2024年,第39卷,第4期出版日期 2024-04-17
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目录
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专题
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- 高校大型仪器开放实验室网络培训体系的探索
- 封振宇, 曹照真, 占金华
- 大型仪器在高校人才培养和科研测试服务中发挥着重要作用，系统的培训体系是高校大型仪器共享平台高效运行的基本保障，也是高校推进一流教育和拔尖人才培养的客观要求。系统性规范化的网络培训模式有利于提升培训的效果。通过构建包含安全培训及考核、仪器使用培训及考核、仪器原理及应用技巧、仪器测试成果与前沿展示互动交流于一体的网络资源平台，探索基于此平台的培训管理体系和长效完备的学习支撑体系，为高校大型仪器开放共享与人才培养体系建设提供了新思路。
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2024, 39 (4): 1-6.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311016
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- 新时期高校实验技术队伍建设的实践与探索
- 赵浩, 高珍, 李维红
- 化学基础国家级实验教学示范中心(北京大学)始终鼓励实验技术人员在完成教学支撑工作的基础上，结合个人专业特长和兴趣爱好参与其他工作。本文主要介绍了近年来技术人员在参与实验教学及教学改革、教学仪器研制与改进、实验室建设及社会服务等方面的具体做法，通过调动实验技术人员的主观能动性，释放个人创新潜能，促进技术人员素质的全面提升和个性化发展。
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2024, 39 (4): 7-12.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310122
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- 实验教学中心在科研训练和学科竞赛管理方面的探索与实践
- 李洁, 赖瑢, 肖华, 胡水, 陈滔, 李厚金, 许先芳, 胡谷平, 陈洪燕, 朱芳
- 创新型人才培养是实现高水平科技自立自强的必然要求，大学生的科研训练和实验竞赛对创新型人才培养发挥了重要作用。本文结合中山大学化学国家级实验教学示范中心建设的实际情况，对近年来组织实施本科生开展创新实验项目和学科竞赛的情况、遇到的问题及取得的成效进行介绍和分析，探讨实验教学中心如何发挥资源优势，更好地管理和组织本科生的科研训练和学科竞赛，有效培养大学生的科研思维和实践能力，进一步提升创新型人才的培养水平。
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2024, 39 (4): 13-18.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311010
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- 化学类课外创新实验室管理探索与实践
- 邵倩, 谭嘉靖, 陈咏梅, 景继月, 王卓
- 课外创新类实验室作为培养学生创新能力的重要场所，是对教学类实验室的功能拓展和有益补充。化学类课外创新实验室因实验类别多样，其开放管理工作难度更大。本文以管理视角分析了面向本科生开放的化学类课外创新实验室存在的问题，从完善制度保障、明确安全责任、优化资源配置、仪器培训开放、创新管理模式等角度出发进行了管理方法的探索和实践，为创新型人才的培养提供有力支撑。
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2024, 39 (4): 19-25.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310119
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- “一点两线三面”创新实验平台的构建与实践
- 龚良玉, 王杰, 杜丰玉, 徐鲁斌, 马传利, 颜世海, 宋祖伟, 刘福恒, 王修中
- 传统化学实验室功能单一、分布零散、共享性差，导致实验用房和实验设备利用效率低，这种建设模式不利于多学科知识的交叉融合，一定程度上影响学生综合素质的发展。本研究秉承“建优质平台，抓实践育人，树创新理念，育创新人才”的指导思想，在化学实验室资源整合共享、利用率提升、开放式管理以及创新应用型人才培养质量提升等方面积极进行教学改革，经过多年探索，搭建起“以提升学生创新实践能力为着力点”“教学科研两条主线”“教学科研三层面”的创新实验(训)平台，取得了一定成效，将为同类高校的创新实验(训)平台建设提供参考。
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2024, 39 (4): 26-32.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202308023
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- 以“学”为中心的问题式实验教学改革
- 宰建陶, 陈虹锦, 魏霄, 张利, 马荔, 钱雪峰
