高分子化学探索性实验:α,ω-羧基聚二甲基硅氧烷的可控合成

以高分子化学实验课程为载体,将学生课外科研活动与高分子化学实验以及任课教师所在科研团队的科研成果有机结合起来,把功能高分子的设计与结构表征提前引入到高分子化学实验中,形成了一整套较为完整、具有探索性和综合性的高分子化学实验实施方案。以α,ω-羧基聚二甲基硅氧烷(α,ω-羧基硅油)的可控合成为例,通过引导本科生独立地进行文献检索、实验方案设计、材料合成和结构表征及实验报告撰写,既提高了他们利用已学的有机化学和高分子化学知识进行综合分析的能力,又培养了其查阅文献、分析文献和形成创新性思维的能力。     

锂离子电池全流程实验教学设计与实践*

结合化学、材料学、电子学等工科专业实验教学需求和锂离子电池材料发展现状,设计了以钴酸锂为正极材料、金属锂为负极材料的全流程设计性实验,内容包括文献调研、电池反应原理探究、钴酸锂合成参数的设计、钴酸锂的制备及表征、性能测试、实验结果分析、优化方案的探讨等。教学实践证明,该全流程实验设计有助于本科生了解和掌握锂离子电池材料的晶体结构-制备过程-电化学性能的关系,有利于学生实现不同学科知识的融会贯通、培养学生科学研究素养、提升学生分析和解决问题的能力。     

大学生创新实验项目在应用型人才培养中的探索与实践

以新型溴化烷基取代吡啶类季铵盐的合成实验作为大学生创新实验训练项目,从文献查阅、设计合成路线、优选反应条件、表征物质结构等方面进行实践训练。结果表明,大学生科研实践可强化学生理论知识与科研实践的相互渗透、相互促进,在构建系统化知识体系的基础上,能提高学生的实践能力和创新能力。     

“拔尖计划”2.0背景下有机化学实验课程教学体系的建设与实践*

以北京大学有机化学实验课程为例,介绍了“拔尖计划”2.0背景下,以全面培养学生科学素养和研究能力为核心目标的化学实验教学体系建设与实践。课程以科研方法训练为教学主线,将基本操作、合成技术、开放实验、计算实验、文献研读、科学写作等教学模块充分融合。通过基于理解的教学设计和混合式教学模式,开展分层次教学,增强学生自主学习与合作学习能力,促进学生成长。也为基于拔尖人才培养的实验课程建设提供有益参考。     

综合创新实验:双官能团配体Zhaophos催化3-芳基-3-乙酰氨基丙烯酸甲酯不对称氢化反应*

以前沿科研成果结合笔者的研究领域设计了一个针对应用化学专业本科生的综合创新性实验--双官能团配体Zhaophos的制备及其在Rh催化3-乙酰氨基丙烯酸甲酯不对称氢化反应中的应用。实验内容包括双官能团配体Zhaophos的制备及表征,考察Zhaophos-Rh催化3-乙酰氨基丙烯酸甲酯的活性(包括反应活性和立体选择性),构建Zhaophos-Rh催化模型。本实验将均相不对称催化氢化前沿研究成果引入本科生教学实验,综合考查了学生的基础有机化学知识和实验操作技能,强化了学生对手性化学的认识,同时教授学生综合运用化学知识合理设计手性配体的理念,激发了学生的创新意识,提高了学生的实验兴趣。     

褪黑激素的合成——介绍一个探索性有机化学实验

介绍一个面向大学二年级本科生的探索性实验。基于专利文献方法的合成路线较为适宜学生实验且具有良好训练价值:以邻苯二甲酰亚胺、1,3-二溴丙烷、乙酰乙酸乙酯、对甲氧基苯胺为基本原料,以Japp-Klingemann反应和Fischer吲哚合成法联用构建吲哚环,经水解脱羧、乙酰化,合成了褪黑激素。对学生在实验中的条件优化探索进行了简要介绍。     

