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本期目次
2024年,第39卷,第8期出版日期 2024-08-28
目录
教学研究与改革
  • 化学实验教学改革促进师范院校培养卓越化学教师
  • 刘冬成, 李晓坤, 胡焕成, 高存继, 胡琼, 李舒婷, 梁宇宁
  • 实验教学是验证理论知识、培养实验技能、提高学生科学素养的重要途径。在课程思政引领下，广西师范大学化学与药学学院通过科学设计化学实验课程教学大纲，精心组织教学内容，开展“学”、“练”、“讲”、“写”相互协同的实验教学，实施能力导向的过程性考核评价，在实验教学中实现师范性和学术性的深度融合，促进师范院校培养高素质、专业化、创新型、卓越化学教师。
  • 2024, 39 (8): 1-6. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311072
  • “134”课程思政教学模式在应用化学专业导论中的实践与探索
  • 李靖, 田林, 李昭, 陈艳, 杨宗斐, 师环环
  • 课程思政是中国高等教育实现育德于课的重要途径。在一流本科专业建设背景下开展专业导论的课程思政建设，是实现“三位一体”人才培养的必然要求。本文围绕应用化学专业导论的课程思政教学建设，分析了开展专业导论课程思政的教学现状和必要性。立足应用型本科人才培养定位，结合工程教育专业认证的毕业要求，从应用化学专业导论的教学内容、思政元素、教学方法和教学评价四个维度，开展了“134”课程思政教学模式的教学实践。重构了包含六个教学主题的教学内容，并在其中贯穿“化工精神、工匠精神和民族精神”三条思政主线，利用多种方式实现德育与智育融合的课堂，帮助学生客观理解化工工程观。教学评价的数据显示，“134”课程思政教学模式有效提升了专业导论的教学质量和育人功能，促进“三位一体”的课程体系和一流本科专业建设。
  • 2024, 39 (8): 7-15. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311047
  • “新医科”背景下大学化学实验课程改革的探索与实践
  • 郭今心, 张树永, 朱荣秀, 徐政虎
  • 聚焦“新医科”人才培养目标，针对医学院校传统大学化学实验课程教学普遍存在的问题，从教育理念、教学内容、教学模式和评价体系四个方面对实验课程进行改革实践，创建学生主动学习、合作学习和探究学习的新模式，强调课堂内外的深度融合，探索建立中国特色的大学化学基础课程支持医学人才培养的新模式。
  • 2024, 39 (8): 16-22. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311062
  • 做好基础化学实验教学第一步——线上线下辅助实验预习的探索和总结
  • 吴晓军, 胡锴, 赵发琼
  • 预习是实验教学的重要环节，预习的科学设计和落实执行不仅直接决定了学生学与做、教师教与导的效果，而且在学生思维能力和探究精神的培养中承载着小杠杆撬动大效益的作用。本文介绍了武汉大学基础化学实验课程组利用线上线下资源辅助低年级学生进行实验预习的探索和总结，分享了别具一格的互动式讲义和“六步走”预习教学模式，以实现在潜移默化中推动学生思辨能力和自主学习能力的稳步提升。
  • 2024, 39 (8): 23-27. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312052
  • 面向非化学专业的物理化学课程思政教学
  • 孙兵
  • 以物理化学知识体系为基础，从“正确的世界观与科学的方法论”“科学探索与科学精神”“人文素养与文化传承”3条主线，建设了面向地质类、材料类非化学专业的物理化学思政教学体系。将物理化学知识体系重构与思政教学整体设计相结合，促进学生价值塑造。通过教学设计将思政建设成果融入教学实践，取得了良好教学效果。
  • 2024, 39 (8): 28-35. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311080
  • 无机及分析化学一流课程建设的探索与实践
  • 余凡, 李艾华, 刘芸, 朱天容, 王亮, 徐俊晖, 王亚珍
  • 一流课程是人才培养的核心载体，是实现人才培养目标的关键。在“双一流”建设背景下，以江汉大学无机及分析化学省级一流课程为例，探讨了本课程建设的思路和实践。课程从“专业教育和思政教育融合、教学内容与资源整合、线上线下教学方式混合”的三个方面开展教学改革，构建了“慕课+翻转课堂+问题导向学习(PBL)”的教学模式及“三段七步”教学法，激发学生学习积极性，培养了学生自主学习能力。相关举措可为地方高校无机及分析化学课程建设提供参考。
  • 2024, 39 (8): 36-43. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312037
  • 双线混融教学模式在普通化学实验课程中的探索实践——以“甘氨酸合铜的制备及其差热分析”为例
  • 林美玉, 方宇昕, 沈颂章, 段雅倩, 梁文仪, 张弛, 苏娟
  • 为全面深化信息技术与实验教学的融合，推进化学实验课堂的改革与创新，本文从信息化教学视角出发，借助虚拟仿真技术，开展了以“甘氨酸合铜的制备及其差热分析”为例的双线混融实验教学模式研究，实现了化学实验教学课堂从封闭到开放的转变，构建“过程–结果”二维度，“虚拟与真实、理论与操作、线上与线下”三结合，实施“课前网上预习–课中实验操作–课后总结分析”全过程的多元化实验教学评价方法，培养学生自主学习和实践探索能力，实现从预成性知识到建构性知识的转变。
