纵观历史长河,从薪柴到煤炭,再到油气和新能源,每次能源的更替都极大地促进了社会生产力的发展。从化学角度看,能源革命的本质就是“减碳趋氢”的过程。本文在介绍了能源发展史后,简单阐述了能源利用的本质及不同能源的结构差异;随后从反应热力学和动力学角度,重点介绍了CO₂作为重要碳一(C₁)资源的转化利用技术及研究进展;最后展望了我国未来碳科学与技术的总旋律。

物理化学课程内容的编排顺序是物理化学教学中的核心问题之一,教指委发布的《化学类专业化学理论教学建议内容》对其并未明文规定,经典教材对此处理各有不同。经过对比和分析不同经典教材的编排顺序差别,可以看出物理化学的学科思维和认知规律是决定编排顺序的两大原则。依据学科思维从空间、时间、体系等3个维度为物理化学课程的核心内容画出逻辑关系图,并结合认知规律提出了多种编排内容的方式。

介绍了化工原理课程思政的育人目标,据此构建课程内容与育人元素的支撑矩阵;融入绿色工程理念,确定课程对绿色工程十二项原则指标点的支撑;深度融合信息技术,基于原有慕课建设专门的课程思政慕课;以精馏章节为例,分享化工原理课程思政教学案例设计思路和方案。同时,对学生测评和学习成果、育人点、重要性及切入自然性进行调研评价,说明通过课程思政教学实践,在潜移默化中培养学生树立正确的世界观、人生观和价值观。为化工类专业课程思政教学提供参考和借鉴。

针对当前元素化学教学中普遍存在的几个问题:内容琐碎、系统性差、需要理解和记忆的知识点与化学方程式多、教材内容结构单一等,结合学科发展和前沿成果重构教学内容,探索问题导向探究式课堂改变学生的被动消极状态,采用线上线下混合教学模式(汲取传统课堂教学与信息化网络教学的优势)促进课堂扩容和高效化,重点介绍新型碳单质富勒烯与石墨烯,引导学生分析建立结构、性质与用途之间的构效关系,运用课程思政、化学史、科研进展、Mlabs虚拟实验、创新拓展、视频和动画演绎等技巧将元素化学的课堂教学变得灵动且有活力,进一步培养与提升学生的科学思维。

针对目前新工科背景下新兴应用型人才培养的要求,课程思政的导入是至关重要的环节。根据无机化学课程的特点,对“原电池”的课程思政教学过程进行了设计,把知识传授、能力培养与价值引领有机统一,努力实现学生的个人、社会和职业价值观提升,培养出具有创新能力的新工科人才。

为更好地服务工程教育专业认证(以下简称工程认证),基于成果导向理念(OBE),重点挖掘工程认证标准涉及到的思政元素,从设计思路、教学目标、导入设计和教学过程等方面进行了大学化学课程思政案例设计与实践。并从过程性考核、专业学习成效、调查问卷和主观描述性反馈等方面对课程思政实施效果进行了评价,结果表明:在OBE理念下,课程思政建设有效地提升了学生的学习成绩、学习兴趣和综合素质,取得了良好的教学效果。

以有机化学实验中格氏反应实验为例,介绍了以经典基础实验为依托开展科研方法训练的教学案例。将文献阅读归纳、数据处理分析、问题探究设计、科学写作等科研方法训练主题融入到实验教学的各个环节之中,在夯实学生实验技能的同时,训练科研方法、培养科学素养、建立科学思维。

基于天然产物骆驼宁F一锅全合成的相关科研成果,利用本科生创新型综合实验平台,设计了从简单易得的底物出发,在较温和的条件下实现天然产物骆驼宁F一锅全合成的创新型综合化学实验。该实验将自组织一锅全合成的前沿理论知识应用到骆驼宁F的全合成之中,实验内容包括文献调研及分析总结、骆驼宁F一锅全合成、化合物波谱学性质检测分析以及反应过程学研究等部分。该实验可以显著提高学生对于有机合成方法学及反应过程学研究方式的理解,使其掌握相关实验操作技术及核磁等大型仪器的检测原理和操作技能,培养学生的文献检索、路线设计、合成操作以及谱图分析等方面的综合能力,提升学生的科学研究兴趣及独立思考解决问题的创新意识。

针对目前分析化学实验课程存在的问题,以社会检测机构的检测报告特点为导向,做出了相应的教学、报告和考评改革。改革中增加了实际样品、国标使用、量值溯源、报告设计和同组审核等内容,使学生提高了学习动力、掌握了量值溯源、报告设计和团队协作能力,为未来就业和深造打下坚实基础。

X射线衍射仪测试实验课受学时和射线装置的限制,学生难以理解仪器的结构、工作原理和工作过程,影响实验教学效果。为了提高实验教学质量,做到学以致用,以Unity3D和Java Web为基础设计开发了X射线衍射仪仿真实验教学平台。学生既可以在该平台在线演示测试过程和学习X射线衍射仪工作原理,又可以通过该平台的在线考试系统了解自己对相关知识的掌握情况。该平台的使用不仅丰富了X射线衍射仪测试实验教学的手段和评价体系,而且还有效提升了学生对科研的兴趣和实验动手能力。

