铁在自然界中含量丰富,化学性质活泼,能够形成多种应用广泛的物质及材料,富有发展潜力。简述了铁元素的发现与性质,并重点介绍了铁的功能与应用。其中铁的应用主要围绕铁及其化合物在医学治疗、能源材料和环境保护领域所发挥的重要作用进行了阐述。

以医用外科口罩、新型纳米口罩等为例,分析了口罩的组成材料、加工技术及防护原理,对于公众了解口罩的材料组成、性能、科学选用之间的关系,提高科学素养和公共健康安全意识有积极作用。

依据磷化学的研究进展全面考察了磷的另一类同素异形体,包括磷纳米材料类和磷烯,它们都是结构特殊的先进材料。详细介绍了它们的制备、组成、结构、性质及其重要应用。

针对教学过程中存在的理论与实践教学衔接不够紧密、学生自主学习能力较弱、难以用理论知识指导实践等问题,设计并实践了以问题为导向的理论实践一体化的教学模式,旨在培养与提高学生运用理论知识分析和解决实际问题的能力。

科学写作能力的培养已被国内外科学教育研究者广泛关注。实验报告作为科学写作的典型形式之一,其撰写质量在教学环节中却时常被忽视。本研究提出实验报告写作能力应包含完整性、规范性、科学性等3个维度。基于物理化学课程实验任务,设计了一个信效度良好的物理化学实验报告写作能力评价工具。

以“乙酸乙酯的制备”为例,采用拍照辅助方法,对实验报告写作进行改革。具体方法为:在整个实验过程中,要求学生使用手机拍摄固体物质的质量、状态,液体物质的体积;蒸馏、回流装置的搭建效果,冷凝水的方向,水银球的位置以及干燥状态等关键信息。实验后,以流程图的形式展现实验过程拍摄的图片;分类整理实验过程中涉及到的物质数据、状态的照片;按照专业期刊的格式编辑、美化过程性照片。实践结果表明:新方法能够有效避免学生相互抄袭实验报告的现象;图片的再编辑过程能够让学生最大程度地再次熟悉实验内容;最后,图文并茂的实验报告有利于教师判断学生是否掌握教学内容。

以电化学传感器的制备为例,探讨了STEAM教育“新工科”背景下学生创意能力的培养,主要采用由单一专题培养学生基本技能,到多元主题提升专业能力,再到跨学科、跨领域整合练就综合创新创意能力的层层推进培养模式。结果表明,基于该模式的教学方式取得了一定的成效。

以环境友好的β-环糊精代替毒性膦配体、纯水代替有机溶剂,设计了4-溴苯乙酮和苯硼酸的绿色铃木-宫浦偶联反应。通过单因素实验,探讨了氯钯酸钠用量、氯钯酸钠/β-环糊精配比、苯硼酸用量、反应温度以及反应时间等对产率的影响。通过引导学生对β-环糊精结构的认识和机理探讨,让学生深刻感受到了绿色化学在有机合成中的重要性,并激发了他们对科学研究的兴趣。该实验环境友好,反应条件温和,反应时间短,产率高,重复性好,适宜于本科实验教学。

在高师化学教学论实验教学过程中,为及时、充分指导学生的实验操作,加强学生间的反思交流,课题组在现有化学仿真实验平台辅助教学论实验的基础上,利用手机微信平台和化学仿真实验平台,针对实验操作和实验教学等2方面设计并制作了教学微视频,构建了信息化教学新模式。实践效果表明:该模式满足了学生的个性化学习和分层教学需求,提高了高师化学教学论实验的教学效果,具有实践价值。

基于PCK的视角,采用问卷法调查30名职前化学教师对科学探究教学所持的认识,通过质性编码分析其认识组分,并利用量规评价组分的整合水平,结果表明其组分及整合为中低水平,即认识水平较低。据此对我国职前化学教师培养及教师教育研究提出建议。

对药物化学进行了融入课程思政的改革与实践。首先,以药物化学的知识和能力为载体提炼了4个素质目标,并将4个素质目标根植于课程标准中;然后筛选了表达4个素质目标的最佳教学资源载体,并通过设计不同的教学模式在课堂上进行表达;最后还通过在教学评价中增加素质目标考核的内容来促进素质目标的达成。通过以上途径可以很好地发挥专业课程的育人功能。

结合教师科研项目,推荐一个精细化工专业实验:疏水缔合聚合物的制备、表征及性能测定。通过该实验可以使学生掌握自由基共聚法制备聚合物的基本原理,掌握一些大型仪器的基本操作、聚合物常用的表征手段及结构分析方法,理解疏水缔合聚合物结构与性能之间深层次的理论联系。该实验项目来源于科研,服务于实践,集聚合反应、结构表征、大分子溶液理化性能测试于一体,具有综合性、前沿性、研究性等特点。本实验的开设有利于提高精细化工方向学生的专业实验水平,提升学生的综合探究素质、创新意识及动手能力。

针对环境化学的学科特点和当代人才培养的新要求,尝试将雨课堂的线上和线下教学模式应用到环境化学的教学改革中。实践表明,该模式能够提高学生的学习兴趣和自主性,以及学生分析问题和解决问题的能力,促进师生的课内和课外的交流与互动,充分体现了教学过程中学生的主体地位。

针对中医药类专业中分析化学课堂以教为主、师生互动少、教学效果较差等问题,借鉴“线上线下(O2O)”混合教学模式,利用清华在线网络平台、雨课堂和中国MOOC等网络资源开展课程建设,并对分析化学课堂教学进行改革,重构教学理念和教学流程,“翻转”师生角色,将线上与线下教学有机统一,借助线上的网络学习资源、测试平台等帮助学生在时间和空间上自由学习,达到学生个性化、差异化学习的目的。

以创新应用能力及岗位需求重构课程标准,更新教学方法和教学手段,从教学设计、教学实施、教学评价、教学效果等4个方面系统地探索了基于翻转课堂-PBL教学的药物分析课程教学模式建设与应用,旨在形成多元化、多层次的药物分析教学新体系,将“以教师教为主”的教学模式转变为“以学生学为主”,让学生化“被动”为“主动”学习,锻炼学生自主学习能力,增强学生团队协作及分析解决问题的能力,启发学生创新应用能力。

氰化浸金实验由于实验原料包含剧毒化学品而无法向本科生开放实验室实验。通过引入虚拟仿真实验教学,打破了这个壁垒。主要介绍了氰化浸金虚拟仿真教学实验的设计思路、系统实现以及仿真实验的教学实现过程,通过对学生学习动机、课程体验、学习效果3个方面的调查客观地进行了系统评估,评估结果显示学生普遍能通过该软件完成氰化浸金实验的学习,获得对氰化浸金实验的原理、流程及主要参数影响方面较好的理解。

在酸碱平衡及络合平衡中,利用分布分数可以定量地说明不同条件下溶液中各种组分的分布情况,据此可以绘制优势区域图。利用优势区域图不仅能够简单、直观、方便地分析优势分布的情况,还可用于处理许多关于平衡和滴定的问题。结合具体的实例对于优势区域图的绘制及在分析化学教学中的应用进行了论述。