简要介绍了北京大学结构化学的混合式教学以及“晶体的点阵结构和晶体的性质”这部分内容的小班讨论课情况。

以Si晶体为例，介绍了一种结合X-射线、电子显微学和扫描隧道显微技术进行晶体学教学的尝试。主要是从基本原理、实验技术、实验结果等方面建立不同方法之间的联系，也说明其区别。目的是使学生能依据基本的晶体学原理、概念和数据，理解不同的晶体结构分析和表征方法提供的晶体学信息之间的区别和联系，达到融会贯通的效果。

晶体结构是结构化学课程中的重要教学内容，包含的知识点多、概念抽象、理论性强。本文探讨晶体结构教学中一些基本概念的表述与内涵，包括点阵、晶格、结构基元、晶胞等，以期帮助学生澄清一些模糊不清的认识，引导学生正确理解晶体学理论的基础知识和基本概念。

结构决定性能。物质结构是当代化学、材料、生物学科前沿探索的基石和导引，测定解析物质结构是很多科研工作者必备的技能和研究手段。X射线衍射是结构测定最常见的方法之一。在科研一线工作的师生对X射线晶体学知识和结构解析技能有着大量的需求。然而，当前国内高校开设专业X射线晶体学课程较少，课程内容理论性强，实践环节不足，不能完全满足非晶体专业方向学生需求。面对X射线衍射结构解析的实际问题，学生难以从传统课程和导师等渠道得到足够支持帮助，需求和供给存在缺口。本文分析国内X射线晶体学教学和知识传播现状以及存在的问题，从知识提升、技能培养和信心树立三个方面针对性地改革X射线晶体学与结构解析的教学方式和内容，通过将传统课程拆分为X射线衍射原理、简明晶体学和结构解析技术三部分，扩充实践内容环节，特别是晶体数据收集和结构解析精修的要点技巧，辅以必要的基础理论知识，有效补充广大非晶体专业方向师生亟需的X射线晶体学基础知识和结构解析技术，围绕学生科研一线实际需要，以提升实战技能来解决学生的痛点和难点，同时树立学生面对结构解析的自信心。

X-射线衍射是表征材料结构的一类重要技术，在材料化学教学中具有举足轻重的地位。随着新型材料的不断发现，相应的先进X-射线衍射技术也应运而生。本文基于当前材料化学学科前沿，对高压同步辐射X-射线衍射技术、微焦斑X-射线衍射技术和同步辐射X-射线对分布函数三种先进技术进行介绍，旨在加深学生理解X-射线衍射相关基础知识的同时，能够拓宽科研视野，并提高解决问题的能力。

在结构化学教学中，晶体结构的多样性、复杂性和抽象性使教学难度增加，本文介绍了笔者在教学实践中根据晶体结构的对称性，以具体–抽象–具体主线，以“抽取共性–讲透典型–衍生个性”为核心，构建晶体结构知识点图谱的拓展教学方法。具体做法是以等径圆球密堆积及其空隙类型/分布作为共性的出发点，通过填隙模型得到典型晶体的结构，通过取代/添加/去除/衍生等方式建立具有多样性的具体物质的晶体结构，形成直观和有脉络关系的知识图谱。可以加深学生理解晶体结构教学中的共性与个性，达到知识理解与迁移运用的目的。

设计了一个以单晶-单晶(SCSC)转变这种新的固相无机合成方法为核心的8学时综合化学实验。首先采用直接加成法分别合成了粉末形态与大单晶形态的绿色配合物(H₃O)[K(15C5)₂][CuCl₄] (1)，其在温度诱导下转变为红色配合物[K(15C5)₂][CuCl₃] (2)，这是由于在固相中[K(15C5)₂]⁺的空间位阻效应限制了[CuCl₃]⁻的二聚。并且配合物2在盐酸蒸气诱导下经过SCSC转变恢复为配合物1。配合物1和2之间的SCSC转变也可以通过文字或图画颜色可逆变化的形式在滤纸上呈现，反应迅速，实验现象直观明显，有助于激发学习兴趣。进而，学生可以根据学过的本科无机化学中涉及的晶体场理论内容判断出两种配合物颜色的差异是因为铜(Ⅱ)的配位数不同而导致，有效地促进其将理论知识应用于实践中。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、紫外-可见光谱和傅里叶红外变换光谱等对产品进行表征，结果表明，配合物1和2晶型不同而且单晶转化完全，该过程锻炼了学生对剑桥晶体结构数据库的使用，有助于提升学生的数据分析能力和规范安全操作大型仪器的科学素养。本实验学时安排紧凑，可进行模块化教学，试剂成本低廉，适合在化学及相关专业的本科实验教学中推广。

