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本期目次
2024年,第39卷,第6期出版日期 2024-06-28
目录
专题
  • 基础学科高层次、多元化拔尖创新研究生培养的理念与实践——以北京大学化学学科研究生培养为例
  • 徐一方, 郑捷, 甘良兵
  • 基础学科拔尖创新人才培养是高校人才培养工作的重要任务。北京大学化学学科以培养“具有健全人格、独立思辨能力和国际竞争力”的杰出人才为使命，致力于培养热爱祖国、崇尚科学，具有高度社会责任感和科学文化素养的化学及相关领域的引领型人才。历经多年实践探索和传承发展，北大化学不断摸索出一条培养目标明确、培养特色鲜明、培养制度完善，培养成效显著的人才培养之路。与此同时，随着国际科技和人才竞争的加剧，对我国化学学科人才培养提出了新的迫切要求，北大化学也在根据新形势不断探索人才分类培养、本博贯通培养、高层次创新人才培养等人才培养新举措。
  • 2024, 39 (6): 1-6. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202404018
  • 思政育人与专业育人同向同行——突破新形势下基础学科创新人才培养困境
  • 牛丽红, 许华平, 于莹
  • 新形势下基础学科高层次创新人才培养工作面临重大机遇与挑战，本文针对这一背景下产生的人才培养中遇到的具体问题，从教育学、心理学、马克思主义劳动观、马克思主义方法论等理论方法的角度，结合清华大学化学系的一些实际做法，理顺思政育人与专业育人同向同行的本质关系，探索利用思政育人突围基础学科尤其是化学专业高层次创新人才培养困境的途径。
  • 2024, 39 (6): 7-11. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311090
  • 化学学科研究生培养模式优化研究——以吉林大学化学学科为例
  • 李卉, 成巍, 于濛, 李乙
  • 化学学科研究生教育担负着为国家培养化学类高层次人才的重任。吉林大学化学学科持续优化研究生培养模式，推动培养具有坚定理想信念、深厚学术底蕴、优秀的创新精神和实践能力、同时具备国际竞争力的复合型人才。本文从深化课程改革、搭建优质平台、推进以赛促学、强化五育并举等方面介绍了吉林大学化学学科在研究生培养方面的探索。
  • 2024, 39 (6): 17-22. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202403047
  • 地方高校化学专业研究生科研创新能力的培养
  • 谭伟, 石枫
  • 化学专业研究生的科研创新能力关乎国家科技进步和社会经济发展，本文分析了地方高等院校化学专业研究生科研创新能力培养面临的现状，结合实践经验从学院的培养管理和导师的培养方式两个角度进行了探讨，并展示了这些经验在研究生科研创新能力培养方面的初步成效，为地方高等院校化学专业研究生的科研创新能力培养提供借鉴。
  • 2024, 39 (6): 23-28. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311098
  • 用心浇灌，春暖“化”开——东北师范大学化学学科研究生培养
  • 赵威, 甘莹, 毕锡和
  • 研究生培养肩负着高层次人才培养和创新创造的使命，是国家发展的重要基石。东北师范大学化学学科以立德树人、服务需求、提高质量、追求卓越为主线，重点从完善培养方案，严控培养环节，强化论文质量管控，落实创新成果要求，创新人才培养一体化五方面举措，努力构建质量更高、效益更好、优势充分释放的研究生培养体系。
  • 2024, 39 (6): 29-36. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312032
  • 浅谈化学类学术型硕士研究生教育的现状及应对策略
  • 宣孙婷, 沈行, 王鑫
  • 研究生教育在社会主义现代化建设的进程中发挥了不可替代的重要作用。本文围绕化学学科的特点，探讨化学类学术型硕士研究生教育的现状，提出学术型硕士研究生教育中存在对专业基础知识的教学重视不够、对研究生科研素养的培养不足和对研究生缺乏职业规划教育等问题。针对这些问题，本文提出若干应对策略。
  • 2024, 39 (6): 37-41. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401013
  • 西部地方综合性大学化学拔尖创新人才“进阶式”贯通培养模式的探索与实践
  • 史素青, 李安阳, 和媛, 李剑利, 栾新军
  • 西北大学立足于地方综合性大学的特点，针对西部地方高校化学拔尖人才贯通培养过程中存在的主要教学问题，凝练了“化材灯火”奋斗精神，明晰了“价值引领-思维涵养-精神塑造”“三聚焦”立德铸魂实施新路径，构建了“立体化课程体系-系统化专业训练-开放化创新实践”“三化一中心”人才培养体系和“学校-学院-社会-导师-学生”五位一体质量保障体系，形成了独具特色的化学拔尖创新人才“进阶式”贯通培养新模式，满足了本硕博不同学位类型、不同专业基础创新人才培养的需要，有力支撑了西部经济社会发展。本文介绍了西北大学化学研究生教育改革的举措和成效。
