面向德才兼备拔尖创新人才培养的分析化学(2)教学思考与实践

doi:10.3866/PKU.DXHX202212075

Abstract

Abstract:

In the era of increasing advanced science and technology, it is one of the important tasks for the teaching practice of Analytical Chemistry 2 to explore how to cultivate top-notch innovative talents with both professional competence and moral integrity. Currently, the classic teaching content of Analytical Chemistry 2 is considered to lack Chinese elements, have loose connections between theoretical knowledge and practice, and to operate outside the forefront of the discipline's development. To address these issues, we have been enriching teaching contents and polishing our teaching ability by integrating ideological and political cases, social hotspot cases, and scientific cutting-edge progress into the classic teaching contents, promoting the dual education functions of natural science and ideological and political education in Analytical Chemistry 2, and exploring the way to cultivate top-notch innovative talents with both professional competence and moral integrity.

Key words: Analytical chemistry, Teaching reform, Course ideology and politics, Scientific innovation

Zilong Zhao, Jin Huang, Yanlan Liu, Shuangyan Huan, Yuzhi Wang. Cultivation of Top-Notch Innovative Talents with both Professional Competence and Moral Integrity: Reflections and Practices on Teaching of Analytical Chemistry 2[J].University Chemistry, 2023, 38(10): 143-149.

Figures/Tables 7

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6	火焰原子化器. [2023-03-12]. https://www.bilibili.com/video/BV1QU4y1R7p5/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.-1
7	UV-Vis原理紫外可见分光光度计原理. [2023-03-12]. https://www.bilibili.com/video/BV1QU4y1R7p5/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.-1
8	Cai S. ; Wang J. ; Li J. ; Zhou B. ; He C. ; Meng X. ; Huang J. ; Wang K. Chem. Commun. 2021, 57 (51), 6257. doi: 10.1039/D1CC02316K
9	Lin Q. ; Cai S. ; Zhou B. ; Wang K. ; Jian L. ; Huang J. Chem. Commun. 2021, 57 (32), 3873. doi: 10.1039/D1CC00818H
10	Li J. ; Cai S. ; Zhou B. ; Meng X. ; Guo Q. ; Yang X. ; Huang J. ; Wang K. Chem. Commun. 2020, 56 (45), 6126. doi: 10.1039/D0CC02395G
11	Xie N. ; Huang J. ; Yang X. ; He X. ; Liu J. ; Huang J. ; Fang H. ; Wang K. Anal. Chem. 2017, 89 (22), 12115. doi: 10.1021/acs.analchem.7b02709
12	Wang D. ; Zhang J. ; Huang Z. ; Yang Y. ; Fu T. ; Yang Y. ; Lyu Y. ; Jiang J. ; Qiu L. ; Cao Z. ; et al ACS Central Sci. 2023, 9 (1), 72. doi: 10.1021/acscentsci.2c01263
13	李雪芳; 次多. 西藏大学学报(自然科学版), 2009, 24 (1), 91.

教学内容	思政案例	思政教育成效
分析化学(2)导论	中国重大科学和技术进展中的分析化学：“蛟龙号”载人潜水艇；青蒿素的发现史；中国探月工程	激发学生的民族自豪感、历史使命，增强了学生的专业认同感和学习兴趣
分子荧光光谱法	唐本忠的聚集诱导发光理论(AIE)：传统理论认为分子聚集会猝灭荧光，AIE则是分子聚集导致荧光信号增强	激发了学生的学习热情，增强了民族荣誉感，有助于学生树立辩证唯物主义思想
原子吸收光谱法	黄本立院士1957年创立了一种可测定包括卤素在内的微量易挥发元素的新型双电弧光源；1960年建立了我国第一套原子吸收光谱装置	融入老一辈科学家的科学成果，不但体现了分析化学(2)中的中国元素，而且彰显了老一辈科学家的理想与使命，有利于培养学生的爱国情怀及自强不息、努力奋斗的精神，激励学生为建设现代化强国贡献力量
电位分析法：晶体膜电极	俞汝勤院士20世纪70年代成功实现氟离子电极国产化；电极性能超当时国际的领先水平
极谱分析法和伏安分析法	汪尔康院士20世纪70年代成功研制我国第一台大型脉冲极谱仪，其分析灵敏度和稳定性达到当时国际领先水平
气相色谱	卢佩章院士，中国从事色谱科学研究的开拓者之一，在发展我国色谱理论、色谱技术、色谱方法、色谱仪器及智能色谱专家系统方面均取得了成就，并利用色谱为国防、科研、教育和国民经济建设做出了重要贡献