  • 2024, 39 (8): 48-53. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312042
  • 一流课程视域下的高等师范院校有机化学课程建设与实践
  • 赵勇, 毕韵梅, 王利勤, 詹睿, 黄国利
  • 为有效提升师范院校有机化学课程教学质量，针对我院有机化学课程建设中存在的问题，基于“学生中心、出口导向、持续改进”理念，从学生学习和教师教学两个层面进行了剖析；并针对性提出问题解决思路，阐述了课程建设实施的“一二八”战略，构建了特色鲜明、成效显著的有机化学课程教学体系，课程建设取得了明显成效。
  • 2024, 39 (8): 54-63. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312088
  • 虚拟现实VR技术在有机化学课程教学中的应用探究
  • 刘卉, 张树鹏, 张云添, 董伟, 刘雨季, 邓冰心, 陈东平, 汤永兴
  • 针对有机化学教学中结构抽象、反应复杂导致学生理解困难的现状，采用虚拟现实(Virtual Reality，VR)的化学元宇宙技术与有机化学课程相结合的方式，将有机化合物的分子结构、空间构象、反应机理等，以学生交互式模式进行学习。不但提高了有机化学课程教学质量，而且提升了学生的学习兴趣以及动手能力和创新能力，同时分析了VR技术在有机化学教学应用方面的挑战及创新性，弥补了VR技术应用于国内高校有机化学课程教学研究的空白，具有很大潜力和重要意义。
  • 2024, 39 (8): 64-71. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312028
  • 新农科背景下无机化学课程教学改革探索与实践
  • 张元红, 姜林, 王艳芳, 苗成霞, 张丽丽, 李怡靖, 段俊玲, 侯菊英, 侯芹, 万福贤
  • 新农科建设背景下，将公共基础课与农业元素交融创新，优化教学方法，是推进农科特色基础课程改革的重要途径。课程组在融合农业特色教学内容，融入“农味”思政元素，构建“以学为中心”的自主、合作、探究型教学模式等方面进行了探索和实践。通过教学改革与实践，实现了化学知识与农科专业知识的有机融合，有利于提高学生解决农业领域问题的能力，为新时代农林卓越人才培养提供支撑。
  • 2024, 39 (8): 72-77. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312060
  • 强化过程考核评价下的物理化学课程改革实践
  • 郝剑敏, 吴瑞凤, 王颖, 白一甲, 高雪川, 杜玉英
  • 科学有效的过程考核评价能够显著地提升学习成效，是理工科课程改革和建设中不可或缺的重要环节。本文围绕工程教育专业认证，从物理化学课程定位出发分析了现存问题，实施了主次分明、内容丰富、持续不断的过程考核评价改革方案。该方案侧重于分散学习压力和改变学习习惯，产生了显著的累积效应，有效地激发了学习兴趣和树立了学习信心，同时改善了教学满意度，切实地提高了学生的学习成效，体现了“学生中心、产出导向、持续改进”的成果导向教育理念(OBE)，为授课体量庞大的理工科课程改革提供了思路。
  • 2024, 39 (8): 78-83. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311103
  • 基于“翻转课堂”的Nernst方程的教学设计
  • 蒋海英, 郭慧林, 程永亮, 徐同玉, 刘季铨, 彭明丽
  • 为应对日益严峻的国际竞争形势和国家对尖端人才的需求，西北大学物理化学教学团队从教学内容(融入课程思政元素)和教学模式(翻转课堂)两方面进行改革创新，激发学生的求知欲，调动学生学习的积极性和主动性，培养学生的综合学习能力，提高人才培养质量。本论文以“Nernst方程”的教学为例，建立了以教师启发为引导、以学生为中心的“翻转课堂”教学模式。通过开展小组讨论，在探究过程中提升学生研究学习和交流合作的能力，培养学生的创新能力和思辨能力，增进学生的民族自信心和社会责任感。
  • 2024, 39 (8): 84-90. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312091
  • 夯基础、强实践的化工原理教学创新初探
  • 李昱, 宋兰兰, 张红秀
  • 针对在“化工原理”教学活动中所面临的学生“难理解、难应用、难坚持”三难痛点，教学团队基于OBE教学理念，“多维度、全方位”丰富理论教学体系，“夯基础、强实践”培养化学工程思维，“多项目、众主体”合理化教学评价，在摸索中推进了“化工原理”课程教学改革创新，有效强化了学生的创新能力、实践能力与工程思维，团队教师在推进教学创新改革的同时，积极参与教学研究、参加各项教学赛事，教学能力得到有效提升。
  • 2024, 39 (8): 91-98. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312087
  • 科产教融合下“现代分析技术”课程改革与实践
  • 温聪颖, 杜正坤, 卢玉坤, 王宗廷, 何化, 杨丽敏, 曾景斌
  • 本文在科产教融合理念下，对“现代分析技术”进行了课程改革。主要基于校内/际/企合作实现优质师资共享，通过融入科学前沿和生产实际丰富教学内容，在授课中采用教师主导、学生自主探究、“理虚实”结合、线上线下协同、公众号辅助等多维教学模式，同时配备多元化考核评价体系促学促教。实践结果表明，教学质量得到了明显提升，极大地助力于理论知识、科学研究、生产实践兼顾兼优的复合型人才的培养。
