山西省
在第五届全国大学生化学实验创新设计大赛——实验数字化设计竞赛中，山西大学安家祥、黎佳鸿、杨乐妮、谷晋冀、王蕾组成的“山西大学一队”在张越、邢隆飞、张明三位导师指导下，以作品“基于数字化设计的BZ化学振荡反应及拓展”突破重围，从全国533支队伍中脱颖而出，斩获大赛特等奖。这是该校第四次获得该项赛事的最高荣誉，为学校在该领域的学科发展再次注入了持久动力。
全国大学生化学实验创新设计大赛由中国化学会与高等学校国家级实验教学示范中心联席会联合主办，是化学学科重要的创新实践平台。本届首设实验数字化设计赛道，要求选手融合化学原型实验、数学建模与编程技术，推动人工智能与实验教学深度耦合。在这场化学与数字技术的跨界交锋中，山大学子以非平衡态热力学的动态可视化破题，凭借多学科协同的创新基因，再次印证了“数智化实验先锋”的硬核实力。
“道同气合志相感，虽旷百世如同僚。”这支队伍的队员们虽来自不同学院，但相同的目标促使他们走到了一起。来自化学化工学院2022级化学专业的安家祥、应用化学专业的黎佳鸿以及2023级应用化学专业的杨乐妮通过线上选拔的方式脱颖而出，来自计算机与信息技术学院2022级计算机科学与技术专业的谷晋冀则是通过导师的引荐加入这个课题，来自数学与统计学院2022级统计学专业的王蕾在体育课上与安家祥相识，并受他邀请加入了“基于数字化设计的BZ化学振荡反应及拓展”这一课题的研究团队。他们共同探寻实验背后的奥秘，在探索科学真理的道路上并肩同行。草稿纸上密密麻麻的公式、调试程序时的静心思考、答辩前的反复练习，都是他们追逐梦想的青春注脚。
这一课题形成的灵感来源于他们对BZ化学振荡反应的兴趣，以及对数字化技术在化学实验中创新应用的探索。BZ化学振荡反应作为本科阶段化学实验中唯一涉及非平衡态热力学以及非线性动力学的内容，其重要性不言而喻。但传统实验在时间和空间上有所限制，并不能完全反映相关内容，也达不到理想的教学目标。该实验有相对成熟的数学模型支持，模拟结果具有较高的准确度和可靠性，通过数学建模，能够准确模拟传统实验的缺失内容，所以他们决定将这个实验模型进行数字化。数字化后的实验模型不仅打破了传统实验在时间和空间上的限制，而且将数字化实验灵活多变的优点和传统实验的真实操作过程、直观现象观察过程相结合，更好地加深了学生对相关现象的理解。
在比赛准备过程中，团队成员各展所能，全力以赴。队长安家祥说道，这是他们团队成员第一次接触到BZ振荡反应有关非平衡态热力学以及非线性动力学的内容，这些内容本科阶段的知识范围，且全国范围内研究此内容的老师也很少，可谓门槛高、难度大。这无疑让他们的比赛准备过程更加艰辛。在最终形成的攻关网络中，他们所在的每一个节点都承载着不可替代的支撑作用。
安家祥和黎佳鸿肩负着理解与研习答辩问题的任务。“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”，他们并没有畏惧眼前的难题，而是选择调整心态、咬紧牙关，凭借顽强的意志成功翻越这座“大山”。安家祥在认真自学了fkn机理、俄勒冈模型等基础知识和理解指导老师的讲解内容后，他对模型有了更加深刻的理解和认识。谷晋冀通过编程，实现了数字化代码的编写，同时搭建了一个可以多终端访问的平台，供大家去体验这个实验的同时也能够充分利用计算机科学中的数据处理和分析方法，确保实验数据的准确性和一致性，他在调试程序时深陷困境，但他并未放弃，经过数个夜晚的钻研和不断地向老师虚心求教，他终于在程序与代码的计算之中找到了最优解法。在对化学知识的理解上，团队成员也曾产生过或多或少的分歧，但是大家不断沟通交流，求同存异，顺利化解矛盾。他们凭借这股顽强的毅力和合作共赢的团队精神，在这条布满荆棘的道路上稳步向前，越走越远。
