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第38卷第1期封面和目次
2023, 38(1): 0-0
[摘要]  (69) [HTML全文] (69) [PDF 15936KB] (1)
摘要:
今日化学
点击化学和生物正交化学中的化学基础概念和前沿思想——2022年诺贝尔化学奖浅析
李恒宇, 赖铖阳, 黄思齐, 陈兴
2023, 38(1): 1-7  doi: 10.3866/PKU.DXHX202212058
[摘要]  (120) [HTML全文] (120) [PDF 1817KB] (21)
摘要:
2022年诺贝尔化学奖授予了Carolyn R. Bertozzi、Morten Meldal和K. Barry Sharpless三位科学家,以表彰他们开创了点击化学和生物正交化学。点击化学源于对有机合成方法学的改进,提供了一种在温和条件下高效快速地偶联化学分子的新方法。生物正交化学的开发则起始于生命体系中糖质生物大分子的特异性标记和成像,发展出一类不干扰生命体系且不受生命体系干扰的连接反应。二者殊途同归、异曲同工,成为了在化学、生物医药和材料科学等领域中应用最为广泛的一类化学反应。本文从点击化学与生物正交化学开发中所涉及的化学基础概念出发,对这两种方法的前沿思想进行简要探讨。
教学研究与改革
高等学校化学类专业分析化学相关教学内容与教学要求建议
王玉枝, 杨屹, 魏琴, 李攻科, 张文清, 曹秋娥, 郑成斌, 薛冰纯, 羊小海, 吴朝阳, 陈增萍, 宋国胜, 宦双燕
2023, 38(1): 8-21  doi: 10.3866/PKU.DXHX202209017
[摘要]  (87) [HTML全文] (87) [PDF 464KB] (1)
摘要:
论述了分析化学教学在化学类专业人才培养中的重要地位,阐述了制订分析化学教学内容和教学要求建议的必要性和制订的依据,指出了该建议的使用原则。从知识、能力和素质三个方面明确了化学类专业分析化学理论相关教学的基本内容和要求。对当前我国分析化学教学研究、教学建设、教材建设和教学效果评价等方面具有参考指导作用。
物理化学理论课与实验课的融合教学模式探索
贾娜尔·吐尔逊, 王晶晶, 杜光明
2023, 38(1): 22-28  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202010
[摘要]  (66) [HTML全文] (66) [PDF 706KB] (1)
摘要:
开展物理化学理论课与实验课相融合的教学。理论课教学过程中找准切入点融入实验原理,加深学生对知识的理解,调动学生的学习兴趣和求知欲,课堂气氛活跃,学生融入课堂并互动。实验课上引导学生学习实验设计思路与方法,提出严格的数据记录与处理要求,学生实验报告的逻辑性增强,可独立对实验结果进行讨论,能够正确分析实验误差可能的原因,对实验方案、方法和仪器可提出改进的意见和建议。通过理论课与实验课融合的教学模式可培养学生的逻辑思维能力和实践能力。该教学模式的实施需要学校和系部强有力的政策保障。
生源多样化背景下医药卫生类高职分析化学教学改革实践
梁晓峰, 陈凯, 孙李娜, 易凤, 王帆, 李鸿斌
2023, 38(1): 29-33  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202020
[摘要]  (65) [HTML全文] (65) [PDF 856KB] (1)
摘要:
为提高医药卫生类高职院校专业人才培养质量,针对生源多样化情况下的分析化学课程进行教学改革探索。围绕教师教材教法,从优化理论教学资源、构建实践实训平台、课程思政元素应用、教师教学创新能力培养等方面开展建设,深度融合信息技术,助推高职学生自主、泛在、个性化学习,形成了培育学生成就教师的良性循环,改进了医药卫生类高职院校分析化学课程教学效果。为生源多样化背景下职业教育相关专业理论性较强的基础课程教学改革提供了参考。
基于OBE理念的物理化学实验教学改革与实践——以平顶山学院为例
贺国旭, 吴华涛, 张秋霞, 周延彪, 刘丹丹
2023, 38(1): 34-40  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203073
[摘要]  (76) [HTML全文] (76) [PDF 1468KB] (1)
摘要:
针对当前物理化学实验教学中存在的问题,从课程目标的制定、应用型课程建设、课程资源建设、评价体系的重构等方面提出以学生为中心的OBE (Outcomes-based education)理念教学实施方案,结合实际案例,将OBE教学理念融入到课前导学、课中实操和课后强化训练中,发挥了学生的主观能动性,学生的综合创新能力得到提升,教学效果明显改善。
理论与实验相结合,培养化学创新人才——以气相色谱法分析醇系物实验为例
郭慧敏, 刘新, 张永策, 宿艳, 姜文凤, 孟长功
2023, 38(1): 41-47  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203062
[摘要]  (70) [HTML全文] (70) [PDF 1153KB] (3)
摘要:
基础化学实验教学中,学生易由于对相关化学原理理解不足等原因处于被动学习状态,影响实验教学效果。理论化学研究可以直观形象地给出基础化学原理中涉及但无法直接观测的物质之间的相互作用,物质内部电子的运动规律,光、电与分子或分子中电子的相互作用等微观尺度的信息,将抽象的原理和理论教学内容形象化,加深学生对基础化学原理的理解。本文以气相色谱法分析醇系物实验为例,介绍团队将简单理论化学计算融入到基础化学实验教学中,为提高教学质量、实施创新人才培养而采取的举措和实施效果。学生在完成传统实验内容的同时,利用密度泛函理论研究醇系物与吸附材料的相互作用,并完成对计算结果和实验数据的分析和讨论等研究性任务。学情分析表明,该尝试有效地激发了学生学习基础化学理论的热情,加深了他们对化学理论的理解,也培养了学生分析问题、解决问题的能力,提高了实验教学效果,为拔尖创新人才的培养保驾护航。
化学本科生课外阅读的现状与思考——基于湖南省属六所高校的调查
郭璟, 郑敏, 钟文周, 徐琼, 刘贤响, 毛丽秋, 梁云, 尹笃林
2023, 38(1): 48-55  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201044
[摘要]  (58) [HTML全文] (58) [PDF 435KB] (1)
摘要:
基于2003年和2013年对湖南省6所高校化学本科生开展课外阅读情况的调查,于2021年再次开展了同质性调查和对比分析,发现化学专业在校大一到大三学生中存在课外阅读量下降、不重视期刊阅读、忽视图书馆借阅功能等问题。据此提出新生教育突出引导、课堂教学加强渗透、课外创新养成习惯和社团活动以赛促读等策略和建议。
“翻转课堂+混合式”教学模式在物理化学实验课程中的探索与实施
贾雪平, 丁津津, 朱玥, 缪建文, 葛存旺, 张跃华, 葛明
2023, 38(1): 56-64  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203005
[摘要]  (59) [HTML全文] (59) [PDF 1273KB] (1)
摘要:
在前期混合式教学改革的基础上,将翻转课堂应用于物理化学实验教学中。教学过程包括:课前在线学习、线下课堂展示、讨论与实验操作,以及课后巩固与提高。采用定量研究和问卷调查验证了这种教学模式的有效性。研究结果表明,这种教学模式有助于提高学生的学习成绩,培养学习自主性,激发学习热情,提高课堂参与度。
基于OBE理念的有机化学混合“五式”教学法的设计与实施
许毓, 张国颖, 李光水
2023, 38(1): 65-70  doi: 10.3866/PKU.DXHX202205040
[摘要]  (58) [HTML全文] (58) [PDF 688KB] (1)
摘要:
为解决有机化学课程教学过程中遇到的实际问题,探索因材施教的个性化培养模式,引导学生不断提升学习的主动性和解决实际问题的能力,我们基于OBE (Outcome based education)教育理念,结合中国科学技术大学有机化学课程目标和学习效果金字塔,以学生学为中心,以成果为导向,精心设计了引导式预习、精准式授课、互助式讨论、示范式点评和全程式考核的线上线下混合“五式”教学法,在实际教学运用中取得了良好成效,达到了预期目标。
“两层三步”战略提升公费师范生教学能力的培养实践——以四川师范大学化学专业为例
王瑶, 伍晓春
2023, 38(1): 71-75  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203042
[摘要]  (63) [HTML全文] (63) [PDF 433KB] (2)
摘要:
公费师范生政策对促进师资有效配置、推动义务教育均衡发展具有重要意义。相较于部属师范院校公费师范生,省属师范院校公费师范生的培养无论是在办学的客观条件还是学生的主观能力水平都具有一定差距。四川师范大学化学专业采用“两层三步”战略对公费师范生进行分层培养,因材施教。通过测试学生学情后对学生分层定级,优秀层级学生主要进行研究性学习与创新性实验学习,普通层级学生进行薄弱知识与基础实验技能的强化训练;建立质量评价体系,一段时间后实行学生层级的动态调整,以激发学生内在潜能。这一战略有效提升了公费师范生的学习动力和教学能力。
