Chinese Journal of Chemical Education
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ISSN 1003-3807
CN 10-1515/O6
  2024年 第45卷 第18期 出版日期: 2024-09-18

本期栏目:

《化学教育》订阅通知
第45卷第18期中英文目次
教师教育
非化学专业化学教育
信息技术与化学
调研报告
化学·生活·社会
课程·教材·评价
理论教学
实验教学
化学史与化学史教育
问题讨论与思考
书评
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 第45卷第18期中英文目次
第45卷第18期中英文目次
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 0
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 化学·生活·社会
简牍学研究中化学保护的重要性*
吕文博, 李世晶, 莫尊理
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 1-6
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2023090206
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简牍学研究中化学保护的重要性<sup>*</sup>
简牍是古今文明传递的重要媒介,简牍中的史料记载是人类重要的历史痕迹。然而经过上千年的演变,各个地方出土的简牍未经修复都无法完整有效地获取其中信息。使用化学物质,...
简牍是古今文明传递的重要媒介,简牍中的史料记载是人类重要的历史痕迹。然而经过上千年的演变,各个地方出土的简牍未经修复都无法完整有效地获取其中信息。使用化学物质,结合化学原理是保护以及修复简牍的重要手段。探寻了简牍构造以及出土特点,探究了简牍腐蚀和开裂变形的原因,提出用化学的方法去保护和修复简牍。

穿越中国历史的化学之美*
王萍, 王荣霞, 饶红华, 刘姗姗
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 7-13
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024030176
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穿越中国历史的化学之美<sup>*</sup>
在中国五千年的文明发展史中,很多发明创造从本质上看都与化学相关联。选取了火的使用、陶瓷的制作、金属的冶炼、食盐的生产、炼丹术与火药以及当代中国炼油催化剂之父闵恩...
在中国五千年的文明发展史中,很多发明创造从本质上看都与化学相关联。选取了火的使用、陶瓷的制作、金属的冶炼、食盐的生产、炼丹术与火药以及当代中国炼油催化剂之父闵恩泽的故事,从历史的角度讲述化学之美,展现化学在我国历史长河中谱写的华美乐章,从化学的视角为弘扬中华美育精神、坚定文化自信提供了丰富的参考素材。

类ChatGPT生成式人工智能——化学研究与化学教育好帮手*
邓淞, 伍晓春
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 14-21
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024040156
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类ChatGPT生成式人工智能——化学研究与化学教育好帮手<sup>*</sup>
过渡态搜索是化学中阐明反应机理和探索反应网络的关键。然而,由于势能面的复杂性,寻找精确的三维过渡态结构依赖大量的量子化学计算。对于复杂反应,得到一个基元反应过渡...
过渡态搜索是化学中阐明反应机理和探索反应网络的关键。然而,由于势能面的复杂性,寻找精确的三维过渡态结构依赖大量的量子化学计算。对于复杂反应,得到一个基元反应过渡态结构可能需要数十小时甚至数天,效率相对较低。麻省理工的研究人员开发了一款生成式人工智能模型,能够以6 s左右的时间快速且精准地“生成”反应中的过渡态结构。此模型为高校非计算化学方向的老师探索反应机理和设计新的化学反应提供了另外一个相对便捷的工具。与此同时,随着人工智能与化学教育的深度融合,生成式人工智能有望成为化学教育领域的重要助力。

 课程·教材·评价
“化学与交叉学科”课程建设实践*
张佩瑶, 李云峰, 张恺, 杨柏
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 22-26
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024010156
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“化学与交叉学科”课程建设实践<sup>*</sup>
“化学与交叉学科”课程是吉林大学化学学院为拔尖计划大一新生开设的一门结合课堂讨论的学科基础必修课,旨在使学生了解与化学相关的几个典型交叉领域的研究前沿进展情况,...
“化学与交叉学科”课程是吉林大学化学学院为拔尖计划大一新生开设的一门结合课堂讨论的学科基础必修课,旨在使学生了解与化学相关的几个典型交叉领域的研究前沿进展情况,了解什么是科研,并以知识为载体学习科学研究所需的关键学术技能和素养。“化学与交叉学科”课程以任课教师的研究为基础,同时具有课程内容师生共建的特点,主要介绍了与化学相关的交叉学科,如2023年主要介绍了聚合物光功能材料、生物医用材料、能源转换材料和器件及生物医学成像检测等4部分内容。“化学与交叉学科”在课程设计和评估模式方面的实践工作对于探索通过科教融汇路径培养厚基础、重实践、强能力的拔尖创新人才具有重要参考价值。

