蒙特卡洛模拟在分子模拟教学中的应用*

以有机化合物的模板诱导沉积实验为例,介绍了蒙特卡洛模拟在分子模拟教学中的应用。本实验在有机化合物诱导沉积实验的基础上,将诱导沉积实验、蒙特卡洛模拟方法系统综合在一个实验教学中,让学生在学习蒙特卡洛模拟方法的同时,更直观、形象地理解分子间相互作用对有机分子聚集形貌的影响,加深学生对有机分子自组装概念的理解。通过实际上机操作,学生还能初步了解Dev-C++,RasMol等相关软件的使用,并加深学生对结构化学及计算化学课程相关知识的理解。     

普通化学实验新技术和新思路

对普通化学实验课程的现状及不足之处进行了分析研究,提出了根据“反应过程可视化、实验成果实物化及化学理论虚拟现实化”的原则,采用数码成像实验技术改变学生观察实验的角度和视野,在实验中完成可实用的产品,并通过软件、手工、3D打印等方法呈现物质的微观结构。这些实验教学改革的新技术和新思路,能够使普通化学实验的面貌得到极大改观,拓展学生视野,培养创新思维,使化学教育教学工作获得更多学生的认可和喜爱。     

综合化学实验：二苯并噻吩衍生物的合成、结构与性质

介绍了一个综合化学实验,涉及有机化合物的合成、结构以及荧光性质的表征。该实验将大学有机化学的基础知识、基本实验技能与学术研究的前沿相结合。在实验教学中融入荧光发光体的知识,能够引导学生深入理解荧光发光体的相关概念及理论,显著激发学生学习的兴趣,还可以加深学生对有机合成化学基础知识的理解,获取前沿知识,同时熟悉大型仪器,培养学生理论联系实际的能力以及综合实验技能。     

相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征综合化学实验

为将相变储能材料这一前沿研究领域引入到本科教学实验中,特推荐一个综合性研究实验--相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征。首先采用原位聚合法制备以正十四醇为芯材的相变微胶囊,然后运用红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热法分别对微胶囊的化学结构、形貌和储热性能进行了表征。该实验的制备部分可使学生熟悉高分子化学中缩聚反应原理以及微胶囊制备中常用的原位聚合法,对产物的测试和表征有利于加深学生对红外光谱法和差示扫描量热法的理解。实验过程既锻炼了学生的动手操作能力,也培养了学生的科研创新能力。     

管理学理论在基础化学实验教学中的应用

在当前实验教学改革的基础上,分析了基础化学实验教学过程中学生存在的问题及能力不足的现状;将管理学的"破窗效应"、"鲶鱼效应"、"木桶原理"等理论创新地应用到基础化学实验教学中,探讨了这些理论在基础化学实验教学中进行学生综合能力培养的应用,实验教学效果显著提高。     

“一氧化碳还原氧化铜”实验的一体化设计

借助物质相互转化的原理,仅在一支试管中设计了一氧化碳还原氧化铜的实验;改进后的实验利用传感器收集实验数据,培养学生严谨的证据意识;从气体制备到尾气的处理,创新实验均体现绿色化学的观念。该实验的一体化设计,药品用量少,操作简单,实验耗时短,现象明显,提高了学生的参与度,提升了实验教学效果。     

培养学生绘制化学实验仪器装置图的做法

化学实验仪器和装置图表示仪器的形象、装配、组合形式和实验的某些操作方法等。在学生作化学笔记,完成实验报告,根据实验习题的要求设计仪器装置时,都要画出实验装置图。通过绘图,有助于学生加深对化学基础知识的理解;掌握仪器装置的原理及其使用方法;同时,还有助于培养学生的实验操作能力.现在谈谈培养学生绘制实验仪器装置图的一些做法。     

分子及团簇的分子动力学模拟——介绍一个计算化学实验

分子动力学方法在化学及相关学科研究中的重要地位日趋凸显,但在本科化学实验中鲜有涉及,现有计算化学实验多侧重量子化学方法对分子性质的计算。为普及分子动力学模拟这一有力工具,同时帮助学生理解分子的动态行为,本文以丙氨酸二肽模型分子为例设计了一个简单的分子动力学模拟实验。通过本实验学生能初步掌握分子动力学模拟的基本原理、流程和分析方法,同时加深对物理化学中势能面等抽象概念的理解。本实验即可作为单独设课的计算化学实验的内容,亦可在物理化学实验中作为拓展实验开设。     

复杂化学体系的分子模拟研究——2013年诺贝尔化学奖浅析

随着化学科学研究水平的日益提高,人们对物质世界的分子水平的理解也在逐步加深。化学研究中对原理性理解的要求越来越高,也要求越来越准确的定量研究。化学传统上以实验为主,而现代化学对理论具有了强烈依赖性。理论化学的发展取得了巨大进步,成为化学学科的一个重要组成部分。理论与计算化学不但帮助解释实验结果,更提供对实验观察的预言和对材料药物等的合理设计。通过与统计力学和量子力学的紧密结合,在现代计算机技术的支持下分子模拟在化学、材料、生物等学科中得到广泛应用,处理多尺度实际体系的能力越来越强,具有非常广阔的发展前景。但分子模拟作为一个研究手段还需要大力发展,以提高其普适性,使之具有更坚实的理论基础,同时更加系统化和实用化。     

改革教学方法,提高扫描电镜实验教学效果

针对目前本科生扫描电镜实验教学中存在以理论讲解和教师操作为主,学生主动参与性差,教学效果不理想等情况,建立以提高实验教学效果为目标的教学改革方法。通过精心设计实验教学内容、改进教学方法,以实例教学法加深学生对二次电子和背散射电子像、分辨率及景深等抽象概念的理解,增加学生自制样品观察,突出能谱测试的应用场合。授课方式既有理论讲解,又有实例图示及相关计算,使实验教学更具趣味性,激发学生的求知欲望,体现学生的主体作用,培养学生分析问题、解决问题的能力,切实提高材料专业扫描电镜实验的教学效果。     