- 基础化学实验不仅可以验证化学理论和训练实验技能，更应注重学生分析问题、解决问题能力的提升。针对基础学科拔尖学生的培养，我们本着因材施教的理念，开展了基础化学实验课程的教学内容、知识体系、教学方法的改革和实践。通过构建以“学”为中心、问题为导向的教学模式，系统提升实验教学在人才培养中的效果和作用。
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2024, 39 (4): 40-47.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309023
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- 探索3E方法在教学实验室负面清单管理制度中的应用
- 兰景凤, 吴莉, 陆广农, 杨柳, 李小龙, 徐向阳, 沈永雯, 俞娥
- 高校化学教学实验室内存在很多危险因素，管理方法和技术手段采用不当会引起师生受伤，进而影响实验教学的正常进行。负面清单管理制度可简明扼要地将各种实验教学和实验室管理过程中发现的问题进行归纳总结，做好负面清单的整理和持续改进是强化高校化学实验教学实验室安全管理的有效方法之一。本文在总结现阶段高校化学实验教学实验室的各种影响因素的基础上，形成有针对性的负面清单，开展有针对性的实验室安全教育和培训E (education)、采取有效的实验室工程技术安全措施E (engineering)、强化实验室安全强制措施E (enforcement)，形成了3E方法与负面清单管理制度相结合的化学教学实验室安全模式。该制度的可持续发展模式在化学教学实验室管理中收获良好效果，为高校化学教学实验室安全管理提供参考。
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2024, 39 (4): 54-61.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310130
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- 基于阀切换UHPLC-IC联用技术的实验教学探索
- 毛侦军, 顾昊睿, 车海燕, 林旭锋
- 具有阀切换的超高效液相色谱-离子色谱联用(UHPLC-IC)技术适用于同时分析含有机物和无机阴离子的样品，该联用技术简化了前处理的过程，消除了复杂基体，对无机阴离子进行富集，实现有机物和无机阴离子的同时分析，提高了色谱分析效率。将阀切换UHPLC-IC联用技术引入到本科生仪器分析实验课堂中，加深了学生对新型分析技术独特优势的理解，提高了本科生解决复杂实际问题的能力，拓宽和提升了仪器分析实验的教学内涵，有利于创新性和综合性人才的培养。
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2024, 39 (4): 81-86.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311013
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- 希托夫法测定离子迁移数的影响因素探究
- 才东奇, 田福平, 赵泽瑞, 张艳娟, 戴岳, 黄斐斐, 王瑜
- 离子迁移数作为物理化学课程中电化学部分的一个重要概念，其测定实验被设置在多所高校的物理化学实验课程中。文献调研及过往教学实践表明，使用希托夫(Hittorf)法测定的离子迁移数，结果与文献值有较大出入。为了降低测定误差，以及探究测试结果的影响因素，本实验从溶液装液量控制、断液断电顺序、计算电量的数据来源三个方面进行改进，尽可能降低实验操作和浓度测定导致的误差，从而分析真正影响测试结果的因素。实验表明，当采用电流乘以时间作为电量的数据来源，且采用阴极区溶液计算离子迁移数时，所得结果更接近实验参考值。
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2024, 39 (4): 94-99.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310031
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- 动力学反应瓶的研制及其在物理化学实验教学中的应用
- 张业云, 樊玲, 王彦美, 尚贞锋
- 化学反应速率常数受温度影响很大，动力学实验教学中常先预热后取液，溶液转移过程中的室温暴露使体系温度失衡，易导致初始数据误差大，动力学曲线变形；定量移液、启动计时、混合溶液等需同步操作，学生不熟练易忙乱出错；溶液预热时试剂过量，易造成浪费等。针对上述问题，本实验室自制了“裤型”动力学反应瓶及其配套装置，使溶液的移取、预热和混合逐步进行，实验步骤更加合理，减少了温度失衡引起的实验误差及学生的操作失误，并可节约试剂。该瓶已实际应用于本校的物理化学实验教学中，改进和丰富了实验内容，更好地锻炼了学生的操作能力，并对培养学生综合分析与解决问题的能力、提高学生科研素养、提升实验教学效果起到了一定作用。
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2024, 39 (4): 100-106.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202308044
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- 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验改进和拓展