  • 2024, 39 (6): 42-49. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402009
  • 化学学科发展新形势下研究生课程体系建设的实践探索与思考
  • 李巧伟, 王华冬, 侯军利
  • 目前化学学科发展面临科学技术进步迅速、多学科快速交叉融合以及信息大爆炸的机遇。如何建立适应新形势的课程体系，是当前化学研究生教育面临的难题之一。本文介绍了复旦大学化学系针对研究生培养过程中发现的课程体系短板，在强化化学基础课程建设、加强实验安全课程建设、课程与科研联动补强等方面做出的实践探索。重点建设四门基础课程，强调知识与能力的一体化，培养科学评判精神；开设实验安全课程系统培养安全思维，提升研究生安全意识和应急处理能力；在培养方案上通过打破二级专业壁垒，建立优生优培特区，改革课程考核制度实现课程与科研的联动补强。
  • 2024, 39 (6): 50-54. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401044
  • 材料与化工专业研究生专业英语课程教学改革与实践
  • 李万梅, 翁盈盈, 尹守春
  • 本文从材料与化学专业研究生专业英语课程的现状出发，根据不同研究领域和方向，梳理和概括专业英语教学内容；采用模块化-进阶式教学策略，探究如何构建“对分课堂+翻转课堂”多维互动的教学模式，以帮助学生形成专业英语知识脉络，调动学生学习专业英语的主动性和积极性，提高其学习效率。“对分课堂+翻转课堂”多维互动的教学模式丰富了学习形式，增强了学习过程的实践性和互动性，实现了师生交互时空最大化延展。课前、课后充分运用慕课的优势资源，以巩固学习效果；并通过“模拟学术研讨会”“思政主题报告会”“英语你划我猜”和“科研海报”等小组活动提高学生学习自主性。本论文的研究成果将为英语专业课程的教学改革提供重要的理论和实践基础。
  • 2024, 39 (6): 63-71. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310135
  • 应用化学专业研究生课程思政体系的构建与探索
  • 王海媛, 程姗姗, 杨辉
  • 研究生教育是培养拔尖创新人才的关键环节，是实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略的核心内驱力。加快构建研究生课程思政体系，创新研究生课程思政融入方式，有利于夯实学生成长成才的思想基础，培养高素质的拔尖创新型科技人才。本文以应用化学专业研究生课程思政建设为例，结合本科思政课程建设经验，探讨多项实践路径，旨在为高素质化学人才培养体系构建提供参考，为全面建设社会主义现代化强国储才蓄能。
  • 2024, 39 (6): 72-82. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311020
  • 需求牵引，因材施教，文理交融——具有跨一级学科综合素养的复合型人才培养实践
  • 徐小奇, 王亚培
  • 多学科交叉融合的科研模式为解决复杂的科学问题提供了有利契机，行业科技的进步和核心技术的攻克对高水平复合型人才的培养提出了新的要求。本篇文章重点关注化学专业研究生教育中复合型人才培养模式的构建，分析学科交叉过程中存在的主要问题，分析中国人民大学化学系功能高分子材料与器件实验室人才培养过程中的实践案例，提出“需求牵引，因材施教，文理交融”的核心培养理念，通过与材料学、农学、林学、医学、工学、档案学等学科的交叉合作，探索具有跨一级学科综合素养的复合型人才培养新道路。
  • 2024, 39 (6): 90-97. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311049
  • 材料与化工领域“项目制”专业学位硕士研究生培养模式研究
  • 张馨月, 丁义峰, 马宁
  • 本文分析了材料与化工专业学位研究生培养存在的问题，在此基础上探讨了“项目制”培养专业学位研究生的模式，包括建立联合培养基地，改革招生方式，实行“双平台”教学、“专业实践-科创实践-学位论文”一体化、“双导师制”和“企业评价-学校评价”一体化等方式方法，必将强有力促进材料化工行业高层次创新型复合人才的培养。
  • 2024, 39 (6): 98-102. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312093
  • 具有航空航天特色的高分子化学本研一体化教学探索
  • 霍利军, 王明存, 赵天艺, 刘明杰
  • 本文对如何在航空航天特色背景下进行高分子化学课程的本研一体化教学，进行了教学探索和教学实践，建立了具有航空航天特色的层次化、模块化的高分子化学课程体系。结果表明以上教学改革在人才培养中兼顾高分子通用知识和行业专业知识，促进了具有航空航天化学专业特色的毕业生培养，在学生就业、竞赛成绩等方面成效显著。
  • 2024, 39 (6): 103-111. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312059
  • “课程思政”点亮理工科研究生专业课程教学