草酸亚铁制备及组分测定综合实验之更新探索

在实验教学中,增加综合性实验内容,开设研究性、探索性和创新性综合实验是化学专业人才培养的重要组成部分。改革更新"草酸亚铁制备及组成测定"的实验方法,并以此创新综合实验为例,引导学生综合运用所学理论知识设计并优选实验方案。通过综合实验的训练,加深学生对实验及科研方法的理解,提高其实验技能及合作交流的能力。     

通过实验教学加深对理论知识的理解——以“气相色谱实验”教学为例

仪器分析是化学专业学生的必修课,其中涉及的基本概念原理比较抽象、难以理解。将理论知识与实验教学相结合可加深学生对理论知识的理解。本文以气相色谱实验为例,通过研究实验条件如柱温、载气流量、进样量以及毛细管气相色谱分流比对分离度的影响,帮助学生理解书本知识,同时也培养了学生科研思维以及分析问题、解决问题的能力。     

基于创新能力培养的化学专业本科实验教学新体系的构建与实践

课程体系是人才培养的载体。为了更好地培养拔尖创新人才,南京大学化学国家级实验教学示范中心依据化学学科的特点和发展趋势,以科学内容的内在联系和研究规律为主线构建了“化学实验基础?化学合成与表征+化学原理与测量?化学功能分子实验+化学生物学综合实验+基于项目的研究实验”实验课程新体系,按照一流课程建设要求(高阶性、创新性和挑战度)对实验教学内容进行了优化,并建立起与之相适应的实验教学平台。新课程体系综合考虑了化学一级学科的整体性和关联学科的交叉性,在南京大学化学化工学院“拔尖计划”和“强基计划”学生中实施,教学效果显著。     

农科基础化学实验研究性教学模式的构建与实践

针对农林高校化学实验教学中存在的问题, 提出以培养学生自主学习和创新能力为教学目标, 通过优化教学内容、改革教学方法, 提高学生学习兴趣, 形成了基础实验、综合设计性实验、研究性实验和创新实验等多层次实验教学体系, 构建了农科基础化学实验研究性教学模式。这对于提高学生的学习效率, 培养学生的自主学习能力与创新能力具有重要意义。     

综合化学实验:铽(Ⅲ)发光配合物的合成、结构与性质

介绍了一个综合化学实验,涉及配体的合成和铽（Ⅲ）配合物的合成、结构以及荧光性质的表征。该实验将大学阶段的基础知识、基本实验技能与学术研究的前沿相结合。在实验教学中融入了配位化学和稀土配合物的知识,能够引导学生深入理解配位化学相关概念及理论,并初步了解稀土配合物发光性质与中心离子轨道能级间的关系,同时熟悉大型仪器,培养学生理论联系实际的能力以及综合实验技能。     

利用预测和实验的冲突促进探究学习——“原电池的工作原理”课例分析

实验在化学教学中起着重要的作用,实验探究是实验教学的重要手段.高中化学课堂中出现预设和实验冲突的现象,应该培养学生实事求是的学风、严肃认真的科学态度以及探讨问题的科学方法,帮助学生理解和运用化学基本概念、化学定律和化学原理.     

综合化学实验:苯并21冠7和二级铵盐主客体相互作用的研究*

冠醚的发现开创了一门新的学科--超分子化学。本院开设的“综合化学实验”首次引入这类物质的合成和表征,通过醚化反应合成了典型的冠类化合物--苯并21冠7(B21C7),然后与二级铵盐通过主客体相互作用形成配合物(简称准轮烷);最后采用核磁共振滴定法研究其络合能力。通过本实验的实施,不仅提升了学生的基本实验操作能力,巩固了专业知识的理解,训练了学生的大型仪器测试分析能力;而且拓宽了学生的科研视野,提高了他们的探索创新意识。建议纳入本科高年级和研究生低年级的“综合化学实验”课程。     

乙醇分子内及分子间脱水反应机理的计算化学实验研究

介绍了一个面向大三下或大四上本科生的计算化学探索性实验。通过研究乙醇分子内及分子间脱水反应机理,从分子水平理解醇脱水反应过程中酸催化剂的作用机制和反应的能量路径。通过本实验,使学生初步掌握量子化学计算通用软件高斯(Gaussian)的使用方法,掌握结构优化、频率计算、过渡态搜索等基本计算操作,并学会采用量子化学计算手段来研究化学反应的基本过程,为将来科研工作打下重要基础。     

发挥实验在发展学生化学学科核心素养中的重要功能——以乙醇的化学性质实验改进为例

为了便于学生学习醇的化学性质及其变化规律,对教材中的2个实验进行了改进:(1)在钠与乙醇、水反应的对比实验中控制了乙醇和水的浓度变量;(2)设计了操作简便的乙醇催化氧化学生实验装置,实现了乙醛的检验,并动态呈现出催化剂的作用原理。通过实验创新,充分挖掘了化学实验的育人功能,提升学生证据意识的同时培养了其严谨求实、敢于质疑、勇于创新的科学精神。在实验教学中发展了学生的化学学科核心素养。     

光致变色化合物环化量子产率的测定

量子产率是光化学反应中一个重要的物理量。实验中选用二芳基乙烯类光致变色化合物,利用自行搭建的装置,开发了一个测定光化学反应量子产率的新实验,用于中级化学实验教学中。实践表明,该实验加深了学生对相关理论原理和应用的理解,提高了学生自主实验能力和实验兴趣。