从科教融合角度出发，结合多年的实践教学经验，本论文设计了三维石墨烯水凝胶和气凝胶的综合实验。选用氧化石墨烯与抗坏血酸钠为反应物，利用一步水热自组装法快速合成三维网络结构的石墨烯水凝胶，经真空冷冻干燥后获得石墨烯气凝胶，并用透射电镜、扫描电镜、红外及紫外分光光度计对其结构和组成进行表征。在此基础上，系统研究并归纳抗坏血酸钠还原氧化石墨烯的反应原理、水凝胶的形成机理，探讨反应容器对于水凝胶形貌和宏观结构的影响，考察反应物浓度对石墨烯水凝胶、气凝胶承重性能的影响。本实验将当前的科研热点与实验教学紧密结合，包括材料设计合成、结构与化学组成表征、性能测试三方面的内容，实验原理明晰、研究内容丰富、难度层层递进，具有较强的综合性和可设计性，有利于培养学生的实验技能、提升其科研素养，锻炼其深入思考问题和解决问题的能力。