基于OBE理论实施无机化学课程思政教学的案例
刘晓瑭, 余林梁, 陈洁
2023, 38(1): 76-87  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203061
[摘要]  (63) [HTML全文] (63) [PDF 2179KB] (1)
摘要:
简要介绍基于OBE理论构建无机化学课程思政教学体系的实施方案和课程目标。重点介绍围绕课程思政目标构建的传统文化和爱国主义、科学精神和科学方法、马克思主义哲学原理、可持续发展理念等素材库,结合典型课堂教学案例展示在课堂教学全过程中将知识传授、能力提升和价值引领凝聚为统一发展的整体,促使学生讨论、反思和体验,推动学生理解认同课程的价值目标并内化为自己的价值自觉和实践行动,达成最大学习成果,很好地实现了课程思政目标。
知识介绍
双光子吸收表征及相关光物理机制
张楠, 臧建阳, 王刚, 刘太宏
2023, 38(1): 88-96  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201037
[摘要]  (62) [HTML全文] (62) [PDF 2106KB] (2)
摘要:
双光子吸收材料在高分辨生物成像、光动力学治疗和光限幅等领域备受关注。新型双光子吸收材料创制涉及非线性光学性质表征、光物理机制解析和构效关系构建。本文探讨了双光子吸收相关的光物理跃迁机制、开孔Z-扫描与双光子激发荧光方法的区别联系以及激光光源特性对双光子吸收性能测试结果的影响,最后对该领域进行展望。
以“进程分离”为特征的新型催化串联反应
杨一莹, 刘鹏, 毕思玮, 张冬菊
2023, 38(1): 97-102  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202067
[摘要]  (47) [HTML全文] (47) [PDF 457KB] (3)
摘要:
基于合成化学领域的最新研究成果,凝练出一类以“催化进程分离”为特征的新型催化串联反应。该类反应中各步反应从时间进程上先后分别发生,各自独立进行、互不影响,具有与《物理化学》教科书中传统催化串联反应明显不同的动力学特征。本文以一典型反应为例,介绍该类反应的基本特征及其在合成化学领域的重要性,并基于文献中量子化学计算结果合理解释了“进程分离”的微观本质,给出了理解该类动力学特征的一般理论模型。
聚多巴胺的发现、反应原理及应用
彭浩南, 李红
2023, 38(1): 103-110  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202011
[摘要]  (58) [HTML全文] (58) [PDF 1981KB] (6)
摘要:
聚多巴胺发现于2007年,引起了材料表面修饰领域的广泛关注。本文首先回顾了聚多巴胺的发现过程及其形成反应机理,进而阐述了聚多巴胺在传感、癌症光热疗法、催化领域的应用现状,最后,对该领域的未来研究和应用进行了合理展望。
Achmatowicz重排反应的研究进展
宋汪泽, 姜文凤
2023, 38(1): 111-118  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203077
[摘要]  (55) [HTML全文] (55) [PDF 635KB] (3)
摘要:
Achmatowicz重排反应是一类重要的有机人名反应和特殊的氧化重排反应,在有机合成及药物化学等领域有着广泛的应用。Achmatowicz重排反应的产物是重要的化工中间体,也被广泛用于复杂天然产物的全合成中。本文综述了Achmatowicz重排反应的机理,以及含溴氧化剂氧化、过氧化物氧化、高价金属氧化剂参与、光促进和酶催化的Achmatowicz重排反应的研究进展,并展望了该领域的未来发展方向和新机遇。
基于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析
姜中尧, 牛雅新, 王楠, 陈蓁蓁, 唐波
2023, 38(1): 119-128  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203011
[摘要]  (54) [HTML全文] (54) [PDF 746KB] (1)
摘要:
蛋白质中的半胱氨酸对维持和调控细胞内的氧化还原平衡起着重要作用,同时它们也是多种蛋白质的功能活性位点,参与诸多生理过程。此外,蛋白质中的半胱氨酸上所发生的一系列翻译后修饰也扩展了蛋白质功能的多样性。随着化学蛋白质组学的发展,基于活性的蛋白表达谱(Activity-based protein profiling,ABPP)分析技术在探究蛋白质半胱氨酸及其翻译后修饰方面取得了很多重要的研究成果。本文简要介绍了用于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析方法,讨论了针对蛋白质半胱氨酸及其翻译后修饰的蛋白质组学领域的最新研究,并对该领域的未来发展趋势进行了展望。
光电化学在有机合成中的应用
蔡浩然, 姚夏奕, 曹宇超, 陆泽鹏, 卞江
2023, 38(1): 129-140  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202021
[摘要]  (60) [HTML全文] (60) [PDF 1241KB] (1)
摘要:
近年来,光电化学技术逐渐发展为有效的有机合成手段。光化学高效的催化性能与电化学反热力学直觉特性的结合大大简化了某些有机合成路线。本文介绍了当前与光电化学相关的部分有机反应,总结了在光电化学中广泛应用的若干染料敏化催化剂,并展望了光电化学未来的应用前景。
体外诊断的利器:化学发光免疫技术
苏彦妮, 吕弋, 张立春
2023, 38(1): 141-148  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203066
[摘要]  (91) [HTML全文] (91) [PDF 679KB] (4)
摘要:
人体的血液、体液和组织等样本具有丰富的信息,通过对其中的相关指标进行检测可以了解人体的患病或机体情况,这种手段被称为“体外诊断”。免疫诊断在体外诊断中占据重要的地位,而化学发光免疫分析法是免疫诊断的主流技术之一,基于抗体抗原的特异性结合原理,化学发光免疫分析法具有较好的特异性和灵敏度,在临床上不断普及,同时在食品和环境安全等领域也有应用。本文简要介绍了几大体外诊断技术,重点综述了化学发光免疫分析法的原理、分类、应用领域和发展趋势。
科普
“是金子总会发光”——金及其化合物在新冠病毒检测及治疗中的应用
王莉, 张萌
2023, 38(1): 149-154  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202004
[摘要]  (45) [HTML全文] (45) [PDF 796KB] (3)
摘要:
胶体金、金配合物在新型冠状病毒的检测与药物研发中发挥着重要的作用。本文采用生动的语言、拟人化的方式,从金元素的角度讲述了免疫胶体金技术检测新冠的原理和金配合物作为抗新冠药物的发现过程。
化学实验
Wilhelmy吊片法测定磷脂溶液的表面张力等温线
李远非, 杨训方, 王桂玲, 郭莹, 王煦, 李馨儒, 周艳霞, 谢英
2023, 38(1): 155-160  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201014
[摘要]  (49) [HTML全文] (49) [PDF 758KB] (0)
摘要:
表面活性物质的表面张力等温线测定是大学物理化学实验的重要内容。随着磷脂类表面活性剂的广泛应用,有必要在大学化学中更新经典表面张力等温线测定的实验内容,并使学生掌握先进的测量方法。以二硬脂酰基磷脂酰胆碱(DSPC)和二棕榈酰基磷脂酰胆碱(DPPC)为研究对象,应用界面张力仪测定了两种溶液表面张力等温线,计算了其表面超量和分子横截面积,并设计了拓展性实验内容,对于培养学生分析问题和解决问题的能力具有积极的意义。
“去伪存真”——一种共价有机聚合物荧光防伪材料的实验探讨
陈燕, 谭名言, 唐安娜, 孔德明
2023, 38(1): 161-168  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201061
[摘要]  (54) [HTML全文] (54) [PDF 1298KB] (1)
摘要:
通过学生熟悉的羟醛缩合反应制备共价有机聚合物(COP)荧光材料;指导学生在实践中深化对理论知识的理解,学会自主思考和利用多种仪器分析荧光材料性质;引导学生发挥想象力,将荧光材料应用到与生活息息相关的信息加密中——“去伪存真”,体验化学的魅力。
沸点升高法测化合物相对分子量实验的改进
熊辉, 吴贝娜, 范子鑫, 郑子豪, 静恩哲, 莫婉玲, 龚跃法
2023, 38(1): 169-173  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201025
[摘要]  (58) [HTML全文] (58) [PDF 670KB] (1)