  • 2024, 39 (8): 104-111. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312089
  • 多元化教学模式在物理化学教学中的应用研究
  • 刘绪, 刘城芳, 黄杰, 李祥春, 赖文勇
  • 物理化学是化学、材料及相关专业的专业基础课，特点是概念抽象、公式繁多，理论性强、系统性强、逻辑性强。学生普遍感觉概念晦涩难懂，课堂参与度低，难以利用知识解决问题，难以形成物理化学思维。针对本学院本-硕-博贯通培养的特色，本教学团队通过多元化课程内容互联、多元化教学模式创新和多元化思政元素融入，形成“科教融合”特色的多元化教学模式，将抽象知识形象化，调动学生兴趣、锻炼学生科学思维，提高学生对科研的兴趣。
  • 2024, 39 (8): 112-118. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202402021
  • “四层次、三联动”化学通识课程体系的探索与实践
  • 陈颍颍, 徐頔, 王从敏
  • 高等教育兼备广度和深度，化学作为一门中心学科，支撑着其它学科的发展，化学通识课程旨在培养大学生具有清晰的化学逻辑思考力和判断力。浙江大学化学系以推进“新工科、新医科、新农科”的建设为目标，面向全校近50个专业开设了8门通识课程，通过构建大学化学-普通化学(甲)/普通化学(H)-普通化学(乙)-工程化学四层次的课程体系、教师-教学科-学工三联动的全过程管理和全面的助教制度，形成了适合综合性大学以学生成长为中心的化学通识课程新体系，提升了“新工科、新医科、新农科”人才的化学素养和综合分析问题、解决问题的能力。
  • 2024, 39 (8): 119-125. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401057
  • 基于科研能力培养的大学化学教学探索
  • 刘大鹏, 王芳, 曾景斌
  • 根据我校理科实验班的培养目标，构建了相应的大学化学课程教学体系，通过优化教学内容，改革教学方法和组织学生实践，将学生科研能力的培养有机融入大学化学教学全过程。本着优生优培的原则，在教学中注重体现课程的高阶性、创新性和挑战度，从知识、能力和技能三方面全方位提高学生的科学素养、创新意识和科研能力，助力学生的最大化成长，为将来从事学术打好基础。
  • 2024, 39 (8): 126-131. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401034
  • 学科交叉视域下化学创新人才培养的探索
  • 王群, 李杨, 卢松涛, 康红军, 洪杨, 吴晓宏
  • 新时代出现知识生产多元性、学科交叉性和创新协同性特征，工科院校理科人才培养机制迫切需要随时代发展改革创新、与时俱进。哈尔滨工业大学理科材料化学专业在二十年的建设和发展中，对接国家航天重大战略需求，探索出了独具航天国防特色、与国家一流专业相适应“三位一体，多维融合”的多学科交叉的“大化学”的理科专业培养模式，对其形成过程、内涵、模块化知识体系构建和“三导三实”跨界整合实践能力培养进行了系统研究和实施。
  • 2024, 39 (8): 132-135. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401052
  • “四位一体”的无机化学教学创新
  • 叶龚兰, 尹霞, 许峰, 杨鹏, 吴英鹏, 费慧龙
  • “无机化学”的授课对象为大一新生，学生的学业适应有待提高；课程的理论性强，理论与实验难以同步开展；同时，理论与实践不能有机融合。针对以上问题，为了提高拔尖学生的学习能力，教学团队进行了全面改革。依托信息化资源平台和人工智能知识图谱，创新教学模式，通过混合式教学模式，解决部分学生学习与老师上课进度脱节的问题，提高学生自主学习能力并满足个性化需求；创新教学手段，将虚拟仿真等新技术引入课堂，解决理论与实验脱节的问题，提高学生深度学习能力；创新教学环境，依托学校实验平台和当地地质博物馆沉浸式学习，解决理论与实践脱节问题，提高学生实践创新能力；创新教学主导，依托博物馆，学生参与讲解员等志愿者活动，提高学生社会服务意识。“无机化学”的创新改革让课程平台资源更丰富、成果更多、教学质量获得同行高度认可，学生收益多、创新实践能力显著增强。
  • 2024, 39 (8): 136-141. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401071
知识介绍
  • 电阻式气体传感过程中的气-固吸附行为分析
  • 牛芳, 李茸, 张巧兰
  • 气体在固体表面的吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。应用表面化学知识，对电阻式气体传感过程中的实验结果进行模拟分析，探讨其吸附行为并将其作为本科生创新创业和本科生学位论文设计的科研素材，能够促进学生深刻认识和理解气-固吸附类型及原理，提升学生理论联系实际的能力，培养学生的科研素养。
  • 2024, 39 (8): 142-148. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311102
  • 芳香碱金属试剂的结构、性质及其应用
  • 陈梓桐, 苏子佩, 钱江锋
