红茶凭借红润的汤色和鲜甜的滋味成为全球最受欢迎的健康饮料之一。从化学的角度剖析红茶色泽、鲜味、甜味、香味形成的原理,揭示红茶制备中蕴含的化学知识,让学生体会化学在生活中的魅力,增强学习化学的兴趣,同时为有机化学教学提供真实素材。

“经典化学论文赏析”是通过提高学生对化学研究和发现过程的认知,以培养科研兴趣和能力为目标的新生研讨课程。本课程引入翻转课堂,采用线上线下混合教学模式,以实验与理论方面的经典化学论文为素材构建教学内容,探究化学家发现知识奥秘的思维历程。本课程的知识目标:了解化学知识的产生与迭代机制,并熟悉化学科学研究的方法;使学生掌握化学期刊论文的分类、行文结构,与化学教科书中所学内容相关的一些基本知识(如路易斯电子点式结构、碳的同素异形体等)。本课程的能力和素养目标:激发学生的科研兴趣,增强学生的文献检索、阅读能力和批判性思维,培养学生独立解决问题的能力。本课程建设从课程目标、教学内容设计、教学模式及课程考核等方面进行了探究。

为提升本科生的实验兴趣和操作能力,进一步培养良好的科研素养和创新能力,面向本科生设计了基于光固化4D打印技术的创新实验。实验采用基于光引发自由基聚合的数字光处理(DLP)4D打印技术,让学生参与实验的各个环节并体验4D打印全过程,使其了解4D打印的原理、材料的合成和3D结构设计等相关知识。同时,学生通过对4D打印结构进行创新设计和编程,可以深度了解并学习可变形结构的设计、制造及变形控制过程,从而激发学生的实验兴趣,提升学生的材料设计能力、实验动手能力,进而提高其实验的积极性和参与度。

把大型仪器应用于本科有机化学实验教学,对提升本科生的科研素养和科研能力具有重要的作用。以正溴丁烷的合成实验为例,结合小班制有机化学实验教学实践,通过精心设计教案及采用互动式教学等手段,提高气相色谱仪和核磁共振仪在有机化学实验教学中的利用率,激发学生学习和操作大型仪器的兴趣,培养其科研素养和创新能力。

设计了一个材料科学与工程专业本科教学的综合实验并将其应用到教学中——平板式固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells, SOFC)的构建以及性能测试,建立基于固体氧化物燃料电池用阳极材料、电解质和阴极材料的合成、表征及性能测试的综合性实验。通过查阅文献、确立合成路线、材料合成、SOFC制作、表征与测试等内容,使学生了解目前SOFC中常见的阴极/阳极/电解质材料种类、合成与制备、电池的构筑以及性能的测试方法。在教学设计与实施过程中以学生主动探索为主体,教师引导为辅助,锻炼学生的检索文献、设计实验和实验操作的能力,培养学生的创新思维、科学探究和团队协作的能力。

在综合化学实验教学过程中,教学团队引入绿色化学的理念,设计了一个环境友好型的综合性实验——氮化碳光催化生产双氧水及含量检测。通过氮化碳(g-C₃N₄)光催化剂合成、光催化生产双氧水以及双氧水含量计算,使学生了解光催化这一化学前沿领域,同步强化学生的实验动手能力以及分析、解决科学问题的能力,激发学生对于化学学习的积极性和热情,产生了良好的教学效果。

根据课程特点,从教学理念、教学内容、教学方式与方法、教学评价等维度构建基于Scrum模式的课程思政教学框架,形成教学内容、思政元素、育人目标、内容设计相对应的设计流程。以“燃料电池实验”为例,将思政要素有机融入课程育人过程,为师范专业课程思政建设提供参考。

学生学习增值评价是关注学生发展和学习起点,根据起点对学生的学习成长做出价值判断的评价方式。基于知识图谱的学生学习增值评价模式根据教育评价的一般过程构建,包括构建知识-技能-素养三维评价知识图谱、测量学生的学习行为、知识图谱与残差模型计算学生学习增值、分析学生的学习增值、反馈结果与改进教学等5个环节。以酸碱滴定法任务为例,验证学生学习增值评价模式的实施过程,为职业教育学生学习增值评价实施提供参考案例。

实践训练是高职制药化工技能人才培养的重要环节,为解决传统化工实践教学与企业真实生产情况脱节问题,详细介绍了以诺氟沙星原料药生产为模型载体,依托信息技术和3D工厂仿真技术,构建包含硝化、氟化、环合等8个工序,以空气、水和中性固体颗粒代替真实物料的半实物仿真工厂的过程。应用该仿真工厂开展理虚实一体教学实践,取得了良好的育人效果。

以本科生环境化学课程教学中较抽象的“水中颗粒物的吸附作用”理论知识点为例,探讨前沿科研成果与先进技术对相关吸附理论与知识的教学应用,丰富和拓展教学内容知识点,培养学生科学思维,用生活中实例激发学生学习、科研与应用挑战兴趣。通过“立足教材大纲、紧跟前沿与实际”的“四步法”科研反哺教学设计,使知识点内容具体化,促进学生对难点的理解,全面提高学生的科学研究素养。