作为队长的安家祥，凭借扎实的化学基础，在模型理解和推导上占据优势，如鱼得水。在团队磨合过程中，他向着理想不断迈进，成为团队的主心骨。谈及化学波演化模拟从单机版向网络版转化的过程时，杨乐妮感慨万千，这是团队前进路上的一只“拦路虎”。在单机环境下，化学波的模拟动画运行顺畅，可一旦改造为网络版，问题就接踵而至。前后端分离导致在直接传输后台数据和化学波演化进程时，时间不同步，网页演示出现失真现象；而前台软件又无法支持相关微分方程的计算。面对这一困境，团队没有退缩，经过反复试验，他们另辟蹊径，采用后台录像并实时传输到前台的方式，成功在网页端真实地呈现出化学波演化过程。这一成果惊艳众人，受到专家与评委老师的一致赞誉。
在这一过程中，指导老师功不可没。正如队长安家祥所说：“指导老师们不仅在工作和理论上为我们提供帮助，还在精神上时刻鼓励我们，使我们可以更加从容地应对答辩时的问题，并发挥出自己的最好状态。”杨乐妮也感触颇深，“在备赛的过程中，张越老师一直耐心地辅导、解答我们的疑惑，不仅为我们讲解了与课题相关的专业知识，还强调了答辩技巧。帮助我们提升了演讲表达能力的邢隆飞老师在化学实验的数字化方面为我们提供了专业辅导，帮助我们一起解决了很多计算机方面的关键技术问题。”正是因为各位指导老师的认真负责和各位成员的竭尽全力，团队才迎来了这次比赛的成功。
当团队成功模拟并观察到BZ化学振荡反应的那一刻，过往所有的艰辛都化作了最珍贵的礼物，见证着他们的成长与收获。正如谷晋冀所说：“那一刻的震撼和成就感让我们刻骨铭心，它让我们真切地领略到了科学研究的魅力与价值。”
苦尽甘来终有时，一路向阳待花期。回忆起那场激动人心的比赛，团队成员无一不感慨万千。“通过这次比赛，我结识了一群志同道合的朋友。我们共同攻克了无数艰难险阻，也共享了成功后无与伦比的喜悦。”王蕾如是说。来自不同专业的他们，就像原本散落的拼图碎片，于尝试中逐渐磨合，找到彼此的契合点。常言道，一个人或许能走得更快，但一群人携手共进，才能攀得更高、行得更远，这便是团队合作的强大力量。瞄准使化学波演化呈现更加真实这一目标，团队成员们知难而进，历经一次次试验的磨砺与挑战，终于攻克难关。张越、邢隆飞、张明三位导师尽心尽力地给予成员们支持与鼓励。谷晋冀回忆道：“每当团队因遇到棘手问题而进展不顺时，老师们总是鼓励我们冷静思考，迎难而上，不要放弃。”为了使项目趋于完美，队员们反复调试，即使答辩前的最后演习也全神贯注，不放过任何一个细节。在这场充满挑战的迢迢征途中，队员们日夜苦练，挥洒汗水；老师们指点迷津，保驾护航。正是大家的齐心协力，胜利的曙光才得以穿透重重迷雾，使得那些迷茫的困境、看似不可能的阻碍与挑战最终照亮了他们的前行之路。
“穷且益坚，不坠青云之志。”此次特等奖的获得对每一位成员而言都有着非凡的意义。在这一过程中，团队成员不仅实现了理论知识与专业技能的双重飞跃，还提升了协商合作与解决问题的能力。更为重要的是，这场比赛使志同道合的伙伴们相聚在一起。他们携手并肩，直面艰难险阻，同心同德，共享胜利欢颜。载誉而归后，队员们没有丝毫懈怠，而是以更加严格的标准要求自己，向着理想的未来坚定迈进，勤勉学习，继续奔赴属于他们的赤诚热爱。
千岩竞秀，非一石之功；百川赴海，乃合流之志。在山西大学这片孕育创新的热土上，这群青年以建模为砚、代码为墨，在传统实验与数字技术的交汇处，写下了青春注脚。期待更多山大学子循着他们的足迹，以好奇为舟楫，以韧性为风帆，在未知的海洋中探寻科学岛屿的轮廓。
（网易山西 黄晶 通讯员 张艺馨 程怡静 郭照阳 杨哲禹 助编 兰亚丹）
本文来源：网易山西
责任编辑：
兰亚丹_sx230703