  • 芳香碱金属试剂的制备是通过碱金属与芳香化合物在非质子溶剂中自发反应得到，在该反应中碱金属将电子转移给芳香化合物，形成自由基负离子。使用不同的芳香化合物，碱金属以及非质子溶剂得到的芳香碱金属试剂的性质也存在差异。目前该类试剂已经被广泛应用于高分子阴离子聚合、电极材料化学预锂化以及二维材料离子插层剥离等领域。基于芳香碱金属化合物广泛的应用前景，以及其在国内外多数基础化学教材中非常有限的介绍，本文结合文献和最新研究成果，重点介绍了该类试剂的结构、性质和应用研究进展，拓展了芳香碱金属试剂在教学中的深入介绍，有助于开阔学生的前沿科学视野，提升学生的科学素养，进一步体现科学研究对本科教学内容改革的推进作用。
  • 2024, 39 (8): 149-162. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311054
  • 离子液体在无机合成中的应用
  • 郑文君
  • 本文介绍了离子液体在无机合成中的应用。简要讨论了离子液体作为模板剂、溶剂和前驱体在合成中的主要作用，还简要介绍了离子液体与目标产物表面的相互作用类型及在“几何匹配原理”指导下离子液体的选择性吸附。
  • 2024, 39 (8): 163-168. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401020
  • 金属催化下环丙烯酮参与的β-碳消除反应介绍
  • 徐国杰, 俞芳, 王云侠, 孙萌
  • 环丙烯酮是具有休克尔芳香性的三元环状化合物，亦是碳碳键活化反应研究的理想底物。本文对环丙烯酮经β-碳消除途径参与的有机化学反应研究进行了归纳总结，为过渡金属催化下碳―碳键活化反应研究和环丙烯酮的转化应用研究提供参考。
  • 2024, 39 (8): 169-173. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401060
化学实验
  • “钴”胆英雄，根除“镍”障——钴基咪唑酯骨架材料用于去除镍离子的综合化学实验
  • 黄光, 李磊, 张丁逸, 王幸泽, 黄余改, 梁文慧, 郭志芬, 矫文美
  • 镍在新能源汽车电池领域、电镀等行业有广泛的应用，随着国家双碳战略的进一步推进，这些行业产生的含镍(Ni2+)废水的处理对于环境保护而言越来越重要。传统的Ni2+废水主要通过离子交换树脂、化学沉淀法、流化床结晶造粒等技术脱除其中的Ni2+，但这些处理过程存在选择性差以及产生二次污染等问题。本实验利用钴基咪唑酯骨架材料(Zeolite Imidazolate Framework，ZIF-67)可与Ni2+反应形成镍钴水滑石的特点，设计了ZIF-67应用于Ni2+去除研究的综合化学实验。在本实验中，ZIF-67与Ni2+通过化学反应结合在一起，能有效提高对Ni2+的选择性。本实验不仅包含材料制备、表征、吸附性能等实验内容，还包含模型分析和机理研究，通过对吸附机理进行深入研究，有利于培养学生的科研兴趣、创新思维和实践能力。本实验课堂时间约为8 h，时长适用于本科生综合化学实验教学。通过本实验，学生既能熟悉吸附法去除废水中Ni2+的基本原理和分析过程，又能夯实专业基础知识，明确理论可以指导工业应用，从而培养学生综合能力，提升学生的科学素养和创新精神。
  • 2024, 39 (8): 174-183. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311051
  • 综合实验设计：浒苔基磁性吸附剂的制备及其净化重金属废水性能测试
  • 钟倩倩, 郝玉翠, 于国涛, 赵丽娟, 王京甫, 刘剑, 任小花
  • 设计开发了“以浒苔为原料制备磁性吸附剂，进行结构表征及净化重金属离子废水性能测试”的综合实验。该实验将“物理化学、分析化学、无机化学和仪器分析”课程中的基础理论知识、实验技能与“化学、材料学、环境科学与工程”学科的前沿学术研究相结合，有助于学生深刻理解并实践“结构决定性质,性质决定功能”这一自然科学的重要思想，实现了学生从夯实理论和实践基础到提升创新意识的跨越。同时，本综合实验中体现的“以废治废”的理念，将生态文明的思想“润物细无声”地植入学生的心中。
  • 2024, 39 (8): 184-190. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312013
  • 虚拟现实技术与安全绿色大学化学实验教育
  • 韩冬雪, 孙会靓, 牛利
  • 结合大学化学实验教学活动基本现状，围绕安全、绿色、可视化等学科需求，探讨虚拟现实技术在化学实验教学及科学实验研究中的一些可能应用和技术特色。有别于虚拟仿真平台，虚拟现实技术以其更强的融入式、浸润式体验感，可以更加形象生动地展示实验教育步骤并增强实验训练全过程的现实感。
  • 2024, 39 (8): 191-196. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312055
  • 乙酸乙酯皂化反应和碘钟反应实验改进
  • 张睿桐, 曾志强, 张晓光
  • 针对乙酸乙酯皂化反应和碘钟反应存在溶液恒温效率低、温度不均匀以及溶液混合不均匀、反应不均匀、数据偏差大等问题，从反应器和反应物的混合方式两方面进行改进，即采用夹套烧杯配合反应瓶作为反应器，使用多点位磁力搅拌器快速混合反应物。改进后使溶液恒温均匀稳定、高效，同时反应物分散均匀、反应快速，可以准确地测量溶液的电导率和变蓝时间，从而得到准确的反应级数、速率常数、活化能等数据。
  • 2024, 39 (8): 197-203. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312004
