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大学化学
University Chemistry
主管 : 教育部
刊期 : 月刊主编 : 王颖霞
语种 : 中文主办 : 北京大学、中国化学会
ISSN : 1000-8438 CN : 11-1815/O6展开 >《大学化学》是教育部主管、北京大学和中国化学会共同主办的教育研究性学术刊物，本刊以深化大学化学教育改革为宗旨，为促进教师知识更新、扩大学生知识面、提高化学教学水平服务。读者对象为高等学校化学教师、研究生、本科生、中学化学教师和对化学有浓厚兴趣的中学生，以及化学教育领域的各级管理人员和其他岗位上的化学工作者。现已被中国期刊网全文数据库、万方数据库、台湾华艺数据库、中文科技期刊数据库（全文版）、美国化学文摘等多家数据库收录。
主要栏目内容和要求包括：
（1）今日化学――介绍化学各学科前沿领域及与化学相关交叉学科的发展动向、前景；在国民经济中的应用和展望。要求文章内容新颖，有学术见解，文字表述深入浅出，有启发性。
（2）教学研究与改革――研究高校化学教育改革中的重大问题，对化学教学中具有普遍性的问题发表创见；交流化学教学改革的经验，讨论教学中的难点和重点；介绍新的教学内容和方法等。要求观点有新意，经验有实践基础，避免空泛议论和设想；文字精练，图表清晰准确。
（3）知识介绍――介绍化学学科领域在理论、实践、应用方面的新知识与新发展。要求概念准确，避免重复书刊的内容；文字简练，内容具有启发性。
（4）计算机与化学――介绍计算机化学的最新进展；开展计算机化学应用软件和辅助化学教学软件的交流。
（5）化学实验――实验教学的目标研究；新实验的设计和现有实验的改进；现代化仪器设备在实验中的应用；实验室管理的新经验等。要求内容翔实，数据可靠，方法具有推广使用价值。
（6）师生笔谈－－交流学习心得；探讨能启发创造性思维的问题；介绍具有启发性的解题方法等。要求文章内容生动，主题突出。
（7）自学之友――刊登疑难解释，专题辅导，点滴经验，一事一议。要求文章观点明确，短小精悍。
本刊还设有化学史、国外化学教育、书刊评介、科技书讯、动态与信息等栏目。
欢迎高校师生及其他部门的化学教学、科研人员为本刊撰写稿件。
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2025, 40(3): 1-9
doi: 10.3866/PKU.DXHX202402007
摘要:
理论化学致力于深入探究化学反应的本质，而计算化学则因其方法的广泛适用性得到普遍认可。这两个领域的协同作用在促进学科融合方面起着关键的作用。因此，在理论与计算化学课程中也应该思考如何利用这两个领域在推动学科交叉发展中的重要性和独特贡献进行教学。在“中国教育现代化”理念的指导下，作者在研究生理论与计算化学课程中引入了前沿讲座，以期通过聚焦理论与计算化学又涵盖多个领域的讲座进行授课，帮助学生突破思维局限和信息壁垒，构建从具体知识点到广阔知识网络的完整认知框架，从而认识到理论与计算化学与整个“大化学”学科以及其他自然科学学科的密切联系。本文对吉林大学“理论与计算化学”课程顶层设计思想与具体实施过程进行了阐述，展示了以讲座为核心的“基础理论+专题讲座+实践操作”创新教学模式，力求实现“1+1+1>3”的教学效果。本文希望能为高校理论与计算化学类课程教学提供可借鉴的思路和方案，以更好适应中国教育现代化的发展需求。
理论化学致力于深入探究化学反应的本质，而计算化学则因其方法的广泛适用性得到普遍认可。这两个领域的协同作用在促进学科融合方面起着关键的作用。因此，在理论与计算化学课程中也应该思考如何利用这两个领域在推动学科交叉发展中的重要性和独特贡献进行教学。在“中国教育现代化”理念的指导下，作者在研究生理论与计算化学课程中引入了前沿讲座，以期通过聚焦理论与计算化学又涵盖多个领域的讲座进行授课，帮助学生突破思维局限和信息壁垒，构建从具体知识点到广阔知识网络的完整认知框架，从而认识到理论与计算化学与整个“大化学”学科以及其他自然科学学科的密切联系。本文对吉林大学“理论与计算化学”课程顶层设计思想与具体实施过程进行了阐述，展示了以讲座为核心的“基础理论+专题讲座+实践操作”创新教学模式，力求实现“1+1+1>3”的教学效果。本文希望能为高校理论与计算化学类课程教学提供可借鉴的思路和方案，以更好适应中国教育现代化的发展需求。
2025, 40(3): 10-15
doi: 10.12461/PKU.DXHX202402058
摘要:
常用的密度泛函理论量子化学计算需要为交换相关泛函设置参数。电子间交换作用也就成为计算化学教学中经常提及的重要物理量。为了便于学生理解交换作用，以氦原子和碳原子为例，利用现有结构化学教材中的知识，本文阐释了交换作用与一般库仑作用的区别，为何交换作用源于泡利原理，以及如何通过交换作用理解洪特规则。
常用的密度泛函理论量子化学计算需要为交换相关泛函设置参数。电子间交换作用也就成为计算化学教学中经常提及的重要物理量。为了便于学生理解交换作用，以氦原子和碳原子为例，利用现有结构化学教材中的知识，本文阐释了交换作用与一般库仑作用的区别，为何交换作用源于泡利原理，以及如何通过交换作用理解洪特规则。
2025, 40(3): 16-22
doi: 10.12461/PKU.DXHX202403010
摘要:
本文研究课题“碘催化氯苯的氯代反应”来源于2021年全国统考高考化学试卷(浙江卷)的考题，其试题背后隐含了一系列化学基本概念和基本理论。前期文献对该题目进行了研究，所得结果与高考题目中的描述不一致。本文用密度泛函理论(DFT)方法重新对该反应进行了系统研究，确立了反应的催化活性组分及其形成机理，计算了氯苯氯代反应的分子机制、反应的热力学和动力学性质，比较了邻位、间位及对位取代的反应性能，分析了电子效应和空间效应对反应性能的影响。本文计算结果与高考题目中的描述一致，表明了该题目的严谨性和科学性。本文研究结果有助于学生加深对芳香化合物亲电取代反应的认识和理解。
本文研究课题“碘催化氯苯的氯代反应”来源于2021年全国统考高考化学试卷(浙江卷)的考题，其试题背后隐含了一系列化学基本概念和基本理论。前期文献对该题目进行了研究，所得结果与高考题目中的描述不一致。本文用密度泛函理论(DFT)方法重新对该反应进行了系统研究，确立了反应的催化活性组分及其形成机理，计算了氯苯氯代反应的分子机制、反应的热力学和动力学性质，比较了邻位、间位及对位取代的反应性能，分析了电子效应和空间效应对反应性能的影响。本文计算结果与高考题目中的描述一致，表明了该题目的严谨性和科学性。本文研究结果有助于学生加深对芳香化合物亲电取代反应的认识和理解。
2025, 40(3): 23-29
doi: 10.12461/PKU.DXHX202403023
摘要:
本实验拟训练本科生使用Excel软件通过休克尔分子轨道(HMO)法解得的π分子轨道数据绘制切面等值线图，可以直观地展示出诸如丁二烯和苯等简单共轭体系的π电子分布及性质。通过实验做出的图形能用于解决具体的化学问题和总结规律，如总结π轨道的节面个数与能级关系和判定电环化反应的立体选择性等。该实验将量子化学计算与分子结构性质预测相结合，有助于本科生掌握分子轨道理论的应用，且易于推广。
本实验拟训练本科生使用Excel软件通过休克尔分子轨道(HMO)法解得的π分子轨道数据绘制切面等值线图，可以直观地展示出诸如丁二烯和苯等简单共轭体系的π电子分布及性质。通过实验做出的图形能用于解决具体的化学问题和总结规律，如总结π轨道的节面个数与能级关系和判定电环化反应的立体选择性等。该实验将量子化学计算与分子结构性质预测相结合，有助于本科生掌握分子轨道理论的应用，且易于推广。
2025, 40(3): 30-35
doi: 10.12461/PKU.DXHX202403088
摘要:
针对CO2还原光催化剂合成的传统实验教学尚未能让学生充分理解光催化还原过程，且未能接触到最新的科研前沿。对此，通过高通量筛选及第一性原理方法模拟光催化剂的设计及性质分析，创新建立了CO2还原光催化剂设计及性质分析的虚拟仿真实验教学方法，为学生提供一个全程参与式、及时信息反馈与操作指导的多功能虚拟仿真平台。极大缩短了实验时间成本，大幅度提高了实验效率。此教学方法，不论从科学角度还是新颖角度都引起了学生的兴趣和关注，经过操作实践后取得了优异的成效。
针对CO2还原光催化剂合成的传统实验教学尚未能让学生充分理解光催化还原过程，且未能接触到最新的科研前沿。对此，通过高通量筛选及第一性原理方法模拟光催化剂的设计及性质分析，创新建立了CO2还原光催化剂设计及性质分析的虚拟仿真实验教学方法，为学生提供一个全程参与式、及时信息反馈与操作指导的多功能虚拟仿真平台。极大缩短了实验时间成本，大幅度提高了实验效率。此教学方法，不论从科学角度还是新颖角度都引起了学生的兴趣和关注，经过操作实践后取得了优异的成效。
2025, 40(3): 36-41
doi: 10.12461/PKU.DXHX202403096
摘要:
Bohrium科学计算云平台具有易配置计算环境、易部署安装软件、易成员协作和计算资源充沛等优势，可解决传统计算模拟课程教学中的软件安装、理论和实践割裂等问题，为材料和化学计算模拟课程教学提供极大便利，可显著提高课程教学效率。本文重点介绍Bohrium平台的特色以及教学优势，并展示基于Bohrium平台的分子建模、分子动力学模拟等实验案例设计。