月球土壤检测内容	分析方法	月球土壤检测内容	分析方法
外观、形貌	目测	化合物含量分析	气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
显微结构	扫描电子显微镜(SEM)，X射线能谱仪(EDS)，透射电子显微镜(TEM)	分子结构和化学组成	傅立叶红外吸收光谱(FTIR)
显微结构	扫描电子显微镜(SEM)，X射线能谱仪(EDS)，透射电子显微镜(TEM)	月球土壤热力学性能	差示扫描量热仪(DSC)
元素分析	X射线荧光光谱(XRF)	月球土壤稳定性分析	热重分析仪(TGA)
痕量元素定量分析	电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)	⋯⋯	⋯⋯
晶体结构分析	X射线衍射(XRD)

教学内容	案例名称	案例具体内容
分析化学(2)导论	新冠病毒检测	将分析化学与新型冠状病毒检测与防疫相联系，介绍新冠病毒基因组检测过程、检测方法，不但加强了学生对学科的认知，增强了专业使命感，也让学生看到中国政府的责任担当、中国社会主义制度的优越性和中国医务工作者无私奉献的职业美德，深切感受到了构建人类命运共同体的重要性
原子光谱分析	“蛟龙号”载人潜水器采集的海底矿物中金属成分及含量分析	以当代中国的伟大成就之一为案例，通过分析“蛟龙号”载人潜水器采集的海底矿物中金属成分及含量这一问题，实现理论联系实际，加强学生对各种分析技术的认知，激发学生对分析化学(2)课程的学习兴趣和民族自豪感
阳极溶出法	极谱仪-阳极溶出法分析测定大米中的镉元素	以“镉大米”和工业废水等公共安全问题为例，通过具体研究任务和解决方案的互动讨论，不但增强了学生运用知识解决实际问题的能力，同时也有助于学生了解分析化学的专业使命和社会担当
气相顶空色谱法	工业污水中甲苯含量分析
液相色谱	如何实现青蒿中青蒿素的分离、分析	以诺贝尔奖获奖成果为案例，通过如何实现青蒿素的分离与分析这一问题引导学生讨论，设计教学内容，加强学生对各种分析技术的认知，激发学生对分析化学(2)课程的学习兴趣
分析过程	月球土壤分析	以当代中国的伟大成就之一作为案例，将知识点和国家重大科学成就紧密联系，通过对月球土壤进行分析这一问题，实现了理论与实际的关联，不仅有助于激发学生探索未知、勇攀科学高峰的责任感和使命感，还有助于培养学生的爱国情怀

知识点	新进展	教学目标
荧光光谱分析	2008年诺贝尔化学奖：绿色荧光蛋白质的发现，表达和发展 2022年诺贝尔化学奖：点击化学与生物正交化学	了解荧光分析技术在生命分析化学中的最新发展动态，激发学生学习兴趣，培养学生科学创新能力
溶出伏安法	量子点是具有宽吸收峰、窄发射峰、荧光量子效率高、发射波长可调的纳米材料。在案例中，我们介绍了量子点作为电信号标签的溶出伏安法及其在基因分析中应用	增强学生灵活运用知识的能力，培养学生科学创新能力
亲和色谱	核酸适体又称化学抗体，是经指数富集配体系统进化技术(SELEX)产生的能特异结合靶分子的单链寡聚核苷酸。在案例中，我们介绍了核酸适体作为捕获分离探针在亲和色谱中的应用	通过学生身边的科学前沿进展启发学生的科学创新思维

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