  • Ni基催化剂用于制备生物燃料的综合实验设计
  • 李丹, 辛慧, 衣晓凤
  • 设计了不同晶粒尺寸的Ni纳米粒子催化剂及其制备生物燃料的综合化学实验。通过常规浸渍法制备了Ni/CeO2、Ni/CeO2-SiO2和Ni/SiO2三种纳米催化材料，借助X射线粉末衍射(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)等对其进行了物理化学性质表征。通过参与催化剂合成、结构表征及其性能评价的全链条科研基本训练过程，不仅能够培养学生的综合实验技能，还能提升其科研素养，启发学生发现物质结构与性能之间内在规律，激发学生对探索未知科学领域的兴趣。该实验以“能源危机”为话题开展课程思政，加强学生对我国能源与环境危机现状的认识，引导学生从自我做起爱护环境。
  • 2024, 39 (8): 204-211. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312046
  • 癸二酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯的合成及应用——应用化学综合实验教学改革探究
  • 沈里瑞, 刘坤, 杨颖, 李冬婉, 常文贵
  • 介绍了一个关于活性酯基交联剂的合成及应用的应用化学综合实验。内容包括：癸二酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯(NHS-DA)的制备，产物的结构的鉴定，以及在胶原热稳定性改善方面的应用。首先，以癸二酸、N-羟基琥珀酰亚胺作为原料，碳化二亚胺作为脱水剂，制得癸二酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯，产率约为85%。通过核磁共振波谱和红外光谱分析对合成产物的结构进行了鉴定，结果表明为目标产物——NHS-DA。其次，将NHS-DA应用于胶原海绵的改性，差式扫描量热分析表明NHS-DA可以改善胶原的热稳定性，促进实验产物的应用。整体实验反应条件温和、速率快、产率高，废弃物丙酮可回收利用，涉及多种先进实验仪器的使用，能够紧密结合理论所学知识、科学前沿和应用需求，有助于培养学生理论结合实际应用的能力，激发学生的创新性思维且拓展学生的科学视野。
  • 2024, 39 (8): 212-220. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312035
  • 铜碘簇合物的制备及荧光检测亚硝酸盐——推荐一个综合化学设计性实验
  • 侯芹, 侯佳怡, 时爱菊, 徐兴良, 张元红, 李怡靖, 侯菊英, 王艳芳
  • 为培养学生的科研思维及创新能力，加深学生对无机簇合物概念及荧光性能的认识与理解，设计开发了铜碘簇合物的制备及荧光检测亚硝酸盐的综合性实验。利用纳米沉淀的方法合成铜碘簇合物，通过红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、紫外光谱、荧光光谱等分析手段对材料进行结构及性能表征，考察材料的荧光及检测亚硝酸盐的性能。结果表明：材料对亚硝酸盐具有高选择、高灵敏检测，检出限为3.73 µmol∙L−1，可作为监测亚硝酸盐的“开-关”荧光探针。通过该实验，学生不仅对簇合物的结构及荧光分析法检测亚硝酸盐等前沿知识加深理解，还可学习紫外分析仪、荧光分光光度计等仪器的基本原理及操作技能，为将来从事相关科研及工作奠定基础。
  • 2024, 39 (8): 221-229. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312056
  • 拉曼散射光谱法实验教学设计与实践
  • 彭微, 温宝英, 李华敏, 王翊如, 李剑锋
  • 拉曼光谱是一种无损的分析技术，能够提供物质的结构和成分信息，已被广泛应用于化学、生物学和材料科学等领域的分析和研究中。经过三年的教学，拉曼散射光谱法实验的教学设计已获得诸多实践经验。该实验项目分别设计了定性分析、定量分析和痕量分析三部分内容，从生活中常见的真假翡翠的辨别入手，激发与培养学生自主学习拉曼光谱相关知识的兴趣和热情。通过对便携式拉曼光谱仪的使用让学生理解仪器的结构和功能，掌握拉曼光谱法和表面增强拉曼光谱法的基本原理。经过本实验项目的学习，学生能够正确使用拉曼光谱仪测试固体样品、液体样品和痕量物质，为掌握相关的光谱学知识奠定良好的基础。
  • 2024, 39 (8): 230-240. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312062
  • 综合有机化学实验：三唑并嘧啶类化合物的合成与表征
  • 卢爱党, 刘运亭, 姜艳军
  • 以3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑、溴化苄和乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯(EMME)为原料，经过亲核取代反应、缩合反应和水解反应，制备出含羧基及硫醚结构单元的三唑并嘧啶类化合物，并对产物进行结构表征分析。实验操作涉及加热回流、TLC (薄层层析色谱)检测、抽滤和重结晶等，有利于提高学生有机化合物多步合成及波谱解析能力。三唑嘧啶类化合物广泛存在于天然产物和药物中，学习该类化合物的合成不仅能通过实验内容了解社会需求，而且能结合前沿成果及课堂讲授的理论知识，提升实验内容的教学质量，取得良好的教学效果。