化学第二课堂与思政教育协同育人模式的探索与实践*
肖茹, 程鸿梅, 顾佳丽
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 27-32
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024010131
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化学第二课堂与思政教育协同育人模式的探索与实践<sup>*</sup>
化学第二课堂与思政教育协同育人,旨在培养科学素养与人文精神兼备的高素质人才。坚持思想育人与知识育才相结合,通过更新理念、创新模式、革新内容、改进手段,在化学第二...
化学第二课堂与思政教育协同育人,旨在培养科学素养与人文精神兼备的高素质人才。坚持思想育人与知识育才相结合,通过更新理念、创新模式、革新内容、改进手段,在化学第二课堂与思政教育中实现知识传授、能力培养和价值塑造的协同育人效果。深入探究了化学专业第二课堂融入思政教育教学体系的建立,介绍了化学专业第二课堂对思政教育的提升成效,以及思政教育对化学专业人才培养的成效,以推动高等学校思政教育的开展,培养高素质化学专业人才。

 理论教学
问题链教学法在结构化学教学中的应用*——共轭分子休克尔分子轨道法
王渭娜, 刘峰毅, 王文亮
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 33-38
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024040028
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问题链教学法在结构化学教学中的应用<sup>*</sup>——共轭分子休克尔分子轨道法
结构化学因其理论基础深奥、研究对象微观而难以被学生掌握。基于“问题链”的教学模式,以学生为主体,通过一连串由浅入深、由表及里的递进式问题引导学生思考,对改变学习...
结构化学因其理论基础深奥、研究对象微观而难以被学生掌握。基于“问题链”的教学模式,以学生为主体,通过一连串由浅入深、由表及里的递进式问题引导学生思考,对改变学习方式、提高学习效果十分适用。以“共轭分子休克尔分子轨道法”为例,设计了基于深层学习的“问题链”教学模式。

 实验教学
咖啡因升华装置的改进和与创新教育的融合*
李芳, 唐瑞卿, 王曦, 李潇遥, 赵卫光
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 39-43
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024010124
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咖啡因升华装置的改进和与创新教育的融合<sup>*</sup>
咖啡因升华实验是大学有机化学经典实验。改进的咖啡因升华装置和传统升华装置相比具有升华过程全程可见、晶型呈雾凇状、产量高、可重复性高等特点,提升了该实验的趣味性和...
咖啡因升华实验是大学有机化学经典实验。改进的咖啡因升华装置和传统升华装置相比具有升华过程全程可见、晶型呈雾凇状、产量高、可重复性高等特点,提升了该实验的趣味性和科学上的严谨性。引入了咖啡因的双折射现象,激发了学生对科学的兴趣。此外,将升华装置的研制过程引入课堂,与学生一起分析装置改进过程中存在的问题、产生的原因和解决的办法,体验创新的过程。

突出应用特色的化学类开放创新实验课程项目式教学创新模式*
张鹏图, 王丛丛, 张春晓, 苑世领, 蒋秀燕
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 44-49
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024020135
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突出应用特色的化学类开放创新实验课程项目式教学创新模式<sup>*</sup>
以开放创新实验课程为载体,深入改进项目式教学法并融入传统教学过程,在充分把握国家重大战略及区域经济发展方向的基础上,深入对接区域企业技术研发需求和生产需求,在校...
以开放创新实验课程为载体,深入改进项目式教学法并融入传统教学过程,在充分把握国家重大战略及区域经济发展方向的基础上,深入对接区域企业技术研发需求和生产需求,在校内导师和企业导师共同指导下,将传统的项目式教学进行充分创新,形成了一个校企深度融合的创新项目式教学案例库。以“聚酰亚胺薄膜的制备及性能表征”为项目案例,对创新项目式教学实施及评价过程进行描述与分析,为以高素质、应用型为人才培养目标的应用型本科高校人才培养提供了有效参考。

一阶导数光谱法测定染液组分浓度的实验教学设计*
刘慧青, 徐中其
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 50-55
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024030104
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一阶导数光谱法测定染液组分浓度的实验教学设计<sup>*</sup>
针对缺乏定量分析染液浓度和分光光度法测定复杂体系实验的问题,在本科生仪器分析实验课程中,增设了一阶导数光谱法同时测定染液中三原色(活性红195、活性黄145和活...
针对缺乏定量分析染液浓度和分光光度法测定复杂体系实验的问题,在本科生仪器分析实验课程中,增设了一阶导数光谱法同时测定染液中三原色(活性红195、活性黄145和活性蓝19)浓度的实验。该实验分别选择655,566,326 nm作为活性蓝19、活性红195和活性黄145的检测波长,溶液pH为4~7,在10~100 mg/L范围内其一阶导数值与浓度呈良好的线性关系。对多组混合染液进行检测,通过测定值与实配值的对比,验证了该方法的精密度和准确性。本实验的实施可加深学生对光谱学理论知识的理解和应用,开拓学生在染料分析领域的视野,提高了学生对多组分的定量检测能力。