凭借固有的分子识别和络合能力，大环主体分子一直是超分子化学研究所依赖的重要工具，同时也大力地推动了现代超分子化学的蓬勃发展并从基础研究走向实际应用。斜塔芳烃做为一类新型芳烃大环受体具有易溶解、易结晶、良好的骨架柔性和主客体化学性质等特点和优势，自其诞生以来便在晶体工程和相关研究领域得到广泛应用和发展。本文将从晶体工程角度出发来介绍若干有关斜塔芳烃的应用研究实例，重点突出结构与功能之间的内在关联，以期提高学生对晶体化学及其交叉学科的学习兴趣和内在驱动力。

ShelXle是一款用于小分子晶体结构精修的专业性可视化软件，在高校群体中拥有相当数量的用户，但目前国内外有关该软件使用研究的文献报道非常少，导致众多师生在精修过程中碰到问题时不知道如何进行应对。本文详细介绍了ShelXle的开发背景、基本功能、特色功能及操作方法，结合若干案例，通过与其他软件对比，分析了ShelXle在小分子晶体结构精修中所具备的技术优势，并就如何利用ShelXle提升精修效果提出了一些参考性建议。

堆积-填充模型是一种学习和理解晶体结构的方法和视角。用字母等符号组合表示堆积-填充模型中原子、空隙分布情况的方式称为堆积-填充模型的符号表示。系统地阐述了晶体结构中堆积-填充模型的符号表示，详细地介绍了符号表示的多种应用方法，加深对晶体结构的认识和理解。

有些消旋体结晶过程中的自发拆分会导致对映异构体单晶呈现不同的外观状态。本文总结并列举了根据外观辨识单一手性晶体的四种方式，包括：半面体面、宏观形态、偏光颜色和表面形貌。这些“以貌取人”的方法为探究手性化合物的结晶行为提供了重要的工具和见解。

晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的，跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支，运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子，构筑出手性超分子晶体材料，并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。

介绍了X射线粉末衍射法解析晶体结构的三种常用方法：直接法、模拟退火法和电荷翻转法的基本原理和处理方法。直接法是典型的倒易空间法，利用倒易空间的衍射强度建立初始结构；模拟退火法则在实空间产生随机模型并进行全局优化获得初始模型；电荷翻转法为双空间迭代法，分别在倒空间和实空间进行微扰并在二者间进行傅里叶循环得到结构模型。文中以三个实例Ba₃BPO₇，MgSO₄·2.5H₂O以及MgSO₄∙2H₂O的结构解析分别进行简要说明。

在材料化学的教学过程中，笔者将实验室制备的锑化铟孪晶纳米结构及其相关结构表征数据引入到授课内容之中，并借助VESTA软件模拟出锑化铟孪晶纳米结构的模型。通过在课堂上对VESTA软件的实时操作，生动展现了不同角度以及不同显示形式的三维孪晶结构。这种“理论知识讲解+软件操作演示+科研成果案例”相结合的模式，不仅可以加深学生对孪晶结构的理解，还能激发学习兴趣，提升运用科学工具解决实际问题的能力，实现课堂教学与科研探索的相辅相成。

介绍使用Python语言和科学计算库绘制结构化学中常见的氢原子s和p轨道波函数和电子云的图形的探索。在此过程中编写了多个脚本，通过数据处理和不同的生成算法实现波函数、电子云的可视化教学，旨在引导学生深入学习和理解波函数和电子云物理意义，提升学生自主思考和主动学习的能力。