Bohrium科学计算云平台具有易配置计算环境、易部署安装软件、易成员协作和计算资源充沛等优势，可解决传统计算模拟课程教学中的软件安装、理论和实践割裂等问题，为材料和化学计算模拟课程教学提供极大便利，可显著提高课程教学效率。本文重点介绍Bohrium平台的特色以及教学优势，并展示基于Bohrium平台的分子建模、分子动力学模拟等实验案例设计。
2025, 40(3): 42-51
doi: 10.12461/PKU.DXHX202403104
摘要:
“头孢配酒”引发的临床悲剧屡有报道、层出不穷，其原因常被解释为头孢菌素类抗生素药物中含有的甲硫四氮唑或甲硫三嗪侧链抑制了乙醛脱氢酶，从而使得乙醛蓄积中毒(双硫仑样反应)。但最近的多项临床案例显示即便不含甲硫四氮唑或甲硫三嗪的头孢药物，如头孢他啶等也可导致乙醛蓄积中毒，这些现象无法用已有的传统机制合理解释，可能蕴含着新的机制有待阐明。笔者授课时启发同学们将所学计算模拟工具应用于揭示生活化学现象，比如“头孢配酒”现象案例。本文通过分子对接、分子动力学模拟和分子力学泊松-玻尔兹曼表面积(MMPBSA)分别探究头孢哌酮、头孢曲松和头孢他啶与乙醛脱氢酶(ALDH2)的结合模式，进而揭示头孢菌素类抗生素与ALDH2作用新机制。本教学案例不仅为“头孢配酒，说走就走”网络流行语提供更全面更有深度的科学新解释(新科普)，有助于激发大学生关注探寻日常生活中化学现象背后的科学内涵，更重要是的为“头孢配酒”引发临床悲剧案例现象在分子层面的机制创新提供新颖启示和理论依据。
“头孢配酒”引发的临床悲剧屡有报道、层出不穷，其原因常被解释为头孢菌素类抗生素药物中含有的甲硫四氮唑或甲硫三嗪侧链抑制了乙醛脱氢酶，从而使得乙醛蓄积中毒(双硫仑样反应)。但最近的多项临床案例显示即便不含甲硫四氮唑或甲硫三嗪的头孢药物，如头孢他啶等也可导致乙醛蓄积中毒，这些现象无法用已有的传统机制合理解释，可能蕴含着新的机制有待阐明。笔者授课时启发同学们将所学计算模拟工具应用于揭示生活化学现象，比如“头孢配酒”现象案例。本文通过分子对接、分子动力学模拟和分子力学泊松-玻尔兹曼表面积(MMPBSA)分别探究头孢哌酮、头孢曲松和头孢他啶与乙醛脱氢酶(ALDH2)的结合模式，进而揭示头孢菌素类抗生素与ALDH2作用新机制。本教学案例不仅为“头孢配酒，说走就走”网络流行语提供更全面更有深度的科学新解释(新科普)，有助于激发大学生关注探寻日常生活中化学现象背后的科学内涵，更重要是的为“头孢配酒”引发临床悲剧案例现象在分子层面的机制创新提供新颖启示和理论依据。
2025, 40(3): 52-61
doi: 10.3866/PKU.DXHX202403112
摘要:
创新教育是培养高素质创新型人才的内在需要。将前沿的科学研究成果和研究方法纳入到课堂教学中，可为学生提供更为丰富、实践性和前瞻性的教育体验。本实验设计涵盖计算材料学中的晶体结构模型建立、晶体结构优化、能带结构计算、化合物催化分解等操作步骤，帮助学生掌握第一性原理计算的基本原理、流程和分析方法，将理论结合实际的工程问题，培养学生使用现代工程工具和新型技术工具识别、分析、解决复杂工程问题的能力。
创新教育是培养高素质创新型人才的内在需要。将前沿的科学研究成果和研究方法纳入到课堂教学中，可为学生提供更为丰富、实践性和前瞻性的教育体验。本实验设计涵盖计算材料学中的晶体结构模型建立、晶体结构优化、能带结构计算、化合物催化分解等操作步骤，帮助学生掌握第一性原理计算的基本原理、流程和分析方法，将理论结合实际的工程问题，培养学生使用现代工程工具和新型技术工具识别、分析、解决复杂工程问题的能力。
2025, 40(3): 62-67
doi: 10.12461/PKU.DXHX202404045
摘要:
理论计算融合趣味实践的混合教学模式是提高拉曼光谱教学质量的一条重要途径。针对该学科知识点繁杂和教学难度大的痛点，采用密度泛函和时域有限差分理论赋能趣味性的实践教学，不仅可以帮助学生学深、学透、学活拉曼光谱的理论知识，而且能提高学生的动手操作技能，培养科研创新能力，从而为提升教学效果和培养专业人才提供新的思路。
理论计算融合趣味实践的混合教学模式是提高拉曼光谱教学质量的一条重要途径。针对该学科知识点繁杂和教学难度大的痛点，采用密度泛函和时域有限差分理论赋能趣味性的实践教学，不仅可以帮助学生学深、学透、学活拉曼光谱的理论知识，而且能提高学生的动手操作技能，培养科研创新能力，从而为提升教学效果和培养专业人才提供新的思路。
2025, 40(3): 68-75
doi: 10.12461/PKU.DXHX202404057
摘要:
卤代烃E2消除反应是基础有机化学课程中的重要教学内容，由于缺乏直观形象化的描述导致学生理解困难。本文设计了一个面向化学本科专业的计算化学实验，通过量子化学计算阐明卤代烃发生E2消除反应的详细机理及其与SN2亲核取代反应的竞争机制，同时获取反应的热力学和动力学信息，帮助学生理解Zaitsev规则、选择性、反应热力学、反应动力学、过渡态、反应坐标等有机化学及物理化学中的基本概念。本实验旨在训练学生使用计算化学方法解决化学问题的基本思路，提升学生的科研素养。
卤代烃E2消除反应是基础有机化学课程中的重要教学内容，由于缺乏直观形象化的描述导致学生理解困难。本文设计了一个面向化学本科专业的计算化学实验，通过量子化学计算阐明卤代烃发生E2消除反应的详细机理及其与SN2亲核取代反应的竞争机制，同时获取反应的热力学和动力学信息，帮助学生理解Zaitsev规则、选择性、反应热力学、反应动力学、过渡态、反应坐标等有机化学及物理化学中的基本概念。本实验旨在训练学生使用计算化学方法解决化学问题的基本思路，提升学生的科研素养。
2025, 40(3): 76-82
doi: 10.12461/PKU.DXHX202404119
摘要:
本文采用计算量子化学方法在B3LYP/6-311+g(d,p)水平上比较了气态二嗪三种异构体的碱性强度和稳定性。计算结果表明，三种异构体的碱性强度顺序为哒嗪 > 嘧啶 > 吡嗪。同时，通过优化结构单点能的计算，判断三种异构体的稳定性顺序为嘧啶 > 吡嗪 > 哒嗪，且其共轭酸的稳定性顺序亦呈现相似趋势，即嘧啶-H > 吡嗪-H > 哒嗪-H。此外，本文采用前线轨道理论定性解释了哒嗪明显异于嘧啶和吡嗪的特殊热力学性质(燃烧热和标准生成焓)。将计算化学引入到有机物酸碱性和稳定性的教学中，有助于学生深入理解Lewis酸碱性、等键反应、最高已占据分子轨道(HOMO)，最低未占据分子轨道(LUMO)、前线轨道能隙值等核心概念和杂化轨道理论，教学效果显著提高，成为提升有机化学教学质量的有效辅助工具。
本文采用计算量子化学方法在B3LYP/6-311+g(d,p)水平上比较了气态二嗪三种异构体的碱性强度和稳定性。计算结果表明，三种异构体的碱性强度顺序为哒嗪 > 嘧啶 > 吡嗪。同时，通过优化结构单点能的计算，判断三种异构体的稳定性顺序为嘧啶 > 吡嗪 > 哒嗪，且其共轭酸的稳定性顺序亦呈现相似趋势，即嘧啶-H > 吡嗪-H > 哒嗪-H。此外，本文采用前线轨道理论定性解释了哒嗪明显异于嘧啶和吡嗪的特殊热力学性质(燃烧热和标准生成焓)。将计算化学引入到有机物酸碱性和稳定性的教学中，有助于学生深入理解Lewis酸碱性、等键反应、最高已占据分子轨道(HOMO)，最低未占据分子轨道(LUMO)、前线轨道能隙值等核心概念和杂化轨道理论，教学效果显著提高，成为提升有机化学教学质量的有效辅助工具。
2025, 40(3): 83-91
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405018
摘要:
本文介绍了一个面向高年级本科生和研究生开设的探究性计算化学实验。本实验使用常见的量子化学软件Gaussian和GaussView，利用密度泛函和含时密度泛函理论，对具备圆偏振发光(CPL)的分子(联萘)进行结构优化和性质分析，计算得到发光不对称因子(glum)。本实验可以帮助学生熟悉CPL和glum的概念和应用，学会激发态的计算方式，并应用于科研工作当中。
本文介绍了一个面向高年级本科生和研究生开设的探究性计算化学实验。本实验使用常见的量子化学软件Gaussian和GaussView，利用密度泛函和含时密度泛函理论，对具备圆偏振发光(CPL)的分子(联萘)进行结构优化和性质分析，计算得到发光不对称因子(glum)。本实验可以帮助学生熟悉CPL和glum的概念和应用，学会激发态的计算方式，并应用于科研工作当中。
2025, 40(3): 92-99
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405072
摘要:
酯化反应是一类重要的化学反应类型，通常指醇与羧酸在酸催化下脱水生成酯的反应。本文以几个典型的酯化反应为例，通过量子化学计算，在分子层次上深入探讨了加成-消除、碳正离子和酰基正离子等三种常见的酯化反应机理，分析了反应的热力学和动力学性质。计算结果为理解有机化学教材中关于酯化反应的定性描述，如“酯化反应机理与羧酸和醇的类型有关”“酯化反应中酸脱羟基醇脱氢”“酯化反应速度较慢且为可逆反应”等，提供了直观物理图像和定量支持，有助于学生更深入全面地理解酯化反应。本文可作为引导本科生学习计算化学的教学案例，突出计算化学在解析物质结构与性能关系方面的重要作用。