摘要:
物理化学手段测化合物分子量是基础化学实验中的经典实验方法,也是本科生化学实验中重要的一项训练。现有的测量方法存在实验体系不环保、实验误差大、操作步骤难以控制且实验时间长等缺陷。基于实验的绿色化理念以及“两性一度”的教学要求,对现有沸点升高法测分子量的实验方法进行探索:以异丙醇代替环己烷(丙酮)作为溶剂、苯甲酸代替萘作为溶质,采用水浴与电热棒双重加热的方式,配置数字千分温度计提高测量精度。改进后实验试剂绿色环保、设备操作简单、装置抗干扰能力强、方法重现性好且测量误差减小。立足基础,落实高阶,重视挑战,加强了学生对稀溶液依数性的理解,培养了他们实践创新的思维。
2-硝基苯-1,3-二酚合成教学实验的副反应产物探究及科学素养的培育
罗尚文, 袁呈山, 杨红英, 黄国生, 高坤
2023, 38(1): 174-179  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201035
[摘要]  (42) [HTML全文] (42) [PDF 881KB] (1)
摘要:
新时代高等教育的重要任务是将思想政治工作贯穿到整个教育教学过程中。化学学科的实验教学在化学本科培养体系里占据着至关重要的地位。2-硝基苯-1,3-二酚的合成是一个经典的有机化学教学实验,在全国各高校的有机化学实验课程中有着广泛的开展。本文以该教学实验作为案例,记录了实验教学过程中,教师引导学生对实验的副反应产物进行的详细探讨,并在探讨过程中提炼出了课程思政的两个重要要素,即培养科学思维与树立严谨的科学态度,最后对这两个要素在整个本科实验教学体系中的延伸做出了展望。
黄豆蛋白胶体的制备和聚沉
高海燕, 董玉明, 杜佳琼, 宁峥雯, 陈雯清
2023, 38(1): 180-186  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201052
[摘要]  (46) [HTML全文] (46) [PDF 749KB] (3)
摘要:
物理化学中胶体化学部分原有实验是氢氧化铁胶体制备和电泳速率测定,属于验证性实验,对胶体特征的表征局限于电学性质,缺少对粒径、光学性质的表征探究及创新训练。本文通过黄豆蛋白胶体的制备、表征和聚沉,将原先的验证性实验改进为具有综合性和探究性的实验。通过物理分散法获得黄豆蛋白胶体,对其粒径、光学性质、电学性质进行了表征,并对聚沉条件进行探究,最终获得豆腐产品。结果表明,黄豆蛋白胶体粒径范围为20–120 nm、最可几分布为51 nm,胶粒平均带电−41.8 mV。通过丁达尔效应,在与入射光垂直方向观察到散射的蓝光,并观察到透过的光呈橙红色。通过探究反离子种类、温度、pH等条件的影响,加深了对植物蛋白胶体聚沉过程的理解。该实验引入了现代Zeta电位及粒度分析仪,加入了蛋白质聚沉的特殊情况,强化对书本知识的延伸应用。产品豆腐与生活密切联系,有利于思政教育,彰显化学魅力。
手性毛细管电泳实验中手性选择剂取代度的影响研究
谢天尧, 邓爱玲, 肖华, 朱芳
2023, 38(1): 187-191  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202025
[摘要]  (56) [HTML全文] (56) [PDF 550KB] (2)
摘要:
针对手性毛细管电泳实验“手性药物氧氟沙星对映体的分离检测”的教学过程中,发现手性选择剂取代度对实验结果具有重要影响,详细研究了一系列不同取代度的羟丙基-β-环糊精对氧氟沙星对映体分离效果的影响。研究结果表明:对映体的分离度随取代度变化显著,且取代度DS= 7.9时分离度最佳。依据取代度的测定方法,对市售羟丙基-β-环糊精的质量进行评估,以确保手性毛细管电泳实验结果的稳定性和良好的教学效果。
废弃植物油酯交换制备生物柴油
陈友威, 余言射, 方嘉怡, 徐国栋, 方东
2023, 38(1): 192-198  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201058
[摘要]  (50) [HTML全文] (50) [PDF 873KB] (1)
摘要:
培养学生的绿色环保意识和可持续发展意识是应用化学专业本科人才培养方案的基本要求之一。目前实验教学中培养学生绿色环保和可持续发展意识的实验项目较少,针对这一问题,在综合化学实验中增加本新创实验项目。实验以废弃菜籽油和甲醇为原料,氢氧化钠和氯化胆碱为催化剂,生成的副产物甘油与氯化胆碱原位形成低共熔体系,与产品形成液-液两相,促使反应正向进行,简化后处理,提高产品纯度和产率。GC-MS (Gas chromatography-mass spectrometer)结果表明,产品纯度大于99%,产率接近85%。分离出的低共熔体系可循环使用。燃烧热测试表明其热值与矿物柴油相当。实验使用的原料安全低毒,涉及基础有机化学实验、物理化学燃烧热测定、分析化学等多门基础实验课程的基本操作和表征,适合作为应用化学专业三年级综合化学实验教学实验项目的补充。通过本实验,有利于让学生更加系统地理解和掌握化学实验技术,培养其主动探索精神,锻炼其综合实践能力,同时,将绿水青山、环保低碳、变废为宝等课程思政理念融于综合化学实验教学。
工业混合碱各组分含量测定——一种综合型实验方案设计
王园朝, 程和勇
2023, 38(1): 199-205  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202043
[摘要]  (59) [HTML全文] (59) [PDF 512KB] (1)
摘要:
利用两类双指示剂法、BaCl2法和电位滴定法等4种实验方法,分别测定了工业混合碱I (NaOH + Na2CO3)和混合碱II (Na2CO3 + NaHCO3)溶液中NaOH、Na2CO3与NaHCO3等3种成分的质量浓度(即单位体积溶液中组分质量)。计算和比较了不同分析方法测定结果的误差和标准偏差,对不同分析方法测定结果进行了显著性检验,并分析了产生误差及造成显著性差异的原因。结果表明:电位滴定法的准确度和精密度均较好,BaCl2法的准确度和精密度较差;BaCl2法与其他3种方法测定结果的数据之间存在显著性差异。本文内容不仅对工业混合碱中各组分含量测定方法提供了一个参考,而且为酸碱滴定实验教学提供了一个综合型实验项目的设计方案。
基础有机化学实验教学中的操作细节——常压蒸馏教学实践经验谈
李芳, 赵卫光
2023, 38(1): 206-212  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202003
[摘要]  (52) [HTML全文] (52) [PDF 1215KB] (2)
摘要:
“致广大而尽精微”是成事之道。常压蒸馏是有机化学实验的基本操作。在文献的查询过程中发现,无论教材还是文章,对常压蒸馏的一些操作细节都没有进行深入的讨论。很多学生,包括部分教师对蒸馏操作的细节都存在误区。根据多年的有机合成实践经验,对从仪器的安装、使用方法到蒸馏操作全过程中的细节和常犯的错误进行详细的解析,与同行共同探讨,使学生快速掌握蒸馏操作技巧。
芳香亲核取代反应合成4,4’-双(3,6-二叔丁基咔唑基)二苯甲酮及其结构和热活化延迟荧光性质表征
段霁洋, 齐荃, 娄晖林, 韩春苗, 许辉
2023, 38(1): 213-219  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202063
[摘要]  (60) [HTML全文] (60) [PDF 2139KB] (2)
摘要:
有机功能材料的制备已经成为现代有机化学的重要研究方向之一,并逐步形成了与其相关的中间体和终产物合成产业链。目前,基础有机化学实验主要涵盖单元操作和简单精细化学品合成。将国际前沿的先进有机功能材料合成方法及其性质表征引入到基础有机化学实验,有望进一步扩展教学内容,促进课程与新兴产业之间的衔接。基于此目的,本项目选择有机热活化延迟荧光材料这一有机发光材料的国际前沿热点,将材料合成与有机单元反应教学相结合,丰富有机反应教学手段的同时,指导学生认识合成反应在构建有机功能材料中的关键作用,进一步将知识体系延伸至现代荧光光谱技术,展示有机化合物结构与有机功能材料性质之间的科学联系,从而完成对“合成–分子结构–材料功能”这一知识链条的系统教学。通过本项目,学生不仅可以强化基础实验操作,完成传统有机化学实验学习,而且可以掌握核磁共振谱及荧光光谱技术,让学生体验完整的科研过程,形成有梯度、复合型的知识体系。
基于氢键诱导理论的有机化学探索实验:(+/-)-2-亚甲基香茅醛的合成与快速鉴定
金剑, 杨雪苹, 程景, 任鹏
2023, 38(1): 220-226  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203020
[摘要]  (49) [HTML全文] (49) [PDF 1155KB] (2)
摘要:
本实验用吡咯烷和4-二甲基氨基苯甲酸作为有机小分子催化剂,催化天然香料(+/−)-香茅醛与甲醛的Aldol缩合反应并脱水合成(+/−)-2-亚甲基香茅醛。基于小分子催化的氢键诱导效应,我们选用二氯甲烷、四氢呋喃、无水乙醇三种溶剂进行平行反应,用薄层色谱法监控平行反应的转化速度,筛选相对最佳反应溶剂。同时,我们用共振离域理论解释原料和产物在核磁共振化学位移、薄层色谱比移值、液相色谱保留时间的差异。本实验弥补了有机化学实验在反应条件优化方面的空白。