介绍了用Diamond软件构造47种晶体单形模型的方法及其在教学中的应用。

无机化学是大学化学专业一门基础学科，针对知识点分散、教学方式单一、学科思维培养不足等痛点，探索“阶梯任务驱动+多维度输出”模式，以分子间作用力为例进行教学设计与实施，评价方式采用多元交互式并引入Rubrics评价量规。教学实践结果表明，这种模式有助于学生个性化发展，提升学生自主参与意识，增强专业认同感，培养学科素养。

分析化学课程是高校化学专业及其相关专业的专业核心课程，其课程目标的达成是专业人才培养目标达成的关键，有效实施教学改革与设计，是提高该门课程目标达成的重要措施。本文根据课程实施当前存在的问题，深化课程改革，形成了师生学习共同体，线上线下两线深度融合，坚持课程思政，追求一流课程的“两性一度”要素和坚持成果导向(Outcome-Based Education, OBE)理念不断融入的三元驱动的课程改革与设计，形成了“一体、两线融合、三元驱动”的课程改革模式。

新工科建设是服务国家战略发展新需求的重要举措，是工程教育改革创新的新起点。中国地质大学(武汉)应用化学专业依托地质、资源与环境学科优势，通过“金专”铺路、“金课”引领、铸“金实践”等措施，开展了产教深度融合育人模式的探索与实践，满足新工科背景下理工复合型应用化学专业人才培养要求。

围绕以学生发展为中心的创新人才培养目标，我们在多年持续教改和探索基础上，提出了“综合+探究”式、模块化分析化学实验教学。要求学生在完成既定的综合实验基础上，针对实验过程中发现的问题，自主设计探究方案，进行个性化实验探究；同时，将研究生组会研讨模式融入到本科生实验教学中，增设方案答辩环节，实现“一生一方案”的教学。该教学方法实施以来，成效显著，不仅激发了学生学习兴趣和实验潜能，锻炼了实验思维和知识运用能力等综合实践能力，而且开启了对求异思辨、创新能力的培养，教学模式得到普遍欢迎和首肯。

“基础化学”是医学专业本科生的必修课程，将为学生后续学习医学专业课程及工作奠定基础。学生无法意识到医学与化学的联系是学生学习兴趣不高的重要原因。为提升学生的学习积极性，本教学团队基于PBL教学法进行教学设计。以溶液的渗透压教学为例，通过引入多个与生活或医学密切相关的问题，有效激发学生学习兴趣，使学生带着问题去学习知识，提升了学生独立思考、举一反三、融会贯通的能力。多个思政元素的有效融入，有助于培养学生的爱国情怀、民族自豪感以及良好的医德医风。

“定量分析化学”是农林高校相关专业学生必修的基础课，在农、林、动科、环境、食品、生物类等专业均有开设，在“新农科”建设背景下，本文针对课程学时数少和教学内容多、与“新农科”理念契合不足、教学内容和思政内容割裂、教学模式和考核方式单一、教学资源缺乏等教学痛点，从教学内容、教学设计、教学模式、教学资源、思政教育、考核方式等方面提出了对策和建议，以期为“定量分析化学”课程改革提供可借鉴的经验。

在当前“智能化工”迅速发展的大背景下，作为化工专业的核心课程之一，物理化学的教学不仅要因应智能化工的发展对化工专业人才的知识和能力需求，同时也应积极探索教学方法和手段的创新，吸收智能化工发展的最新技术成果并应用于教学过程中。通过对课程体系内容的进一步优化、引入先进的计算机辅助教学以及模拟实验手段等，提升教学效果，增强学生的实践能力和创新意识，培养他们适应智能化工发展的能力。

电化学原理课程是化学、化工、材料、环境工程和新能源等专业常开的一门课程，普遍使用的教材常以“学科思维”进行编写，不符合学生的认知规律。笔者基于“认知规律”对电化学原理课程中电子转移步骤动力学章节进行了重构，将有助于学生学习目标的达成，体现了新工科建设的思维和内涵。