  • 2024, 39 (8): 241-246. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401029
  • 基于交叉学科的本科生综合性实验设计——槲皮素对髓过氧化物酶氯化活性的影响研究
  • 田蓉, 杨亚迪, 卢乃浩
  • 介绍一个化学生物学交叉学科的综合实验。本实验紧密结合学科前沿，将科教深度融合。在体外生化反应体系中，运用化学和生物学的方法研究天然抗氧化物质槲皮素对生物体内髓过氧化物酶氧化还原循环的影响，通过分子对接方法和一系列的紫外-可见吸收光谱测试，阐明槲皮素影响髓过氧化物酶氯化活性的作用机制。该实验的实施有助于拓展学生视野、激发学生的科研兴趣和提高学生综合实验能力，为化学相关专业复合创新型人才培养提供有益的参考和借鉴。
  • 2024, 39 (8): 247-254. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312064
  • 分析化学综合实验：基于纳米酶和智能手机的维生素C比色检测
  • 王力伟, 马光冉, 汪莉, 许富刚
  • 将中国科学家首创的纳米酶和常用的智能手机结合设计了一个比色分析实验。该实验设计思路是将科学前沿、课程思政与本科实验结合，使得学生在掌握知识技能同时，了解科学前沿领域，增强文化自信，培养科学严谨、敢于创新的优秀品质，助力实验教学全面育人。该实验不依赖大型贵重仪器，可操作性强，灵活度高，适宜作为高年级分析化学综合实验或化学综合实验。
  • 2024, 39 (8): 255-262. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312094
  • 比较教学法在仪器分析实验项目设计中的应用——以色谱实验教学为例
  • 李璟明, 丁博文, 李楠, 努尔古丽
  • 色谱分析是常用的现代仪器分析手段。高等院校仪器分析实验课程多将色谱分析列为主要教学内容之一。色谱分析包括气相色谱分析法和液相色谱分析法。气相色谱和液相色谱分析法具有相同点和不同点。基于比较教学法，在仪器分析实验课程中，分别使用气相色谱仪和液相色谱仪完成“苯、甲苯、间二甲苯的色谱分离”实验项目。在教学中，对比气相色谱分析方法和液相色谱分析方法的原理、实验条件、操作方法、实验结果等，从而加深学生对理论课中色谱章节内容的理解和学习，同时也对学生以后的科研训练提供一定的帮助。
  • 2024, 39 (8): 263-269. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312078
  • 普洱茶多酚的提取鉴定及其护手霜制备应用创新综合实验教学
  • 杨涛, 段开娇, 李思玉, 魏静, 杨清迪, 王倩
  • 介绍一个大学化学综合创新实验。从普洱茶中提取茶多酚并用于制备护手霜。主要内容包括茶多酚提取、鉴定、抗氧化性评价和护手霜制备。该实验涉及天然产物提取、鉴定、性能评价的操作以及天然产物的应用，满足高校化学类本科生的专业实验教学需求，有利于提高实验操作技能，培养创新能力，激发探索热情。
  • 2024, 39 (8): 270-275. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312040
  • 基于新医科理念的“氧化还原反应和电极电位”实验改进
  • 周桐, 李军, 温紫甜, 陈奕天, 李海玲, 高中洪, 王文云, 刘芳, 冯清, 李真, 杨金燚, 刘敏, 齐伟
  • “新医科”是一种从治疗为主到兼具预防、治疗、康养的生命健康全周期的医学新理念。本文依据“新医科”理念，针对《医学基础化学实验》教材中的“氧化还原反应和电极电位”部分实验进行了“医学-化学-生物”等学科的交叉、融合与创新，具体有：(1) 电池电动势的测量实验中用乙二胺四乙酸钠(Na4Y)代替浓氨水，实现样品体系中Cu2+/Zn2+浓度的变化；(2) 氧化还原反应与电极电位的关系实验中用维生素C (Vc)的C6H6O6 (氧化型)/C6H8O6 (还原型)电对替代Br2/Br−电对，实现不同电对氧化还原性质的对比研究；(3) 增设谷胱甘肽还原Fe3+的实验，实现医学热点—细胞铁死亡过程的跨界思考。通过系列改进使实验变得绿色环保和医教结合，对诠释基础化学中的“新医科”理念具有重要意义。
  • 2024, 39 (8): 276-281. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401005
  • 科教融合化学综合设计实验——纳米氧化亚铜制备及在染料废水修复中的应用
  • 方思敏, 黄微, 于冠华, 魏聪, 高明丽, 李光水, 田红军, 李婉
  • 为契合国家节能减排的政策，开发设计了一个综合设计实验。学生首先制备纳米氧化亚铜，继而将产物用于模拟染料废水的修复，并探究不同实验条件对降解效果的影响。实验将基本实验技能、常见仪器使用与前沿科技相结合，涉及纳米材料制备、氧化降解技术、水体修复等概念，融合综合性、探究性、趣味性。教学方法借鉴科研模式，激发学生自主探究，有效培养低年级本科生的科研思维和创新能力，提高社会责任感。
  • 2024, 39 (8): 282-289. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401023
  • 使用粘度法预测宣纸类文物寿命的化学实验
  • 罗雨佳, 祁赟鹏, 邢惠萍, 李玉虎
