氰基丙烯酸酯20世纪70年代被引入法庭科学领域,成为显现非渗透性和半渗透性客体上潜在手印的高效方法。通过介绍氰基丙烯酸酯胶黏剂的发现与应用历史、聚合机理与手印显现原理、显出手印的增强方法,丰富了化学教育中关于聚合物、有机染料、荧光现象等方面的教学内容。

乙二胺四乙酸(Ethylenediaminetetraacetic acid,简称EDTA)是一种高效的螯合剂,可以应用于棕地修复中,具体体现在棕地空间(土壤、水体和空气)中重金属污染物含量的测定、清除,促进环境中的微生物反应等方面。首先介绍棕地相关的概念,重点从以EDTA为螯合剂制备的化学淋洗制剂、电化学絮凝剂、络合纳滤剂及EDTA分析滴定法2个角度阐述了EDTA对于棕地修复的应用。结合一个棕地治理工作的成功案例,总结螯合剂EDTA和配位反应的使用在棕地修复中的效果和我国棕地治理的现状,可以为EDTA与其相关反应在棕地修复中的实践应用提供一些参考。

新经济时代对应用化学专业人才精细化工方向课程体系提出了新的要求,从分析建设精细化工课程体系的价值入手,对精细化工方向教育的现状进行了研究,从理念维度、课程组织维度、培养目标、培养主体需求维度对精细化工方向课程体系提出了设计设想。同时也从这4个维度出发提出了相应的实现路径,以期促进精细化工专业课程体系更加适应新经济时代的要求。

类比思维作为一种高阶思维,在创新型人才的培养中起着重要作用。尽管这种高阶思维的培养难以量化评估并且在科学教育研究中缺乏明确的指导,但它却与类比教学的细节设计息息相关。因此,根据类比推理的结构映射理论,对有机化学概念中类比的课堂呈现进行了映射图解设计,注重引导学生关注关系结构,以期在有机化学教育的点滴渗透中加强学生对类比推理过程的了解,并促进其高阶思维的形成。

介绍了化学热力学基础和葡萄糖体内氧化的3个阶段。葡萄糖体内外氧化符合化学热力学原理中的盖斯定律;酶参与和ATP的引入提高了反应活化分子数,实现了常温常压下的葡萄糖体内氧化;葡萄糖体内氧化的多步骤有助于获得最大非体积功,且多步反应可以有效调控能量在体内的释放速度;葡萄糖体内氧化的前2个阶段证明了葡萄糖可以适应不同条件为生物体提供能量,且不同阶段的中间产物也在生命活动起着重要作用。通过延伸讨论揭示了ATP在葡萄糖体内氧化的三重作用,作为能量形式提高反应活化分子数和存储能量,同时ATP还具有催化剂的特点。

Cram经验规则在判断与手性中心相连羰基的亲核加成立体选择性方面具有重要应用,目前教材常采用Newman投影式结合Cram规则进行主要产物的预测,而当Cram规则使用于其他构象表示式如锯架式、伞形式及Fischer投影式时,需要先进行构象转换,这对学生的空间想象能力及抽象思维提出较高要求,导致在判断时容易出错,是有机化学学习的一个难点。通过对Cram规则的深入分析,介绍Cram规则如何直接应用于除Newman表示式外的常用构象表示式,以避免费时费力又容易出错的构象式转化。

以FeCl₃·6H₂O催化合成乙酸乙酯为教学内容,采用“翻转+分段式”混合教学方法对整个实验过程进行了改革探索。通过教师准备学习资源,学生自主学习,课堂分段讲解,互动交流以及跟踪评价等,探讨了大学有机化学实验实施“翻转+分段式”混合教学方法的有效途径。实践结果表明:混合教学模式能够显著促进学生对实验内容的理解和掌握,明显增加学生自主操作的时间,还能有效降低实验过程中的安全隐患。

针对化学实验课堂中学生事故频出、教学效果低下的问题,以无机与分析化学实验(I)中部分基础操作为例,借助眼动热点图研究对比了师生在实验操作中的关注点,分析了造成学生注意力发散的原因,并尝试从新的视角阐述存在已久的教育问题。在此基础上提出了一些相应建议,明确实验操作的规范化需遵循循序渐进、反复训练并逐步强化的原则,为进一步优化实验课程设计、发展化学实验教学活动实践提供科学的理论基础与支持。

以近年来食品安全检测样品前处理研究为基础,探索了一个由科研成果“改进QuEChERS法提取测定水产品中邻苯二甲酸酯类增塑剂”设计转化而成的研究型仪器分析实验。以环境友好的改进型QuEChERS前处理技术,结合气相色谱-质谱法,成功检测了水产品中邻苯二甲酸酯(PAEs)。在教学实践中学生全程参与了实验项目的文献检索、实验设计及实验结果与讨论等工作,激发了学生的学习热情与学习主动性,同时也提高了学生的科研能力与论文写作能力。

设计了一种测定镁的相对原子质量的“双量气管”新装置,通过正交实验对测定镁的相对原子质量的主要影响因素进行了探讨,得到了该装置的最佳实验条件为:镁条质量为0.016 0 g,H₂SO₄浓度为2 mol/L,H₂SO₄用量为2 mL。此条件下测得镁相对原子质量为24.322 3,相对误差为0.071 1%。该装置操作简单,有效地克服了传统装置操作繁琐、液面调控不准确以及容易溢水的缺点。实验测定结果达到无机化学实验的要求。