针对化工原理实验教学考核方式单一和学生学习兴趣低等难题，在教学中引入虚拟仿真和“互联网+”技术，构建全新“线上线下混合式”教学模式，实行闯关式学习方式，将教学大纲考核点细化，分步骤给分，部分实验实行分类教学，根据权重赋分，形成全面考核体系。线下实验实行线上控制给分，实验过程中学生可以随时查看成绩，调整学习状态。建立网络机器人答疑平台，在线答疑，真正实现全过程教学，提高化工原理实验教学质量，助力于中国高等教育的创新改革。

催化类课程是化学化工专业重要的主干课程，在课程改革过程中，将课堂知识、科研进展和生产实际整合为教学案例，作为培养实践创新能力的载体，是新工科改造的现实需求。本文提出了催化类课程教学案例设计构想及部分设计示例，旨在提高催化课程教学质量，为培养理论联系实际、知行合一、学以致用的新工科人才提供支撑。

随着当前教育改革的不断深化，应用型高校逐渐向着产教融合模式发展。以培养学生解决问题的能力为导向，对化学相关课程进行重新建设规划。课堂教学专注于对知识的理解和诠释，而企业则以生产成本和产品利润为导向，两者之间交流的缺乏会导致学生对课堂知识难以学以致用。在工程化学教学过程中，我们将农药氟苯唑生产实践与课堂教学相结合，作为教和学的研究课题，通过优化化学反应过程来提高生产效益。这些实践不仅完善了教师的教学内容，也加深了学生对基本原理的理解。在应用的过程中也极大地提高了学生们学以致用的兴趣。

浙江农林大学应用化学专业是首批浙江省一流专业建设点，也是第三批国家级一流本科专业建设点。本文分析了传统专业人才培养中存在的问题，提出了共建人才培养方案、教师队伍资源库、实践教学基地、课程教材建设、教学方法创新等优质教学资源，构建“一体双翼”嵌入式人才培养新模式，以范例介绍模式内容及保障措施，分析了模式成效。

课程思政是物理化学教学的灵魂。本文以云南农业大学物理化学课程为例，根据“厚德载物，知行合一”的理念，提出了“七步教学特色法”，从教学目标、教学内容、理论、实践四个维度诠释了课程思政引领下物理化学课程“一中心，一主线，二驱动，三融合”的教学模式。教学实践表明，课程思政引领物理化学课程教学紧跟时代需求，创新了教学内容，提升了学生能力和教学质量，培养了学生良好的道德品格。

本文总结了在基础有机课程学习中常出现的官能团添加策略，尤其创新性地提出了羰基导向的胺的官能团添加来解决不同类型的胺的合成，并以实际天然产物或药物合成举例，以期使学生对官能团添加有更系统和深入的认识，同时在基础课程学习和实际科研间架起一座桥梁。

酰胺是一类非常重要的化合物，广泛存在于多肽和生物碱等生物活性分子中，在化工、染料以及药物研发等领域也具有重要的应用价值。因此，学习酰胺化合物的合成以及结构鉴定具有重要的意义。由于酰胺化合物的氮原子上的孤对电子能够离域到羰基(C＝O)上，导致酰胺RCO—N上的C—N键表现出部分双键性质，C—N键不能自由旋转，使得酰胺化合物的核磁共振氢谱较复杂。本文总结了酰胺的核磁共振氢谱特征，探讨了酰胺异构化的一些影响因素。通过酰胺核磁共振氢谱的学习，培养学生对核磁共振谱图解析的能力，并加深对酰胺类化合物的理解和认识。

环状有机化合物在有机化学、药物化学和材料科学领域具有广泛应用，过渡金属催化的成环反应是制备多种环状化合物的有效方法之一。近年来科学家在研究单一过渡金属催化成环反应体系的基础上，进一步开发了金属/金属组合的接力催化体系，双金属接力催化体系因其可以促进单一金属催化体系无法实现的转化而受到了极大的关注。本文综述了近五年来利用双金属接力催化策略实现环状有机化合物合成的研究进展，并对该领域的发展前景进行了展望。