基于探究式教学模式对预阳极化前后的玻碳电极测定对乙酰氨基酚的伏安图差异的分析及机理讨论
李晶, 仉华, 吴呈珂, 李慧杰, 冯素玲, 李全民, 上官恩波
2023, 38(1): 227-232  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203034
[摘要]  (70) [HTML全文] (70) [PDF 477KB] (1)
摘要:
基于电极反应活化能,预阳极化前后玻碳电极表面结构变化及氢键催化作用,以探究式教学模式讨论了预阳极化前后的玻碳电极测定对乙酰氨基酚的伏安图差异形成的原因。这种教学模式不仅有利于提高实验课教学质量,也会促进教师自身业务能力的提高。
黄酮药物分子的高效合成
房忠雪, 金琦浩, 文浩宇, 孙文婷, 戴兢陶
2023, 38(1): 233-239  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201019
[摘要]  (45) [HTML全文] (45) [PDF 444KB] (3)
摘要:
“中药槐花米中芦丁的提取”是基础有机化学实验中经典的植物提取黄酮药物的实验。分析一系列植物提取的黄酮药物分子结构,可看出它们均由2-苯基色原酮(又称黄酮)分子衍生而来。实验中,发现黄酮药物的提取率偏低,不能满足目前人们对黄酮药物的需求,因此尝试用具有高效性的化学方法合成黄酮,并进一步合成其相应的衍生物。本实验分两步合成黄酮,首先利用羟醛缩合合成2’-羟基查尔酮,然后碘催化分子内的环合得到黄酮,实验时长约为6 h,既可作为教学实验,也可作为课后的探索开放性实验。本改进实验具有安全、易操作、重复性好,特别是相对于植物提取具有产率高的优点。此外,通过本次实验的改进,引导学生采用与本实验类似的方法,设计并合成了黄酮的衍生物——乙氧黄酮(治心绞痛药物立可定中的主要活性成分)。本实验丰富了有机化学实验的教学内容,提高了分析和解决问题的能力,潜移默化地培养了学生的科学探索精神。
CuO/TiO2负载型催化剂的制备、拉曼光谱表征及催化CO氧化反应性质评价
王伟伟, 吴美瑶, 贾春江
2023, 38(1): 240-247  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201018
[摘要]  (71) [HTML全文] (71) [PDF 2220KB] (2)
摘要:
通过设计包含催化剂制备、仪器表征和性质研究一体的综合实验,可以加深学生对催化化学的认识,使得传统理论催化教学更加立体化。本综合实验包括使用沉积-沉淀法制备CuO/TiO2催化剂,使用拉曼光谱对催化剂结构进行物相分析,以及评价该催化剂催化CO氧化反应的性能三方面内容,使学生建立起化学材料“结构-性能”之间的初步认识,提升科研实践能力,为今后科研之路奠定基础。
高校实验室安全参考书目分析
金星龙, 王晓艳
2023, 38(1): 248-253  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201032
[摘要]  (44) [HTML全文] (44) [PDF 380KB] (1)
摘要:
通过对实验室安全相关市售书目进行调研,分析近年来国内外实验室安全教材建设现状,并结合实验室安全教育与管理现状,为后续相关教材编写提出以下建议:加强实验室安全法律、法规、标准的普及,加强资源整合。
师生笔谈
从学科发展史设计周环反应的课堂教学
马忠华, 项勇刚, 曹秀芳, 马济美
2023, 38(1): 254-261  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201056
[摘要]  (49) [HTML全文] (49) [PDF 1244KB] (0)
摘要:
在有机化学教学内容中,周环反应不介绍官能团的性质,内容相对独立,理论性强,突出从分子轨道空间排布阐述有机反应的机理。尤其量子力学理论的引入,使周环反应的结果能够被合理“预测”,这对于有针对性地设计化合物的合成路线很有指导意义。但是,抽象、枯燥的理论使教学难度增加,同时引发学生对于本章内容在学科应用中如何定位的困惑。本文探讨了在教学中,如何聚焦基本知识点,对周环反应理论进行简化处理,采用周环反应研究史中经典的福井谦一的理论萌芽与发展,以及Dewar苯衍生物、维生素B12片段的合成等实践案例,丰富教学内容,激发学生内在的学习兴趣,培养学生立足实践,推进理论思考与创新,同时培养学生对学科发展规律的辩证认识。
基于“量”的观念解分析化学简答题
甘峰, 方萍萍, 朱芳
2023, 38(1): 262-267  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202035
[摘要]  (65) [HTML全文] (65) [PDF 655KB] (0)
摘要:
分析化学简答题是分析化学习题和考试中常用的考查形式。传统的做法更多是采用文字表述的方式进行解题,而文字的叙述其实并不清晰,容易产生歧义。本文介绍基于“量”的观念,采用严格的数学分析的方法来解答分析化学的简答题,使得解答过程更为严谨,更易于理解。
关于命名术语“母体氢化物”和“特性基团”的探讨
李小瑞, 赵艳娜, 姚团利, 南江, 张金
2023, 38(1): 268-279  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202051
[摘要]  (44) [HTML全文] (44) [PDF 610KB] (0)
摘要:
较详细地探讨了命名术语“母体氢化物”和“特性基团”的概念、含义及其对命名有机化合物的重要意义。通过大量实例说明,用母体氢化物(parent hydride)的名称统一处理碳氢化物和其他杂原子氢化物的命名,可以更系统、更方便、更清晰地命名有机化合物;用特性基团(characteristic group)代替官能团(functional group)来命名有机化合物,使每个原子只能被描述一次,不能被重复描述,从而更加准确地命名有机化合物。
自学之友
高电压水系二次电池设计新策略
苏凌浩, 龚良玉, 马传利, 董冬旗, 王杰, 玄翠娟
2023, 38(1): 280-286  doi: 10.3866/PKU.DXHX202202072
[摘要]  (72) [HTML全文] (72) [PDF 677KB] (3)
摘要:
受水的分解电压(1.23 V)所限,水系二次电池的开路电压普遍不高。本文在分析水系二次电池开路电压影响因素的基础上,介绍了目前提高开路电压的几种新策略,并分别讨论其优缺点。
Jupyter交互式平台在结构化学教学中的应用——以“单电子原子薛定谔方程”为例
张浩, 阚子规, 林子涵, 钱雨晨, 司承运, 钱海
2023, 38(1): 287-294  doi: 10.3866/PKU.DXHX202203067
[摘要]  (55) [HTML全文] (55) [PDF 2257KB] (1)
摘要:
以“单电子原子薛定谔方程”为例介绍了综合理论演示、科学符号推导和数据可视化多种功能的开源Web平台Jupyter在结构化学教学中的应用。借助于多样Python程序库学生能够交互式地学习理论概念、推导数学公式和理解波函数性质,可增强结构化学教学过程的参与度和互动性,也培养学生运用编程解决科学问题的能力。
未来化学家
“铁盐+空气”催化氧化体系在绿色交叉偶联反应中的应用——推荐一个本科生科研训练项目
李若璞, 徐一泽, 胡仁铭, 赖易欢, 徐大振
2023, 38(1): 295-303  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201046
[摘要]  (79) [HTML全文] (79) [PDF 633KB] (6)
摘要:
为深入开展创新创业教育与实践,培养学生创新创业能力,提高本科生人才培养质量,进一步推动创新创业教育改革,南开大学开展了“国家级大学生创新创业训练计划”项目。化学学院结合学科自身特点,践行科教融合、理论联系实际的培养方法,不仅能够引导本科生积极参加科研训练,还能将本科生的创新结果应用于实际生产中。实现“科研反哺教学”与“教学支撑科研”这样一个相互补充、相互促进的统一体。本文介绍了一组比较典型的本科生参与“国创”项目的例子,从项目准备入手介绍了该“国创”项目的具体实施过程、同学们所遇困难及收获心得等,希望将我们积累的一些经验与化学相关专业的同学分享,助力他们更好地完成创新项目。

目录
目录
2022, 37(2): 0-0
[摘要]  (540) [HTML全文] (540) [PDF 386KB] (540)
摘要:
专题
基于创新能力培养的化学专业本科实验教学新体系的构建与实践
章文伟, 芦昌盛, 淳远, 俞寿云, 朱成建
2022, 37(2): 2108092-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202108092
[摘要]  (646) [HTML全文] (646) [PDF 933KB] (646)
摘要:
课程体系是人才培养的载体。为了更好地培养拔尖创新人才,南京大学化学国家级实验教学示范中心依据化学学科的特点和发展趋势,以科学内容的内在联系和研究规律为主线构建了“化学实验基础→化学合成与表征+化学原理与测量→化学功能分子实验+化学生物学综合实验+基于项目的研究实验”实验课程新体系,按照一流课程建设要求(高阶性、创新性和挑战度)对实验教学内容进行了优化,并建立起与之相适应的实验教学平台。新课程体系综合考虑了化学一级学科的整体性和关联学科的交叉性,在南京大学化学化工学院“拔尖计划”和“强基计划”学生中实施,教学效果显著。
化学新创实验的现状与发展对策
李厚金, 陈六平, 张树永
2022, 37(2): 2108010-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202108010
[摘要]  (610) [HTML全文] (610) [PDF 354KB] (610)
摘要:
近年来,化学实验教学改革取得很大成就。本文对当前国内高校的化学新创实验设计的现状进行了分析,探讨了未来新创实验的选题方向、创制途径、教学实施和评价方法,希望对同行有参考价值。
线上线下混合式实验教学模式的改革与探索
章建东, 吴莹, 严吉林, 姚英明, 赵蓓, 姚建林
2022, 37(2): 2107050-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202107050
[摘要]  (614) [HTML全文] (614) [PDF 1948KB] (614)
摘要:
大学化学实验课程是培养材料、化学、化工等专业人才应用基本操作和理论解决实际问题的综合性实践训练环节。文章探讨了当前大学化学实验发展由于受到仪器设备大型化、专业化、成本大、更新快等因素限制出现瓶颈,设计了线上线下混合实验教学模式,进行相应的软硬件建设,并开展线上线下混合式实验教学模式的改革与探索。该教学模式具有良好的教学效果,并且可复制可推广,为创新人才的培养和实验教学的创新提供了有益的借鉴。
“鸡尾酒”实验——无机元素化学实验中美育迁移作用的探索
王薇, 周宝晗, 孙丹, 任家强
2022, 37(2): 2106009-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202106009
[摘要]  (642) [HTML全文] (642) [PDF 1263KB] (642)
摘要:
以“美育”内涵中“培养发现美的能力”为契合点,借助大一新生在无机元素化学实验中发现美时获取的成就感,引导学生在追求“美丽”实验结果的过程中,自发地对基本操作进行训练和提高,由此发挥美育在无机化学实验教学过程中的迁移作用。以钴离子形成多色配合物为“点”,带动学生持续发现实验中更多的“美”,逐步培养细心、耐心和恒心的素养。同时,在新高考、新生源背景下,注重大一新生化学学习兴趣的提高,将直接影响到其对专业的认知及职业的认同,因而其积极作用是不容忽视且意义深远的。
综合性化学实验的线上线下混合式教学——以水泥分析为例
曾秀琼, 徐孝菲, 委育秀, 蔡吉清
2022, 37(2): 2109067-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109067
[摘要]  (635) [HTML全文] (635) [PDF 932KB] (635)
摘要:
水泥熟料分析是一个经典的综合性实验,涉及重量分析和配位滴定分析的很多原理及操作。为了有效开展实验教学、缩短课堂讲解时间、客观评价学生实验数据及结果,我们开展了线上线下混合式教学,引导学生课前自主学习,训练学生综合和创新实验技能。这一改革提高了实验教学质量,取得了较好的教学效果。
仪器分析实验课程研究生助教管理的“道”与“术”
孔璇凤, 奚忠华, 马海凤, 张晖, 余晓冬
2022, 37(2): 2109077-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109077
[摘要]  (596) [HTML全文] (596) [PDF 349KB] (596)
摘要:
研究生助教培养是高校化学本科生实验教学的重要组成部分,对提高实验课程的教学水平具有重要的推动作用。为解决助教培训时间仓促、定位不清、内容不连续、工具性倾向明显,以及在助教聘用、考核、激励、教学质量评估等方面规范性和系统性不足等问题,仪器分析实验室以《GB/T 19028–2018质量管理人员参与和能力指南》为理论依据,探索提高研究生助教深度参与实验教学的方法。连续三年追踪助教培养改进效果反馈数据表明,实验室采取的一系列改进措施有效提升了研究生助教的教学能力,促进了教学质量的提高,实现助教管理的改革创新与“过程增值”。
针对理论-实验教学相融合的微助教辅助实验教学实践——以滴定分析实验教学为例
贾钦相, 李银环, 张志成
2022, 37(2): 2107043-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202107043
[摘要]  (620) [HTML全文] (620) [PDF 1213KB] (620)
摘要:
为了促进滴定分析理论-实验教学的融合,在借鉴疫情期间线上教学模式经验的基础上,我们在滴定分析内容教学中实践了微助教辅助的实验课堂教学模式。该教学模式灵活机动,不受行政班级划分与理论实验教学先后顺序的制约,能够有效地提高实验课教学效果,促进理论-实验教学相互融合,提升教学质量。
融入统筹理念的分析化学实验教学
姚奇志, 金谷, 李玲玲, 李娇, 刘红瑜
2022, 37(2): 2107001-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202107001
[摘要]  (605) [HTML全文] (605) [PDF 580KB] (605)
摘要:
基于一流创新人才培养的要求和分析化学实验课程的特点,介绍了如何在分析化学实验教学中融入统筹学理念,旨在培养学生的统筹能力,拓展化学实验课程的育人功能,实现知识技能传授和综合能力培养并重的教学目的,将创新人才培养的教学理念落到实处。
线上线下混合式物理化学实验研究型教学改革
田东亮
2022, 37(2): 2105031-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202105031
[摘要]  (618) [HTML全文] (618) [PDF 2219KB] (618)
摘要:
针对目前实验教学在创新型人才培养中存在的问题,介绍了北京航空航天大学化学学院物理化学实验教学的改革与实践情况。结合线上教学灵活、不受时空限制,以及线下教学培养学生动手操作能力和严谨求实的科学素养的特点,从递进式教学内容设计、个性化实验操作指导和训练、科研式论文报告总结、针对性展示和专题分析等方面进行了线上线下混合式研究型教学改革。将理论方法、虚拟操作、实际训练和总结提升等相结合,充分发挥教师指导和学生主体的优势,多维度培养和提升学生的科学素养、创新思维和综合创新能力,为提升实验教学质量和促进创新型人才培养提供了有益的借鉴。
有机化学实验教学内容改革笔谈
强根荣, 王海滨
2022, 37(2): 2109074-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109074
[摘要]  (648) [HTML全文] (648) [PDF 323KB] (648)
摘要:
有机化学实验是化学、化工、制药及其他近化学类专业学生必修的一门基础实验课程,对增强学生动手能力、培育创新思维有不可替代的作用。本文以八个具体的实验为实例,介绍了随着时代变迁和人才培养规格的变化,有机化学实验课程建设、教学内容改革的情况,从早期简单的过程模仿、性质鉴定、基本操作实验,发展为现有的“基础规范性实验–综合设计性实验–研究探索性实验”三层次实验,并经实践检验行之有效,使实验教学形式更丰富、内容更充实、手段更新颖,更加有利于学生的多样化成才,教学质量和教师的教研水平得到极大提高。
研究性与系统性相结合的有机合成实验教学实践
刘占祥, 毛侦军, 邵东贝, 秦敏锐, 蓝国纯, 蔡黄菊, 赵华绒
2022, 37(2): 2109076-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109076
[摘要]  (616) [HTML全文] (616) [PDF 308KB] (616)
摘要:
为了培养学生的创新能力和实践能力,使学生较全面地掌握有机合成实验理论知识和实验技能,开展了有机合成实验研究性和系统性结合的教学探索和实践。在课程建设和教学过程中,贯彻以学生为主体的教学改革思路与方法。从教学内容和模式、授课方式、考核方式等多个教学环节进行探索研究,科教融合,结合实际课堂教学,倡导启发式教学方法。研究型教学模式的实施有效地调动了学生自主研究性学习的积极性,有利于提高学生的综合实践能力,促进实验教学与科学研究的衔接。
从纸上到躬行:基于有机化学理论和文献的实验设计及优化之低年级本科教学初探
李玲玲, 兰泉, 郑媛, 蒋俊, 查正根
2022, 37(2): 2109014-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109014
[摘要]  (614) [HTML全文] (614) [PDF 1611KB] (614)
摘要:
国际公认化学类本科生的培养目标是能够胜任化学专业技术职务,或具备相关的科研能力,而核心考核因素之一被认为是能否以纸上所学理论和文献助力实验方案的设计,并躬行实现。我们在有机化学基础实验教学中融合以上理念,初步探索出适合低年级本科生的以理论知识和文献指导实验设计和优化的教学策略。以乙酰二茂铁的合成为例,以问题-讨论为主线,引导学生从文献、底物的电子结构、傅-克酰基化反应机理和重要的物理化学性质等进行综合分析,设计乙酰二茂铁的合成路线,鼓励学生对教材提出质疑并自主设计和开展验证实验,对教材中的经典方法持续优化。学生深度参与实验路线设计和关键参数设置,沉浸学术研究氛围,敢于质疑并验证,提升了将已学理论转化为解决实际问题的能力,一定程度上有利于其科学思维和科研执行力的培养,提高其从事化学专业技术职务或相关科研工作的核心竞争力。
本科实验课程中的主观能动性激励方法
王奇峰, 项金宝
2022, 37(2): 2106042-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202106042
[摘要]  (647) [HTML全文] (647) [PDF 354KB] (647)
摘要:
本科生实验课程是对理论知识进行实践的重要环节。为提高本科生在实验过程中对实验理论和技能的理性认识,增强自主学习的意识和兴趣,提出了“理论质疑”和“步骤调整”的方法,以激励学生在实验过程中能更好地发挥创造性思维,提升实验操作能力。该方法经过作者在指导本科生基础有机化学实验的过程中证明,学生在实验过程中的积极性得到明显提升,增强了对所学理论知识的认识和理解,更善于提出新的科学问题,能对实验方法的合理性和继续改进提出新的见解,理解了“尽信书不如无书”的道理。
线上线下混合式-六环节实验教学实践与探索——以化学生物学实验“基于生物正交反应的蛋白质标记”为例
朱婷玉, 张晖, 章文伟, 叶德举, 李金波, 谢然
2022, 37(2): 2109028-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109028
[摘要]  (589) [HTML全文] (589) [PDF 477KB] (589)
摘要:
化学生物学综合实验是针对化学生物学专业高年级本科生开设的一门衔接本科-硕士教学的综合性实验课程。本文以“基于生物正交反应的蛋白质标记”科研融合型实验为例,结合化学生物学学科特点,将实验教学内容模块化,探索设计线上线下混合式-六环节教学方式,应用于本科生综合实验教学。经实践取得良好的教学效果,为综合型实验课程教学提供了参考与借鉴。
“大组讨论、小组实验”化工专业实验的新思路——以甲醇制汽油实验为例
郭跃萍, 常彦龙, 冯庆华, 徐向阳
2022, 37(2): 2105053-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202105053
[摘要]  (606) [HTML全文] (606) [PDF 3002KB] (606)
摘要:
甲醇制汽油工艺参数比较多、实验时固定床反应器中催化剂的装载和反应后的冷却过程时间比较长,在化工综合实验有限的学时内,一组学生不可能将所有的实验参数摸索清楚。针对这种情况,设计了学生“大组集体讨论+小组实验+结果汇总”的实验模式。在保证学生掌握实验基本操作的基础上,得到整个工艺的完整数据,通过对数据的处理和分析,得到一个综合性较强的实验报告。通过实践,该实验模式激发了学生的实验兴趣,提升了实验效率,取得了良好的教学效果。
新媒体时代下化学实验教学与实验室管理探索
闫晓义, 马强, 谷月, 魏士刚, 张志权, 郭玉鹏
2022, 37(2): 2105037-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202105037
[摘要]  (594) [HTML全文] (594) [PDF 1342KB] (594)
摘要:
当今新媒体时代下,二维码和公众号技术虽然已经普遍成熟,但是其在化学实验教学和实验室管理方面的深层次应用尚处于探索阶段。本文结合目前高校实验教学特点,分析探索了二维码和公众号技术在化学实验教学和管理中的应用以及存在的问题。从学生和教师两方面出发,在同为辅助工具的基础上两者联用不仅促进了实验教学平台整体的运行效率和管理水平,而且在充分发挥教师主导作用的同时调动了学生的主观能动性,学习效果及实际教学效果亦日渐显著,为国内化学实验教学改革提供了帮助。
高等学校实验技术队伍职业化路径研究
王志武, 马国杰, 侯建华, 刘学军
2022, 37(2): 2109068-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109068
[摘要]  (594) [HTML全文] (594) [PDF 318KB] (594)
摘要:
高校实验室是“立德树人”的重要阵地,实验技术队伍是实现“三全育人”的重要保障。高校快速发展过程中,对实验技术队伍赋予了建设和管理的多重任务,而自身缺乏明确的发展方向和目标,实验技术队伍职业化研究成为高校发展的现实需求。构建适应高等学校发展的实验技术队伍专业化管理体系,明确实验队伍职业化发展路径选择的具体措施,促进实验技术队伍稳定性,强化实验技术队伍在高等学校治理结构和提升内涵建设的有效作用,为提升高校实验室育人功能奠定基础,为高等学校快速发展提供有力支撑。
高校无机化学实验室资源合理配置的探索与实践
邱丽娟, 邢肖肖
2022, 37(2): 2109102-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109102
[摘要]  (585) [HTML全文] (585) [PDF 589KB] (585)
摘要:
实验教学是高校人才培养、科学研究和学科建设的重要环节,实验室作为实验教学的场所,资源优化配置至关重要。本文分析了天津大学无机化学实验室在资源配置上存在的问题和相关的解决措施,如开设化学类通识实验课程,使授课学生不局限于化学类;使用研究生助教和学生志愿者,减轻实验员工作量;开放实验室设备资源;举办化学化工技能大赛等。以期为其他高校实验室的资源合理配置提供借鉴和参考。
“五位一体安全防范”机制在本科化学实验教学中的探索
徐庆红, 陈咏梅, 张丽丹, 靳兰, 崔猛, 曹鼎, 李刚, 李春闯, 张春婷
2022, 37(2): 2109004-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109004
[摘要]  (628) [HTML全文] (628) [PDF 650KB] (628)
摘要:
实验安全是化学实验教学过程中的重要组成部分,也是每一个设置化学实验课程的各层次学校重点工作之一。北京化工大学化学实验教学中心经过多年教学探索,逐渐形成了“实验技术讲座”“实验安全与环保大课堂”“实验项目实施过程中的安全讲解及演示”“实验室突发事故紧急疏散演练”“实验室消防演练”五位一体的化学实验安全防范教学机制,极大地提升了学生实验过程中的安全防范意识,确保了实验安全平稳进行,有效地保证了良好的校园教学秩序。本论文将对上述“五位一体”化学实验安全教育教学模式进行剖析,希望与同行共同探究如何保证化学实验课程教学的安全开展。
高校实验室危险化学品采购管理体系的建设与实践
马国杰, 郭依舒, 李仕玉, 乔德旗, 王志武
2022, 37(2): 2109075-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109075
[摘要]  (622) [HTML全文] (622) [PDF 547KB] (622)
摘要:
由于高校实验室危险化学品重大事故时有发生,对危险化学品的管理已成为高校实验室安全管理的重要问题。本文以郑州大学为例,从危险化学品的采购、存储、配送、使用、危废收集全过程,梳理和分析实验室危险化学品管理存在的问题,针对危险化学品的安全管理体系建设进行了探索,介绍了危险化学品采购管理一体化平台的建设思路和具体措施,有效实现了危险化学品全生命周期管理,保障学校教学科研安全运行。
基于绿色化学的有机化学实验室废弃物的原点处理
李培峰, 高先池, 刘春颖
2022, 37(2): 2109026-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109026
[摘要]  (600) [HTML全文] (600) [PDF 273KB] (600)
摘要:
有机化学实验是培养学生掌握实验基本技能和技术、提高动手能力的必修课。有机化学实验产生的废液成分复杂,尽管目前广大师生的环保意识比较强,实验室废液能够做到分类收集并交由有资质的公司进行处理,但是完全依赖环保公司的处理成本比较高。因此我们尝试对有机化学实验室产生的废液进行实验室原点处理,真正做到谁污染、谁治理,有效降低废液的处理成本,并实现有机试剂的循环使用。
高校化学教学实验室小型试剂库改造
李娇, 冯红艳, 金谷, 朱平平
2022, 37(2): 2109029-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109029
[摘要]  (650) [HTML全文] (650) [PDF 1165KB] (650)
摘要:
目前高校化学教学实验室小型试剂库(暂存库)存在较多安全隐患,但一般体量较小,容易被相关管理者忽视,可能会造成实验室安全事故的发生。本文结合国家级实验教学示范中心(中国科学技术大学)化学实验教学实验室的实际情况,阐述了化学教学实验室小型试剂库改造的实践经验,为其他高校实验室试剂库的改造提供符合法律法规和国家标准要求的、适应面广、操作性强的可借鉴经验。
化学化工虚拟仿真实验教学中心建设与实践
王彬, 秦川丽, 刘一夫, 孙少平
2022, 37(2): 2109086-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109086
[摘要]  (594) [HTML全文] (594) [PDF 1738KB] (594)
摘要:
为了有效解决化学化工类实验教学无法或者难以实现的教学过程问题,组建了黑龙江大学化学化工虚拟仿真实验教学中心,搭建了辅助虚拟实验教学和管理于一体的开放共享的虚拟仿真信息化网络平台,设计开发了系列化工、制药、仪器类虚拟仿真实验教学项目,开展理论课+线下实验课+虚拟仿真实验+慕课四维课程体系建设,期望提升本科一流专业和拔尖人才试验班建设以及本科人才培养,为提高学校本科教学质量提供有力的保障。
原位变温X射线衍射虚拟仿真实验建设与实践
张万群, 朱平平, 邵伟, 胡万群
2022, 37(2): 2109094-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109094
[摘要]  (601) [HTML全文] (601) [PDF 4374KB] (601)
摘要:
原位变温X射线衍射实验是物理、化学等相关专业综合和创新性实验项目,基于“以虚代实,虚实结合”的思想开发原位变温X射线衍射虚拟仿真实验系统非常必要。本系统完整地模拟了仪器认知、样品测试、数据计算及应用等实验实景,教学中采用线上线下虚实结合的教学方法,培养学生利用大型仪器解决复杂问题的综合能力和高级思维。
化学实验
一个普通化学实验:简易光伏电池的制作
马艳子, 马锴果, 贾莉, 王海荭, 李维红
2022, 37(2): 2109109-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109109
[摘要]  (575) [HTML全文] (575) [PDF 1191KB] (575)
摘要:
本文介绍了一个简易光伏电池制作的教学实验。该实验包括两种光伏电池的制作,硫化铜/硅光伏电池和N719染料敏化的敏化光伏电池,适用于在大学一年级的普通化学实验课程中开设。文章对实验所包含的一系列基本化学原理进行了讨论,以方便该实验的进一步拓展,用于高年级的实验课程。
“元素化学实验”中的“异常”现象(一)——Mn元素化学实验中的“异常”现象及其探析
阮婵姿, 董志强, 张春艳, 吕银云, 翁玉华, 潘蕊, 许振玲, 任艳平
2022, 37(2): 2110029-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110029
[摘要]  (747) [HTML全文] (747) [PDF 1197KB] (747)
摘要:
大一学生在“元素化学实验”教学过程中,对反应条件如温度、催化剂、酸度、浓度或试剂用量等因素的影响考虑不周,可能出现某些实验现象和预想的或理论分析的结果不一致的“异常”现象。本文就学生在Mn元素化学实验过程中遇到的一些“异常”现象进行分析和总结,借助生动直观的演示实验,引导学生探究“异常”现象产生的可能原因和直观认识反应条件对反应结果的影响,培养学生的观察、分析、判断、归纳、推理和解决实际问题的能力。
“元素化学实验”中的热致变色现象(二)——部分Cr(III)化合物的热致变色现象及其变色机理探讨
阮婵姿, 许振玲, 潘蕊, 张春艳, 吕银云, 翁玉华, 董志强, 任艳平
2022, 37(2): 2106011-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202106011
[摘要]  (630) [HTML全文] (630) [PDF 1399KB] (630)
摘要:
在认识部分Co(II)化合物的热致变色现象及变色机理的基础上,因势利导,创设问题“情境”,即再通过生动直观的演示实验,引导学生进一步认识一些Cr(III)化合物的热致变色现象及其影响因素,引导和启发学生探讨和解释其热致变色的机理。进一步培养学生的观察、分析、判断、归纳、推理、总结和探索规律的能力以及“批判性”思维能力。
无机与有机混合物的含量分析——以探究鼻可乐成分为例
王雨欣, 丁淑媛, 张守林, 徐林, 唐亚文
2022, 37(2): 2105058-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202105058
[摘要]  (612) [HTML全文] (612) [PDF 362KB] (612)
摘要:
在化学实验课堂上,以生活中常见药品作为实验对象更能激发起学生对化学学习的兴趣。鼻可乐是一种常见的市售洗鼻剂,主要成分为氯化钠、柠檬酸与柠檬酸钠,是一种典型的无机物与有机物的混合体系。本文设计了对鼻可乐的组成进行定量分析的方法,并且通过实验验证其合理性,以期为鼻可乐成分分析实验进入高校分析化学实验课堂提供指导方法。学生通过该实验不仅能掌握恒重坩埚、沉淀滴定等实验基本操作方法,而且能更好地理解定量分析数据的方法。
核磁共振技术测定联萘酚的对映体纯度
奚忠华, 陆大东, 戴洁, 叶涛, 章文伟
2022, 37(2): 2109027-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109027
[摘要]  (556) [HTML全文] (556) [PDF 510KB] (556)
摘要:
手性联萘酚((±)-BINOL)制备是国内高校常开设的一个实验,其产品的对映体纯度测试是实验的重要一环。以2-甲酰基苯硼酸和(S)-(-)-1-苯乙胺的混合物作为手性试剂与联萘酚发生Bull-James Assembly反应,以此设计了核磁共振氢谱(1H NMR)测定联萘酚对映体纯度的实验。实验结果表明,通过反应生成的对映体混合物的核磁信号,能准确地计算出(±)-BINOL的对映体纯度。以选定的苯环氢核信号计算出的(R)-BINOL含量与理论ee值有着良好的线性关系(R2=0.9999)。此实验方法能够快速完成大量学生样品的测量,同时大大减少实验废液的产生量。学生通过此实验可对核磁共振技术有更进一步的了解。
激光显微拉曼光谱仪在本科实验教学中的应用
刘春梅, 朱艳艳, 张斌
2022, 37(2): 2109103-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109103
[摘要]  (623) [HTML全文] (623) [PDF 1924KB] (623)
摘要:
拉曼光谱作为一种无损检测的指纹光谱是科研中的主要表征手段。激光显微拉曼光谱实验教学通过测试科研中的样品让学生了解拉曼测试的重要性以及科研的分析方法,构建科学研究和实验教学的桥梁。本实验课程同时安排创新探索实验,培养学生的自主学习兴趣和科研创新能力。通过本实验的学习,让学生们了解目前先进的分析手段和先进的大型仪器,有利于学生综合实验素质及科研能力的培养,为以后从事科学研究及相关工作所需综合能力的培养打下坚实的基础。
基于经典实验的教学改革模式探讨——以二元液系气液平衡相图实验的改进为例
熊辉, 吴映辉, 吴贝娜, 梅付名, 龚跃法
2022, 37(2): 2110017-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110017
[摘要]  (604) [HTML全文] (604) [PDF 841KB] (604)
摘要:
从实验装置、实验体系、溶液配制、数据测量等方面针对经典的物理化学实验(二元液系气液平衡相图)进行了综合性探索。减少了实验试剂消耗,缩短了实验时间,改善了实验的操作性和重现性,同时消除了实验过程中的安全隐患。经过多年工科专业学生实验教学实践表明,这些改进措施提升了学生的低碳环保理念,改善了实验的过程体验,强化了经典实验的创新效果。在引导学生深刻理解气液相平衡基础理论的同时培养了学生的应用创新思维,获得了良好的实验教学效果。
碳布负载氢氧化镍电极材料的合成及其电容性能分析——推荐一个综合化学实验
张琳, 要红昌, 李朝辉, 李中军
2022, 37(2): 2108063-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202108063
[摘要]  (605) [HTML全文] (605) [PDF 1143KB] (605)
摘要:
作为超级电容器的电极材料,Ni(OH)2具有理论比电容高、来源丰富、环境友好等优点,但较低的电导率影响了其实际性能。解决该问题的一种有效方法是在碳布导电基底上原位生长Ni(OH)2薄膜。以此为基础设计综合化学实验,通过Ni(OH)2/碳布薄膜电极的制备、表征及电化学性能测试,使学生进一步理解化学平衡原理在材料合成中的应用,了解材料的基本表征方法,掌握循环伏安法、恒流充放电法等电化学分析方法在实际测试中的运用与解析,从而达到巩固电化学理论知识、培养学生的实验技能、提高学生综合实验能力的目的。本实验的开展还可以帮助学生了解储能领域的科技前沿,激发学生的科研兴趣,培养学生的科研创新意识,适合在大学化学实验中推广应用。
纳米银、金溶胶的电化学合成及其基本胶体性质——物理化学综合实验设计