以PCK发展为切入点对“化学教学技能训练”课程进行系统的课程设计。该课程设计结合我国教师教育课程设置的现状,利用PCK与化学教学技能的内在联系,强调课程目标确定、课程内容选择、课程内容组织等方面的整体优化设计,实现PCK与化学教学技能双促进的学习效果。

基于“1+X”粮农食品安全评价职业技能等级证书的相关职业技能要求,分析了食品理化检验课程课证融通所存在的问题,并从优化教学内容体系、加强虚拟仿真教学实训室的建设和使用以及提升教师教学能力等3个方面进行了研究和实践,以期全面提高学生综合能力,为食品分析提供更多人才。

将化工流程模拟Aspen Plus软件与环境影响评估领域常用的生命周期评价(LCA)进行集成应用,围绕环境工程原理教学中有关化工过程质量能量衡算与环境污染防治内容的协同应用与拓展,构建化工流程模拟-环境风险评估科研案例“苯酐生产流程模拟及环境风险研究”,并将其作为环境工程原理的综合教学案例。教学实践经验表明,通过引入工程相关综合教学案例,不仅使得抽象的理论知识更加生动具体,而且在深化学生对课程理论知识理解的同时,提高学生应用专业知识分析和解决化工生产环境污染工程问题的综合能力和素质,为学生将来步入相关领域工作奠定扎实的基础。

为解决环境类专业有机化学课程教学时间紧、学习难度大、学生接受程度低等诸多问题,积极开展了教学模式改革。基于实践对传统课堂教学、在线教学、加强式课堂教学和线上线下混合式教学等4种教学模式的优缺点进行了对比分析,并基于问卷调查、考试成绩和评教结果对教学效果、学生认可程度等问题进行了具体的分析。分析结果表明加强式课堂教学和混合式教学相较传统课堂教学和在线教学的优势更为突出,其中混合式教学具有更好的教学效果,学生的认可程度最高。此次教学模式的转变取得了较好的成效,混合式教学将成为该课程重点实践的教学模式。

以电化学原理与应用课程为例,结合中南大学 “双一流”建设需要,提出高等电化学课程改革和创新的重要性。从教学内容、教学模式、教材资料和教学团队等方面的发展历程深入探讨了本课程的改革和创新方法,并对比展示了课程改革的初步成效。相信本课程的改革与创新探索研究对于研究生教育教学改革工作具有积极的推动作用。

主要介绍本校研究生课程现代表征方法与技术的改革和实践,包括科学设计课程知识体系的架构,将多种现代表征技术基于研究目的分类介绍其原理和应用;融合PBL教学模式开发讨论式课堂,让学生掌握现代表征技术的实际应用,为科学研究服务的同时,提升研究生发现问题、解决问题的能力;深入挖掘课程思政元素,从文化自信、民族自豪感、工匠素养的培养视角,将素质教育融入专业知识的传授过程,充分发挥课程教学的育人功能。

以技术接受度模型(Technology Acceptance Model,TAM)与TPACK(Technological Pedagogical Content Knowledge,整合信息技术、教学法、学科内容的知识结构)理论为基础,以手持技术为技术接受度模型与TPACK中的技术对象,利用结构方程模型调查研究H大学化学师范生的手持技术接受度与TPACK的相关性。研究发现:(1)化学师范生对手持技术的行为意愿、感知易用性、主观规范正向影响TPACK的发展;(2)化学师范生对手持技术的感知有用性与自我效能正向影响行为意愿,并能通过行为意愿间接影响TPACK的发展。最后,基于研究结果,提出发挥示范引领作用、重视优质资源的整合应用等提升化学师范生手持技术TPACK的4条建议。

介绍了不同时期提出的还原脱汞机理,包括Bordwell和Douglass的协同机理、Pasto和Gontarz的自由基笼机理、Whitesides和Filippo的自由基链机理和Quirk和Whitesides等人完善的自由基链机理。对还原脱汞机理的介绍完善了现行教科书中的机理,有利于学生学习完整的有机化学知识和机理,培养正确的有机化学研究理念。

结晶高聚物的结晶度与密度有密切关系,体积结晶度和重量结晶度与聚合物的非晶密度、结晶密度和实际密度之间都存在对应的关系,在一般的教学中,都是利用密度加和性和比容加和性来推导这2个关系公式的,本文以更加简洁易懂的体积加和性和重量加和性非常简单地推导出了这2个关系公式,便于学生掌握和理解。

针对无机化学实验的性质实验模块中,关于溶液酸碱度对高锰酸钾与亚硫酸钠间氧化还原反应产物的影响,以及反应放置一段时间后化学现象发生变化等问题,利用能斯特方程推导出相关电对的电极电势随pH变化表达式,通过电势-pH图讨论了Mn体系相关物质在水中的热力学稳定性和存在形式,讨论了在不同酸度下KMnO₄作为氧化剂,与Na₂SO₃反应生成不同产物的原因,并从理论上探讨了放置一段时间后,在特定的酸碱性条件下因某种反应物过量等因素而观察到产物继续会转化成MnO₂、Mn(OH)₂等的可能性。