酯化反应是一类重要的化学反应类型，通常指醇与羧酸在酸催化下脱水生成酯的反应。本文以几个典型的酯化反应为例，通过量子化学计算，在分子层次上深入探讨了加成-消除、碳正离子和酰基正离子等三种常见的酯化反应机理，分析了反应的热力学和动力学性质。计算结果为理解有机化学教材中关于酯化反应的定性描述，如“酯化反应机理与羧酸和醇的类型有关”“酯化反应中酸脱羟基醇脱氢”“酯化反应速度较慢且为可逆反应”等，提供了直观物理图像和定量支持，有助于学生更深入全面地理解酯化反应。本文可作为引导本科生学习计算化学的教学案例，突出计算化学在解析物质结构与性能关系方面的重要作用。
2025, 40(3): 100-107
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405074
摘要:
能量分解分析方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法，在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用。现有化学本科教材对分子相互作用的讲授过于浅显，逐渐不适应现在化学系本科的培养要求。为深化大学本科学生对分子相互作用的认知，本文简述了能量分解分析方法的基本概念，介绍了具有代表性的广义Kohn-Sham能量分解分析(GKS-EDA)方法及其在六聚水多体效应中的应用。
能量分解分析方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法，在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用。现有化学本科教材对分子相互作用的讲授过于浅显，逐渐不适应现在化学系本科的培养要求。为深化大学本科学生对分子相互作用的认知，本文简述了能量分解分析方法的基本概念，介绍了具有代表性的广义Kohn-Sham能量分解分析(GKS-EDA)方法及其在六聚水多体效应中的应用。
2025, 40(3): 108-115
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405098
摘要:
结合本科计算化学课程的重要教学内容，本文设计了一个量子化学计算的教学案例，通过使用密度泛函理论计算方法，对含金属硒键的金属配合物分子的电子结构和前线轨道分析，提出这类配合物与烯烃反应的可能活性位点，设计反应路径，计算反应能垒，预测能高效分离提纯乙烯的金属硒配合物。定量、直观地描述反应的立体选择性，旨在使学生理解化学反应与前线轨道对称性之间的关系，了解影响反应规律的因素，强化对电子效应、前线轨道对称性、物质分子轨道相互作用原理等基本理论知识的理解和应用。
结合本科计算化学课程的重要教学内容，本文设计了一个量子化学计算的教学案例，通过使用密度泛函理论计算方法，对含金属硒键的金属配合物分子的电子结构和前线轨道分析，提出这类配合物与烯烃反应的可能活性位点，设计反应路径，计算反应能垒，预测能高效分离提纯乙烯的金属硒配合物。定量、直观地描述反应的立体选择性，旨在使学生理解化学反应与前线轨道对称性之间的关系，了解影响反应规律的因素，强化对电子效应、前线轨道对称性、物质分子轨道相互作用原理等基本理论知识的理解和应用。
2025, 40(3): 116-123
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405141
摘要:
金属配合物磁化率测定是经典的大学物理化学实验，一般通过古埃磁天平测定配合物磁化率，进而确定配合物中心离子的电子结构，与晶体场理论知识紧密联系。为让学生直观理解电子结构对配合物微观结构和结构稳定性的影响，深入理解实验内容，在传统磁化率测定实验基础上引入计算化学方法，采用Gaussian计算软件分别对FeSO4·7H2O和K4Fe(CN)6·3H2O的中心离子的高、低自旋电子结构进行计算，将抽象、复杂的电子排布的影响具象化到能量和键长的比较，能量低的对应为有利的自旋状态，并将计算优化得到的几何结构与单晶X射线衍射结构数据进行比较，进一步确定有利的自旋状态。本实验以计算为桥梁，将实验测定结果、计算结果与理论知识有机结合起来，有助于培养学生实验结合理论、宏观联系微观的思维方式。同时利于激发高年级本科生的实验兴趣，提高综合实验技能。
金属配合物磁化率测定是经典的大学物理化学实验，一般通过古埃磁天平测定配合物磁化率，进而确定配合物中心离子的电子结构，与晶体场理论知识紧密联系。为让学生直观理解电子结构对配合物微观结构和结构稳定性的影响，深入理解实验内容，在传统磁化率测定实验基础上引入计算化学方法，采用Gaussian计算软件分别对FeSO4·7H2O和K4Fe(CN)6·3H2O的中心离子的高、低自旋电子结构进行计算，将抽象、复杂的电子排布的影响具象化到能量和键长的比较，能量低的对应为有利的自旋状态，并将计算优化得到的几何结构与单晶X射线衍射结构数据进行比较，进一步确定有利的自旋状态。本实验以计算为桥梁，将实验测定结果、计算结果与理论知识有机结合起来，有助于培养学生实验结合理论、宏观联系微观的思维方式。同时利于激发高年级本科生的实验兴趣，提高综合实验技能。
2025, 40(3): 124-131
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405145
摘要:
基于Python语言实现了教学代码，通过数值计算验证了正交归一性、本征能谱、不确定关系等量子力学基本概念，可用于化学、材料等专业结构化学相关课程的教学或数值实验。本文介绍的方法可扩展至更复杂的一维体系，如简谐或非谐振动、类氢原子径向波函数求解、双势阱、多势阱等常见的化学问题。近年来在我校材料化学专业的教学实践表明，多数同学可接受所授内容并独立实现计算代码，加深了对课程内容的理解。
基于Python语言实现了教学代码，通过数值计算验证了正交归一性、本征能谱、不确定关系等量子力学基本概念，可用于化学、材料等专业结构化学相关课程的教学或数值实验。本文介绍的方法可扩展至更复杂的一维体系，如简谐或非谐振动、类氢原子径向波函数求解、双势阱、多势阱等常见的化学问题。近年来在我校材料化学专业的教学实践表明，多数同学可接受所授内容并独立实现计算代码，加深了对课程内容的理解。
2025, 40(3): 132-139
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405154
摘要:
铬黑T是一种常见的金属离子指示剂，其颜色随溶液pH值不同而变化，且与其金属离子络合物颜色有明显差异，可有效指示反应终点，在分析化学领域有广泛应用。本文用计算化学方法研究了铬黑T及其典型金属离子(Mg2+、Ca2+)络合物的分子结构，计算了它们的紫外可见光谱，分析了其分子结构与电子光谱之间的内在关联，并使用紫外-可见吸收光谱法测定了不同pH值的铬黑T溶液及其钙、镁络合物的吸收光谱。理论与实验研究相结合阐释了铬黑T指示剂的显色和变色原理，研究结果有助于加深对铬黑T结构-性能关系的理解。
铬黑T是一种常见的金属离子指示剂，其颜色随溶液pH值不同而变化，且与其金属离子络合物颜色有明显差异，可有效指示反应终点，在分析化学领域有广泛应用。本文用计算化学方法研究了铬黑T及其典型金属离子(Mg2+、Ca2+)络合物的分子结构，计算了它们的紫外可见光谱，分析了其分子结构与电子光谱之间的内在关联，并使用紫外-可见吸收光谱法测定了不同pH值的铬黑T溶液及其钙、镁络合物的吸收光谱。理论与实验研究相结合阐释了铬黑T指示剂的显色和变色原理，研究结果有助于加深对铬黑T结构-性能关系的理解。
2025, 40(3): 140-147
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405164
摘要:
为了更好地培养新时代化学人才，在本科生教育体系中设置相关模拟上机课程具有重要意义。本文以本课题组开发的模拟方法和软件为例，设计了两个模拟实验，即“H2在Cu(111)表面解离反应势能面的构建”和“沸石分子筛表面酸性表征及模拟”,旨在加深化学与材料学科本科生对理论模拟的理解，感受人工智能技术带来的巨大进步。
为了更好地培养新时代化学人才，在本科生教育体系中设置相关模拟上机课程具有重要意义。本文以本课题组开发的模拟方法和软件为例，设计了两个模拟实验，即“H2在Cu(111)表面解离反应势能面的构建”和“沸石分子筛表面酸性表征及模拟”,旨在加深化学与材料学科本科生对理论模拟的理解，感受人工智能技术带来的巨大进步。
2025, 40(3): 148-152
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405166
摘要:
电化学教学的重难点之一，是使学生理解抽象的电化学界面现象。通过经典密度泛函理论(CDFT)计算，可以得到电化学界面上的离子密度分布。课堂上借助CDFT，将电化学界面快速、直观地展示出来，可以帮助学生理解电化学过程机理，并探索其在化学电源、增强采油等前沿领域的应用，有助于大幅度提高教学质量和激发学生的学习兴趣。