马继臻, 丁思雨, 田亚冬, 马厚义, 张进涛
2022, 37(2): 2105062-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202105062
[摘要]  (621) [HTML全文] (621) [PDF 1386KB] (621)
摘要:
电化学和胶体体系基础理论是大学本科物理化学学习的重要内容。通过综合化学实验设计,以直接电化学还原方法制备纳米银、金溶胶,利用紫外-可见光谱分析溶胶粒子的特征吸收光谱,并运用循环伏安法探讨表面活性剂的稳定作用和纳米金属溶胶的形成机理,从而提高学生的基础知识综合运用能力与综合实验技能,适合在大学化学及其相关专业的综合化学实验中推广。
三芳胺-吡嗪类供体-受体型聚集诱导发光分子的合成及性能表征综合创新实验
王直, 申起飞, 周愉, 赵博, 奚朵, 党东锋
2022, 37(2): 2110016-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110016
[摘要]  (620) [HTML全文] (620) [PDF 1137KB] (620)
摘要:
为了提升学生的基础有机合成技能及综合实验创新能力,介绍了一类含三芳胺及吡嗪单元的供体-受体型聚集诱导发光分子的合成、性能表征及分析。通过本综合创新实验的学习,学生将进一步了解有机荧光材料,尤其是聚集诱导发光材料的发光机理及潜在应用。本实验不仅有利于提升学生在减压蒸馏、萃取、干燥和柱层析分离等操作方面的实验技能,也将进一步促进其对核磁共振仪、高分辨质谱仪、紫外-可见吸收光谱仪及稳态-瞬态荧光光谱仪等仪器的熟悉和掌握。最终,通过课堂理论及综合实验学习的相互结合,进一步拓展学生视野并锻炼学生综合创新实验能力,为培养其良好的科学研究素养奠定基础。
过渡金属催化的6-苯基-5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮的合成——推荐一个大学有机化学综合实验
刘治彤, 赵子逸, 彭渤, 曲玥名, 田松麟, 俞寿云
2022, 37(2): 2105004-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202105004
[摘要]  (578) [HTML全文] (578) [PDF 463KB] (578)
摘要:
有机合成中,碳-碳键的形成和断裂是一个永恒的热门话题,科学家为此发展了很多形成碳-碳键的方法。在这一领域,诞生了不少诺贝尔化学奖的成果,格氏反应和烯烃复分解反应就是其中的经典案例。烯烃复分解反应提供了一种连接sp2-碳和sp2-碳的全新思路,发展出了一些活性分子全合成的高效路径。因而,2005年的诺贝尔化学奖授予了对烯烃复分解反应有杰出贡献的三位科学家。本有机化学综合实验由三个反应构成,包括改进的格氏反应、DMAP催化的酯化反应和关环烯烃复分解反应。每一个反应都可独立成为一个基础有机化学实验,三步的连续反应可以作为一个综合多步合成实验。本实验有助于理解有机合成的过程和机理,体验有机合成的魅力。
以应用为导向的“材料制备与吸附性能”创新综合实验设计
彭传云, 张少文, 尹国杰, 吴春来, 冯勇, 屈凌波
2022, 37(2): 2107025-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202107025
[摘要]  (722) [HTML全文] (722) [PDF 1019KB] (722)
摘要:
基于应用型人才培养目标,通过创新实验教学内容和方法,将科研成果引入到实验教学内容中,设计出以实际应用为导向的磁性材料制备及吸附性能研究综合实验。该实验教学对材料的结构表征和性能测试进行补充和拓展,并融合较为前沿的科学问题,采用半开放式教学手段,鼓励学生自主设计、独立分析,构建科研反哺教学的协同机制。通过实践表明,该实验具备综合性特征,内容涵盖了材料化学、仪器分析、物理化学相关理论;经过系统训练,提升学生的专业操作技能,巩固理论知识,强化实践应用,有利于培养学生分析解决实际问题的能力和专业创新能力。
e-ATRP水相制备温度响应高分子微凝胶——有关高分子微凝胶的新实验设计与实践
张来英, 康玮, 徐浩金, 赵浩博, 王蔷薇, 吴伟泰
2022, 37(2): 2105025-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202105025
[摘要]  (615) [HTML全文] (615) [PDF 1214KB] (615)
摘要:
介绍一个涵盖高分子化学、电合成与仪器分析等领域的基础实验。本实验基于e-ATRP原理,采用简便易得的电化学反应装置,在水溶液中微量合成温度响应高分子微凝胶,并使用紫外-可见分光光度计和动态光散射仪探究微凝胶的温度响应特性。本实验取材于广受关注且已有较多验证的研究前沿成果,允许拓展合成其他高分子,也可进一步尝试各种电化学技术,简便易行、绿色环保,有助于培养学生的学科交叉融合思维和环保意识,锻炼创新实践能力。
淀粉接枝聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂的合成及应用——推荐一个高分子化学综合实验
赵光辉, 彭晓璊, 惠新平
2022, 37(2): 2109020-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109020
[摘要]  (643) [HTML全文] (643) [PDF 1540KB] (643)
摘要:
介绍一个综合化学实验。实验通过淀粉与丙烯酰胺的接枝聚合反应和阳离子化改性,合成了一种新型淀粉接枝聚丙烯酰胺阳离子高分子絮凝剂,进行了结构表征,以人工模拟染料废水和重金属离子废水为实验对象,探究了合成的聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯酰胺和淀粉接枝聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂在废水净化中的应用。本实验理论与实践相结合,有助于激发学生的学习兴趣,培养学生的学科交叉融合思维和分析解决问题的能力。
主族元素AB4型含氧酸根的成键分析——推荐一个研究型计算化学实验
许文华, 李安阳, 岳可芬
2022, 37(2): 2108101-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202108101
[摘要]  (637) [HTML全文] (637) [PDF 839KB] (637)
摘要:
介绍了一个面向高年级本科生的研究型计算化学实验。主族元素AB4型含氧酸根是无机和结构化学理论课程中讨论化学键类型的例子,然而其结果却存在争议。本实验利用常用量子化学软件,通过计算化学方法分析化学成键,验证猜测,并得出结论。旨在通过本实验,锻炼学生对量子化学计算方法的运用,进而加深对化学基础知识的理解。
竞赛园地
第12届全国大学生化学实验邀请赛情况和实验笔试题解析
李恺, 韩润平, 王瑞勇, 武杰, 余旻, 周立鹏, 关新新, 赵旭波, 闫学斌, 郝新奇, 宋传君, 张宗培, 何占航
2022, 37(2): 2109116-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109116
[摘要]  (632) [HTML全文] (632) [PDF 595KB] (632)
摘要:
介绍了第12届全国大学生化学实验邀请赛实验笔试题的命题思路,对参赛选手的答题情况和反映出的问题进行了总结分析。
第12届全国大学生化学实验邀请赛无机及分析化学实验试题解析
黄利华, 李恺, 余旻, 卢有彩, 武杰, 何占航
2022, 37(2): 2109117-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109117
[摘要]  (603) [HTML全文] (603) [PDF 305KB] (603)
摘要:
介绍了第12届全国大学生化学实验邀请赛无机及分析化学实验操作试题的命题思路,总结实验成绩,分析实验操作考试中存在的主要问题。
第12届全国大学生化学实验邀请赛物理化学实验试题解析
周利鹏, 赵旭波, 宋金帅, 刘蒲, 杨晓梅, 关新新
2022, 37(2): 2109118-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109118
[摘要]  (623) [HTML全文] (623) [PDF 496KB] (623)
摘要:
对第12届全国大学生化学实验邀请赛物理化学实验操作考试试题命题、考试情况进行了总结,并对实验竞赛过程中反映出的当前实验教学所存在的问题进行了分析。
第12届全国大学生化学实验邀请赛有机化学实验试题解析
闫学斌, 宋传君, 郝新奇, 华远照
2022, 37(2): 2109119-0  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109119
[摘要]  (586) [HTML全文] (586) [PDF 406KB] (586)
摘要:
介绍了第12届全国大学生化学实验邀请赛有机化学实验操作试题的命题思路,并对实验中存在的问题及成绩进行了分析。