- 祝淑颖, 吴舒婷, 郑欧
- 本文针对现有物理化学实验教材中的“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验进行改进和拓展。首先，以夹套烧杯为皂化反应池，通过恒温水循环及磁力搅拌确保了实验过程中溶液浓度均匀、温度恒定；其次，取一定体积浓度为0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液于反应池中待恒温后测定电导率值，记为κ0，再使用微量取样器取等摩尔数的乙酸乙酯加入到反应器中并同时计时，测定不同时间的电导率值，记为κt；第三，通过数据归一化处理消除了电极常数的影响，使物理量意义明确、实验现象直观。改进后的实验步骤减少、数据测量准确性提高，可以测量高温条件下、快速的皂化反应速率常数，在有限的课时内学生可以通过分工协作、共享数据，获得表观活化能及指前因子。
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2024, 39 (4): 107-113.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310117
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- 表面活性剂溶致液晶的表征及相图绘制
- 姜渝凯, 王一涵, 张云恺, 尉云平, 马莹, 杜娜
- 该实验以离子型表面活性剂C14TAB-水二元体系为研究对象，通过偏光显微镜和目视观察法详细研究体系的各向同(异)性、双折射、偏光织构等光学性质和相行为，利用小角X射线散射(SAXS)技术表征溶致液晶相的结构和参数，并绘制其二元相图。该实验在原有综合化学实验的基础上拓展研究体系，降低实验成本，提升实验准确性，可帮助学生在了解溶致液晶表观性质的基础上，进一步认识其微观结构，掌握表征技术的原理和方法，激发学生对物理化学实验的兴趣，有助于学生科学逻辑思维的拓展和实验技能的提高。
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2024, 39 (4): 114-118.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309033
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- 物理化学实验思政改革的探索与实践
- 樊友军, 蔡丹丹, 陈卫, 邱建华
- 针对当前物理化学实验课程思政与实验教学脱节和融合不畅的问题，通过培养教师课程思政的意识和能力、修订物理化学实验教学目标、优化教学内容、完善教学手段和考核方式等方面的探索，将课程思政元素“润物细无声”地融合到实验教学中，使学生“亲其师，信其道”，品尝到含有思政元素“盐”的“美味佳肴”。
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2024, 39 (4): 119-124.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310123
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- “双碳”相关实验开发——蛋壳源CaO的制备、表征及其碳捕集性能
- 舒蕾, 郝正清, 闫凯, 王宏, 朱丽华, 陈芳, 王楠
- 碳捕集技术是实现“双碳”目标的重要途径。高温工业源CO2的捕集更宜使用钙基吸收剂。本文立足“双碳”背景，将碳捕集前沿技术融入仪器分析实验课程，开发了蛋壳源CaO的制备、表征及其碳捕集性能的设计性综合实验。选择高钙废弃物鸡蛋壳为原料，采用醋酸处理得到醋酸钙，再经高温煅烧制备了具有较好碳捕集性能的CaO；利用EDTA配位滴定、扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱和热重分析等多种分析手段，测试了CaO的纯度、形貌、结构及其对CO2的捕集性能。本实验采用项目式教学方式，引导学生自行设计实验方案并进行实践和总结，不仅锻炼了学生综合运用专业知识解决实际问题的能力，而且培养了学生的科研素养和团队合作精神。
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2024, 39 (4): 149-156.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310134
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- 碳纳米管/SnS2光阳极材料制备”综合性大学化学实验
- 王秀芳, 赵东林, 张克华, 宋小杰
- 在科研工作的基础上设计了一个综合性化学实验：利用溶剂热法制备碳纳米管/SnS2光阳极催化剂材料；采用SEM (扫描电镜)、XRD (X射线衍射)、UV-Vis (紫外-可见吸收光谱)等技术进行表征；运用瞬态光电流响应、电化学阻抗、线性伏安扫描等方法分析材料的分解水性能。该实验让学生掌握材料的制备、表征及应用，培养学生的科研素养；利用实验验证所学知识，培养学生分析问题的能力；结合材料的性能及应用，培养学生能源危机及环保意识。
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2024, 39 (4): 157-162.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202308025