电化学教学的重难点之一，是使学生理解抽象的电化学界面现象。通过经典密度泛函理论(CDFT)计算，可以得到电化学界面上的离子密度分布。课堂上借助CDFT，将电化学界面快速、直观地展示出来，可以帮助学生理解电化学过程机理，并探索其在化学电源、增强采油等前沿领域的应用，有助于大幅度提高教学质量和激发学生的学习兴趣。
2025, 40(3): 153-159
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405172
摘要:
Beckmann重排反应是有机化学教学课程中的经典重排反应，但目前主流教材中对该重排反应的反应机理阐述不够具体，学生在学习过程中缺乏对反应更深刻的理解和认知。本案例以三类酮肟结构在两种不同的质子源环境下为例，通过量子化学计算对Beckmann重排反应的反应机理进行对比研究，阐明其重排反应机制，并利用前线分子轨道分析σ-型和π-型腈鎓离子中间体的电子结构。本文旨在帮助学生加深对Beckmann重排反应的认知，并学习使用理论计算化学方法研究化学反应及其内在机制。
Beckmann重排反应是有机化学教学课程中的经典重排反应，但目前主流教材中对该重排反应的反应机理阐述不够具体，学生在学习过程中缺乏对反应更深刻的理解和认知。本案例以三类酮肟结构在两种不同的质子源环境下为例，通过量子化学计算对Beckmann重排反应的反应机理进行对比研究，阐明其重排反应机制，并利用前线分子轨道分析σ-型和π-型腈鎓离子中间体的电子结构。本文旨在帮助学生加深对Beckmann重排反应的认知，并学习使用理论计算化学方法研究化学反应及其内在机制。
2025, 40(3): 160-170
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405185
摘要:
在结构化学课程教学中，由于一些概念的抽象性常常让学生们感到难以理解。因此，本文构建NiFe层状双氢氧化物(NiFe-LDH)电催化析氧反应(OER)第一性原理计算实验，采用Materials Studio (MS)软件构建NiFe-LDH(100)晶面和(110)晶面的结构模型，使用第一性原理计算软件VASP对其电催化析氧反应(OER)性能进行理论研究，通过VESTA软件显示差分电荷密度，并分析计算结果。设计实验采用“理论知识讲解+软件操作演示+科研案例分析”相结合的模式，不仅有利于学生加强对晶体结构、空间点群等抽象概念的理解，而且使课程教学内容变得形象具体，激发学生学习结构化学课程的兴趣。这既提升学生采用分子模拟软件解决化学中科学问题的研究水平，同时培养学生剖析化学中结构与性质关系的创新思维。
在结构化学课程教学中，由于一些概念的抽象性常常让学生们感到难以理解。因此，本文构建NiFe层状双氢氧化物(NiFe-LDH)电催化析氧反应(OER)第一性原理计算实验，采用Materials Studio (MS)软件构建NiFe-LDH(100)晶面和(110)晶面的结构模型，使用第一性原理计算软件VASP对其电催化析氧反应(OER)性能进行理论研究，通过VESTA软件显示差分电荷密度，并分析计算结果。设计实验采用“理论知识讲解+软件操作演示+科研案例分析”相结合的模式，不仅有利于学生加强对晶体结构、空间点群等抽象概念的理解，而且使课程教学内容变得形象具体，激发学生学习结构化学课程的兴趣。这既提升学生采用分子模拟软件解决化学中科学问题的研究水平，同时培养学生剖析化学中结构与性质关系的创新思维。
2025, 40(3): 171-177
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406004
摘要:
设计了一个面向高年级本科生或者研究生的综合材料计算模拟实验。通过材料计算模拟和机器学习手段研究二维材料的禁带宽度。通过本实验，学生可以初步掌握机器学习的基本原理和操作流程，同时培养学生应用第一性原理和机器学习解决材料问题的能力。
设计了一个面向高年级本科生或者研究生的综合材料计算模拟实验。通过材料计算模拟和机器学习手段研究二维材料的禁带宽度。通过本实验，学生可以初步掌握机器学习的基本原理和操作流程，同时培养学生应用第一性原理和机器学习解决材料问题的能力。
2025, 40(3): 178-185
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406024
摘要:
振动斯塔克效应(vibrational Stark effect)是指振动光谱在外加电场作用下发生移动的现象，该效应在现代化学中有广泛的应用。为了增进对振动斯达克效应的理解，本文选择了水的单分子H2O和二聚体分子(H2O)2，通过密度泛函理论计算展示了外加定向电场对这两个分子的振动频率的影响。计算显示，外加定向电场直接影响分子的几何结构、电荷密度、偶极矩、能量，以及振动频率。随着电场强度的增大，H2O和(H2O)2分子的红外振动光谱都出现了收缩现象，即高频的O―H伸缩振动红移，而低频的H―O―H弯曲振动蓝移，这与文献中模拟结果一致。本文为理解振动斯塔克效应提供了一个简单清晰的理论计算案例。
振动斯塔克效应(vibrational Stark effect)是指振动光谱在外加电场作用下发生移动的现象，该效应在现代化学中有广泛的应用。为了增进对振动斯达克效应的理解，本文选择了水的单分子H2O和二聚体分子(H2O)2，通过密度泛函理论计算展示了外加定向电场对这两个分子的振动频率的影响。计算显示，外加定向电场直接影响分子的几何结构、电荷密度、偶极矩、能量，以及振动频率。随着电场强度的增大，H2O和(H2O)2分子的红外振动光谱都出现了收缩现象，即高频的O―H伸缩振动红移，而低频的H―O―H弯曲振动蓝移，这与文献中模拟结果一致。本文为理解振动斯塔克效应提供了一个简单清晰的理论计算案例。
2025, 40(3): 186-192
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406085
摘要:
苯(C6H6)与二十面体硼烷(B12H122-)是具有π-和σ-芳香性分子的典型代表。本实验采用密度泛函理论(DFT)分别计算二者的分子轨道图及核独立化学位移值，引导学生了解计算化学研究芳香性的一般方法，构建对电子离域结构的直观认知。通过对比分析，帮助学生加深对芳香性的理解，达到巩固基础，拓宽视野，提升创新技能的目的。实验普适性好，易于推广。
苯(C6H6)与二十面体硼烷(B12H122-)是具有π-和σ-芳香性分子的典型代表。本实验采用密度泛函理论(DFT)分别计算二者的分子轨道图及核独立化学位移值，引导学生了解计算化学研究芳香性的一般方法，构建对电子离域结构的直观认知。通过对比分析，帮助学生加深对芳香性的理解，达到巩固基础，拓宽视野，提升创新技能的目的。实验普适性好，易于推广。
2025, 40(3): 193-198
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406119
摘要:
苯环上取代基的电子效应是影响其定位效应的主要因素，是基础有机化学的重要教学内容。本文首先总结了文献中关于取代基定位效应的分析与理论预测方法，以此为基础，利用量子化学计算研究了具有复杂电子效应的取代苯环的电荷分布和能量分析，给出了从量子计算化学角度定量理解取代基电子效应的结论。研究过程有助于提高学生对计算化学的兴趣，培养学生多角度分析问题和解决问题的能力，加深对取代基定位效应的理解。
苯环上取代基的电子效应是影响其定位效应的主要因素，是基础有机化学的重要教学内容。本文首先总结了文献中关于取代基定位效应的分析与理论预测方法，以此为基础，利用量子化学计算研究了具有复杂电子效应的取代苯环的电荷分布和能量分析，给出了从量子计算化学角度定量理解取代基电子效应的结论。研究过程有助于提高学生对计算化学的兴趣，培养学生多角度分析问题和解决问题的能力，加深对取代基定位效应的理解。
2025, 40(3): 199-205
doi: 10.12461/PKU.DXHX202407011
摘要:
弱相互作用在化学教学中十分重要，在研究化学分子内部和分子间作用时常常涉及到这一概念，比如氢键对熔沸点、酸碱性和异构现象的影响，共轭作用对稳定性的影响等。本文以一些大学化学教学内容中经常出现的具体例子为研究对象，通过量子化学计算以及波函数分析，做出直观的图像，帮助学生理解一些重要的概念和理论。本文能够为有机化学理论课以及实验课的教学提供素材和案例。
弱相互作用在化学教学中十分重要，在研究化学分子内部和分子间作用时常常涉及到这一概念，比如氢键对熔沸点、酸碱性和异构现象的影响，共轭作用对稳定性的影响等。本文以一些大学化学教学内容中经常出现的具体例子为研究对象，通过量子化学计算以及波函数分析，做出直观的图像，帮助学生理解一些重要的概念和理论。本文能够为有机化学理论课以及实验课的教学提供素材和案例。
2025, 40(3): 206-214
doi: 10.12461/PKU.DXHX202407022
摘要:
将计算化学实验与有机化学课程相结合，既可提升学生软件应用能力和科研创新思维与能力，培养学生通过计算化学手段高效解决化学研究问题的能力，又可加深对反应机理的理解。本文以不对称烯烃CH2 = CHR (R = CH3，Cl，CN)与HCl亲电加成反应为例，通过构建反应路径，获得反应热力学和动力学数据，分析反应路径上驻点自然布居分析(NPA)电荷的变化，探讨取代基对反应机理影响的本质。本计算化学实验旨在加深学生对不对称烯烃亲电加成反应机理的认识和理解，并掌握计算化学研究化学反应机理的基本方法。