电化学原理与酸碱性介质对氧化还原反应的影响*——原电池和电解池实验的改进
王鑫, 赵书语, 李佳琦, 王邵丹, 卢卓晓, 王涛, 陈淑敏
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 56-60
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024030180
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电化学原理与酸碱性介质对氧化还原反应的影响<sup>*</sup>——原电池和电解池实验的改进
电化学是无机化学理论和实验课程的重点内容,然而该内容抽象不易掌握。为加深学生对电化学理论知识的理解和应用,对原有“原电池和电解池实验”进行改进,以期增加趣味性和...
电化学是无机化学理论和实验课程的重点内容,然而该内容抽象不易掌握。为加深学生对电化学理论知识的理解和应用,对原有“原电池和电解池实验”进行改进,以期增加趣味性和可操作性,激发学生对化学实验的兴趣。首先,利用白凉粉的凝固性制备凝胶电解质,增加原电池的电流和操作稳定性。其次,利用电解食盐水的“放氢生碱”原理使高锰酸钾变色,通过直观的颜色变化加深对电解池原理的理解。最后,通过滴加氨水制备浓差电池,并用能斯特方程解释电压改变的原因。该改进实验内容丰富,有助于提升学生发现问题解决问题的能力,激发学生的创新意识。

基于绿色化学的烯烃Meerwein水合反应创新综合实验设计*
韩金娥, 钮腾飞
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 61-68
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024040058
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基于绿色化学的烯烃Meerwein水合反应创新综合实验设计<sup>*</sup>
聚焦前沿热点,实施科教融合,基于绿色化学理念,设计了烯烃Meerwein水合反应综合实验。该实验引入光催化合成技术,采用自制、可循环利用的催化剂,以水作为溶剂,...
聚焦前沿热点,实施科教融合,基于绿色化学理念,设计了烯烃Meerwein水合反应综合实验。该实验引入光催化合成技术,采用自制、可循环利用的催化剂,以水作为溶剂,在清洁可再生的太阳光照射下进行烯烃Meerwein水合反应,并探究合成了一系列1,2-二苯乙醇衍生物。本实验包含催化剂的制备与表征,产物的合成与表征,合成反应条件探索,催化剂循环利用实验,以及底物的适应性考察等,内容丰富有层次,涉及多学科知识交叉与融合,不仅提升学生的综合知识运用能力,还激发学生的科学探究兴趣和创新精神。

 教师教育
师范生主题式教学设计能力提升策略*——化学专业
王秀阁
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 69-75
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024040166
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师范生主题式教学设计能力提升策略<sup>*</sup>——化学专业
主题式教学是践行课程与教学改革的一种课堂教学模式。师范生需要具备教材单元知识结构化分析能力、单元主题确立能力及情境资源开发与教学内容组织能力等才能基本胜任基础教...
主题式教学是践行课程与教学改革的一种课堂教学模式。师范生需要具备教材单元知识结构化分析能力、单元主题确立能力及情境资源开发与教学内容组织能力等才能基本胜任基础教育阶段的主题式教学工作。对接基础教育的化学主题式教学,从主题知识内容的系统化构建、课程资源的多元化开发、大观念统领的整体性主题教学分析与设计等3个方面给出了化学师范生主题式教学能力培养的建议。

 非化学专业化学教育
医工交叉融通和OBE与PBL理念下物理化学课程的负熵教学创新*
李亚楠, 杨武德, 林冰, 王贤书, 姜海晶, 张文会
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 76-83
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2023080219
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医工交叉融通和OBE与PBL理念下物理化学课程的负熵教学创新<sup>*</sup>
在医工交叉融通的大背景下,以作为基础课且具有多学科交叉特点的物理化学课程为研究对象。针对课程教学过程中出现的学生学习吃力、参与度不高及教学内容无法全面适应医、药...
在医工交叉融通的大背景下,以作为基础课且具有多学科交叉特点的物理化学课程为研究对象。针对课程教学过程中出现的学生学习吃力、参与度不高及教学内容无法全面适应医、药学相关专业的应用等问题,结合OBE、PBL及BOPPPS的教学理念,并借鉴负熵理论和耗散理论,形成了具有物理化学特色的负熵改革教学模式。确定了变量和算法,并计算得出了近3年教学效果的有序度变化情况。此次教学改革在物理化学教学实践过程中取得了显著的成效,同时也为医工交叉融通背景下其他基础化学课程改革提供了良好的指引。