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- 综合创新实验：碳基钙钛矿太阳能电池的制备与性能表征
- 高怡璇, 昝灵兴, 张文林, 魏清渤
- 实验教学对于化学专业学生的创新能力培养至关重要。通过综合实验教学，培养化学专业学生发现问题和解决问题的能力，增强学生对太阳能光伏器件的研究兴趣，树立科研信心，培养学生的创新能力。采用表面工程提高可刮涂的碳基钙钛矿电池的性能，促进界面层间的空穴传输和钙钛矿/碳界面接触，提高电池器件的转换效率。该实验可操作性强，安全性高，可以直观感受光能与电能之间的转化，深入理解光伏器件的工作原理。
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2024, 39 (4): 178-183.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311091
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- 综合性高分子化学实验设计：硬质聚氨酯泡沫材料制备与性能表征
- 杨凯, 毕戈华, 张永, 靳德林, 徐子崴, 王倩, 邢令宝
- 针对传统“高分子化学实验”课程教学中，存在综合性、研究性实验项目少，不能支撑“新工科”人才实践和创新能力培养要求等问题，开发了硬质聚氨酯泡沫材料制备与性能表征综合实验项目。采用全水发泡体系，通过调节发泡剂和阻燃剂用量，制备了七组聚氨酯泡沫材料，然后采用国标方法表征了材料的表观密度、压缩强度和氧指数，分析了发泡剂和阻燃剂不同配比对泡沫材料性能的影响及原因。本实验贴近高分子产业发展，突出综合性和研究性，教学过程实现了基本实验技能与科学研究方法训练的有机结合，有助于提升高分子化学实验课程“创新性、高阶性和挑战度”，支撑“新工科”人才培养。
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2024, 39 (4): 206-212.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202308045
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教学研究与改革
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- 基于文化自信的中外合作办学学科基础课“General Chemistry”课程思政建设探索与实践
- 段金伟, 王莹, 崔林, 郑华宇, 王康, 王英辉, 王珊珊, 李佳佳, 王其召
- “General Chemistry”是面向中外合作办学工科专业学生开设的一门学科基础课。为了提升教学质量，课程引入国外经典教材，在教学过程中面临外来文化的冲击和文化自信缺失的风险。因此，必须通过“General Chemistry”课程思政教学提升学生对自身文化的深度认同。本文中，“General Chemistry”课程思政建设坚持文化自信理念，积极挖掘中国思政元素，将中外思政元素合理融入到教学的每一个环节，不断助推课程思政教学内涵式发展，打造课程思政高效课堂，取得了较好的育人成效。
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2024, 39 (4): 227-237.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310052
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- O-PIRTAS翻转课堂在有机化学课程中的实践与探索
- 谢斐, 俞世冲, 汪亭, 金永生, 张大志, 郝雨濛
- 有机化学是我校临床专业本科生的基础课程，对学生后续专业课的学习具有重要的“桥梁”作用。然而有机化学理论抽象，知识点众多，学生不易理解与掌握。针对传统课堂中存在的教学问题，本文采用O-PIRTAS翻转课堂这一新模式，结合有机化学教学特点，以具体的羧酸章节为例，对课堂教学进行重新设计，旨在探究该模式在有机化学课程中的应用，继而有利于提高教学效果。
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2024, 39 (4): 238-243.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310055
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- 地方高校选修课程考核模式的改革与探索——以汉江师范学院为例
- 周雅情, 刘佳琳, 王吉利, 周新, 孙勇, 吴文海
- 课程考核是课程教学中提高教学质量和评价人才培养质量的重要环节及有效手段。然而，地方高校汉江师范学院选修课程仍然存在考核方式单一、学生积极性差、创新性不足的问题。本文对选修课程考核模式进行了改革与探索，以表面活性剂化学课程为例，从教师评价、学生互评、学生贡献等三个角度出发，以科学成才观念为核心，设计并实践了教师评价(代号“T”)、组组互评(代号“G”)、个人贡献比(代号“I”)的“TGI”考核模式，打破传统的考核方式，提高学生积极性与主动性，激发学生的创新性，活化学生创新思维，培养学生的综合能力。“TGI”考核模式对提高课程教学质量具有重要的意义，对其他选修课程考核评价具有一定的借鉴作用。
