系统介绍了材料世界中的“全能冠军”——氮化硅的结构与性质、主要制备方法和主要应用领域,有助于帮助师生深度理解教材,拓展学科视野,丰富化学学习资源。

针对学生在学习结构化学过程中,知识点掌握零散,对模型、假设和理论等概念和方法不能从点到面灵活运用的问题,提出了学期结束前1个月,设计一个简单但是能够让学生独立解决的科学问题,教师提供框架结构,让学生运用结构化学的知识采用多种方法对同一科学问题进行阐述。通过“一题多解”的方式,不仅使学生对结构化学中重要的知识点有整体把握,帮助他们在脑海中形成知识网络,同时还可以激发学生探究、比较和分析模型、假设和理论等不同方法在解决同一问题时的异同,扩展学生思维的深度和广度。

设计了乙酸乙酯皂化反应实验装置,采用电导法和量热法分别测定了恒温和绝热条件下乙酸乙酯皂化反应的速率常数和反应热效应,旨在揭示反应热效应对速率常数测定的影响。研究表明,在现有的恒温条件下进行动力学实验,能够获得可靠、精确的速率常数和活化能。通过反应热效应的测量实验获得了乙酸乙酯皂化的摩尔反应焓变,表明该皂化反应为放热反应;而实验和热力学分析结果指出,乙酸乙酯在标准条件下或纯水中的水解反应则是轻微的吸热反应。本工作能较好地引导学生对基本动力学实验进行深度思考并结合反应热力学分析,能够有效拓展学生思维,提高反应动力学实验项目的教学成效,促进学生综合研究能力的培养与提升。

以非物质文化遗产——醋的酿制技艺搭建教学情境,让学生亲身体验酿醋并通过酸碱滴定法测定自酿米醋中的总酸含量,使用现代传感技术改进传统滴定实验装置获取滴定曲线。再引导学生设计电导滴定实验方案,最后从色香味等感官层面评估自酿米醋的优劣,学习气质联用技术定性分析化合物的方法。整个教学过程由浅入深,前后相互联系,实现了分析化学项目式实验教学。

围绕绿色可持续发展观以及“碳中和”与“碳达峰”时代背景,聚焦教育教学改革,促进科学研究对本科教学质量的提升作用,开设了生物质炭的制备及其锌空气电池性能评价综合实验。本实验以农业废弃物生物质小麦秸秆为原料,经炭化和活化手段,制备了孔结构和含氧官能团可调的生物质炭,并考察了其氧气还原和锌空气电池性能。本实验将科研热点设计为化学综合实验,内容新颖并适合本科教学,促进多学科知识内容的纵向融合,实现专业知识与科学研究热点领域的交叉,弥补了传统综合化学实验课程教学的不足。

传统实验教学是以培养学生“动手”能力为目的,主要以培养和夯实学生的“三基”(基本理论、基本知识、基本技能)为目标。然而对创新型人才的社会需求要求学校开设创新性实验,将以“三基”训练为目的转变为以“三基”和创新思维与能力训练为目标,培养学生既“动手”也“动脑”的能力和习惯。本实验打破了传统理论教学中吲哚与酮反应时一般发生在C-3位的观点,通过采用“去芳香化-重新芳香化”策略成功实现了反应位点选择性调控,完成了吲哚N位与酮的还原烷基化反应。本实验以吲哚和环戊酮为原料,甲酸为氢源,Pd(OH)₂/C为催化剂,实现了在水相条件下吲哚N位和酮的还原缩合反应。本实验将书本中原有的知识点与新的反应策略结合,能够在实验教学的过程中提高学生对于知识的灵活运用能力和对科研的兴趣,培养学生的逆向思维和创新能力。

介绍了采用量热法测定食品热值的科普实验,通过操作简单、数据可靠的量热计,对常见食品如米面类和糖类进行热值测定。实验设计不仅可以帮助公众理解热值这一概念,而且将其应用于日常生活,回应大众关切的问题。本实验的目的在于激发公众对化学的兴趣,展示化学与生活的紧密联系,并通过实验教育,让公众深入了解食品与能量的关系,以及化学在解决日常问题中的重要作用。

教育学(本科)专业+“微专业”人才培养模式是为了契合新时代社会对复合型、创新型、应用型人才的需求,为了助力教育学专业转型升级而提出的。本研究以微化学教育专业为例,解析教育学本科专业+“微专业”基本教育理念,并从教育学专业+微化学教育专业的人才培养目标出发,探索科学合理的课程模块设置,提出相应的人才培养课程体系、课程建设方案和实施策略,以支撑人才培养目标。

立足云南天然药物资源优势,以化学药为主、天然药物为辅,辐射化妆品、食品检测,以思政元素内容、融入途径和价值体系为主线构建药物分析课程思政体系。通过对药物分析理论和实训思政元素挖掘,形成关联知识点、思政素材、思政价值、融入方式的思政元素资源库。从教学目标、教学方法与策略、教学评价融入思政元素,形成理论与实训、线上与线下、课堂与课外、教学与竞赛相融合的思政教学模式,构建高职药学专业学生“意识”→“情怀”→“践行”递进升华的主体思政价值体系。形成“感→评→讲→学→练→产”创新教学模式,理实深度融合;根据学生主体基础差异,实现金字塔式差异化教学,利于学生个人价值精准定位。