将计算化学实验与有机化学课程相结合，既可提升学生软件应用能力和科研创新思维与能力，培养学生通过计算化学手段高效解决化学研究问题的能力，又可加深对反应机理的理解。本文以不对称烯烃CH2 = CHR (R = CH3，Cl，CN)与HCl亲电加成反应为例，通过构建反应路径，获得反应热力学和动力学数据，分析反应路径上驻点自然布居分析(NPA)电荷的变化，探讨取代基对反应机理影响的本质。本计算化学实验旨在加深学生对不对称烯烃亲电加成反应机理的认识和理解，并掌握计算化学研究化学反应机理的基本方法。
2025, 40(3): 215-222
doi: 10.12461/PKU.DXHX202407112
摘要:
本文通过设计计算化学实验，采用量子化学从头算方法，结合热力学循环，计算出标准氢电极的绝对电极电势。具体方案为，通过自洽反应场方法，计算出质子在水中的溶剂化自由能。在此基础上，计算出标准氢电极半反应的吉布斯自由能，并通过能斯特方程计算出其绝对电极电势。通过本实验，可望加深学生对电极电势、氧化还原反应、能斯特方程、热力学循环、吉布斯自由能及量子化学从头算的理解。
本文通过设计计算化学实验，采用量子化学从头算方法，结合热力学循环，计算出标准氢电极的绝对电极电势。具体方案为，通过自洽反应场方法，计算出质子在水中的溶剂化自由能。在此基础上，计算出标准氢电极半反应的吉布斯自由能，并通过能斯特方程计算出其绝对电极电势。通过本实验，可望加深学生对电极电势、氧化还原反应、能斯特方程、热力学循环、吉布斯自由能及量子化学从头算的理解。
2025, 40(3): 223-229
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405184
摘要:
以物理化学实验中“Pb-Sn二元金属相图”为例，阐述“认知-学习-实践-反思”过程的课程思政设计，将思政元素有机融入课前预习/感知、课中实践/探究和课后反思/拓展三个环节。通过录制教学视频、搭建在线学习平台、完善评价反馈机制、拓展交流创新空间，开展线上线下混合式教学实践，完成“知识传授-能力培养-价值塑造”的教学目标，学生坚定文化自信、厚植家国情怀、提升科学素养、增强合作和创新意识，实现全方面育人。
以物理化学实验中“Pb-Sn二元金属相图”为例，阐述“认知-学习-实践-反思”过程的课程思政设计，将思政元素有机融入课前预习/感知、课中实践/探究和课后反思/拓展三个环节。通过录制教学视频、搭建在线学习平台、完善评价反馈机制、拓展交流创新空间，开展线上线下混合式教学实践，完成“知识传授-能力培养-价值塑造”的教学目标，学生坚定文化自信、厚植家国情怀、提升科学素养、增强合作和创新意识，实现全方面育人。
2025, 40(3): 230-236
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406071
摘要:
阐述了一种符合新工科化工专业课程特色的“价值、知识、能力”三位一体的教学模式。该模式强调“立德树人”在课堂教学中的价值引领作用，通过教学全过程的创新设计和多元化的评价体系改革，促进学生在知识掌握、能力培养和价值观塑造上的全面发展。本文进一步探讨了德育思政教育与化工原理课程的多向融合，以通过教学实践激发学生的创新意识、强化学生的理想信念，达成“立德树人”德育渗透的教学成效，使其与思政课程同频共振形成育人合力。
阐述了一种符合新工科化工专业课程特色的“价值、知识、能力”三位一体的教学模式。该模式强调“立德树人”在课堂教学中的价值引领作用，通过教学全过程的创新设计和多元化的评价体系改革，促进学生在知识掌握、能力培养和价值观塑造上的全面发展。本文进一步探讨了德育思政教育与化工原理课程的多向融合，以通过教学实践激发学生的创新意识、强化学生的理想信念，达成“立德树人”德育渗透的教学成效，使其与思政课程同频共振形成育人合力。
2025, 40(3): 237-244
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406040
摘要:
物理化学课程以契合新工科教育理念为改革方向，凝练了“一新、两链、三染、四转”课程改革和实施理念，构建了“解构-探究-建构”式教学模式。教学改革以课程资源建设为保障，以教学模式改革为突破口，以未来新工科工程人才核心素养培养为主要目标，构建高效课堂，培养学生的自学能力、科学思维能力和创新能力。
物理化学课程以契合新工科教育理念为改革方向，凝练了“一新、两链、三染、四转”课程改革和实施理念，构建了“解构-探究-建构”式教学模式。教学改革以课程资源建设为保障，以教学模式改革为突破口，以未来新工科工程人才核心素养培养为主要目标，构建高效课堂，培养学生的自学能力、科学思维能力和创新能力。
2025, 40(3): 245-250
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406022
摘要:
将仪器分析实验中的核磁共振波谱实验与有机化学实验课程进行整体设计，提高课程建设规划性和系统性。将核磁共振波谱仪应用于本科生基础实验教学，学生参与整个实验过程，使学生能够更深刻地理解核磁测试和谱图解析相关原理及基本操作方法，充分体现了“以学生为中心”的教学思想，培养了学生的基本科研能力。
将仪器分析实验中的核磁共振波谱实验与有机化学实验课程进行整体设计，提高课程建设规划性和系统性。将核磁共振波谱仪应用于本科生基础实验教学，学生参与整个实验过程，使学生能够更深刻地理解核磁测试和谱图解析相关原理及基本操作方法，充分体现了“以学生为中心”的教学思想，培养了学生的基本科研能力。
2025, 40(3): 251-258
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405065
摘要:
科学教育专业是为培养中小学科学课程师资而设立的一门新型本科专业。化学教学是实现科学教育专业培养目标的重要抓手。针对科学教育专业缺乏合适化学教材这一现实问题，本文从最新义务教育课程标准、现有小学科学教材的具体内容、日常生活需要和专业能力发展需求等四个维度提出科学教育专业化学课程内容的取舍必须依据基础性、熟练性、日常性和交叉性四大原则。问题的提出和原则的归纳，对科学教育专业化学课程内容的取舍加工、课堂教学的开展以及适合科学教育专业使用的化学教材的编写提供重要经验参考。
科学教育专业是为培养中小学科学课程师资而设立的一门新型本科专业。化学教学是实现科学教育专业培养目标的重要抓手。针对科学教育专业缺乏合适化学教材这一现实问题，本文从最新义务教育课程标准、现有小学科学教材的具体内容、日常生活需要和专业能力发展需求等四个维度提出科学教育专业化学课程内容的取舍必须依据基础性、熟练性、日常性和交叉性四大原则。问题的提出和原则的归纳，对科学教育专业化学课程内容的取舍加工、课堂教学的开展以及适合科学教育专业使用的化学教材的编写提供重要经验参考。
2025, 40(3): 259-268
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405201
摘要:
预科教育是来华留学生中学教育和来华进入高等学校专业学习的桥梁。而化学是科学教育的中心学科，是学生进一步获得科学、技术、工程学位以及更高级别学位的“守门人”，如何在存在语言障碍、中学化学教育基础差异较大的环境下，有效激发学生学习汉语化学的兴趣，并具备能进入我国高等学校学习化学相关专业的基本能力，是预科化学教学的重要任务。笔者通过近年来的教学实践，搭建了“教学评”一体化的教学体系，并将中华文化有机融入到教学体系中，同时也总结了不同场景下多元化教学模式的实践经验，详细阐述了该课程“教什么”及“怎么教”的问题。
预科教育是来华留学生中学教育和来华进入高等学校专业学习的桥梁。而化学是科学教育的中心学科，是学生进一步获得科学、技术、工程学位以及更高级别学位的“守门人”，如何在存在语言障碍、中学化学教育基础差异较大的环境下，有效激发学生学习汉语化学的兴趣，并具备能进入我国高等学校学习化学相关专业的基本能力，是预科化学教学的重要任务。笔者通过近年来的教学实践，搭建了“教学评”一体化的教学体系，并将中华文化有机融入到教学体系中，同时也总结了不同场景下多元化教学模式的实践经验，详细阐述了该课程“教什么”及“怎么教”的问题。
2025, 40(3): 269-276
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405131
摘要:
诺贝尔奖是当前国际科技前沿领域的最高奖项，代表科技发展的最高水平。本文总结了诺贝尔奖有关分析技术的主要成果，并与仪器分析课程相关联，分析了这些诺贝尔奖项的类别和特点。在此基础上探讨了将其引入仪器分析课程的方法措施，以充分调动学生学习兴趣和积极性，加深基础知识的学习掌握，并使学生在掌握国际仪器分析领域发展趋势的同时，深刻感悟其中所蕴含的创新思维和科学精神，提升自主创新意识和科学素养，最终达到提升教学效果和培养社会主义高素质全面发展创新人才的成效。