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2024, 39 (4): 244-250.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309056
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- 基于主题讲座的“化学与社会进步”课程设计
- 蒋育澄, 张琦, 魏灵灵, 薛东
- 本着“厚基础、宽口径、高素质、强能力、重创新”的本科人才培养理念和卓越教师的培养目标，结合陕西师范大学发展战略目标和“双一流”建设要求，作为一门面向全校师生开设的通识教育选修课程，为了更好地达成“化学与社会进步”课程的目标任务，即“以适应社会经济发展需求和适应学生个体发展需求为导向，培养和造就卓越教师和专门人才”，同时为了破解具有不同学科背景和化学基础的学生同堂听课的困局以期打造高效课堂，本课程采用的教学策略是不使用现成的范本教材，而是定位于“在科普基础上的主题讲座”，通过一系列的教学设计充分发挥课堂教学的功能。
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2024, 39 (4): 251-254.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309103
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- 分析化学课程思政建设的举措
- 张炎, 王萍, 肖铁波, 字富庭, 陈云龙
- 为全面推进课程思政建设，实施教学改革势在必行。本文基于分析化学学科特点以及课程培养目标，从提高教师思政教育能力、构建课程思政体系、深挖分析化学课程思政元素、优化教学评价四个方面出发，提出了全面推进分析化学课程思政建设的一些举措，以促进课程思政有效融入课堂。将思政教育与专业知识进行融合，有利于学生在掌握分析化学理论知识和操作技能的同时，培养以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神，树立唯物主义的辩证思维、严谨认真和求真务实的科学态度、科学发展观等，形成广泛的课程思政理念共识并深入人心，从而实现教书与育人、立德与树人的有机统一。
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2024, 39 (4): 255-260.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401017
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知识介绍
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- 大学有机化学实验中的人名反应
- 李厚金, 蓝文健
- 人名反应是有机化学的基石，也是有机化学实验最重要的内容。本文简要介绍了有机人名反应，包括以华人化学家命名的有机人名反应，重点分析了人名反应在大学有机化学实验中的现状，探讨了其教学特点、优势和发展趋势。本文为国内同行开展实验教学研究、拓展实验新方法与新技术提供了借鉴，也有利于提升学生的学习兴趣、增强民族自豪感。
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2024, 39 (4): 268-279.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310016
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- 铜氢催化不饱和烃与醛、酮的亲核加成反应
- 赵悦, 李雁飞, 熊涛
- 金属有机试剂(如：有机锂试剂、格氏试剂、有机铜试剂及有机铝试剂)对醛、酮的加成反应是有机化学中的重要反应，也是最经典的构建C―C键的方法之一。然而上述金属有机试剂存在官能团兼容性较差、对水和空气敏感及不易存储等缺陷，不可避免地限制了其广泛应用。近年来，利用稳定、易得的不饱和烃为原料替代金属有机试剂参与各种化学转化受到了人们高度关注。本文主要介绍在铜氢催化条件下，通过把不饱和烃现场转化为催化量有机铜中间体替代传统化学计量金属有机试剂的策略，实现其对醛、酮的加成反应，从而避免了传统方法的缺点。对于上述反应的介绍，能够丰富和拓展基础教学过程中亲核加成知识点的内容，开阔学生的视野与思维，有利于学生了解学科前沿领域的发展现状，激发学生的兴趣。
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2024, 39 (4): 280-285.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309001
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化学实验
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- 导电水凝胶基柔性电子传感系统——柔性电子创新实验设计
- 王腾蛟, 程天, 刘荣珺, 王泽一, 乔宇轩, 王安, 李鹏
- 导电水凝胶兼具生物医用材料和导电材料特征，可应用于医疗康复、运动监测和人机交互等领域。为提高柔性电子学专业本科生的创新意识与实验技能，本实验设计了一种纳米凝胶材料交联的导电水凝胶，通过探索加聚型水凝胶聚合过程中引发剂浓度和交联机制，阐明材料结构组分对水凝胶基柔性电子器件使用耐久性能及传感性能的影响。通过创新实验设计，柔性电子学专业本科生可以学习到高分子乳液聚合、水凝胶制备以及应力应变传感性能表征等知识点，深入理解交联剂结构设计对材料功能性的影响。此外，本实验还设计了基于水凝胶柔性电子传感器的可穿戴传感系统，通过集成可控制小车移动的智能手套，以及用于控制电脑游戏的水凝胶控制器，将前沿科研与本科实验教学任务紧密结合，有利于激发柔性电子、材料、电子信息等专业本科生对于科研的兴趣和创新探索的科研精神。