大学化学本科教学中综合化学实验的设计——锂离子电池制作

将CR2032型锂离子电池的制作及电化学性能测试实验设计为大学化学本科生的综合实验并将其应用于本科教学中，建立起基于锂离子电池用正极材料的合成、表征、电极制备及电池组装和性能测试的综合性开放实验。实验以无机材料制备为实验基础，以电化学原理为理论基础，通过文献查阅、确立合成路线、材料制备及表征、锂离子电池制作与测试等多项综合实验内容，使学生了解目前常见的正极材料种类、合成方法、电池的基本结构以及电池性能的测试方法。在教学过程中以学生主动探索为主体，培养学生的科学探究素养，锻炼学生查阅文献、自主设计实验和合作开发的能力。     

指导本科生课外科研实践活动*——“我爱实验室”有感

由南开大学化学学院科技创新协会面向低年级本科生举办的“我爱实验室”活动,旨在拓宽学生的专业知识领域、使学生深入了解科研前沿方向、培养学生科研素养等。基于实验室的研究方向,学生自主调研文献选题、设计实验过程、参与组会沟通、交流并解决实验中遇到的问题。课外科研实践活动的开展不仅提高了学生的实验技能,而且拓宽了学生的知识领域,更重要的是培养和提高学生进行科学研究的素养和能力。     

磷化锡/氮掺杂碳复合材料的简单制备及储锂性能研究——推荐一个综合化学实验

通过磷化锡/氮掺杂碳复合材料的制备、表征及储锂性能测试,帮助学生理解基础化学知识之间的联系,强化实验技能,提升学生的创新思维和综合能力.此外,本实验的开展还可以帮助学生了解储能领域的科技前沿,激发学生的科研兴趣,培养科研能力.因此,建议将本实验纳入化学及应用化学专业高年级本科生的综合化学实验课程.     

基于专业课程培养本科生创新精神和科研能力——以无机合成化学为例

以无机合成化学为例进行了基于专业课程培养本科生创新精神和科研能力的教学方法改革,探索以专业课程为载体加强本科生创新精神和科研能力的培养,提高学生在学习中的主体地位,培养勤于思考、敢于怀疑、勇于创新的素质和精神,提升科研能力,形成终身学习的能力和习惯。教学改革取得了一定的成效。     

三芳胺-吡嗪类供体-受体型聚集诱导发光分子的合成及性能表征综合创新实验

为了提升学生的基础有机合成技能及综合实验创新能力,介绍了一类含三芳胺及吡嗪单元的供体-受体型聚集诱导发光分子的合成、性能表征及分析。通过本综合创新实验的学习,学生将进一步了解有机荧光材料,尤其是聚集诱导发光材料的发光机理及潜在应用。本实验不仅有利于提升学生在减压蒸馏、萃取、干燥和柱层析分离等操作方面的实验技能,也将进一步促进其对核磁共振仪、高分辨质谱仪、紫外-可见吸收光谱仪及稳态-瞬态荧光光谱仪等仪器的熟悉和掌握。最终,通过课堂理论及综合实验学习的相互结合,进一步拓展学生视野并锻炼学生综合创新实验能力,为培养其良好的科学研究素养奠定基础。     

从知识到智慧:自然美和科学美的统一——"魅丽印象·化学"通识教育课程设计理念和实践探索

在现代多元化社会和知识高速更新的大数据时代背景下,作为超越专业技能训练的通识核心课程更加关注人性教育和智慧发展,并赋予学生在毕业后漫长职业生涯中终生受益的高层次思考问题方法。如何将这种教育理念融入课程体系并设计合理的课堂教学模式是当今高等教育面临的重要问题。本文以面向人文社会科学专业本科生的"魅丽印象·化学"课程为例,从课程定位、教学内容、教学方式、课外实践、学习评价等方面,创新教学理念和实施策略,探讨培养学生自主学习能力、驾驭知识能力以及探索新领域能力的有效途径,在美的感受和体验中,通过理解、想象和逻辑思维认识潜藏在自然美中的科学概念、原理和规律,领悟大自然所呈现的和谐、简单、对称和新奇的科学美。     

