AI赋能的化学史教学改革初探
李玲
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202411058
针对信息技术迅猛发展的背景下化学史教学中存在的问题,基于线上的课程资源建设知识图谱,开设AI助教,初步探索了AI赋能的化学史教学方式。将知识图谱与AI助教应用于教学中,助力个性化的学习与学情诊断,通过教学实践初步证实了AI赋能的化学史教学改革解决了目前教学中存在的问题,提升了学生的学习兴趣与数字素养。教师借助知识图谱和AI助教的数据有助于全面诊断学情,为课堂教学的优化提供依据。
关键词: 知识图谱, AI助教, 化学史, 智慧课程
宽带近红外Na3CrF6荧光粉的水热合成及发光性能
张涵, 孙剑锋, 梁金生
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240098
利用水热法合成了一种宽带近红外Na3CrF6荧光粉,研究了其结构、微观形貌和光致发光性能。结果表明,在435 nm激发光的照射下,Na3CrF6荧光粉可发出650~850 nm宽带近红外光,其峰值位于738 nm处,半高宽为95 nm;通过分析光谱数据,发现Cr3+在Na3CrF6荧光粉中的晶体场强度为1.72,处于弱晶体场环境中;298~473 K温度范围内,随着加热温度的升高,Na3CrF6荧光粉的发光强度缓慢下降。
关键词: 宽带近红外荧光粉, 水热合成, Na3CrF6, 光致发光性能, 荧光粉转换发光二极管
生成式AI在分析化学教学中的应用探索
龙双双, 刘婧靖, 王晓娟
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202408096
生成式AI凭其卓越的自然语言处理与知识生成力,深刻影响着教育变革。本文探讨了生成式AI在分析化学教学中的应用,剖析了其在教学过程中的多重角色,并对智能备课、学生个性化学习路径的设计、考试结果分析的实施过程进行了详细探索,提升了学生和教师的学习体验与教学效率,为教学模式现代化提供新视角。同时,本文客观分析了AI在教学中的挑战,并提出应对策略,为生成式AI在分析化学及更广泛教育领域的深入应用提供参考。
关键词: 生成式AI, 分析化学, 智能备课, 个性化学习路径设计, 考试结果分析
AI赋能研究生安全教育的实践与探索
姚文瑞, 孙策, 陈百灵, 苗媛媛, 梁大鑫, 谭海彦, 郑丁源, 张彦华
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412151
实验室安全教育是研究生培养的重要环节,对高校教学与科研环境的安全至关重要。论文基于东北林业大学材料学院林业工程专业研究生课程,探讨了AI赋能的实验室安全教育体系。针对传统模式理论与实践脱节、教学方式单一等问题,构建了理论学习、虚拟仿真与实践演练三大模块。AI技术不仅提供沉浸式安全培训,还通过智能考核和个性化反馈优化学习效果。实践演练强化应急处理能力,提高实验安全素养。该体系显著提升学生安全意识,降低事故风险,为高校实验室安全教育的优化和推广提供了重要参考。
关键词: AI赋能, 虚拟仿真, 课程改革, 安全工程
AI模型框架下数据驱动到符号建立的化学衔接教育探索
蒋子璇, 闻逸涵, 柴科杰, 徐伟明
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202502004
从数据驱动到化学符号的建立,是化学学科学习发展的核心过程。通过逻辑思维和模型建立相结合的方式是理解抽象化学符号的重要途径,也是衔接式化学教育的重要基石。本文以Transformer模型来模拟和演算阿伏伽德罗常数,以Scikit-learn内置模型来推导最概然分布,运用三重表征教学策略,探讨AI模型在化学衔接教育中的应用,特别是在理解阿伏伽德罗常数本质上是一个比例常数的基础上,将这一探索过程进一步延伸至玻尔兹曼常数、玻尔兹曼公式(熵的含义),以及温度的定义及公式推演,帮助学生掌握并理解化学符号,深刻理会化学是一门研究聚集体的学科。
关键词: AI模型, 化学衔接教育, 阿伏伽德罗常数, 玻尔兹曼公式, 最概然分布
超星AI助教在医用有机化学课程中的应用探索
林琦, 刘坚华, 姚莉韵, 杨秀岩, 何伟娜, 杨若林
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202502035
随着生成式人工智能(GAI)的迅速发展,其在教育领域的应用也受到广泛关注,多所高校陆续开展了AI+课程的探索。本课程基于超星平台,利用教材、课程视频、课程相关资料训练AI助教,使其能完成“医用有机化学”课程中一般性问题的解答,满足了部分学生全时段答疑的需求,并在实践中积累了改进AI助教功能的经验。
关键词: 生成式人工智能, AI助教, 在线答疑, 有机化学
AI赋能材料化学专业“学-知-用”培养模式改革与实践
梁大鑫, 李煜东, 杨海月, 陈百灵, 刘志明, 王成毓
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202503020
在形成和发展新质生产力的背景下,人工智能(AI)已成为化学研究及教育教学领域的强大工具。本研究基于东北林业大学材料化学专业在产教融合背景下的“学-知-用”培养模式改革,结合AI技术,通过构建智能虚拟仿真实验平台和产教协同智能评估系统,有效解决了传统教育模式中理论实践脱节(学用转化率不足42%)、知识体系碎片化(跨课程知识关联度仅31.7%)、创新成果转化迟滞(平均转化周期超18个月)等突出问题。项目实施三年来取得显著成效:学生创新成果转化周期缩短至5.8个月,较传统模式提升67.8%;在中国国际大学生创新大赛等国家级竞赛中获奖数量增长147.8%。本研究验证了AI技术在破解产教融合深层矛盾中的独特价值,构建的“技术赋能-实践强化-产业反哺”教育生态体系,为新工科背景下材料化学专业人才培养提供了可复制范式。
关键词: AI赋能, 材料化学, “学-知-用”模式, 智能评估