绿色改进了银纳米粒子制备和表征的实验。以茶叶水为还原剂和稳定剂，考查了茶叶水的含量、溶液的pH值和反应温度对银纳米粒子制备的影响，让学生理解实验条件对银纳米粒子制备产生的影响。利用分光光度计表征了银纳米粒子的光学性质，验证了银纳米粒子溶液吸光度与浓度的关系及丁达尔现象，并利用激光粒度分析仪测定了其粒径。本实验贴近生活、内容丰富、紧跟前沿且符合绿色化学理念，有利于激发学生学习兴趣和培养实践技能、思辨能力和创新意识。

仪器分析实验是医学预防及医学检验等专业的重要实验课程之一。为提升本科生的创新实践能力，设计了分别利用高效液相色谱仪(HPLC)和超高效合相色谱仪(UPC²)测定复方阿司匹林片中乙酰水杨酸和咖啡因含量的实验，并将思政元素有机地融入其中。教学实践表明，通过对不同仪器原理、功能特点的比较学习，可以激发学生的实验兴趣和探索精神，增强学生解决问题的能力，进而提升学生的科学素养。

气相色谱-质谱分析植物精油成分是我院“现代化学实验与技术(仪器分析部分)”的本科综合实验，以往采用水蒸气蒸馏法提取植物精油，存在提取率低、溶剂残留、工艺时间长等问题。超临界CO₂萃取是先进的绿色萃取技术，对于天然产物中有效成分提取有较大优势。本实验通过超临界CO₂萃取提取柑橘精油，并与传统水蒸气蒸馏法比较，共提取精油成分106个组分，各类成分相对含量从高到低的顺序是萜烯、醛、酸、酯、酮和醇类，其中萜烯类成分为89.55%。采用超临界CO₂萃取技术处理样品，可以让学生了解更多新型样品前处理技术，提高学生的实验技能、研究和创新思维，减少实验时间，减少有毒试剂使用，进行绿色实验教学。

本实验聚焦化学领域科技前沿，关注智慧教学发展，将计算化学相关理念及方法融入传统实验，对数据分析和体系可视化进行了改进。利用Packmol软件构建与实验体系相符的模型，用Gromacs软件计算分析各体系中表面活性剂的倾斜角、回转半径、径向分布函数、氢键及溶剂可及表面积等数据，从微观层面研究吸附特性。本综合实验能够使学生从原子尺度认识表面活性剂的吸附和乳化过程的微观变化，激发学生学习兴趣，提升了学生的软件应用能力及空间想象能力，丰富物理化学实验有关界面化学实验的课程设计。

液体饱和蒸气压实验通过测定一定温度区间内液体的饱和蒸气压，利用克-克方程得到摩尔蒸发焓。由于摩尔蒸发焓是温度的函数，不同温度区间其测定值不同，导致相对误差较大。结合摩尔蒸发焓的计算筛选温度区间以减小实验误差的方法未见应用于实验教学。本实验选择纯水代替有机试剂作为研究对象，根据基尔霍夫定律的方法计算不同温度区间水的平均摩尔蒸发焓，以此作参照确定最佳温度测量区间。进一步引入拉乌尔定律，将纯液体饱和蒸气压的测定扩展应用于电解质与非电解质溶液，可关联更多理论教学内容。实验结果表明，40–60 ℃范围内测定纯水的饱和蒸气压误差较小，利用实验结果得到的摩尔蒸发焓与计算值相吻合，误差仅为0.465%。将该方法拓展至蔗糖和NaCl溶液饱和蒸气压的测定，可以进一步验证拉乌尔定律以及非理想稀溶液引入活度因子的必要性。此外，利用虚拟仿真技术演示静态法中气体分子的流向和系统压力的变化，增加可视化效果，使实验原理清晰易懂。