  • 颜红侠, 冯维旭, 姚军燕, 田威, 王睿
  • 针对研究生课程思政起步晚、问题多、难度大的问题，本文以“发光材料研究进展”为教学案例，从教学目标、教学设计、教学实践、教学考核等环节多方面入手，系统性对如何进行研究生课程思政进行了实践探索，提出了“经典孕育创新，传承经典”的原创性思政思想，凝练了“育人为本，实践为基，创新为魂”的教学理念。
  • 2024, 39 (6): 122-127. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310059
  • 高分子专业研究生英文阅读与写作的翻转课堂教学
  • 胡文兵, 朱进
  • 专业英文阅读与写作是研究生独立开展科研工作的重要能力之一。我们采用线上翻转课堂的教学方式，安排高分子专业博士新生按照论文基本结构轮流讲解所在课题组研究方向近年发表的一篇代表性论文，其他学生则对该论文进行学术总结并提出修改意见。三年来的实践表明，这样翻转课堂的教学模式达到了较好的教学效果。
  • 2024, 39 (6): 128-131. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310015
  • “实用仪器分析理论”课程思政建设探索与实践
  • 徐强, 张蓉, 张丽艳, 刘进轩, 吴硕, 吕荣文
  • 为了贯彻落实习近平总书记的研究生教育工作会议讲话精神，将“全程育人、全方位育人”作为研究生“实用仪器分析理论”课的建设目标。课程将理论联系实际、培养学生严谨治学态度、树立家国情怀等思政元素深度融合到教学过程中。通过教学过程中实践、反馈、提升的循环探索，将对研究生教育理想信念层面的精神指引融入到“润物细无声”的知识教学中。
  • 2024, 39 (6): 132-136. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311018
  • “双一流”建设背景下基于“产学研用”思路的环境功能材料课程教学改革探讨
  • 王娜娜, 张高生, 李伙生, 肖唐付
  • 在“双一流”建设背景下，推进课程教学的“产学研用”深度融合是提升研究生培养质量以满足新时期高层次人才新需求的有效途径。本文在“产学研用”教学一体化背景下，基于目前环境功能材料课程教学存在问题，对“产学研用”一体化教学机制、教学内容和教学模式、教学手段以及教学评价体系等方面的课程教学建设进行改革探索，以期提高该课程教学质量的同时，强化对学生专业能力、科研能力和实践能力的培养，并为推动培养全方位高质量人才与社会人才需求的有效衔接提供一定参考。
  • 2024, 39 (6): 137-144. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312010
  • 在研究生课程的教学中注重国际视野的培养——以“有机结构分析”课程为例
  • 袁耀锋, 叶克印, 徐春发, 晏宏, 李远明
  • 研究生教育是高等教育的最高层次，是衡量一个国家高等教育竞争力的关键标志，是拔尖创新人才自主培养的主渠道。为了提高人才培养质量，在“以学生为中心，注重科学思维培养，注重科研能力培养以及注重国际视野培养”的教学思想指导下，针对有机结构分析课程教学过程中存在的难点问题，从“教学理念的国际化、教学内容的国际化、教学团队的国际化、教学方法的国际化”等方面进行创新教学实践，取得了一系列成果，有效地提升了学生的科研水平，对于创新型人才的培养起到了积极的推动作用。
  • 2024, 39 (6): 145-150. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402024
  • 元认知深化研究生课程思政的多元化教学——以“太阳能电池性能提升技术”为例
  • 周一鹏, 冉晨鑫, 吴忠彬
  • 本文以“太阳能电池性能提升技术”课程为案例，通过引入元认知理论，深化研究生专业课程的思政教育元素融入。详细探讨了元认知深化对专业课程思政教育的影响，包括专业深度与广度的统一、跨学科思维、自主学习与批判性思维、社会责任感、创新能力和个体终身学习态度。通过反思性学习活动，促进学生元认知能力提升，将专业知识学习与思政教育元素有机融合，培养全面发展的高层次专业人才。为培养全面素质研究生人才提供了有益思路，符合当前高等教育趋势，也契合中国特色社会主义培养目标。
  • 2024, 39 (6): 151-159. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312096
  • “元素无机化学”研究生课程建设及混合式教学实践
  • 张欢, 蒲琳钰, 王伟, 戴亚堂, 黄旭
  • 为培养高素质研究型创新型人才，对研究生课程“元素无机化学”的课程资源建设和教学模式改革进行了探索与实践。主要举措包括重构分层知识体系、建设多维课程资源、推进线上线下混合式教学、实施全程多维评价、深度融入课程思政。多措并举，提高了学生自主学习、拓展学习、交互学习的能力，实现了“知识传授、能力培养和价值引领浑然一体”的人才培养目标，提升了学生的综合素养和科技创新能力。
  • 2024, 39 (6): 166-173. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402010