  • 本文设计了一个以小组合作形式开展使用粘度法预测纸质文物寿命的实验。本实验面向文物保护技术专业大三本科生开设，通过八个小组的协同合作，利用操作简单的夹套式粘度计测定两种类型宣纸老化前后的特性粘度并计算聚合度，汇总各小组数据后，使用Ekenstam方程计算纸张的老化速率常数，并结合阿伦尼乌斯公式预测宣纸寿命。旨在提高学生的团队合作能力以及动手实践、解决问题、数据分析与科学研究的能力，同时引导学生将化学知识应用到纸质文物保护实践工作中去。
  • 2024, 39 (8): 290-294. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401037
  • 链霉素分子印迹电化学传感器的制备及应用——推荐一个分析化学综合实验
  • 冯佳蓉, 段烨堦, 楚楚, 谢德珍, 曹秋娥, 刘鹏
  • 设计了一个将分子印迹技术引入到本科教学的探究性仪器分析综合实验。本实验首先通过电聚合法制备链霉素分子印迹电化学传感器(STR-MIM/GCE)，然后以循环伏安法和扫描电镜对传感器进行表征，再以铁氰化钾为探针，采用差示脉冲伏安法建立传感器测定链霉素的电化学分析方法，并以牛奶为实际样品进行检测。本实验涉及电极表面的修饰与表征、电化学分析方法的建立与应用，有助于拓宽学生思维，激发科研兴趣，同时实验所用试剂价廉易得，不涉及大型仪器设备，实验时长合理，适合本科教学。
  • 2024, 39 (8): 295-305. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401016
  • 高分散LDHs基催化剂制备及硝基化合物还原性能测试
    ——科研转化的综合化学实验
  • 刘雅楠, 贺宇飞, 李殿卿
  • 基于科研成果设计了一个综合化学实验——高分散复合金属氢氧化物(LDHs)基催化剂可控制备及硝基化合物还原性能测试。实验内容涉及无机功能材料和催化材料合成实验，催化材料晶体结构、形貌、化学键表征，催化反应性能评价和动力学研究等。通过实验的设计开展，促使学生初步掌握科学研究方法，增强学生独立思考、探索创新的意识，培养学生科研动手能力以及利用所学化学知识解决实际问题的能力，为新时代高素质、创新型复合人才的培养起到推动作用。
  • 2024, 39 (8): 306-313. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401081
  • 由4-羟基苯乙酮制备对乙酰氨基酚的两步合成实验设计
  • 匡永清, 刘劼, 冯见君, 杨文, 蔡双莲, 史玲
  • 设计了由4-羟基苯乙酮制备对乙酰氨基酚的两步合成实验，并应用于本科教学。先由4-羟基苯乙酮与羟胺缩合产生4-羟基苯乙酮肟，再由三聚氯氰催化4-羟基苯乙酮的Beckmann重排反应得到对乙酰氨基酚。实验应用了回流、萃取、干燥、过滤、旋转蒸发、薄层色谱和柱层析等重要有机实验操作，可综合训练学生的有机合成技术。通过制备具有重要医学和经济价值的目标化合物，向学生展示了有机合成技术在实际生活中的应用，有利于提高他们学习有机化学的兴趣。Beckmann重排采用了有机小分子催化剂，有助于学生加深理解有机催化的意义和Beckmann重排反应的机理。
  • 2024, 39 (8): 331-337. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403012
师生笔谈
  • “薛定谔方程–近似模型–核心概念–简单应用”——构建原子/分子结构教学内容的逻辑框架与知识点图谱
  • 王文亮, 王渭娜, 王素凡, 盛天, 周涛, 魏南
  • 针对结构化学课程知识点繁多和概念碎片化、学生难以形成学科框架和完整知识体系的困境，本文提出以“薛定谔方程–近似模型–核心概念–简单应用”为主线，以一维势箱自由粒子模型、单电子类H体系、多电子原子、H2+分子离子、H2分子、多原子分子等“六条分支”来构建学科的逻辑框架与知识点图谱。使碎片化的知识重构关联，形成完整的知识链，帮助学生理解重要概念的逻辑关系、产生脉络及相互联系，并且为学生提供知识迁移的情境，达到知识理解与运用的目的。
  • 2024, 39 (8): 338-343. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312084
  • 纳米孔道电化学发展史中的思政元素探讨
  • 胡正利, 王佳, 应佚伦, 刘少创, 马慧, 章文伟, 张剑荣, 龙亿涛
  • 全面推进高校课程思政建设要求将思想政治教育贯穿到人才培养的全过程。本文围绕立德树人根本任务，从纳米孔道单分子分析技术发展历史中选取素材构建教学案例，凝练出脚踏实地、勇于探索、自主创新等思政元素，将纳米孔道电化学知识传授与思政育人有机融合，通过情景式教学培养学生的思辨精神、科学素养和责任意识，使专业教育与思政教育协同培养德才兼备高水平人才的目标落到实处。
  • 2024, 39 (8): 344-350. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401072
  • 水氧化还原反应中电极电势的计算和讨论
  • 刘季铨, 郭慧林, 杨鹰, 郭晓辉
  • 计算电极电势是电化学的必备技能。目前物理化学教材中，一般只给出了酸性条件下部分物质的标准电极电势(φ⊖)，以及如何利用Nernst方程由φ⊖计算电极电势(φ)。教材中对于碱性条件下φB⊖没有涉及，学生对φB⊖不甚理解，乃至在由φB⊖计算φ时可能得到错误的结果和结论。本文以水(H2O)氧化还原反应为例，从物质的标准生成Gibbs自由能变(∆fGm⊖)出发计算φ⊖和φB⊖，结合酸(或碱)性条件下反应物种的分析，利用Nernst方程计算不同pH下的φ，给出φ–pH图。此外，还讨论了热力学同位素效应对φ⊖和φ的影响。这可为作为相关教学和科研的参考。