基于光催化剂及抗菌活性研究的科研创新实验设计*
周莹, 张艳
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 84-90
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2023110043
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基于光催化剂及抗菌活性研究的科研创新实验设计<sup>*</sup>
基于科研成果设计了科研创新实验——复合光催化剂Emodin/HAp的制备、表征以及抗菌活性研究。利用天然产物大黄素与羟基磷灰石在温和条件下制备了复合光催化剂Em...
基于科研成果设计了科研创新实验——复合光催化剂Emodin/HAp的制备、表征以及抗菌活性研究。利用天然产物大黄素与羟基磷灰石在温和条件下制备了复合光催化剂Emodin/HAp,对其晶型结构、特征官能团和化学键以及元素组成等进行确认,并验证其抗菌活性。通过该实验项目的实施,引导学生学习光催化相关原理及应用,激发学生对于前沿科学的探索兴趣,有利于培养学生的创新与科研能力。此外,学生在掌握相关理论知识和实验技能的基础上,进一步学习多种分析仪器的原理及操作,掌握常用的仪器分析手段以及一定的微生物检测技能,为今后的学术研究和职业发展奠定坚实的基础。

高沸醇溶剂法提取胡萝卜木质素开放实验设计*
唐晓红
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 91-97
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2023120089
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高沸醇溶剂法提取胡萝卜木质素开放实验设计<sup>*</sup>
为提升学生的实验创新探究能力和独立分析解决问题能力,进一步拓展知识面,培养学生的环保意识和团队精神,通过开放实验,让学生全程参与实验的设计、实验材料和仪器设备的...
为提升学生的实验创新探究能力和独立分析解决问题能力,进一步拓展知识面,培养学生的环保意识和团队精神,通过开放实验,让学生全程参与实验的设计、实验材料和仪器设备的选择、废物回收再利用、数据分析、结果讨论等。开放实验以1,4-丁二醇水溶液为溶剂,采用高沸醇溶剂法(high boiling solvent,HBS)从胡萝卜中提取木质素,探索最佳的提取条件,并进行原因分析。结果表明,将胡萝卜干粉投入到质量分数为80%的1,4-丁二醇水溶液中,在210 ℃、料液质量比为1∶6的条件下蒸煮2 h,木质素收率可达17.14%,回收的高沸醇和水可循环再利用。该开放实验不仅对高沸醇溶剂法提取胡萝卜木质素具有参考意义,而且为高校环境化学实验教学改革提供了新的思路。

 信息技术与化学
分子对接与可视化软件在食品质量与安全专业实验中的教学应用*——新烟碱农药抑制nAChRs机制
李长见, 宋健, 朱慧敏, 刘坤峰, 鞠健
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 98-104
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024020081
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分子对接与可视化软件在食品质量与安全专业实验中的教学应用<sup>*</sup>——新烟碱农药抑制nAChRs机制
随着食品科学与分子计算领域的快速发展,推动了科学家从微观层面了解食品组分及外源性化学物质对食品安全的影响。然而传统的教学模式难以实现分子水平的可视化教学。因此,...
随着食品科学与分子计算领域的快速发展,推动了科学家从微观层面了解食品组分及外源性化学物质对食品安全的影响。然而传统的教学模式难以实现分子水平的可视化教学。因此,以新烟碱农药氯噻啉和哌嘧啶抑制烟碱型乙酰胆碱酯酶受体(nAChRs)的机制解析为例,借助AutoDock、PyMOL软件探讨了分子对接技术在食品质量与安全专业教学与毕业设计中的应用。并且进一步展望了前沿的虚拟现实技术(VR)在分子对接中的应用前景。通过使用这种教学方法,学生可以更直观地了解蛋白质的结构与功能,并且能够进行分子对接实验,帮助学生对蛋白质受体与配体之间可能存在的相互作用有更为感性的认识。激发学生的学习兴趣,调动其学习积极性,从而提高学生的实践能力和科学素养,达到提高教学质量的目的。