教学研究与改革
  • 新时代下仪器分析课程的使命与挑战
  • 周晓菲, 曹雨晴, 朱峰, 戚丽, 刘林海, 晏妮, 朱志强
  • 在我国科技发展需求和新百年时代变革的背景下，特别是国家正在经历从“制造大国”向“制造强国”转变的历史性跨越期，探讨了仪器分析课程的新使命，即从基础化学教育的层面为培养学生的创新意识和创造能力提供指引，为国家的仪器设备产业化发展提供一定支撑。为实现这一宏大艰巨的新使命，在仪器分析教学过程中应突出仪器分析的“顶天立地”的特征以及其在化学教育中连通化学中各个分支和其他学科中所处的重要地位，仪器分析的教学也为智能制造教育提供了极好的切入点。同时本文分析了当前仪器分析教学所面临的挑战，即新时代的仪器分析课程如何培养出不但要能真正理解仪器、会使用仪器，而且要具有能创新制造仪器并能发展相应产业的新一代人才，以使教学能更好地适应社会发展趋势和国家战略需求，并指出在教学实践中迎接这种挑战的方法。
  • 2024, 39 (6): 174-180. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310058
  • 大类招生背景下无机化学实验室管理的探索与实践
  • 温志慧, 冯占恒, 祁雪, 邱晓航
  • 过硬的实验室条件、高效的管理对于实验课教学至关重要。为了能够更科学有效地使用实验室，为教师和学生提供更加良好的教学平台，实验室技术人员需要进行更加高效的实验室管理。在大类招生的背景下，无机化学实验室作为大学生进入实验室的第一站，以服务师生为宗旨，以课程需求为导向，实验室技术人员从实验室布局、实验室管理制度的执行等管理方面进行了探索和实践。
  • 2024, 39 (6): 181-188. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310081
  • 课程思政引领下的分析化学教学改革与实践
  • 李甜, 张莉萍, 刘玲, 李瑞芳, 毛龙飞, 杨晖
  • 针对分析化学课程传统教学模式的痛点，以课程思政为契机，对课程实施教学改革。阐述了分析化学课程思政建设的总体思路，从重修教学大纲、重构教学内容、改革教学模式、改革课程考核方式等多方位协同进行。通过线上线下混合式教学改革，使教师的价值引领与学生的深度参与同步进行，实现知识传授、能力培养和价值塑造三位一体的培养目标。
  • 2024, 39 (6): 189-194. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310014
  • 结构化学课程线上线下混合教学的改革和实践
  • 徐志广, 许旋, 罗琼, 王干全, 彭彬
  • 在“互联网+”信息化的大趋势和高考改革下，化学学科的教学改革不断深化，华南师范大学结构化学课程教学团队进行了深度结合的线上线下混合教学的改革和实践探索。本文介绍了课程教学改革的探索、历程和建设实践情况，依托学校“砺儒云课堂”平台将线下与线上课程打通，优势互补，建设成富有成效的线上线下混合课程。线下课程考试成绩、线上参与程度以及学生对课程的评价表明，此线上线下混合教学课程得到学生一致认可，学生的创新思维明显提升，达到令人满意教学效果。
  • 2024, 39 (6): 195-200. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310112
  • 师范院校化学专业研究型实验教学体验课——以从含银废液中回收硝酸银项目为例
  • 莫启进, 卓梅芳, 钟志怡, 甘春芳, 张丽霞
  • 研究型实验教学是当前高校实验教学的研究热点。硝酸银是一种价格比较昂贵的试剂，从含银废液中回收硝酸银，不仅能解决环境污染问题，也能节约实验成本。该实验所需仪器设备简单，涉及的操作及过程中出现的问题等，学生也能够利用所学知识和技能有效解决。本文以含银废液为原料回收硝酸银为实验项目，让学生自己设计实验方案，并通过方案的实施，体验研究型实验教学的过程，达到培养学生科学研究意识的目的。
  • 2024, 39 (6): 201-206. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310099
  • 创新创业教育与应用化学专业课程深度融合策略初探
  • 高佩琪, 郑姣, 陈立妙, 张翼
  • 创新创业教育是我国高等教育服务国家重大战略需求的重要途径。因人才需求侧的改变，本研究以中南大学应用化学专业为依托，将创新创业教育这一元素有机地引入到应用化学专业的培养体系之中。然而，创新创业教育与应用化学专业人才培养深度融合过程中出现了课程理念模糊、课程资源匮乏、课程评价单一等困境，我们尝试从培养模式改革、跨学科实践、立体教学等方面入手，结合我校学生在校企合作及国家、省级以及学校创新创业资助成果的案例，探寻创新创业教育与专业课程融合之策。
  • 2024, 39 (6): 214-219. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310086
  • “产教融合、校企合作、多位一体”的应用化学专业实践教学体系构建
  • 龚成斌, 张国娜, 唐倩, 雷洪, 孔玲, 任文山
