基于化学、化工实验教学活动的实践本质属性，围绕创新型实验课程的设置与实践型拔尖创新人才培养体系构建展开研究。将实践类创新型人才培养理念和策略贯通于人才培养全过程，旨在通过高质量科研成果向教学资源的有效转化进一步助力科技——教育——人才培养的同频共振。

实验室安全建设是实验室高效有序运行的保障。大学生作为基础教学实验室运行的主力，他们的安全素养直接影响着实验室的安全状况。在实验教学过程中构建注重安全素养培养的“实验室管理人员、教师、学生——全员、全时三位一体实验教学模式”，并在分析化学实验教学中进行了具体实践。新的实验教学模式加强了实验室管理员、教师与学生之间的沟通，通过COOP与7S实验教学方案，使学生在学习的同时沉浸式参与实验环境维护及建设、根植安全理念。利用Partial Eta Squared (η²)检验和多元Logistic回归模型分析发现，实验过程操作规范性和操作区有序度对学生安全素养影响明显。实践证明，该模式有助于培养学生良好的实验习惯和安全素养，增加学生在实验室中的责任感和获得感，实现管教增质、教学相长、安全铸魂的教学目标，使实验室人员可以把安全时刻掌握在自己手中，实验室安全运行水平有效提升。

冷热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一。在自然界的能量转化现象中，化学能与热能的转化是常见形式之一。现代社会中，有很多相关应用给大众生活带来了极大的便利。本科普实验秉承着“应用化学，安全至上，造福社会”的理念，旨在通过简单的实验，激发普通大众对化学的兴趣，帮助他们正确认识化学，了解化学反应可能存在的安全风险，并培养其正确的安全意识。实验围绕化学反应中两个特征鲜明的反应：吸热反应(氯化铵与氢氧化钡反应)和放热反应(发热包与水反应)，针对不同知识背景的受众，设计了不同的呈现形式(如趣味实验——气球捏捏冰、情景剧——碘-淀抱抱乐)，在幼儿园、中学和社区开展了多场主题科普教育活动。实验通过这些活动向大众展示了化学能与热能之间相互转化的奇妙现象，普及了相关安全常识，使不同的受众真切地感受到了化学的无穷魅力，同时也提高了他们的安全意识。

配位滴定是分析化学实验重要的教学单元，广泛应用于金属离子的定量分析中。其中，EDTA作为最常用的滴定剂，pK_a分布特性使其能够通过pH调控实现选择性滴定，这一特性在经典教学实验中得到充分体现。市售食品自热包的主要活性组分(CaO与金属Al)构成钙-铝双元体系，通过设计分步滴定方案，可在同一实验中实现两种特征pH条件下(碱性/酸性介质)的配位滴定技术训练，具有较强的实验教学代表性，且有一定的趣味性。本项目以自热包成分测定为例，针对传统实验教学中遇到的问题，设计数字化实验学习系统。该系统在“以学生为中心”的教学理念指导下，将数字化技术与传统滴定实验全过程融合，实现方案设计可行性的实时反馈、滴定过程操作与监测的自动化控制、滴定数据的实时采集与智能分析，以及学生实验全过程的实时考评。此举有效夯实了学生的实验技能，强化了逻辑思维能力、分析判断与解决问题的能力，显著提升了实验教学的实效性。

面向“双碳”目标下能源开发与碳减排的协同需求，针对物理化学课程传统相图知识教学“重理论、轻应用”的问题，本文基于“可燃冰开采与CO₂封存”这一国家重大战略课题，构建“理论知识-技术应用-课程思政”三位一体教学框架：通过解析CO₂和CH₄水合物相平衡曲线与CO₂气液相平衡曲线，阐明CO₂置换法开采可燃冰及CO₂封存技术的热力学、动力学机制，横向对比可燃冰开采与应用技术现状，紧跟科学研究发展前沿，引导学生挖掘“碳封存技术的地缘政治意义”等思政议题。通过对接相图理论与国家战略需求，探索物理化学理论教学与课程思政深度融合的教学实践创新，强化学生对多相平衡原理的工程应用认知，培养学生在能源绿色转型中的创新思维与责任担当，为“新工科”背景下化工专业课程改革提供参考路径。

随着新能源汽车与电子产品的快速发展，储能设备对电池正极材料的能量密度提出了更高要求。富锂锰基正极材料(xLi₂MnO₃·(1-x)LiTMO₂，TM=Ni、Co、Mn)因其独特的阴离子氧化还原特性，以及由高Mn含量带来的高比容量和低成本优势，备受关注，已成为发展高能量密度电池的关键正极材料之一。然而，其合成过程中不同反应物间的相变过程及元素价态变化尚未完全阐明，且合成工艺对材料的首圈库仑效率、倍率性能及电压衰减特性等电化学性能的影响也缺乏系统性研究。为实现富锂锰基正极材料的可控制备，本文从材料的特殊结构与反应机制出发，梳理了常用合成方法及其特点，系统阐述了合成过程中不同反应物与反应条件、前驱体与锂源种类、过渡金属与锂源配比、烧结氧分压及烧结工艺对材料性能的影响，并综合分析了材料形成过程中的锂化演变、物相变化、元素价态变化及缺陷对其物理化学性质与电化学性能的作用机制。通过调控合成反应条件可以分散材料中的Li₂MnO₃晶畴，从而减轻因晶格氧析出导致的容量损失，减少合成过程中产生的缺陷，在确保材料结构稳定性的同时拓宽锂离子扩散通道。最后，本文对富锂锰基正极材料合成过程的研究进行了总结与展望。