基于向大一学生开设的“电解-量气法测定阿伏加德罗常数”实验，设计了Cu₂O的电化学合成及量气法测定阿伏加德罗常数一体化实验，该实验巧妙地融合了元素化学实验中有关Cu₂O的制备及性质实验内容。一次电解完成两个实验，节约电能，节省时间。Cu₂O的电化学合成及量气法测定阿伏加德罗常数一体化实验可作为一个微实验灵活穿插于大学基础化学实验教学中，对于培养大一学生的全方位思考的意识和多角度分析问题的能力以及经济、环保的理念有重要意义。

本实验设计了一种利用可再生能源提供的电能驱动的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料电催化升级再造策略，将废弃PET塑料成功转化为对苯二甲酸、二甲酸钾等高附加值化学品，同时联产氢气(H₂)。具体实验过程包括：首先通过水热法将PET塑料进行降解得到对苯二甲酸和乙二醇单体，随后利用自制的水滑石(LDH)催化剂将乙二醇选择性电催化氧化为甲酸盐同时阴极联产H₂，最后将反应液经酸化、减压过滤、旋蒸、真空干燥等分离提纯步骤得到二甲酸钾和对苯二甲酸产品。本实验是将科研成果引入教学的典型案例，不仅为废弃PET塑料资源的绿色升级再造提供了新思路，而且有利于培养学生的科学思维能力，激发科学研究的兴趣。

在有机化学实验教学过程中，实验内容通常是完成某一化合物的合成或提取，缺少对目标化合物的结构鉴定和性质检验。为了提高有机化学实验教学质量，培养学生的科研素养和创新能力。以商业易得的醛、酮和对甲苯磺酰肼为反应原料，于室温无溶剂条件下，利用研磨方法在1 min内高效快速合成磺酰腙，并对产物进行结构表征和性质研究。产物应用于抗菌实验研究时，化合物3i和3h对大肠杆菌有最好的抑制效果。实验涉及合成、TLC检测和柱色谱层析等操作，可以锻炼学生在有机化合物合成、纯化及结构鉴定等方面的操作技能。要求学生独立查阅文献，熟练掌握Origin、ChemDraw和MestRec等软件的使用，可以提升学生分析问题并解决问题的能力。改进的实验以提高学生综合素质为宗旨，适用于有机化学基础实验教学。

设计了一个适用于化学专业高年级本科生的综合计算化学实验。该实验通过量子化学计算，研究了有机化学教材中一个典型的Diels-Alder反应，给出了反应过程的微观物理图像以及反应的热力学和动力学性质的定量信息，阐明了化学反应中热力学控制和动力学控制的基本概念。该实验旨在培养学生使用计算化学方法研究化学问题的基本技能，加深其对物质结构与性能之间关系的理解。该实验也是对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论教育的一个具体实例，着重引导学生充分认识矛盾的普遍性，擅于用联系观和发展观分析和解决化学实际问题。

聚苯胺作为最受关注的导电高分子材料之一，在诸多领域均有广泛应用。聚苯胺的化学合成实验是材料化学及相关专业实验教学中的代表性实验，然而，该实验存在诸多不足，如产物性质对溶剂的选择、掺杂剂类型、反应时间、温度等条件高度敏感，表征手段单一，产率不稳定且重现性差等。本实验是对“聚苯胺化学合成”实验的改进，将原实验中化学合成法更改为电化学合成法，同时结合了仪器分析实验“循环伏安分析法”和开放性实验“防腐涂料的制备”等相关课程实验，巧妙地将其从一个验证性制备实验改进为一个集制备条件自主选择及防腐性质测试为一体的创新设计实验，使学生连贯地学习聚苯胺的合成、掺杂及相关的电化学知识，对导电高分子的广泛应用有更清晰的认识。本改进实验内容丰富，更贴合现代化学及材料学科发展，有助于学生将多门课程中的理论知识融会贯通，提升综合技能。

有机化学实验流程繁琐，使用的仪器设备与试剂种类多。传统的实验室安全教育在实验危险源辨识方面有所欠缺。以三苯甲醇合成实验为例，我们把实验操作分解成多个步骤，引导学生辨识每一步操作涉及的危险源，与学生分享相关的典型案例，并借由事故危害强化学生对实验安全的重视。通过不同实验项目中反复实操危险源辨识，学生熟练掌握了化学合成实验通用危险源的安全操作，并能在新实验中主动分析危险源，做好个人防护，严格执行安全操作规程。