  • “产教融合，校企合作”是高校培养新时代所需人才的重要途径之一，牵引着人才培养的发展方向。为顺应时代对人才的需求，并结合我院应用化学专业人才培养目标，本文针对我院应用化学专业提出构建“产教融合、校企合作、多位一体、虚实结合”的创新人才培养实践教学体系。以培养学生的实践创新能力为核心，通过搭建校企合作实践教学平台，设置“基础实验-综合训练-创新设计”三个层次的实验，推进多位一体、虚实结合的实践教学模式，对学生实行个性化培养，使培养的人才与社会需求相适应，并服务于经济社会的发展。
  • 2024, 39 (6): 220-225. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309104
知识介绍
  • 协同芳香亲核取代反应
  • 林文涛, 王文峰, 袁耀锋, 徐春发
  • 芳香亲核取代反应被有机化学家广泛地用于有机化合物的合成，是最重要的合成反应之一。教材中对于该反应机理的介绍为分步过程，但是随着研究的深入，通过协同过程的芳香亲核取代反应已经被广泛证实。本文简要回顾了分步进行的芳香亲核取代反应，重点介绍了协同芳香亲核取代反应的几个实例，阐述了反应设计对机理研究的重要性。通过将科研成果融入教学过程，有助于进一步加深对芳香亲核取代反应的理解。
  • 2024, 39 (6): 226-230. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310095
科普
  • 走进量子点的奇妙世界
  • 何苗苗, 葛志青, 周强, 何家庆, 弓弘, 李玲玲, 朱平平, 邵伟
  • 量子点材料，由于其受激发光、发射半峰宽窄、发光颜色连续可调等优良的性能，近些年来受到人们越来越多的关注，并拓展了很多相关方面的研究。本文从材料元素组成的角度简单介绍了量子点的类型及其在LED、太阳能电池、生物医用以及重金属离子检测等领域的应用。
  • 2024, 39 (6): 231-237. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310040
  • 点石成色：敦煌壁画的彩色世界
  • 张天龙, 张鑫媛, 赵星, 汤宏胜, 李延, 李华
  • 敦煌壁画，作为中国古代艺术的瑰宝，是一个丰富的历史、文化、艺术和宗教文化遗产宝库，其价值不可估量。这些壁画所用的颜料，皆为天然矿物精心挑选而成，它们为敦煌壁画带来了独一无二的色彩与质感。深入理解这些颜料的特性，有助于我们更好地欣赏艺术、文化和历史的深厚底蕴，也是壁画保护与修复的基础。本文采用生动拟人化的叙述方式，通俗易懂地描绘了莫高窟壁画的色彩来源，重点阐述了常用典型的矿物颜料及其来源，旨在促进壁画的保护工作，以及文化遗产的普及、宣传和传承。
  • 2024, 39 (6): 238-245. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401047
化学实验
  • 木材变磁铁创新趣味科研技能训练的探索与实践
  • 王丽丽, 陈春霞, 贾丽娜, 郭丽, 曹晶晶
  • 高校是培养有见识、独立思考能力和创新意识专业人才的摇篮。通过木材变磁铁的科研技能训练课程实验，提升了学生综合运用所学知识开展科学研究的能力。本实验内容不但使学生了解木材的相关知识，而且锻炼了学生独立操作科研仪器和分析谱图的能力，打开了学生在科研领域的新视野，激发了学生热爱学习和科学研究的内在动力。
  • 2024, 39 (6): 246-252. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310088
  • 化学转化驱动杂质分离在实验教学中的应用——氟代扁桃酸的纯化新方法
  • 陈洋, 陈鹏, 宋宇阳, 金玉雪, 吴松
  • 基于“问题导向、兴趣驱动、自主探究”的综合实验教学理念，在有机化学实验教学中融入“化学转化驱动杂质分离”理论知识，设计创新综合实验。运用化学转化实现待纯化目标分子(α-氟苯基乙酸，简称“氟代扁桃酸”)与杂质(扁桃酸)的有效分离，产物纯度分别可达到98.7%和97.0%。整个实验中使用到的主要药品试剂价格低廉，易获取，且可回收再利用，充分体现了原子经济性和绿色化学思想。实验过程中，应用了多种有机化学实验的基本技能，包括减压蒸馏、浓缩脱溶、重结晶、过滤等必要实验技能，以及薄层色谱法、核磁共振等重要分析手段。熟练掌握这些重要的实验技能和分析手段，能够培养学生以基础理论指导实验、有效分离性质差异小的待测有机化合物、分析实验现象的能力，进一步提升本科生的学术修养、科学素养和综合运用知识解决实际问题的能力。
  • 2024, 39 (6): 253-263. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310077
  • 3D打印高强度水凝胶实验的创新实验教学设计
  • 周强, 朱平平, 邵伟, 胡万群, 雷璇, 杨海洋
