介绍了光学显微镜的重要代表——激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)。通过采用激光光源、共焦光学系统和数字图像处理技术,CLSM可以在较短时间内获得高对比度、高分辨率的图像,减少样品受光损害的风险。CLSM广泛应用于细胞生物学、医学、药物开发和材料科学等领域,为科学研究提供了重要的支撑。通过深入了解CLSM的原理及应用,研究人员可以更有效地设计实验和分析数据,获得更精确的研究结果。探讨了CLSM的基本原理、应用领域及其未来发展趋势,强调其在促进高水平科学研究中的潜力和价值。

在现代教育与产业深度融合的背景下,基于知识图谱的教学模式为提升学生的系统化学习和实践能力提供了新的契机。以水质重金属离子光谱分析为案例,创新性地构建了以知识图谱为核心的分析化学课程体系,将理论教学、实验操作与企业实践无缝对接。通过设计集成化的教学流程,学生在实践能力、创新意识以及跨界思维等方面得到了显著提升,为传统教学模式注入了新的活力和动能,也为探索教育与产业深度融合的全新教学生态体系提供了新的视角和实施范例。

以“探秘跨越千年的靛蓝染料”为项目主题,开展本科生精细化工工艺学有机染料教学。将项目拆解为了解染料使用历史、探究染色原理、设计实验方案、制备表征产物、染色回收实践、交流展示成果等数个关键任务。学生通过课前预习初步认识靛蓝,通过指导课学习靛蓝的理论知识并在实践课中运用,以深化对有机染料靛蓝的全面理解,最后通过学生互评、学生自评和教师评价量表完成“教、学、评”一体化目标。

针对物理化学实验教学中长期存在的“重验证轻探究”等现实问题,开展了以DIY为手段的物理化学综合实验的课程改革,以期实现当下金课标准所倡导的“两性一度”建设目标。教学团队采用线上与线下相结合的教学模式,将培养学生的动手实践能力、综合创新能力贯穿于课程设计、课程实施、课程评价的全过程。改革后的实验课程致力于同时关照学生的主体地位与教师的主导地位,为建设一流本科实验课程以及促进创新型人才培养提供有益的借鉴。

退役锂离子电池回收再利用具有重要的经济和环保价值,如何高效环保地回收锂电池中的有价值金属成为化学、化工、材料类专业师生值得深入探讨的课题。本实验设计了一种氯化胆碱-抗坏血酸-H₂O低共熔溶剂(DES),探究DES萃取锂电池正极活性物质中有价金属的方法,寻找低成本、环保高效的金属回收技术。利用回收的金属离子经共沉淀及高温固相合成方法重新制备得到三元正极材料,所制得DES在55 ℃加热1 h对三元正极材料中有价金属萃取率均高达100%,再制备合成的三元材料颗粒形貌均一,首次放电容量高达135.6 mAh/g,100次循环后库伦效率保持率稳定在97.7%。该实验内容综合性强,有助于学生融会贯通多学科知识,既能激发创新意识和科研兴趣,又能培养科研素养,提升分析问题和解决问题的能力,实现了科教融合。

设计并实施了一种基于二氧化碳环加成反应的“虚实融合”实验教学模式,旨在弥补传统实验教学中理论与实践脱节的问题,培养学生的实践能力与创新思维。通过引入Materials Studio(MS)软件,学生完成了催化剂模型构建与反应机理模拟,并结合无水无氧操作与气相色谱分析,完成了CO₂环加成实验的全流程探索。教学实践表明,“虚实融合”模式显著提升了学生的理论理解力、实验操作技能及科研意识;同时,通过引入绿色化学前沿内容,强化了学生的低碳意识与社会责任感。本实验具有较强的可操作性与推广价值,为高校实验课程改革提供了实践范例。