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2024, 39 (4): 286-295.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309094
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- 典型频哪醇重排反应的机理及基团迁移规律的研究——一个研究型计算化学实验
- 赵容浩, 梁一钒, 史梦瑶, 朱荣秀, 张冬菊
- 频哪醇重排是本科有机化学课程的重要内容，但学生对重排机理、区域选择性和基团迁移规律不能很好地理解掌握。为了加强学生对频哪醇重排反应的理解，我们设计了一个利用计算化学方法解决有机化学问题的实验。通过直观的图像和具体的数据清楚地展现出：能形成稳定碳正离子中间体的底物主要以分步重排机理进行，而不能形成稳定中间体的底物则按协同重排机理进行。计算结果验证了反应的区域选择性取决于邻二醇质子化羟基的位置以及基团的迁移能力，明确了基团迁移能力的顺序为氢>芳基>烷基，并从微观角度对其进行了合理解释。
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2024, 39 (4): 305-313.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309101
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- Aldol缩合-水解“一锅”法制备反式肉桂酸——推荐一个改进的有机合成实验
- 常煜琨, 黄昊秦, 王宝雷
- 肉桂酸是一种重要的有机合成中间体以及精细化工原料，广泛应用于多个领域。肉桂酸制备是本科生有机化学实验教学中的重要内容之一，常按照经典的以苯甲醛和乙酸酐为原料、醋酸钾/碳酸钾为催化剂的Perkin反应来进行。本文提出了一种新的方法——Aldol缩合-水解法，用于制备反式肉桂酸。该法以苯甲醛、乙酸乙酯和叔丁醇钾为原料进行反应，再以“一锅”的方式依次进行蒸馏、加碱水解、蒸馏和酸化即得反式肉桂酸纯品，具有原料/试剂廉价易得、用量少、实验装置简单、能耗小、操作便捷、产率高、耗时较短和环境污染小等优点，非常值得推荐用于本科生实验教学，更有利于对学生在掌握多方面基础理论知识和实验技能的同时，拓展便捷高效合成有机物的创新思维和提高节能环保意识等综合素质的培养。
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2024, 39 (4): 322-328.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309095
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- 二茂铁苯基衍生物的综合化学实验设计
- 鄢剑锋, 肖雅婷, 左鑫, 林彩霞, 袁耀锋
- 介绍了一个综合化学实验，涉及二茂铁苯基衍生物的合成、光物理和电化学性质的表征。该实验难度适中，综合运用了多种表征方法和测试手段，将大学基础化学理论、基本实验技能与金属有机领域的学术研究相结合。采用逆合成分析法设计了“一锅法”水相合成路线，旨在帮助学生树立绿色化学的概念以及培养可持续发展的思想。实验运用了紫外-可见吸收光谱和电化学方法对目标化合物的光物理和电化学性质进行研究，并结合量化计算手段详细比较了给电子基团和吸电子基团对分子电荷分布带来的影响。通过以科研反哺教学的模式，本实验不仅使学生掌握了基本的科研训练，而且培养了他们的综合实验素质。
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2024, 39 (4): 329-337.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310005
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- SPC/E水模型在分子动力学教学实验中的应用
- 刘书乐
- 本文介绍了作者在计算材料学本科课程的教学实践中基于SPC/E水分子模型设计的一系列分子动力学实验内容。SPC/E水分子模型具有简洁、高效和便于理解的特点，基于此模型设计的实验内容包含分子动力学算法验证，以及径向分布函数、比热容和输运性质的计算。这些实验内容与理论课中分子动力学的基本原理和分子动力学对物质结构、热力学性质和动力学性质的计算等内容一一对应，有助于加深学生对分子动力学的基础知识的理解。这些实验采用同一模拟体系贯穿始终，计算量适中且均使用开源软件LAMMPS进行模拟，可实现计算化学及计算材料学课程中分子动力学实验简洁高效的教学。
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2024, 39 (4): 338-342.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310029
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- 可见光诱导大茴香醛的高效合成
- 李杰, 钱汇达, 潘德阳, 王雯婧, 朱大亮, 房忠雪