  • 目前3D打印教学实验的内容大都是利用商业化聚合物让学生初步了解3D打印的基本流程。这种基础实验难以让学生接触到前沿的新型材料，对于新材料如何与3D打印技术结合这些底层科学问题也往往被忽略。高分子凝胶具有富溶剂特性和良好的生物相容性，在组织工程、药物输送、柔性电子等诸多领域都有着广泛的应用前景。本实验结合了作者近期的科研成果，在给学生指定新型凝胶基材料之后(水凝胶/有机凝胶)，引导学生探索调控凝胶基材料的流变学性能和溶胀性能，并将凝胶基材料和3D打印技术有效地结合起来，从而对这种先进材料的加工方式有更加具体的了解。本实验的教学设计，强化了学生对诺贝尔奖成果的深入理解，并增强了学生运用所学专业知识服务国家发展需求的意识，培养了学生勇于探索的创新精神和分工合作的团队意识。
  • 2024, 39 (6): 264-270. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310064
  • 基于纸芯片的大肠杆菌检测的创新实验教学
  • 涂琴, 陶安驹, 马彤彤, 王进义
  • 设计了一种基于微流控纸基芯片用于特异性检测E. coli的综合创新实验。制备纸基芯片，在芯片上实现水样中E. coli的检测。主要内容包括纸芯片的制备，纸芯片上E. coli的裂解和检测，检测条件的优化，以及实际样品中E. coli的检测。该实验结合学科前沿，综合性和创新性较强。可实现“基础性实验→综合性实验→科研性实验”为特色的实践育人理念，提高学生分析和解决问题的能力。
  • 2024, 39 (6): 271-277. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202309062
  • 铜-焦脱镁叶绿酸a甲酯的合成及抗肿瘤活性研究实验教学设计
  • 宋平, 张楠, 王洁, 闫蕊, 王志强, 金英学
  • 本实验设计合成了铜-焦脱镁叶绿酸a甲酯(Cu-MPPa)，用于活性氧(ROS)介导的癌症治疗和消耗谷胱甘肽，并通过类Fenton反应循环产氧维持细胞内高浓度氧。实验过程中考察了Cu-MPPa的活性氧产生能力、氧气产生能力和谷胱甘肽消耗能力等性能。所合成中间体的结构用质谱进行了表征。这个实验综合了有机化学合成、仪器分析化学和生物化学实验，要求由三名学生组成实验小组，大约需要24学时，旨在培养学生综合创新能力、解决复杂问题能力和培养团队合作精神。
  • 2024, 39 (6): 278-286. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310087
  • 聚乙二醇-硫酸铵-亚硝基R盐体系用于钴(II)的分离
  • 颜鑫灏, 胡国梁, 陈睿希, 刘红瑜, 姚奇志, 李娇, 李玲玲
  • 在pH = 5缓冲溶液条件下，对仅有Co2+、仅有Ni2+、Co2+与Ni2+混合三种情况下Co2+的萃取率进行了探究。结果显示单独萃取Co2+时萃取率高达75.47%；然而对于混合溶液，萃取率较单独萃取Co2+明显下降。通过系列对比实验发现Ni2+的存在对Co2+的分光光度测量造成了干扰。因此，在综合性实验中我们利用分光光度法针对Co2+的萃取率进行分析，以及对可能影响萃取率的因素——pH、萃取时间、萃取次数进行了探究，寻找最佳实验条件，提高萃取率。
  • 2024, 39 (6): 287-294. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310073
  • 激光诱导击穿光谱(LIBS)分析虚拟仿真实验
  • 张天龙, 周嘉俊, 汤宏胜, 宁晓辉, 李延, 李华
  • 虚拟仿真实验作为大型仪器分析实验教学模式的新兴趋势，有效地将虚拟仿真技术与实物仪器教学相结合，最大限度地提升了学生对于大型仪器分析的综合应用能力。本文以激光诱导击穿光谱(LIBS)虚拟仿真实验系统为例，完整地模拟了LIBS系统的样品处理、光谱采集、定性分析和定量分析等实际实验场景，通过虚实结合实验教学模式对实验过程进行实时跟踪与综合考评。该实验有助于提高学生自主探究能力和创新意识，培养具有独立思考与实践能力的拔尖人才。
  • 2024, 39 (6): 295-302. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312049
  • 基于Raman光谱的3,5-二氨基-1,2,4-三唑(DAT)合成反应在线监测与反应机理探究——推荐一个仪器分析综合实验
  • 张天龙, 张容玲, 汤宏胜, 李延, 李华
  • 本实验介绍了一个仪器分析综合性实验——基于Raman光谱的3,5-二氨基-1,2,4-三唑(DAT)合成的在线监测与反应机理探究。该实验是一个科研转化的仪器分析综合实验，内容包括DAT的合成、基于Raman光谱的合成反应过程在线监测以及合成反应机理解析。在实验中，采用化学计量学方法对Raman光谱数据进行处理和分析，以更深入地理解合成反应的机理。通过本实验，可以巩固学生的化学专业知识，提高学生的综合实验操作技能，激发学生对科学研究的兴趣，培养学生的科研探究能力。
  • 2024, 39 (6): 303-311. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312006
  • 电化学促进对溴乙苯的硫氰基化反应
  • 杜津瑶, 臧兴超, 徐宁宁, 刘永军, 郭维斯