失之东隅收之桑榆——从“实验失败”中引导本科生的实验探究和创新能力

Failed experiments occur frequently in laboratory. How the laboratory teacher actively and effectively deal with the failed experiments and guide students plays an important role in the cultivation of undergraduates' creativity. If he loses on the swings, he may win on the roundabouts. We show how teacher guide and enlighten the undergraduate students to get the inspiration and learn from the failed experiments by two examples of Chemistry Laboratory of undergraduates. Let the students find problems with curiosity, analyze problems, and solve the problem in the "experiment-failure-improvement-experiment" process based on relevant knowledge and rules. The teaching and learning efficiency of laboratory class is significantly improved. Undergraduates not only have a profound discussion and analysis of experimental results, but also receive effective training in scientific research literacy and quality.     

光致发光与荧光传感 ——光化学基本原理的应用

在物理化学课程教学中融入科学前沿实例可以帮助学生掌握基本原理、提高学习兴趣。光化学是物理化学课程中的重要学习内容,但该部分内容因为涉及到激发态的能量衰减过程而抽象难懂。如果在学习这部分知识时,将该部分原理在指导荧光传感探针设计和研究作用机理方面的应用作为知识灵活运用的实例引入,则对理解和掌握所学内容大有裨益。教学时可通过对荧光传感探针的结构及作用机制、各种光物理过程对荧光发射的影响,以及基于荧光传感原理的科研成果的介绍,使学生体会到物理化学的基本原理在科学前沿中的实际应用。     

化学专业仪器分析实验的设计与思考

通过改编传统实验,以及设计递进式、平行式、多元式、综合性实验,全方位锻炼学生的实验能力。设计仪器分析实验应重视对化学分析基本功的巩固、兼顾定性与定量分析、注重基础性与实用性的结合。此外,还应考虑培养学生数据处理的能力,教会学生分析方法学,促进学生科研思维的发展。     

无机及分析化学实验课程中学生创新能力培养探索

无机及分析化学实验课程是化学本科生的必修实验课,在本科生科研能力和创新能力培养中有着极其重要的作用。通过对课程内容、教学形式和开放模式进行改革探索,除加强基本操作和基本技能训练外,通过综合性基础实验和开放实验模式,启迪学生的创新思维,激发学生的创新激情,培养学生的科学素养和探索精神。     

SAB-16型介孔材料的制备、表征及表面改性——介绍一个材料化学综合实验

A new comprehensive experiment of material chemistry: the synthesis and characterization of SBA-16 mesoporous materials, and surface modification was introduced. This experiment combines the theory of thermodynamics, kinetics and surface adsorption, as well as instrumental analysis, which could improve the experimental skills, comprehensive and innovative abilities of the undergraduates. Based on this experiment, students can not only well understand the forming principle of mesoporous materials, but also learn the operation skill for XRD, N₂ adsorption, TEM, Intelligent Gravimetric Analyzer, which could stimulate the interest in scientific research.     

光催化应用于药物合成反应实验教学的设计与改革

可见光诱导的光催化具有绿色、高效、可持续等特点,在有机医药中间体和药物分子的合成上极具创新性。近年来,将前沿性、创新性的科研成果实施于本科实验教学项目中已成为高校实验教学改革的重点与趋势之一。本实验利用苝二酰亚胺作为光催化剂,在温和的光照条件下高效选择性氧化硫醚得到亚砜。通过本实验的学习,为学生实践绿色、低能耗的有机化学提供了理想的平台,拓展了学生对当今合成技术前沿的视野,调动了对于合成新技术、新应用的兴趣,激发了挑战传统合成手段的热情,培养了科研创新理念以及独立思考、分析解决问题的能力。