诺贝尔奖是当前国际科技前沿领域的最高奖项，代表科技发展的最高水平。本文总结了诺贝尔奖有关分析技术的主要成果，并与仪器分析课程相关联，分析了这些诺贝尔奖项的类别和特点。在此基础上探讨了将其引入仪器分析课程的方法措施，以充分调动学生学习兴趣和积极性，加深基础知识的学习掌握，并使学生在掌握国际仪器分析领域发展趋势的同时，深刻感悟其中所蕴含的创新思维和科学精神，提升自主创新意识和科学素养，最终达到提升教学效果和培养社会主义高素质全面发展创新人才的成效。
2025, 40(3): 277-284
doi: 10.12461/PKU.DXHX202412104
摘要:
秉持“科教融汇、协同育人”理念，融合人工智能(AI)与生物化学教学研究。本文探讨了AI技术在生物化学教学改革中的应用，构建了与生物医学工程专业教学案例——AI预测基因突变的功能效应，从案例实施背景、教学内容设计、组织实施及效果评价等方面，阐述了该AI赋能教学的典型案例设计与实施，培养学生的多学科交叉融合的学习思维。
秉持“科教融汇、协同育人”理念，融合人工智能(AI)与生物化学教学研究。本文探讨了AI技术在生物化学教学改革中的应用，构建了与生物医学工程专业教学案例——AI预测基因突变的功能效应，从案例实施背景、教学内容设计、组织实施及效果评价等方面，阐述了该AI赋能教学的典型案例设计与实施，培养学生的多学科交叉融合的学习思维。
2025, 40(3): 285-290
doi: 10.12461/PKU.DXHX202408084
摘要:
在高等教育深度产教融合背景下，应用型高校的仪器分析与实验课程如何进行有效的教学改革直接影响人才培养质量。针对该课程教学团队产业背景薄弱、内容偏重理论、方法传统守旧、考核评价改革不足等问题，我们采用融合校内师资和企业师资、重构教学内容、线上线下与校内校外交替教学、完善融合能力与素质的评价机制等手段进行教学改革。以上改革旨在夯实学生的知识基础，提升实践能力，塑造正确价值观，最终培养出符合国家发展要求的应用型人才。
在高等教育深度产教融合背景下，应用型高校的仪器分析与实验课程如何进行有效的教学改革直接影响人才培养质量。针对该课程教学团队产业背景薄弱、内容偏重理论、方法传统守旧、考核评价改革不足等问题，我们采用融合校内师资和企业师资、重构教学内容、线上线下与校内校外交替教学、完善融合能力与素质的评价机制等手段进行教学改革。以上改革旨在夯实学生的知识基础，提升实践能力，塑造正确价值观，最终培养出符合国家发展要求的应用型人才。
2025, 40(3): 291-301
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406023
摘要:
单分子电子学作为纳米技术的重要分支，致力于研究单个分子的电学特性，为发展超小型、低功耗电子器件提供理论基础与技术支撑。精确调控单分子结的电子传输性质，是该领域面临的核心技术挑战。电化学调控，凭借其卓越的调控性和可逆性，正成为单分子电子学中一个极具潜力的研究方向。本文综述了近十年电化学调控在单分子电子学中的应用进展，涵盖了电输运能级、分子价态、电极与分子间键合方式以及离子液体双电层栅极的调控策略。通过分析具体案例，旨在帮助学生了解单分子电子学的研究前沿，理解其在现代纳米电子学中的重要性。
单分子电子学作为纳米技术的重要分支，致力于研究单个分子的电学特性，为发展超小型、低功耗电子器件提供理论基础与技术支撑。精确调控单分子结的电子传输性质，是该领域面临的核心技术挑战。电化学调控，凭借其卓越的调控性和可逆性，正成为单分子电子学中一个极具潜力的研究方向。本文综述了近十年电化学调控在单分子电子学中的应用进展，涵盖了电输运能级、分子价态、电极与分子间键合方式以及离子液体双电层栅极的调控策略。通过分析具体案例，旨在帮助学生了解单分子电子学的研究前沿，理解其在现代纳米电子学中的重要性。
2025, 40(3): 302-307
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406059
摘要:
近年来，电化学技术不仅推动了能源、环保和材料科学等领域的进步，还为我们的日常生活提供了许多便利和保障。为了让电化学能够更贴近现实生活，让人们透过现象看到本质，本文将通过介绍自热包、体育产业、核酸检测等方面的电化学知识，主要包括电化学腐蚀发热、电化学储能技术以及石墨烯纳米复合材料在核酸传感器中的应用，提高人们对电化学的认识，从而更好地理解生活现象，提高科学素养。
近年来，电化学技术不仅推动了能源、环保和材料科学等领域的进步，还为我们的日常生活提供了许多便利和保障。为了让电化学能够更贴近现实生活，让人们透过现象看到本质，本文将通过介绍自热包、体育产业、核酸检测等方面的电化学知识，主要包括电化学腐蚀发热、电化学储能技术以及石墨烯纳米复合材料在核酸传感器中的应用，提高人们对电化学的认识，从而更好地理解生活现象，提高科学素养。
2025, 40(3): 308-317
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406086
摘要:
超分子化学领域的多种常用模块均具有氧化还原活性，它们参与的非共价相互作用对于电子得失较为敏感。电化学技术一方面可以通过电子转移产生活性物种，从而调节非共价相互作用，另一方面也可以提供其他表征手段无法获得的能量和动力学信息，因此成为超分子化学研究领域的主要工具之一。本文通过对典型案例的分析，简要总结了电化学技术在超分子化学研究工作中发挥的具体作用。
超分子化学领域的多种常用模块均具有氧化还原活性，它们参与的非共价相互作用对于电子得失较为敏感。电化学技术一方面可以通过电子转移产生活性物种，从而调节非共价相互作用，另一方面也可以提供其他表征手段无法获得的能量和动力学信息，因此成为超分子化学研究领域的主要工具之一。本文通过对典型案例的分析，简要总结了电化学技术在超分子化学研究工作中发挥的具体作用。
2025, 40(3): 318-327
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406089
摘要:
随着新型多肽药物开发领域的迅猛发展，天然多肽的化学修饰技术备受关注。与传统化学方法相比，有机电化学方法具有条件温和、化学选择性高、原子经济性好等诸多优点，符合绿色化学理念，已广泛应用于有机合成。近年来，该方法在复杂多肽修饰中的应用优势逐步显现。本文介绍了天然多肽的电化学修饰领域的最新进展，重点讨论了相关的实验方法、反应机理以及合成应用。
随着新型多肽药物开发领域的迅猛发展，天然多肽的化学修饰技术备受关注。与传统化学方法相比，有机电化学方法具有条件温和、化学选择性高、原子经济性好等诸多优点，符合绿色化学理念，已广泛应用于有机合成。近年来，该方法在复杂多肽修饰中的应用优势逐步显现。本文介绍了天然多肽的电化学修饰领域的最新进展，重点讨论了相关的实验方法、反应机理以及合成应用。
2025, 40(3): 328-332
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405039
摘要:
以中医师余一的治病经历，阐述了凉性中药的苦涩味道与其所含活性成分如生物碱、萜类、糖苷类等的关系，并对苦味的作用机理进行了详细剖析。通过深入认识苦味的作用机理，探讨了中药合剂苦味掩蔽剂的作用机理和功效，从而使得苦口的凉药更多地被人们所接受。
以中医师余一的治病经历，阐述了凉性中药的苦涩味道与其所含活性成分如生物碱、萜类、糖苷类等的关系，并对苦味的作用机理进行了详细剖析。通过深入认识苦味的作用机理，探讨了中药合剂苦味掩蔽剂的作用机理和功效，从而使得苦口的凉药更多地被人们所接受。
2025, 40(3): 333-341
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405177
摘要:
经典有机合成教学实验中，学生实验的产率通常不高，且结果不稳定。通过实验，学生通常只能了解到实验原理、实验流程和实验注意事项，对如何提高合成产品的产率和纯度缺乏深层次的探讨。为此，我们提出了高效实用的“逆向-逐级优化法”。本文以乙酸乙酯合成实验为例，采用色谱内标法分析产品的纯度和产率，将乙酸乙酯合成实验分解为反应蒸馏、洗涤干燥和产品蒸馏三个实验阶段，并按照从后向前的方式，对各阶段影响纯度和产率的主要因素进行优化。经过优化后，乙酸乙酯合成实验主要的影响因素和最优条件得以确定，不同学生在不同地区进行实验，均能保证产品纯度稳定在96%–99%之间，产率稳定在72%–75%之间。在经典有机实验中融入“逆向-逐级优化法”，不仅能帮助学生夯实基础，增强对基本操作技能的掌握和对理论知识的理解，还能培养学生的科研思维和解决问题的能力，从而让经典实验焕发新的活力。
经典有机合成教学实验中，学生实验的产率通常不高，且结果不稳定。通过实验，学生通常只能了解到实验原理、实验流程和实验注意事项，对如何提高合成产品的产率和纯度缺乏深层次的探讨。为此，我们提出了高效实用的“逆向-逐级优化法”。本文以乙酸乙酯合成实验为例，采用色谱内标法分析产品的纯度和产率，将乙酸乙酯合成实验分解为反应蒸馏、洗涤干燥和产品蒸馏三个实验阶段，并按照从后向前的方式，对各阶段影响纯度和产率的主要因素进行优化。经过优化后，乙酸乙酯合成实验主要的影响因素和最优条件得以确定，不同学生在不同地区进行实验，均能保证产品纯度稳定在96%–99%之间，产率稳定在72%–75%之间。在经典有机实验中融入“逆向-逐级优化法”，不仅能帮助学生夯实基础，增强对基本操作技能的掌握和对理论知识的理解，还能培养学生的科研思维和解决问题的能力，从而让经典实验焕发新的活力。
