【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505082
大型仪器实验课程是化学类本科教育中实现理论学习与实践技能有效衔接的关键环节,但受限于仪器结构复杂性与跨学科知识的综合要求,传统教学模式难以有效激发学生的学习兴趣与参与积极性。本文以“融仪于境,创学于行”为理念,提出了一种以学生为中心的虚实融合教学模式。通过沉浸式虚拟现实(VR)技术与报废仪器配件相结合,直观展示仪器结构与原理;以科学家视角的角色扮演,引导学生探索仪器发明与应用的历史情境;结合实际科研课题实施项目化教学,使学生在解决真实问题的过程中培养科研思维与综合实践能力。教学实践表明,该模式显著提升了学生的学习兴趣与主动参与度,为培养具备跨学科视野和实践能力的复合型化学人才提供了有效途径。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240099
利用改进的Hummers法氧化鳞片石墨,获得富含羟基和羧基的氧化石墨烯量子点(GOQDs)。通过透射电子显微镜、X射线衍射、红外光谱及拉曼光谱测试表征其理化性质。此外,利用鸡卵清蛋白(OVA)作为模式抗原,构筑GOQDs/OVA纳米疫苗并评估其载量、安全性、免疫效力等。结果显示,GOQDs/OVA纳米疫苗直径在5 nm左右,具有高度的水分散性和稳定性。其对OVA的最大负载量约为500 mg·g-1,在pH=5.5和7.4环境下24 h的释放率分别为74.65%和56.93%,表现出pH刺激响应释放性能。当GOQDs浓度在500 μg·mL-1以下时,不会引起溶血、细胞损伤、重要组织发生病变等现象。免疫后,与OVA单独免疫对照组相比,GOQDs/OVA纳米疫苗可以诱导产生高水平的免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白G1(IgG1)及免疫球蛋白G2a(IgG2a)抗体,提高白细胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-4和IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和γ干扰素(IFN-γ)的分泌,同时促进脾中辅助性(CD4+)和细胞毒性(CD8+)T淋巴细胞百分比的增加。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202312020
冷热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一。在自然界的能量转化现象中,化学能与热能的转化是常见形式之一。现代社会中,有很多相关应用给大众生活带来了极大的便利。本科普实验秉承着“应用化学,安全至上,造福社会”的理念,旨在通过简单的实验,激发普通大众对化学的兴趣,帮助他们正确认识化学,了解化学反应可能存在的安全风险,并培养其正确的安全意识。实验围绕化学反应中两个特征鲜明的反应:吸热反应(氯化铵与氢氧化钡反应)和放热反应(发热包与水反应),针对不同知识背景的受众,设计了不同的呈现形式(如趣味实验——气球捏捏冰、情景剧——碘-淀抱抱乐),在幼儿园、中学和社区开展了多场主题科普教育活动。实验通过这些活动向大众展示了化学能与热能之间相互转化的奇妙现象,普及了相关安全常识,使不同的受众真切地感受到了化学的无穷魅力,同时也提高了他们的安全意识。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202307063
厨余垃圾的不当处置会造成土地和水资源的污染,随着垃圾分类政策在全国的推行,有效处理厨余垃圾成为解决环境问题的热点议题。厨余垃圾黏度的大小可直接影响处理设备的选型和工艺参数确定。将厨余垃圾的黏度测定作为实际应用案例引入物理化学实验教学,结合实际改进实验,对不同组成厨余垃圾的黏度值进行测量,考察含固率、转子型号、搅拌速度选择等对黏度值的影响,为厨余垃圾处理设备选型及工艺参数选择提供理论依据。改进后的实验可以强化学生学以致用的意识,增强对工程问题的综合性和复杂性的认识,启迪学生对厨余垃圾资源化利用的探索思考,实现基于“双碳”和绿色环保的创新思维学科素养培养,增强社会责任感。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202510068
为解决当前分析化学实验教学中常出现的“重结果达标、轻过程规范”问题,本教学团队开展了将标准化理念融入分析化学实验课程的教学实践。在内容层面,教学团队制定了统一教案,明确了教学重难点、讲解逻辑及操作规范;在实践层面,推行“虚拟仿真预习+学生自查”相结合的沉浸式教学模式,助力学生从“机械模仿”转变为“主动规范”。同时依托预实验以规避潜在教学风险,配套提供评分标准;在考核层面,以过程性评价为核心,细化了操作与数据结果的评分标准,引导学生重视实验全流程的标准化。教学实践表明,该方法不仅提升了学生实验操作的规范程度与数据质量,还改善了分析化学实验教学的整体质量,为实验课程教学改革提供了有益思路。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506018
在甲基橙合成原型实验的基础上,将自制的“自动化加料和数字化控温”装置引入实验中,增加了实验安全性,避免了由人力加料导致的反应不均匀、副反应过多等问题,优化了实验流程,提升了实验安全性。在实现原教学目标基础上,使学生能专注于实验现象的观察以及对实验原理的理解,更侧重学生素质能力提升。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202503096
数字化实验因数据采集方便、可视化及智能化等优点适用于化学实验教学。间接碘量法测铜含量需准确判别滴定至浅黄色加淀粉指示剂、滴定至浅蓝色加KSCN和滴定终点米白色这三处关键颜色。通过大量实验建立数据库,明确关键颜色HSV (色调-饱和度-明度)阈值,开发辅助滴定App。数字化设计后相对平均偏差为0.11%,较人眼观察提高了实验精密度,激发学生多学科交叉兴趣。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202603014
立足新时代教育数智化战略发展要求,结合化学学科实践育人核心功能,针对当前高校化学实验室建设中存在的数智资源分散、虚实融合不足、管理效率偏低、安全管控薄弱等问题,明确化学实验室数智化建设的核心目标与定位,从数智教学资源建设、智能装置设备升级、AI赋能安全与教学管理、建设实施路径及成效考核等方面,提出系统的建设建议与实施方案。构建了“资源共谋共建、成果开放共享、线上线下融合、虚实结合、数智赋能、双创实践育人”的化学实验室数智化建设体系,为全国高校化学实验室数智化转型升级、提升实验教学质量与人才培养能力提供理论参考与实操指导。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505042
本文以数智赋能仪器分析实验课程为例,构建了线上线下混合式教学、虚拟仿真与线下实验结合、人工智能(AI)赋能项目式学习与设计性实验项目相融合等实践课程教学改革模式,探究了理论与实践相结合、虚拟仿真与现实场景互补、实验技能与创新实践并重、课程思政与考核评价双驱联动等全场域、多元融合实践课程教学新模式,探索有效促进数智技术赋能实践课程的融合路径,切实推进高校实践课程智慧教学改革创新。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412010
微塑料污染已成为全球环境问题,将其转化为碳量子点为污染治理提供了创新思路。本实验采用水热法和灼烧法制备碳量子点,并对其光学性能进行系统分析。同时,研究了Fe3+对碳量子点荧光效果的影响。实验内容涵盖了制备、性能分析及Fe3+检测等,操作简便,融合了有机化学与环境化学,增强了实验的趣味性与教育价值。
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