以永州职业技术学院药学专业为例,分析高职药学专业现代学徒制课程建设的问题,以OBE理念为指导,重新定位和更新专业的课程理念、课程目标、课程结构、课程内容、课程教学及课程评价等课程活动方式,构建符合现代学徒制教学的课程体系,培养对接药品生产、药品质量检查和药品销售工作岗位群的高质量技术技能人才。

用量子化学方法计算含有手性中心的有机分子的旋光光谱并与实验数据进行比较已经广泛应用于复杂天然产物绝对构型的确定。以3种复杂程度不同的天然产物为例,介绍量子化学计算在旋光光谱课程教学中的具体应用。通过计算旋光光谱,解析分子结构,帮助学生对光学异构体及其光学性质有更直观的认识,有利于学生理解旋光光谱本质,有效提高学生的学习兴趣和积极性。同时,让学生了解化学研究的前沿手段,开阔学生视野,培养学生解决实际问题的能力。

根据课程特点,设计了综合性创新实验“功能型枝化多肽光疗体系的制备与性能研究”,该实验以解决光敏剂IR780水溶性差、体内稳定性不佳及细胞摄取效率偏低等缺陷为目的,利用亲疏水作用将光敏剂IR780包载在两亲性功能枝化多肽疏水空腔内构建光疗体系RI。通过一系列检测手段对光疗体系RI的性能进行了表征,并在实验具体实施过程中强化了学生的实验技能,培养了学生的科研素养。

“聚合物加工与共混理论”是高分子材料方向的研究生学位课,具有理论与实践并重的特点,对培养研究生科研创新能力具有重要意义。以此课程为切入点,从专业知识架构、能力提升、价值塑造等3个维度进行教学改革,将基于问题的学习方式、案例分析和产学研用联合的培养模式融入到课程教学中,并与课程思政教育相结合,以提升研究生的专业知识、工程实践能力和科研创新意识,充分地激发研究生的家国情怀和使命担当意识,坚持“四个面向”,主动服务国家战略及区域发展。

锂离子电池内部构造及其能量密度与功率密度之间的关系是电化学教学中较为抽象的知识点。利用Matlab开发的Forecast-Ragone计算器软件将实验室电极的研究结果与实际全电池的应用相联系,通过简单操作即可展示电池内部组成及其对电池的能量及功率密度的影响。在课堂上应用此软件,将科研成果与课堂教学有机结合,使教学内容的展示更简单形象。

基于科研和教学实践,介绍移动APP如iSpartan、Chemical Detectives、Orange NMR等在研究生教学和学习核磁共振波谱(NMR)中的应用。课堂中引入APP辅助教学,能增加研究生对NMR的直观感性认识,提升教学效果。引导研究生利用APP开展移动学习,使学习更具吸引力和主动性,也有利于科研实践的开展。NMR相关APP值得向化学和药学专业的教师和学生推广。

研究了铬黑T(EBT)为指示剂的配位滴定法中,滴定终点后出现的蓝绿色现象的原因。溶液pH测定表明,氨性缓冲溶液保持了滴定过程中溶液酸度的稳定性,pH的微小变化,并不能导致溶液出现蓝绿色。吸收光谱分析表明,过量的乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)使EBT在黄光575 nm处吸收减弱,而在红光622 nm和664 nm处吸收增强,从而出现红光互补的蓝绿色。反相高效液相色谱分析显示,过量EDTA使EBT保留时间延长,说明EDTA降低了EBT极性。甲醇不会改变EBT的不同颜色,十六烷基三甲基氯化铵使不同颜色EBT均呈现蓝绿色。据此推测,氨性缓冲溶液中EDTA分子正电荷基团≡NH⁺与EBT分子的负电荷基团—SO^-₃或—O^-发生静电作用,同时,EBT酚羟基可能与EDTA的N或—COO^-形成氢键,导致EBT吸收光谱和液相色谱保留时间改变。因此推测,EDTA与EBT之间的静电及氢键作用使EBT出现蓝绿色。

通过对纳米限域催化概念的发展史考证可知,2006年,包信和团队首先在碳纳米管中发现狭义限域催化现象,提出碳纳米管限域的概念。2010年,又发现了广义限域催化现象——界面限域。至此,“纳米限域催化”概念正式形成。以此概念为指导,该团队制备出高性能的一氧化碳选择氧化催化剂;实现了甲烷无氧活化直接制乙烯和高值化学品;首创OX-ZEO的催化新体系,完成了合成气直接高选择性制备低碳烯烃。纳米限域催化概念的发展史展示了中国科学家勇攀高峰、敢为人先的创新精神,同时也为催化基础理论研究提供了新的视角和思路。

创新人才培养是当前高等教育发展面临的重大命题。鉴于科学史对于创新人才培养的重要作用,北京理工大学材料学院面向材料类本科生,开设了“材料科学发展史——多学科的融合与创新”科学史通识教育选修课程,按照材料种类讲授材料发展史以及其背后的科学家故事。问卷调查结果表明,所开设的科学史课程对于坚定学生理想信念,培育创新意识和创新精神,激励他们积极参与创新和有意识提升自己的创新能力具有较大的作用。总结了科学史课程开设的主要目标、教学安排以及教学效果分析。