针对目前蒸发结晶实验教学的需要,以实验室常用玻璃器材为主,设计了一种蒸发结晶装置。该装置包括数显加热搅拌装置、蒸发瓶、滴液装置、H型管、套管式换热器、冷凝液接收装置、连接装置和原料液储罐等8个部分,结构简单、占用空间小。并以硫酸铜溶液的蒸发结晶过程为例,对其使用方法进行了研究。通过外形的设计,可实现装置安装时长在15 min内,用时短,拆卸方便;通过控制原料液浓度和流速,实现对晶体的生长速度和形状的调控;原料液可循环使用,原料节约;玻璃器材为主,原理展示清晰;以硫酸铜水溶液为原料液,颜色鲜艳,便于演示。该装置能较好地满足高校工程类专业实验教学的需求。

以化学专业本科学生的视角,针对化学实验教学中存在的问题与不足,提出了大学化学实验教学的优化方案,包括全过程的网络平台化、实验过程中对操作的规范与严格、预习报告和实验报告的表格化以及实验前对相关知识与背景的拓展和实验后的再强化等建议。

通过开放性问卷、半结构化访谈等数据收集工具,采取质性研究方法对数据进行自下而上的分析,探查化学师范生TPACK的影响因素。结果表明,影响因素可分为客观因素与主观因素,其中客观因素主要包含宏观、中观及微观层面的外在因素,主观因素主要为化学师范生的知识、信念与能力。据此对我国化学师范生培养以及后续研究提供参考。

利用微信公众平台和移动网络辅助教学的优点,改革农科院校中非化学专业公共基础有机化学实验课传统教学模式,构建了“课前翻转教学,课中解惑内化,课后巩固提高”的三段混合式新型教学模式,并对此类教学模式的构建原则,特色微信公众平台建设、应用情况及注意事项进行实践研究。

“酚醛树脂的合成”是一个典型的高分子化学逐步聚合实验,教材中原有的实验方案与石油工程专业结合不紧密,导致学生对酚醛树脂的合成机理、油田应用了解不够深入。通过对原有实验方案的不足之处进行了分析,提出用氢氧化钠溶液替代氨水作为反应的碱性催化剂,所合成的酚醛树脂具有良好的水溶性。随后将所制备的水溶性酚醛树脂用作聚丙烯酰胺的高温交联剂,得到油田常用的调剖堵水化学凝胶。改进后的实验方案更加贴近石油工程专业的现场应用,操作更为便利安全,同时满足了“高分子化学及物理”“油田化学”2门课程对该知识点学习的要求,使学生在加深高分子化学基础的同时还增强了应用所学知识解决工程问题的能力。

重油四组分分析采用经典的液固吸附色谱方法,是石油化工类高校学生专业实验中一项非常重要的综合性实验项目。以往的教学实验中,发现实验收率误差较大,而本实验存在着流程复杂、操作步骤多、耗时长等特点,很难找到误差原因。从重油四组分分析流程、四组分分析系统误差的理论分析出发,提出了四组分分析系统误差主要来源于重油中分子量次大、极性次强的胶质组分在固定相氧化铝上形成不可逆吸附,并通过改变胶质组分在色谱柱中流向,胶质组分收率提高了6%,重油组分收率由91%～93%提高到98%以上,基本消除了重油四组分分析系统误差。改进实验取得了较好的教学实验效果,并为后续的研究提供了支撑。

为在宏观上了解化学教育类硕士是否具有进行有效技术整合所必需的知识,基于TPACK提供的知识框架,对我国230名化学教育类硕士的TPACK水平及影响因素进行调查。结果表明,化学教育类硕士TPACK呈中等偏上水平;学术型硕士的TPACK水平高于专业型硕士;学习经历和实践经历对TPACK各要素有不同程度的影响;学习能力对TPACK的发展无显著影响;TPK、TCK和CK是影响TPACK发展的主要因素。在此基础上,提出了提升TPACK水平的相关策略。

通过Python语言开发了一款教学用自由基聚合反应数值模拟器FRPython。该程序通过对自由基聚合反应体系的常微分方程组进行数值模拟,得到引发剂自由基浓度、链自由基浓度、动力学链长,以及聚合度分布等信息。以聚甲基丙烯酸甲酯聚合体系的数值模拟为例,FRPython可直观有效地演示自由基聚合反应过程,同时避免了稳态假设、方程推演等较为深奥的内容,为药学专业高分子化学相关知识的教学提供有益参考。

生物大分子相对分子质量的计算在科学定量分析中非常重要,但并非所有情况都可进行精确的计算,而需要基于聚合物大小进行估算。通过回归生物大分子之高分子本质,系统性地分析以单体平均相对分子质量出发进行估算的方法。以蛋白质和单双链脱氧核糖核酸(DNA)及核糖核酸(RNA)为例进行分析,旨在探讨和比较基于单体的相对分子质量估计法对不同的生物大分子的可能最大误差。同时指出一个关于双链DNA常被忽略的知识。

采用价层电子对互斥理论、价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论等共价键理论对三氧化硫分子各种成键的可能进行了推演,比较系统地分析了SO₃分子的共价成键情况,得出SO₃分子中的S原子采取sp²杂化,分子中存在正常σ键、配位σ键以及一个离域大π键的结论。

应用大学STEM课堂观察方案(COPUS)对中美“普通化学”网络公开课视频进行观察分析,在编码获得的数据基础上作图和列表。通过中美网络公开课的对比,发现美国大学教学方式多样化,课堂气氛活跃,大学生创新精神和质疑能力较强,教师善于使用高科技网络平台辅助教学。