计算化学与经典实验教学整合的可行性及优势*
刘楠楠
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 105-109
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024030125
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计算化学与经典实验教学整合的可行性及优势<sup>*</sup>
探讨了3个可以整合计算化学的经典实验,分别是Co配合物键合异构体的制备及红外光谱测定、三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及磁矩的测定、色氨酸紫外-可见吸收光谱的测定。通...
探讨了3个可以整合计算化学的经典实验,分别是Co配合物键合异构体的制备及红外光谱测定、三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及磁矩的测定、色氨酸紫外-可见吸收光谱的测定。通过分析每个实验中计算化学的切入点,如分子构型、红外光谱、自旋态、紫外-可见吸收光谱和前线分子轨道等,展示了计算化学与实验教学相结合的可行性和优势。这种结合为非化学专业学生提供更加直观的内容展示,弥补传统实验教学的不足,促进学生对化学现象的深入理解。为计算化学教学提供了一定的参考和思路。

 调研报告
“有机化学实验”教学不同分组方式合作学习效果的比较研究*
吴铃, 郭振, 廖康礼, 曹小华
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 110-117
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024040122
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“有机化学实验”教学不同分组方式合作学习效果的比较研究<sup>*</sup>
小组合作学习在课程教学应用的研究与实践越来越受到关注,关于不同分组方式的小组合作学习研究主要集中于“同质分组”和“异质分组”的比较研究。尝试从不同的视角,依据“...
小组合作学习在课程教学应用的研究与实践越来越受到关注,关于不同分组方式的小组合作学习研究主要集中于“同质分组”和“异质分组”的比较研究。尝试从不同的视角,依据“学习型组织”“同伴效应”等相关理论,在“有机化学实验”课程教学中分别采用以学号随机分组和以宿舍为单位分组的方式进行小组合作学习效果的比较研究,运用观察法、访谈法和问卷调查法等对2种分组方式下的课堂学习氛围、学生合作学习兴趣及表现、学习体验感及学习效果进行综合比较,研究发现:相较于以学号随机分组,以宿舍为单位分组时学生的合作学习兴趣及表现、学习体验感和学习效果更好,更有利于培养学生的团队合作意识和能力,更有助于课堂学习的有效延伸,构建“学习型宿舍”,实现课堂教学组织的多元化。

 问题讨论与思考
利用微液滴的风化过程理解无机盐晶体结晶动力学*
高宇毅, 马帅帅, 庞树峰, 张韫宏
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 118-122
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024030145
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利用微液滴的风化过程理解无机盐晶体结晶动力学<sup>*</sup>
如何测量结晶成核速率、理解晶体结晶动力学过程是晶体化学的学习难点。大气气溶胶颗粒,在高湿度条件下以液态存在,当环境相对湿度(Relative humidity,...
如何测量结晶成核速率、理解晶体结晶动力学过程是晶体化学的学习难点。大气气溶胶颗粒,在高湿度条件下以液态存在,当环境相对湿度(Relative humidity,RH)降低至某个范围内时,颗粒物发生从液态到固态转变,这个过程被称作气溶胶的风化(Efflorescence),发生液-固相变时的RH被称为风化点(Efflorescence relative humidity, ERH),通常也被认为是雾霾转变为灰霾的临界相对湿度。本文将科研中大气气溶胶风化结晶动力学的测量方法引入本科生教学实践,介绍如何利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)确定气溶胶微液滴集群的结晶比,并利用结晶比随环境湿度的变化获得均相和异相成核速率。利用这种方法获得气溶胶微液滴结晶成核动力学数据以及对这些数据分析理解,有助于促进晶体化学的教学工作。

 化学史与化学史教育
张资珙与李约瑟的科技史交谊*——基于多封珍贵信件的考察
李芸, 王坚
化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 123-127
DOI: 10.13884/j.1003-3807hxjy.2024010123
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张资珙与李约瑟的科技史交谊<sup>*</sup>——基于多封珍贵信件的考察
张资珙是中国现代化学与教育的奠基人,也是中国科学技术史的研究先驱。早在20世纪40年代初,他即与世界著名生物化学家李约瑟一起开启了中国科技史研究最早期的探索。英...
张资珙是中国现代化学与教育的奠基人,也是中国科学技术史的研究先驱。早在20世纪40年代初,他即与世界著名生物化学家李约瑟一起开启了中国科技史研究最早期的探索。英国剑桥李约瑟研究所藏有张资珙致李约瑟的多封信件,内容展现了2位化学家就中国古代化学、医学以及科学思想等领域的对话与交流的诸多片段,特别是张资珙提供的研究文献与建议,为李约瑟策划并写作《中国科学技术史》的工作给予了重要的启示和帮助。此外,2人因科技史研究而结缘,因学术而神往的历史往事,展现出了令人赞叹与感动的学者情谊。

 书评


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化学教育(中英文). 2024, 45 (18): 90
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