荧光共振能量转移是光物理和光化学中的一个重要现象,描述了能量从一个荧光分子(供体)转移到另一个荧光分子(受体)的过程。介绍了一个基于荧光探针分子共混溶液的荧光共振能量转移实验的教学设计。本实验旨在通过测量分析荧光素和罗丹明B之间的能量转移现象,帮助学生直观理解能量转移的原理及其影响因素。通过系统简明的实验步骤,包括溶液准备、光谱测量、荧光共振能量转移实验操作和结果分析,学生能够掌握现代光谱技术的基本操作,提高实验设计和数据分析的能力。

荧光实验是大学仪器分析中的重要实验,荧光理论也是大学仪器分析和物理化学教学中的重要概念。使用传统的荧光物质荧光素和普通的荧光分光光度计,在已有的荧光实验设计基础上整合开发,既使学生在实验中尝试分辨荧光、瑞利散射、拉曼散射和光栅的二级衍射,又保留了荧光的定量测量操作。新实验内容充实,有丰富的师生互动,在学生熟悉荧光定量应用的同时,又帮助学生理解掌握荧光、瑞利散射、拉曼散射和光栅的基本概念,体验科研工作中碰到的真实问题,思考解决方法,从而显著提高教学质量。

为解决目前本科实践教学与“双碳”战略和绿色发展要求相脱节的问题,中国石油大学(华东)应用化学实践教学团队通过开展“绿色实践周”活动,进行化工产品生命周期评价,设置绿色实验项目和共建绿色环保企业实践平台等措施,将绿色化学与可持续发展的理念融入应用化学专业实践教学体系,探索出一条符合绿色发展战略的实践教学之路,培育面向未来的绿色化工领域专业人才。

教学策略知识是PCK的关键组分,本研究采用质性研究方法,以20位职前化学教师为研究对象,通过课堂实录、视频刺激和半结构化访谈等方式,探究职前化学教师教学策略的选择、来源及影响因素。研究发现:职前化学教师在课堂中广泛使用一般教学策略(如讲授和提问),但在模型建构、类比等特定主题教学策略的运用上仍显不足;教学策略来源多元化,主要包括文献、优质课例、个人教育经历和教学经验等,其中文献和优质课例占比最高;影响教学策略选择的主要因素为学生特点、课程内容、实际条件和个人能力。基于研究结果,提出丰富特定主题教学策略、优化策略来源、重视学生与课程因素以及提升教师反思能力的建议。

针对当前药物分析课程思政教学现有问题,依据逆向设计原则,将表现性评价应用于药物分析课程思政教学,按照明确思政教学目标、提炼思政目标内涵、设置思政表现性目标、创设表现性任务、开发评分规则、实施评价与反馈等流程实施课程思政教学。表现性评价的应用为解决课程思政实施效果内隐性与课程评价外显性的矛盾提供了新的思路,实现了资源建设-教学应用-实施评价的一体化,可为职业教育专业课程思政的开展提供参考。

立体化学基础章节涉及到的概念、专业术语较多,分子的空间结构抽象,造成学生难以理解和掌握。因此,将智慧教学工具雨课堂引入本章翻转课堂教学模式中,以问题为导向,并将情境学习、实验探究、模型演示、药学案例、随堂测验及课程思政贯穿于教学过程中,打造了互动活跃的课堂教学,激发了学生的学习兴趣和主动性,培养了学生批判性思维和探究精神,有效提高了教学效果和教学质量。

食品分析与检验课程教学中存在学生基础知识差异、学习动力不足和评价体系单一的问题。为此,尝试引入有生成式人工智能参与的课前个性化学习、课中人工智能辅助讨论和课后作业写作。教学实践表明生成式人工智能提升了学生的学习效率、兴趣和表达能力,在新工科专业课程教学中具有积极作用,为未来教学模式的探索提供了参考。