  • 将本科生国家级大学生创新训练计划项目(电催化苄位硫氰基化反应研究)的研究成果转化为本科新创有机化学实验。有机电合成具有绿色、可控、反应易放大等优势，近年来成为有机合成研究的热点领域，然而电化学促进的有机反应尚未在本科有机化学实验教学中予以推广。本实验使用易得的异硫氰酸三甲基硅酯，在室温下实现了电化学促进对溴乙苯的直接硫氰基化。通过将“国创项目”科研成果引入本科有机化学实验教学，引导学生树立创新意识和“绿色合成”理念。
  • 2024, 39 (6): 312-317. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310039
  • 血色浪漫
  • 沈明香, 李天梅, 李清草, 韦万丽, 龙星宇
  • 在一些浪漫神奇的魔术背后都隐藏着化学反应。本实验围绕以大众感兴趣的，且与“血色浪漫”相关的神奇现象展开，以简单有趣的几个现象科普化学反应的魅力。其中由硫氰酸钾与铁离子发生络合反应生成血红色絮状络合物，其生成物与氟化钠反应后血红色便会立刻消失，而血红蛋白中的铁可与鲁米诺产生蓝色荧光。在展现这些神奇而浪漫的现象的同时向各个层次人群科普化学知识，解密神奇魔术，探索化学之美，让人们用科学的角度来看待事物，敬佩化学，也充分展示化学的神奇与魅力，有助于激发中小学生和社会大众对化学的探索兴趣与热爱。
  • 2024, 39 (6): 318-325. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311038
  • 光催化降解苯酚污染物的电化学监测——推荐一个分析化学综合实验
  • 张宏波, 唐意红, 张素霞, 李原婷
  • 针对目前高校开展的分析化学实验教学内容单一，侧重常规分析方法以及仪器基本原理介绍等问题，将综合性实验教学项目引入到教学中，能够增强学生独立探索、主动思考和分析问题的能力。本文设计了基于纳米TiO2光催化剂催化降解苯酚的综合性实验方案，涉及光催化降解和电化学监测的原理，以及光催化降解和电化学装置的搭建等。
  • 2024, 39 (6): 326-333. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202310013
  • 色彩捕捉者——淀粉与碘的美妙邂逅
  • 丁琳, 张津芃, 李俊锋, 刘大颖
  • 淀粉是一种植物多糖，通常由直链淀粉和支链淀粉两部分组成。淀粉遇碘显蓝色的性质，早已被人们所知晓，并因其显色非常灵敏而在检验碘或淀粉存在的实验中被广泛应用。然而，淀粉遇碘显色不一定是蓝色，其显色与淀粉组成有直接关系。本文通过探究不同食物淀粉及不同因素(淀粉浓度、碘伏浓度、温度、酸碱度、聚合度)遇碘显色不同，科普色彩捕捉之淀粉与碘的美妙邂逅，感受淀粉邂逅碘的神奇显色之趣。本科普实验材料均取自常见食物淀粉以及消毒水碘伏等，成本低，绿色环保无毒安全易操作。通过淀粉与碘不同显色制备绿色环保多色墨水，融合传统书法、国画等创作书法和国画作品；尝试神奇的碘钟反应、碘熏法指纹勘测、淀粉制备非牛顿流体等体验化学实验的奇妙与乐趣，受众面广，实现梯度科普，趣味性强，通过线下体验活动，感受化学之趣、色彩之美，启发对化学的兴趣与热爱，收获良好的科普效果。
  • 2024, 39 (6): 334-341. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311064
  • 绿色化学导向的一步法贝诺酯合成工艺研究及其体内动态评价
  • 李炳良, 韩玉莹, 李典阳, 刘丹丹, 尚文斌
  • 现行教材中贝诺酯的合成基于Schotten-Baumann酯化反应，实验试剂SOCl2会转化生成HCl和SO2，环境友好性低，且实验步骤多。本改进实验利用碳二酰亚胺/4-DMAP缩合酯化反应一步合成贝诺酯，通过熔点测定、NMR、HPLC-MS等对产品进行结构表征与纯度测定，并进行基于大鼠血浆和胆汁的体内动态分析。同时验证了药物设计拼合原理，改进后的方法绿色高效，安全性明显提高。
  • 2024, 39 (6): 342-349. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311070
  • 电化学合成二苯甲酮的绿色化学实验
  • 胡良桢, 倪黎, 牛子怡, 张晓慧, 秦波, 熊燕
  • 醇氧化成酮是本科有机化学理论教学内容的重要组成部分。本实验反应产物二苯甲酮在光引发剂与紫外光固化涂料等领域中均具有广泛的应用。以二苯甲酮为骨架的化合物在药物靶向释放领域也有一定的应用。已知制备二苯甲酮的反应涉及反应时间长、使用重金属氧化试剂、脱氢催化剂制备过程复杂等制约因素，使得这些反应在本科实验教学的应用上仍有不足，需要改进。本文利用电化学合成方法，设计了一种绿色环保的合成二苯甲酮的实验方法。该方法用碘化钾作为电解质，乙腈和水的混合溶液作为反应溶剂，直接电解，在不直接添加氧化试剂或者脱氢试剂的情况下将二苯甲醇氧化成二苯甲酮。改进后的方法反应时间较短，产率高，后处理简单，用到的试剂价廉易得，更适用于基础有机实验教学。本实验结合薄层色谱(TLC)、熔点测定、1H NMR以及液质联用仪对反应体系或产物进行分析与结构鉴定，有助于培养学生的实验操作能力与产物鉴定能力。
  • 2024, 39 (6): 350-356. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312001