  • 2024, 39 (8): 351-358. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401031
  • 以“芬太尼”事件为载体的杂环化学课程思政的探索与实践
  • 刘幸海, 武宏科
  • 以“芬太尼”事件为载体，通过发掘和利用阿片类杂环化合物的思政案例，加强知识传授、价值引领与科普相结合，完善杂环化学课程体系建设。用已知的阿片类异喹啉杂环药物作为案例，将异喹啉杂环的理化性质、制备及其应用贯穿于教学的全过程。通过案例教学法对杂环化学课程教学进行改革，充分调动学生学习杂环化学的兴趣，明显改善教学效果。
  • 2024, 39 (8): 359-364. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312100
  • 人工智能时代背景下的仪器分析科教融合模式探索
  • 张天龙, 张容玲, 汤宏胜, 李延, 李华
  • 针对传统仪器分析方法在应对更复杂的化学样品、更微量的化学分析和更精准的化学测量要求时所遇到的挑战，本文提出了一种将人工智能融合入科学仪器分析的应用研究和教学实践的策略。通过采用科学研究新范式，探讨分析仪器的研发与应用，在科教融合视域下，借助人工智能新方法提升实验教学效果，并实现虚拟仿真实验、智能实验数据分析和多元化智能评价等方面的融合。通过运用人工智能新技术，紧扣时代发展趋势，培养具备全面科学素养、创新能力和社会责任感的高素质人才，进而落实高等教育立德树人根本任务。
  • 2024, 39 (8): 365-374. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202403014
自学之友
  • Mathematica在物理化学公式可视化中的应用
  • 袁汝明, 张来英, 徐晓明, 吴平平, 傅钢
  • 随着计算机技术的快速发展，软件工具在化学教学和研究中的作用日益凸显。本文以Mathematica软件为例，探讨了其在物理化学公式可视化中的应用。借助几个典型的例子，如范德华状态方程、原子轨道与电子云形状以及化学反应速率方程的可视化，为物理化学的教学和研究提供新的视角和方法。通过互动式的学习模式，学生不仅能够通过直观的图形来观察和理解理论背后的物理意义，还能激发他们的兴趣，增强学生学习的主动性和创造性。
  • 2024, 39 (8): 375-382. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401030
  • 一种利用外层原子价态书写路易斯结构式的简便方法
  • 汪海平
  • 本文提出了一种简便的绘制路易斯结构式方法。该方法首先构建一个符合外层原子价态的初步结构，并将分子的电荷（如存在）放置于中心原子。接下来，若中心原子的电子数未满八个，将通过转换成键电子和外层原子上的孤对电子来达到八隅体结构，此过程将自动产生形式电荷，无需额外计算。此方法不同于传统需先计算价电子总数的做法，更侧重于利用化合价来构建路易斯结构式，从而减少计算错误的可能性。
  • 2024, 39 (8): 383-388. DOI: 10.12461/PKU.DXHX202401073
化学史
  • 聚烯烃工业的先驱者——纪念德国化学家Karl Ziegler逝世50周年
  • 范勋章, 赵远进, 罗淑芳, 贺爱华
  • 本文介绍了诺贝尔化学奖得主、德国化学家卡尔∙齐格勒(Karl Ziegler)的科研历程及贡献以纪念他逝世50周年。Ziegler对科学的热情、独特的思维和卓越的实验能力奠定了他的科学基础。他专注于自由基化合物、多元环化合物和有机金属化合物的研究，他与朱利奥∙纳塔共同发明命名的Ziegler-Natta催化剂对全球聚烯烃工业产生深远影响，造就了上千亿美元的市场。
  • 2024, 39 (8): 389-394. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202312065
未来化学家
  • 关于铬族元素双原子基元中六重键作用的讨论
  • 田林翰, 芦昌盛
  • 铬族元素的Cr2、Mo2、W2基团具有相对稳定性，科学家对此做了实验验证和理论计算，试图找出原因。本文梳理了相关研究脉络及最新进展，从“它们的成键方式如何？”以及“可以怎样被进一步稳定？”两个问题出发，对铬族元素中的双原子基团六重键作用进行了分析、归纳和讨论。作者认为，Cr2、Mo2、W2基团的不稳定性来源于两原子间密集电子的斥力；因此，各种稳定该基团的方法本质上都是从减小电子密度、解决电子斥力入手。
  • 2024, 39 (8): 395-402. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401056
竞赛园地
  • 动力学同位素效应的基础理论及竞赛试题分析
  • 陈亚玲
  • 动力学同位素效应是最近两年在国内外化学竞赛中出现的新兴考点。本文从势能曲线和零点振动能出发，从经典的过渡态理论角度阐释了一级动力学同位素效应和二级动力学同位素效应的起源，简述了动力学同位素效应在反应机理研究中的作用。通过解析国内外化学竞赛相关试题，分析了动力学同位素效应的考察角度，揭示了国内竞赛与国际竞赛的出题导向有一定的延续性。最后对动力学同位素效应的竞赛教学提出了一些思考和建议，对竞赛教学工作者具有参考和借鉴价值。
  • 2024, 39 (8): 403-410. DOI: 10.3866/PKU.DXHX202311093