A(NH2SO3) (A=Li, Na): Two ultraviolet transparent sulfamates exhibiting second harmonic generation response
Cuiwu MO, Gangmin ZHANG, Chao WU, Zhipeng HUANG, Chi ZHANG
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240045
Two alkali-metal sulfamates nonlinear optical (NLO) crystals, Li(NH2SO3) and Na(NH2SO3), have been obtained through the facile evaporation method. Li(NH2SO3) crystallizes in the polar space group Pca21 (No.29). The structure of Li(NH2SO3) can be described as a 3D network formed by [LiO4]7- polyhedral connecting with NH2SO3- tetrahedra through corner-sharing. Na(NH2SO3) crystallizes in the polar space group P212121 (No.19). The structure of Na(NH2SO3) can be described as a 3D network formed by distorted [NaO6]11- octahedral connecting with NH2SO3- tetrahedra through corner-sharing. The UV-Vis-near-infrared spectra demonstrate that Li(NH2SO3) and Na(NH2SO3) possessed large optical band gaps of 5.25 and 4.81 eV, respectively. Powder second-harmonic generation (SHG) measurements demonstrate that the SHG intensity of Li(NH2SO3) and Na(NH2SO3) were 0.32 times and 0.31 times that of KH2PO4, respectively. First-principles calculations confirm the nonlinear optical performance mainly derived from the synergistic effect of amino sulfonate anions and alkali metal oxide anionic polyhedra.
关键词: UV nonlinear optical materials, bandgap, second harmonic generation, first-principle calculation
K+/Na+比例的调控对双钙钛矿Cs2NaBiCl6: Mn2+结构和光学性质的影响
于麒麟, 徐怡菲, 张彭军, 郝树伟, 朱崇强, 杨春晖
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240418
采用溶剂热法合成了一系列Cs2NaBiCl6: Mn2+与Cs2Na1-xKxBiCl6: Mn2+荧光粉,并通过理论计算与实验表征相结合的方式系统研究了其晶体结构和发光性能。结果表明,Cs2NaBiCl6: Mn2+体系表现出以[BiCl6]3-八面体为中心的局域激发吸收近紫外光,随着Mn2+掺杂浓度的增加,[BiCl6]3-向Mn2+发生能量转移,从而促进了Mn2+的d轨道之间的电子跃迁并产生橙黄色发光。进一步引入K+后,Cs2NaBiCl6: Mn2+发光强度和颜色纯度得到提升。实验证实K+的引入有效调谐了Cs2NaBiCl6: Mn2+的态密度组成,促进了[BiCl6]3-1S03P1, 2电子跃迁,增强了Cs2NaBiCl6: Mn2+的发光强度,并利用CIE软件计算得到其色纯度为93.58%。最终结果表明,Cs2Na1-xKxBiCl6: Mn2+具有较强的橙黄色发光特性。
关键词: Cs2NaBiCl6, Mn2+, 双钙钛矿, 掺杂, 光学性能
基于活性炭||Na0.44MnO2的低成本、高倍率和长寿命碱性钠离子电池电容器
薛晴, 李圣驿, 赵亚楠, 盛鹏, 徐丽, 李正曦, 张波, 李慧, 王博, 杨立滨, 曹余良, 陈重学
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202303041
水系钠离子电池电容器具有成本低、功率大、安全性好等优点,是下一代大规模储能系统的理想选择之一。本文采用Na0.44MnO2正极、活性炭(AC)负极、6 mol∙L−1 NaOH电解液和廉价的不锈钢集流体构建了可充电碱性钠离子电池电容器。由于Na0.44MnO2正极在碱性电解液中具有较高的过充耐受性,通过首次充电时的原位过充预活化过程可以解决半钠化Na0.44MnO2正极和AC负极初始库伦效率低的缺点。因此,AC||Na0.44MnO2可充电碱性钠离子电池电容器具有优异的电化学性能,在功率密度为85 W∙kg−1时,能量密度达26.6 Wh∙kg−1,循环10000次后容量保持率为89%。同时,在50 ℃的高温和−20 ℃的低温也具有良好的电化学性能。这些结果表明AC||Na0.44MnO2可充电碱性钠离子电池电容器具备应用于大规模储能的潜力。
关键词: 钠离子电池电容, 碱性电解液, 过充自保护, 低成本, 宽工作温程

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