随着科学技术的发展和产业结构的升级,“新工科”已成为教育领域的重要发展方向。在这一背景下,笔者对近几年环境工程专业已学仪器分析课程的学生情况进行了在线问卷调查,结果发现原有教学与评价模式已不利于培养多元化、创新型、多学科交叉应用型人才。因此,结合学生的反馈与课程的特点,提出了“新工科”背景下基于OBE(成果导向教育)理念的仪器分析课程项目化教学改革的系列策略。通过课程的教学改革,能有效促进学生的理实结合,综合素质和创新能力也能得到进一步提升,为今后培养专业性的应用人才奠定了基础。

在人工智能技术快速发展的背景下,高校如何将传统学科教育与人工智能相结合,拓宽学生视野,激发创新思维,并培养高素质复合型人才,已成为教育领域的关键课题。生成式人工智能凭借其强大的知识生成与交互能力,展现了在教育中的巨大潜力,特别是在量子化学等抽象且难度较高的学科中。探讨了生成式人工智能在量子化学教学与学习中的应用,结合ChatGPT和DeepSeek模型,分析了其在生成教学内容、定制评估与反馈、互动学习等方面的作用。生成式人工智能正在重塑教育范式,从“知识传授”转向“能力培养”,其与教育深度融合的关键在于构建“AI+教师+学生”协同生态。

为解决放射化学实验教学中存在的实验成本高、放射性核素不易获取、实验不可逆、具有高风险性等教学瓶颈问题,实现实验教学数字化建设与拔尖创新人才培养的有效融合,北京师范大学放射化学教学团队利用虚拟仿真技术开发了“放射化学实验防护及应用实例”虚拟仿真实验。该实验项目包括放射性防护、放射性标记、产品分离纯化、质量控制等实验环节,打造了场景化、沉浸式与交互式相结合的实验教学模式,完善了放射化学实验课程体系,有效弥补了真实实验的不足,突破了放射化学实验教学需要专用实验室和专业防护设施的资源限制,避免了潜在的放射污染风险,最大限度地减少了学生的辐照剂量,解决了放射化学“做不到、做不好、做不上”的难题,促进了放化人才的培养。通过多年的实验教学应用和开放共享,育人效果显著,为虚拟仿真实验教学建设与应用提供了良好范例。

在“计算机与应用化学”课堂中引入机器学习技术,引导学生基于丙氨酸二肽的构象异构体数据训练神经网络模型,并对二肽分子骨架酰胺-Ⅰ带的振动频率进行预测。通过课堂实践加深了学生对人工智能应用的理解,强化了对分子结构与红外光谱的相关性认识,进而实现跨学科创新型人才培养的目标。

等电点是两性离子的核心理化参数之一,但是现行生化教材中给出的概念并不能准确反映其本质特征。与此同时,等电点的计算办法也存在逻辑缺陷,并且和概念显著脱节。本论文首先将等电点概念重构为“净电荷为零的两性离子的相对浓度最大时水溶液的pH”,然后构建了包含所有氨基酸粒子的“全”电离模型,并基于该模型从重构后的概念出发证明了等电点的计算公式。同时,本论文还在“全”电离框架下,通过系统分析氨基酸的电离行为,深入讨论了pH 对氨基酸电荷性质的影响。提供了理解等电点概念的新视角,同时严谨证明了氨基酸等电点的计算公式。相关分析讨论能帮助学生更为准确理解两性离子的电离,并为等电点相关的理论和实验教学提供重要参考。

普通化学原理课程中“物质结构基础”相关章节是在近代量子力学的发展基础上快速建立的,这部分内容的知识点多而散,在教授、学习和理解过程中需要不少精力。总结介绍了普通化学原理课程包含的德布罗意物质波、薛定谔方程、化学键理论、X射线晶体学、中心法则等科学进程中涉及的主要科学家和他们的交往故事。通过梳理这些科学发现背后的科学家师承关系,以及科学家之间的紧密交流对科学发现的推动作用,建立科学启迪时间线,为普通化学原理学习提供一个具体的科学发现图景。