发有限公司及山东星科智能科技股份有限公司精心制作。本书内容紧密围绕该软件的功能与应用展开，旨在帮助学生牢固掌握专业知识，为培养具备探索精神的创新型人才奠定坚实基础。全书内容广泛，简明适用，既可作为材料科学与工程相关专业师生的教学参考书或实训教材，也可供材料科学领域的技术人员与科研人员参考。本书由王兆波、张萍萍、肖海连等编著，并得到了白强、于薛刚、于寿山、李斌、孙瑞雪、李成栋、刘春廷、单妍、刘静、董红周、隋静、姜迎静、赵云琰、李佳润、周震芳、张忠华、薛蓉、李浩、崔学晶、窦新玥、贾长超等多位老师的鼎力支持与参与。全书由滕超老师负责核校。在此，特别感谢青岛科技大学材料科学与工程学院相关老师的积极支持与帮助！鉴于编著者水平与经验有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者不吝赐教，予以批评和指正。

编著者2025年2月

本书是结合材料科学与工程专业和学科的全面发展对人才的需求编著而成的。虚拟仿真实验能够提供高仿真度、全程参与式的虚拟操作平台，使读者能够更好地体验和了解实验的全过程和方法，从而为培养出有探索精神的创新型、科研型人才打下坚实的基础。本书主要内容包括X射线和光电子能谱分析仿真实验，电子显微分析仿真实验，光谱分析仿真实验，色谱分析仿真实验，热分析、核磁和电化学分析仿真实验，金属材料分析仿真实验等。全书力求覆盖面宽、内容精选、简明实用，便于实际应用指导和自学，既可以作为材料科学与工程相关专业师生的实训教材或教学参考书，也可供相关领域的技术人员和科研人员参考。

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第一章X射线和光电子能谱分析仿真实验001实验1X射线衍射物相分析仿真实验001实验2X射线单晶衍射仪测定溶菌酶晶体结构仿真实验008实验3X射线光电子能谱仪仿真实验017

第二章电子显微分析仿真实验029实验4SEM_EDS测试钨酸铋试样仿真实验029实验5TEM_EDS观察二氧化硅形貌及粒径测试仿真实验042实验6扫描探针显微镜轻敲模式成像仿真实验057

第三章光谱分析仿真实验065实验7苯甲酸红外光谱测定仿真实验065实验8紫外_可见分光光度计测定化合物浓度仿真实验075实验9ICP测定饮用水中金属元素浓度仿真实验080实验10原子荧光光谱仪仿真实验088实验11原子吸收光谱法分析茶叶中Pb含量仿真实验097

第四章色谱分析仿真实验107实验12气质联用仪定性分析含苯基团化合物组分的仿真实验107实验13气相色谱仪定量分析样品中苯、甲苯、二甲苯含量仿真实验114

第五章热分析、核磁和电化学分析仿真实验120实验14草酸钙的热分析仿真实验120实验15核磁共振波谱仪仿真实验125实验16铁氰化钾体系电化学性能测试仿真实验130实验17激光共聚焦显微镜仿真实验137

第六章金属材料分析仿真实验149实验18铁碳合金成分、组织、性能之间关系的综合仿真实验149实验19金属样品的成分检测仿真实验153实验20金相显微镜的构造和使用仿真实验160实验21金相试样制备仿真实验163实验22端面淬火仿真实验169实验23钢的退火、正火和回火热处理仿真实验173实验24金属材料冲击仿真实验178实验25金属材料拉伸仿真实验180实验26金属材料压缩仿真实验184实验27金属材料硬度仿真实验186

附录实验室安全守则196

参考文献197