  • 液面蕴张力，滴水藏乾坤
  • 董禹铜, 许慧玲, 赵与程, 张泽新, 王颖
  • 本实验以日常生活中常见的表面张力现象为切入点，结合现有文献方法，系统优化科普实验。首先，丙二醇和水以不同的体积比相互溶解，并加入不同颜色的食用色素来代表不同浓度的丙二醇溶液。然后，将不同浓度的丙二醇溶液滴加到亲水处理过的玻璃板上。由于蒸发梯度的不平衡和表面张力的不均匀，小液滴在玻璃板上表现出各种运动行为，如“追逐”和“跳舞”。此外，小液滴可以准确避开与自身浓度不同的液滴，并选择与自身浓度相同的“同类”液滴融合。这些现象反映了一系列与蒸发梯度和表面张力有关的物理化学原理。本实验的化学品安全易得，主要装置是团队自制的。实验操作简单，原理简单易懂。中小学生和幼儿园的孩子在家长的引导下可以清楚地观察到不同颜色小液滴的追逐和融合现象；该实验绿色、安全、美观，有利于培养大众，特别是中小学生对物理化学现象的浓厚兴趣。
  • 2024, 39 (6): 357-365. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312022
  • 发现生活的美——给结晶加点“料”
  • 肖琰, 黎书伶, 李一凡, 樊佳宁, 史琳琳
  • 以探究不同杂质对化学物质结晶的影响为出发点，从生活中取材，研究晶体生长过程中的影响因素，得到不同形貌的晶体，并在此基础上设计出结晶山水景观实验。本实验从宏观与微观角度研究了不同杂质对晶体生长的影响，将化学科学与艺术相结合，可应用于化学科普。本实验操作简单、成本经济、安全性高，适合不同年龄段的人群参与。本实验有利于激发人们对化学的兴趣，提高人们对化学研究的积极性，拉近普通人群与化学科学之间的距离。
  • 2024, 39 (6): 366-372. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312025
  • 基于电催化还原硝酸盐合成氨的综合实验——铜基催化剂制备表征、性能探究及应用设计
  • 邹嘉沛, 张君阳, 伍旭明, 魏聪, 方思敏, 王钰熙
  • 电催化作为纳米材料和能源化学领域的研究热点，是未来新能源存储与转化技术的关键所在。在“碳达峰，碳中和”背景下，电催化还原硝酸盐合成氨技术被认为是绿色、安全的技术，为了填补这一前沿科研成果在实验教学中的空白，我们开发了基于电催化还原硝酸盐合成氨的综合化学实验。本实验具有基础知识-科学研究-实际应用的一体化设计，包含铜基催化剂制备表征、性能探究及应用设计的层次化内容，有助于学生了解电催化的研究进展，掌握电催化的基础知识与研究方法，培养学生的创新意识与学以致用的能力。
  • 2024, 39 (6): 373-382. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312081
  • 钙钛矿CsPbBr3薄膜的制备及其光电性能表征
  • 师鑫源, 蒋晨阳, 翟长玉, 鲁雪梅, 李佳, 毛竹
  • 本实验是针对本科生能力水平、结合光伏领域前沿设计的一个化学综合实验。本实验采用简单的旋涂法在导电玻璃表面制备CsPbBr3钙钛矿薄膜材料，并创新性地将光探测器件的组装实验加入其中以研究CsPbBr3薄膜的光电性能。学生可在实验过程中肉眼可见地观察到黄色的CsPbBr3材料在紫外激光照射下发射出强烈的绿光，这一实验现象能够有效地激发学生兴趣。
  • 2024, 39 (6): 383-389. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312019
  • 有机-无机杂化材料动力学与热力学转化以及荧光信息防伪应用研究——介绍一个综合化学实验
  • 吴越, 李钧, 张波, 杨燕, 李海波, 张宪玺
  • 有机-无机杂化发光材料易于调控的空间结构和发光性质，在发光防伪领域备受青睐。本实验基于Sb(III)掺杂Bi(III)基零维有机-无机杂化金属卤化物，利用不同的晶体生长方式实现动力学产物(化合物1)向热力学产物(化合物2)的转变，采用X-射线粉末衍射和荧光光度法分别对其进行了物相表征和光学性能测试，二者表现出截然不同的物相与光物理性质。化合物2在蒸馏水的作用下实现荧光淬灭，而且具有很强的反水性。基于化合物2出色的发光变色性质，制作了简易的可水写荧光信息防伪板/纸。本实验充分体现了“结构决定性质”的专业理论、“学以致用”的教学理念。该实验设计与实践旨在培养学生创新思维，提高其分析和解决实际问题的能力。
  • 2024, 39 (6): 390-399. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202403028
师生笔谈
  • 原子结构中的z轴是特殊轴吗？
  • 贾瑾, 蒋尚达
  • 通过对量子态空间、基函数、幺正变换等量子力学基本概念的介绍，阐释了原子结构中z轴表现出特殊性的原因，明确了在球对称的原子结构中，任何方向都不具有特殊性，z轴表观的特殊性主要源自人们选择了特定基函数来描述原子中电子的运动行为。
  • 2024, 39 (6): 400-404. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403091