立足医用有机化学课程特点,将智慧教学工具学习通引入传统教学课堂,在寓价值观引导于知识传授和能力培养之中的教学理念下,将融合思政内容的混合式教学模式应用于医用有机化学课程教学中,突破了学习的时空限制,打造了互动活跃的课堂教学,增加了有机化学课程的人文魅力,实现了能力、素养与专业知识的协同育人作用。

针对传统地层油性质测试实验教学存在的不足,结合新工科和双一流建设对提升实验课程广度与深度的需求,开展了双碳背景下化学剂与CO₂改变地层油性质综合实验设计。开发了“实验基础”“实验操作”和“实验安全”等数字教学资源,并以此为基础设计了方案制定、线下实操、结果分析等3个层次的实验内容。实践表明,学生能够在有限的学时内熟悉地层油性质测试全流程,开展CO₂改变原油性质规律探索,评价化学剂的作用效果。实验加深了学生对专业知识的理解,提升了学生解决复杂工程问题的实践能力,同时可以激发学生对CO₂利用和封存的研究兴趣,在高校碳中和人才培养体系构建中发挥积极作用。

研究生助教辅助教学能够实现高校、教师、研究生与本科生的“多赢”,对提升实验课教学质量及培养研究生综合素质能力都有着积极意义。从一名博士研究生助教的角度,结合个人助教经历,以催化剂的特征定义助教工作,期望能为实验教学的改革创新和研究生助教的综合素养的提升提供有益借鉴。

将ChatGPT引入材料模拟与设计课堂,利用ChatGPT操作便利、性能高效等特点,通过教学改革实现高水平课堂教学。理论知识教学与软件实际操作过程中均利用ChatGPT进行辅助教学,实现材料模拟的高效学习及应用,培养学生自主学习能力,提高学生对计算材料学的兴趣,并让学生了解计算机技术这一学习与科研工具。

亲核试剂与一级卤代烷通常是发生双分子亲核取代反应。而环氧氯丙烷与亲核试剂的反应主要是通过亲核试剂先对其环氧乙烷部分的亲核开环,然后再分子内环化得到反应产物;而不是亲核试剂直接取代环氧氯丙烷的氯原子得到最终产物。其原因是形成小环化合物的香蕉键不是轴向重叠,重叠效果不好,因此,其稳定性比轴向重叠形成的σ键弱。从而,亲核试剂先与环氧乙烷中的弱C—O σ键进行开环反应,生成的烷氧基负离子再进行分子内的亲核取代环化,得到最终产物。本文通过对反应物中关键化学键的形成轨道和稳定性的分析,合理地解释了环氧氯丙烷与普通一级卤代烷反应性的差别,加深了学生的理解。

在分析化学教材中简要介绍电子跃迁光选律的相关内容,是对选择性吸收知识点的有益补充,有助于学生更全面地理解电子吸收光谱产生的原理,符合当前分析化学发展趋势,也符合以选拔培养基础学科拔尖创新人才为目标的国家强基计划所需。考虑到本科生一或二年级的数理水平,以及鉴于部分学生此后可能不再接触到电子吸收光谱的基本理论方面的知识,建议在化学分析和仪器分析课程中分层次引入电子吸收光谱光选律的内容。并建议只作定性的、非数学化描述,同时提供更深入的阅读资料,以便于学习的可持续性。

如何优化开放培训管理体系,提升仪器资源利用率的同时,充分发挥大型仪器作为优质科研和教学资源载体的潜力,是高校公共服务平台共同面临的课题。针对学院大型仪器测试平台现状和存在问题,以X射线光电子能谱仪为例,针对仪器特点,充分依托和利用平台现有软硬件条件,发展了差异化互补、线上线下相结合、分级用户、多层次培训仪器开放管理新模式;并重点通过助理测试员制度、定制化服务和实验案例库建设,推动科研反哺教学、教学促进科研。经过数年运行,此模式被证明能大幅降低人为故障,实现全时开放,带动测试服务水平和发表论文数量质量同步上升,提升人才培养质量,在促科教融合育人的同时,也为其他大型仪器管理提供了参考和借鉴。

在“大思政课”格局下,开发利用永利铔厂等工业遗产是理工类专业课程思政建设的新途径。通过史料演绎范旭东、侯德榜等中国化学工业先驱创办永利铔厂的时代背景及承办权争取、筹办、建成等过程,可知其在创立中国基础化学工业、开创中国化肥工业和合成氨工业、奠定中国工业产业链基础、保障国家农业和国防安全等方面的重大意义,生动体现了中国传统文化中自强不息的精神和不服输的民族主义情结,天下兴亡匹夫有责的家国情怀,勇攀高峰的科学家精神和精益求精的工匠精神。基于这些历史素材、意义和精神进行理工类专业课程思政建设,与高校课程思政建设的目标要求内在一致,可广泛传承弘扬工业遗产的精神价值,有助于增强思想政治教育的亲和力和协同性。