当前机器学习在化学及其相关学科研究中的地位日渐提高，但是在本科化学实验中还未见涉及，现有的计算化学实验多侧重应用量子化学方法研究分子性质和化学反应。为了普及机器学习这一强大工具，本文将介绍一个综合计算化学实验，适用于高年级本科生或研究生。通过本实验，学生可以初步掌握机器学习的基本原理和操作流程，同时培养学生应用量子化学和机器学习解决化学问题的能力。

随着“双碳”战略的实施，新能源产业的发展已经成为必然趋势，因而对先进储能技术的需求也日益增加。其中，电化学储能技术发展较为迅速，是当前学术界和产业界的研究热点。与锂离子电池相比，镁电池具有能量密度高、成本低、环境资源友好等优势，是下一代电池技术发展的重要方向之一。在传统非水电解液中，金属镁负极易形成低离子导电性的钝化层，阻碍镁离子的电化学沉积/溶出，极大限制了镁电池的发展。因此，探索有效的镁离子电解液体系是提升镁电池性能的关键要素。本工作以经典有机化学实验“格氏反应”为切入点，聚焦于镁离子非水导体的制备及其在镁电池体系的应用探索，将有机化学基础理论知识与前沿电化学储能技术相结合，帮助学生拓展科学视野，激发学习兴趣，同时提高能源安全意识和科学素养。

化学综合实验在大学化学教学中处于基础核心地位。作者结合团队最新研究成果，设计了一个可见光诱导合成含硒七元氮杂中环的综合实验。通过底物设计制备→可见光催化合成→结构表征分析等环节，对学生连续多步合成操作、过程分析和结构解析等技能进行系统训练，培养学生学习的系统性、全面性。在此基础上，学生可以充分了解光化学反应的前沿和优势，培养学生绿色化学意识。

原子结构是无机化学中的重要内容和教学难点，对教育工作者提出了极大挑战。如何突破教学难点，一直是教师关注和亟需解决的问题。本文从精心设计课堂教学思路，以量子力学原理为主线并贯穿于整个教学内容中，要求学生做好预习以提高听课效率，采用问题导向式教学，借助多媒体手段把枯燥单调的知识变得生动有趣以激发学生的学习热情，结合发展史培养学生的科学精神与创新能力等方面探讨了原子结构教学过程，能帮助学生更好地学习、理解并掌握知识，提高课堂教学质量和学生学习效率。

铜(Ⅱ)氨配离子是分析化学教学中配位平衡及配合物的分布特征部分较为经典的配离子之一。现行教材大多只给出了部分铜氨配离子的稳定常数，也并未解释铜氨配离子配位数与稳定性之间的关系。本文使用密度泛函理论，首先通过结构优化给出了铜氨配离子稳定性与配位数和结构的关系，而后进一步通过分析分子内部结构给出了一种回归结构本质的定性解释，既有助于改进教学效果，同时将理论计算应用于分析化学教学过程中，也可增加学生对理论计算的兴趣。

缓冲容量是分析化学重要内容。目前教材中缓冲容量计算没有考虑缓冲溶液与样品溶液混合时体积的变化，这种不考虑体积变化的缓冲容量被称为“静态”缓冲容量。而在实际应用中，往往缓冲溶液与样品溶液混合后的体积远远大于缓冲溶液的原始体积，此时需要考虑“动态”缓冲溶液。这里提出了一种“动态”缓冲容量问题的“去公式化”解决方案，它完全基于学科思想的底层逻辑，不会增加学生学习的记忆负担。

化学已不再是纯粹的实验科学，理论计算与化学实验可以从不同角度对化合物性能及化学变化过程进行研究，成为化学研究的一个重要分支。本文通过一例具体的苯胺CO₂功能化还原反应机理的计算研究，介绍了量化计算的基本方法和过程，通过对计算结果的分析，揭示了实验过程中很容易被忽视或者根本就发现不了的反应细节。