- 4-甲氧基苯甲醛，俗名大茴香醛，广泛应用于药物合成和香水调配等领域。但是传统合成大茴香醛的工艺缺点，导致其合成途径很难适合本科实验教学。本实验在温和且无金属的条件下，通过可见光诱导4-甲氧基苯甲醇来制备大茴香醛，这不仅提供了醇氧化、醛制备的新方法，而且也向学生拓展了光化学和自由基化学等重要知识，为培养具有科研思维和创新能力的新工科人才提供支撑。
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2024, 39 (4): 343-350.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310076
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- 蛋白质的非定点荧光标记——推荐一个化学生物学实验
- 洪歆怡, 薛太玲, 徐洲, 谢恩蓉, 吴明凯, 王青青, 吴丽娜
- 本论文介绍了一项化学生物学实验，旨在利用异硫氰酸荧光素的异硫氰基与蛋白质氨基共价结合的原理，实现对体外蛋白(以牛血清白蛋白为例)和体内蛋白(以大肠杆菌总蛋白为例)的非定点荧光标记。实验采用凝胶过滤法作为后续纯化手段，并运用紫外-可见分光光度计、流式细胞术以及荧光显微镜对标记结果进行全面表征。该实验涵盖了多种基础和前沿实验技能，与科研工作中常见的抗体荧光标记技术密切相关，难度适中。通过参与这一实验，学生不仅能够深入理解化学生物学基础知识，提高综合实践能力，还能够拓宽科研视野并培养科研思维。
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2024, 39 (4): 351-360.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310010
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- 紫甘蓝色素稳定性研究
- 付世涛, 张剑鸣, 曹灿灿, 汪志慧, 秦超然, 张建, 熊辉
- 本文以紫甘蓝蔬菜为原料，进行了pH、金属离子和各种食品添加剂等一系列稳定性分析，探索紫甘蓝色素的最佳存储和使用环境。研究表明，紫甘蓝色素对pH敏感，随着pH增大，色素保留率逐渐减小；不同金属离子对紫甘蓝色素的稳定性也有影响，Fe3+会破坏紫甘蓝色素的结构，降低稳定性，保留率仅为8.68%；而Ca2+能提高其稳定性。添加剂蔗糖也可提高其稳定性，其中20 g·L-1的蔗糖水溶液可将保留率提升至119.48%；而食盐、苯甲酸钠和山梨酸钾均会降低其稳定性。
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2024, 39 (4): 367-372.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401059
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- 神奇“魔法条”之新冠病毒的快速检测
- 杨迪, 魏嘉怡, 翟红, 王昕, 孙太明, 宋浩乐, 王海雁
- 胶体金作为商业化的即时检验POCT (point-of-care test)免疫层析技术中最广泛的标记物之一，具有显著的颜色特征，后期无需可视化改造，且形态稳定、环境友好。本文试纸条制作过程简单，不需要大型贵重仪器。采用柠檬酸三钠还原氯金酸制备胶体金，将胶体金标记在新冠病毒的核衣壳N蛋白抗体上，通过在免疫层析试纸条可视区形成类似三明治结构的抗体-抗原-抗体夹心复合物，并以此复合物的红色检测线作为新冠病毒的定性分析依据。该检测方法裸眼可测、操作简单、且快速(10 min)、灵敏(检测限为0.5 ng·mL-1)、低成本(每条不超过5元)。实验过程可以引导学生体验生命体系中抗原抗体相互作用引发的特异性生命化学反应，激发学生对化学、生物、生命科学和纳米材料等学科相互融合的可视化快检技术的浓厚研究兴趣。
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2024, 39 (4): 373-381.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312023
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师生笔谈
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- 多相体系的酸碱解离平衡：气相的影响
- 张晓武, 刘湃, 黄启燊, 庞树峰, 高志明, 张韫宏
- 酸碱平衡是化学教学中十分重要的内容，而在目前的教学中仅仅描述了均相溶液中的酸碱解离与pH缓冲问题，并未描述多相体系中气相成分对体系酸碱解离与pH缓冲的影响。针对该问题，本文以典型的气溶胶多相体系为例，通过对多相缓冲理论和有效解离常数pKa*的分析，讨论了多相体系中组分挥发性和吸湿性对体系酸碱平衡的影响，进而开拓学生思维，并为多相体系酸碱平衡的教学提供新范例。
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2024, 39 (4): 387-394.
DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310021
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自学之友
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