2025, 40(3): 342-348
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405181
摘要:
聚焦学科前沿，结合教师的科研成果，设计了一项综合有机化学实验——磷钨酸催化三苯甲醇的直接转化制备肟醚类化合物。实验以绿色固体酸磷钨酸为催化剂，碳酸二甲酯为绿色溶剂，用三苯甲醇与二苯甲酮肟在室温下反应生成肟醚和水，并考察了催化剂用量对产率的影响。此外，结合催化转化验证实验和紫外光谱分析结果推断了反应机理——亲核取代反应碳正离子历程。该实验具有绿色环保、反应条件温和、前沿新颖等优点，不仅能够提升学生的实验技能、综合能力和环保意识，还可以激发学生的科研兴趣和创新思维，适合作为高校教学实验。
聚焦学科前沿，结合教师的科研成果，设计了一项综合有机化学实验——磷钨酸催化三苯甲醇的直接转化制备肟醚类化合物。实验以绿色固体酸磷钨酸为催化剂，碳酸二甲酯为绿色溶剂，用三苯甲醇与二苯甲酮肟在室温下反应生成肟醚和水，并考察了催化剂用量对产率的影响。此外，结合催化转化验证实验和紫外光谱分析结果推断了反应机理——亲核取代反应碳正离子历程。该实验具有绿色环保、反应条件温和、前沿新颖等优点，不仅能够提升学生的实验技能、综合能力和环保意识，还可以激发学生的科研兴趣和创新思维，适合作为高校教学实验。
2025, 40(3): 349-354
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406109
摘要:
介绍了一个普通化学实验“化学能驱动的非平衡态变色”，主要包括基于三溴乙酸引发的pH跳跃导致的甲基红变色反应，并利用pH计对这一过程的机制进行了探究。通过本实验，可以帮助学生理解热力学稳态、动力学控制的非平衡态和能量耗散的非平衡态；掌握缓冲溶液、pH指示剂的基本概念；以及巩固一些常用仪器的使用方法。
介绍了一个普通化学实验“化学能驱动的非平衡态变色”，主要包括基于三溴乙酸引发的pH跳跃导致的甲基红变色反应，并利用pH计对这一过程的机制进行了探究。通过本实验，可以帮助学生理解热力学稳态、动力学控制的非平衡态和能量耗散的非平衡态；掌握缓冲溶液、pH指示剂的基本概念；以及巩固一些常用仪器的使用方法。
2025, 40(3): 355-362
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406067
摘要:
该研究探讨化学实验教学改革，结合光能存储技术和信息加密技术，旨在提升学生实践能力、创新精神和问题解决能力。通过制备碳点-无机盐复合材料，使学生理解光能存储原理；设计信息加密实验，强化信息安全意识和环保理念。强调实验教学培养学生素质、团队合作，为化学教育改革提供新思路和实践案例。
该研究探讨化学实验教学改革，结合光能存储技术和信息加密技术，旨在提升学生实践能力、创新精神和问题解决能力。通过制备碳点-无机盐复合材料，使学生理解光能存储原理；设计信息加密实验，强化信息安全意识和环保理念。强调实验教学培养学生素质、团队合作，为化学教育改革提供新思路和实践案例。
2025, 40(3): 363-370
doi: 10.12461/PKU.DXHX202407108
摘要:
结合计算化学，对现有的物理化学实验教材中的“偶极矩测定”实验进行拓展，通过势能曲线探究乙酸乙酯的可能结构，并将偶极矩计算与结构相联系，同时考虑不同条件对偶极矩计算结果的影响。实验能够从微观角度对宏观现象进行辨析，并帮助理解结构与性质之间的关系。整个实验坚持“教-学-评”一体化，实验设计与课程思政有机融合，通过案例分享、知识探究，可有效激发学习兴趣和热情，培养思辨的科学研究能力。
结合计算化学，对现有的物理化学实验教材中的“偶极矩测定”实验进行拓展，通过势能曲线探究乙酸乙酯的可能结构，并将偶极矩计算与结构相联系，同时考虑不同条件对偶极矩计算结果的影响。实验能够从微观角度对宏观现象进行辨析，并帮助理解结构与性质之间的关系。整个实验坚持“教-学-评”一体化，实验设计与课程思政有机融合，通过案例分享、知识探究，可有效激发学习兴趣和热情，培养思辨的科学研究能力。
2025, 40(3): 371-380
doi: 10.12461/PKU.DXHX202405150
摘要:
在追求培养高素质应用型人才的教育目标指引下，本文提出了一个综合性实验模块，该模块融合了高分子化学、生物医学工程和仪器分析等学科领域的基础知识与实验技能。本实验以磷酸钙作为凝胶化的钙源，通过精确调控氯化钙与磷酸钠溶液混合比例及过程，实现了磷酸钙颗粒在天然高分子海藻酸钠溶液中的均匀分散。这些颗粒在搅拌作用下缓慢释放钙离子，与海藻酸钠发生交联反应，从而形成粒径在微米范围内的海藻酸钙凝胶颗粒，并在此过程中实现对药物的高效包载。实验中运用了动态光散射技术来评估颗粒的粒径及分布，通过荧光分光光度法来分析其药物包载效率及释放行为。本实验方案立足于当前科研领域的热点，并采用了经过广泛验证的环保材料与方法，保证了实验的生态友好性。同时，该实验模型具有潜在的拓展性，可适用于其他响应型高分子及药物载体的研究。本实验设计旨在同步促进学生的基础实验技能与高级研究素养，通过在探索性学习环境中对学生进行指导，进一步激发和提升他们的创新思维和自主研究能力，从而培育出能够引领未来科研领域发展的创新型人才。
在追求培养高素质应用型人才的教育目标指引下，本文提出了一个综合性实验模块，该模块融合了高分子化学、生物医学工程和仪器分析等学科领域的基础知识与实验技能。本实验以磷酸钙作为凝胶化的钙源，通过精确调控氯化钙与磷酸钠溶液混合比例及过程，实现了磷酸钙颗粒在天然高分子海藻酸钠溶液中的均匀分散。这些颗粒在搅拌作用下缓慢释放钙离子，与海藻酸钠发生交联反应，从而形成粒径在微米范围内的海藻酸钙凝胶颗粒，并在此过程中实现对药物的高效包载。实验中运用了动态光散射技术来评估颗粒的粒径及分布，通过荧光分光光度法来分析其药物包载效率及释放行为。本实验方案立足于当前科研领域的热点，并采用了经过广泛验证的环保材料与方法，保证了实验的生态友好性。同时，该实验模型具有潜在的拓展性，可适用于其他响应型高分子及药物载体的研究。本实验设计旨在同步促进学生的基础实验技能与高级研究素养，通过在探索性学习环境中对学生进行指导，进一步激发和提升他们的创新思维和自主研究能力，从而培育出能够引领未来科研领域发展的创新型人才。
2025, 40(3): 381-386
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406087
摘要:
高效液相色谱(HPLC)是重要的仪器分析方法之一，然而大学仪器分析课程对于其固定相仅是粗略讲解，不能使学生将van Deemter方程理论知识与色谱柱固定相实际结构切实联系起来。本文介绍了一类新型核壳固定相，并从核壳型固定相的发展沿革、分离原理、结构优势几个方面分析了其教学应用。便于学生理解van Deemter方程应用并激发学生的学习兴趣。
高效液相色谱(HPLC)是重要的仪器分析方法之一，然而大学仪器分析课程对于其固定相仅是粗略讲解，不能使学生将van Deemter方程理论知识与色谱柱固定相实际结构切实联系起来。本文介绍了一类新型核壳固定相，并从核壳型固定相的发展沿革、分离原理、结构优势几个方面分析了其教学应用。便于学生理解van Deemter方程应用并激发学生的学习兴趣。
2025, 40(3): 387-389
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406032
摘要:
学术界在表述环加成反应时，(m + n + …)和[m + n + …]环加成混用，不利于准确的学术交流。本文介绍了国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规定的两种环加成反应表述方式，指明了它们的准确含义和使用环境。
学术界在表述环加成反应时，(m + n + …)和[m + n + …]环加成混用，不利于准确的学术交流。本文介绍了国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规定的两种环加成反应表述方式，指明了它们的准确含义和使用环境。
2025, 40(3): 390-401
doi: 10.12461/PKU.DXHX202409134
摘要:
本文从底层逻辑出发，基于平衡体系中的平衡表达式与基本定量关系式推导了滴定曲线反函数的通式，并基于此对滴定曲线的重要信息(包括化学计量点和滴定突跃范围)进行了简单讨论。
本文从底层逻辑出发，基于平衡体系中的平衡表达式与基本定量关系式推导了滴定曲线反函数的通式，并基于此对滴定曲线的重要信息(包括化学计量点和滴定突跃范围)进行了简单讨论。
2025, 40(3): 402-407
doi: 10.12461/PKU.DXHX202406003
摘要:
碳自由基是有机化学反应中的一类重要活性中间体，研究不同类型碳自由基的结构及稳定性对阐明有机反应机理及反应选择性具有重要意义。本文运用密度泛函理论，探讨了碳自由基的结构及稳定性，旨在帮助学生理解其结构特征及稳定性规律，并为理解相关反应提供坚实的理论基础。此外，我们还深入探讨了烷烃氯代反应的选择性，加强了学生对烷烃自由基取代反应的认识，使他们更全面地掌握这一主题。
碳自由基是有机化学反应中的一类重要活性中间体，研究不同类型碳自由基的结构及稳定性对阐明有机反应机理及反应选择性具有重要意义。本文运用密度泛函理论，探讨了碳自由基的结构及稳定性，旨在帮助学生理解其结构特征及稳定性规律，并为理解相关反应提供坚实的理论基础。此外，我们还深入探讨了烷烃氯代反应的选择性，加强了学生对烷烃自由基取代反应的认识，使他们更全面地掌握这一主题。
2025, 40(3): 408-414
doi: 10.12461/PKU.DXHX202407066
摘要:
有质量微观粒子的“波粒二象性”和“量子化”等是初学量子化学过程中必须理解但又难以理解的基本概念。本文以电子的能量方程和动量算符出发讨论微观粒子的波粒二象性、运动空间的限域化和能量的量子化，推理得出限域导致量子化的结论。
有质量微观粒子的“波粒二象性”和“量子化”等是初学量子化学过程中必须理解但又难以理解的基本概念。本文以电子的能量方程和动量算符出发讨论微观粒子的波粒二象性、运动空间的限域化和能量的量子化，推理得出限域导致量子化的结论。
2025, 40(3): 415-424
doi: 10.12461/PKU.DXHX202408063
摘要:
基于跃迁偶极矩阵元的基本公式，澄清了结构化学教材中关于原子光谱选律的几个疑惑问题，讨论了双原子分子转动和振动光谱、多原子分子红外光谱与拉曼光谱、紫外-可见电子光谱及圆二色谱选律的具体表述形式，并给出了相关等价判据。同时对多种光谱选律的含义与合理性进行了阐释。
基于跃迁偶极矩阵元的基本公式，澄清了结构化学教材中关于原子光谱选律的几个疑惑问题，讨论了双原子分子转动和振动光谱、多原子分子红外光谱与拉曼光谱、紫外-可见电子光谱及圆二色谱选律的具体表述形式，并给出了相关等价判据。同时对多种光谱选律的含义与合理性进行了阐释。
2024, 39(6): 1-6
doi: 10.3866/PKU.DXHX202404018
摘要:
基础学科拔尖创新人才培养是高校人才培养工作的重要任务。北京大学化学学科以培养“具有健全人格、独立思辨能力和国际竞争力”的杰出人才为使命，致力于培养热爱祖国、崇尚科学，具有高度社会责任感和科学文化素养的化学及相关领域的引领型人才。历经多年实践探索和传承发展，北大化学不断摸索出一条培养目标明确、培养特色鲜明、培养制度完善，培养成效显著的人才培养之路。与此同时，随着国际科技和人才竞争的加剧，对我国化学学科人才培养提出了新的迫切要求，北大化学也在根据新形势不断探索人才分类培养、本博贯通培养、高层次创新人才培养等人才培养新举措。
基础学科拔尖创新人才培养是高校人才培养工作的重要任务。北京大学化学学科以培养“具有健全人格、独立思辨能力和国际竞争力”的杰出人才为使命，致力于培养热爱祖国、崇尚科学，具有高度社会责任感和科学文化素养的化学及相关领域的引领型人才。历经多年实践探索和传承发展，北大化学不断摸索出一条培养目标明确、培养特色鲜明、培养制度完善，培养成效显著的人才培养之路。与此同时，随着国际科技和人才竞争的加剧，对我国化学学科人才培养提出了新的迫切要求，北大化学也在根据新形势不断探索人才分类培养、本博贯通培养、高层次创新人才培养等人才培养新举措。
2024, 39(6): 7-11
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311090
摘要:
新形势下基础学科高层次创新人才培养工作面临重大机遇与挑战，本文针对这一背景下产生的人才培养中遇到的具体问题，从教育学、心理学、马克思主义劳动观、马克思主义方法论等理论方法的角度，结合清华大学化学系的一些实际做法，理顺思政育人与专业育人同向同行的本质关系，探索利用思政育人突围基础学科尤其是化学专业高层次创新人才培养困境的途径。
新形势下基础学科高层次创新人才培养工作面临重大机遇与挑战，本文针对这一背景下产生的人才培养中遇到的具体问题，从教育学、心理学、马克思主义劳动观、马克思主义方法论等理论方法的角度，结合清华大学化学系的一些实际做法，理顺思政育人与专业育人同向同行的本质关系，探索利用思政育人突围基础学科尤其是化学专业高层次创新人才培养困境的途径。
2024, 39(6): 12-16
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311089
摘要:
随着多学科交叉研究的兴起，交叉学科的建设和人才培养成为国内高校化学等学科普遍关注的命题。本文结合南京大学化学生物学交叉学科建设和人才培养的经验，从高水平的化生医药交叉研究平台建设如何促进化生交叉学科师资队伍建设和研究生培养的角度展开，展示了一条借助高校高水平研究平台建设助推交叉学科建设和人才培养的可行路径。
随着多学科交叉研究的兴起，交叉学科的建设和人才培养成为国内高校化学等学科普遍关注的命题。本文结合南京大学化学生物学交叉学科建设和人才培养的经验，从高水平的化生医药交叉研究平台建设如何促进化生交叉学科师资队伍建设和研究生培养的角度展开，展示了一条借助高校高水平研究平台建设助推交叉学科建设和人才培养的可行路径。
2024, 39(6): 17-22
doi: 10.3866/PKU.DXHX202403047
摘要:
化学学科研究生教育担负着为国家培养化学类高层次人才的重任。吉林大学化学学科持续优化研究生培养模式，推动培养具有坚定理想信念、深厚学术底蕴、优秀的创新精神和实践能力、同时具备国际竞争力的复合型人才。本文从深化课程改革、搭建优质平台、推进以赛促学、强化五育并举等方面介绍了吉林大学化学学科在研究生培养方面的探索。
化学学科研究生教育担负着为国家培养化学类高层次人才的重任。吉林大学化学学科持续优化研究生培养模式，推动培养具有坚定理想信念、深厚学术底蕴、优秀的创新精神和实践能力、同时具备国际竞争力的复合型人才。本文从深化课程改革、搭建优质平台、推进以赛促学、强化五育并举等方面介绍了吉林大学化学学科在研究生培养方面的探索。
2024, 39(6): 23-28
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311098
摘要:
化学专业研究生的科研创新能力关乎国家科技进步和社会经济发展，本文分析了地方高等院校化学专业研究生科研创新能力培养面临的现状，结合实践经验从学院的培养管理和导师的培养方式两个角度进行了探讨，并展示了这些经验在研究生科研创新能力培养方面的初步成效，为地方高等院校化学专业研究生的科研创新能力培养提供借鉴。
化学专业研究生的科研创新能力关乎国家科技进步和社会经济发展，本文分析了地方高等院校化学专业研究生科研创新能力培养面临的现状，结合实践经验从学院的培养管理和导师的培养方式两个角度进行了探讨，并展示了这些经验在研究生科研创新能力培养方面的初步成效，为地方高等院校化学专业研究生的科研创新能力培养提供借鉴。
2024, 39(6): 29-36
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312032
摘要:
研究生培养肩负着高层次人才培养和创新创造的使命，是国家发展的重要基石。东北师范大学化学学科以立德树人、服务需求、提高质量、追求卓越为主线，重点从完善培养方案，严控培养环节，强化论文质量管控，落实创新成果要求，创新人才培养一体化五方面举措，努力构建质量更高、效益更好、优势充分释放的研究生培养体系。
研究生培养肩负着高层次人才培养和创新创造的使命，是国家发展的重要基石。东北师范大学化学学科以立德树人、服务需求、提高质量、追求卓越为主线，重点从完善培养方案，严控培养环节，强化论文质量管控，落实创新成果要求，创新人才培养一体化五方面举措，努力构建质量更高、效益更好、优势充分释放的研究生培养体系。
2024, 39(6): 37-41
doi: 10.3866/PKU.DXHX202401013
摘要:
研究生教育在社会主义现代化建设的进程中发挥了不可替代的重要作用。本文围绕化学学科的特点，探讨化学类学术型硕士研究生教育的现状，提出学术型硕士研究生教育中存在对专业基础知识的教学重视不够、对研究生科研素养的培养不足和对研究生缺乏职业规划教育等问题。针对这些问题，本文提出若干应对策略。
研究生教育在社会主义现代化建设的进程中发挥了不可替代的重要作用。本文围绕化学学科的特点，探讨化学类学术型硕士研究生教育的现状，提出学术型硕士研究生教育中存在对专业基础知识的教学重视不够、对研究生科研素养的培养不足和对研究生缺乏职业规划教育等问题。针对这些问题，本文提出若干应对策略。
2024, 39(6): 42-49
doi: 10.3866/PKU.DXHX202402009
摘要:
西北大学立足于地方综合性大学的特点，针对西部地方高校化学拔尖人才贯通培养过程中存在的主要教学问题，凝练了“化材灯火”奋斗精神，明晰了“价值引领-思维涵养-精神塑造”“三聚焦”立德铸魂实施新路径，构建了“立体化课程体系-系统化专业训练-开放化创新实践”“三化一中心”人才培养体系和“学校-学院-社会-导师-学生”五位一体质量保障体系，形成了独具特色的化学拔尖创新人才“进阶式”贯通培养新模式，满足了本硕博不同学位类型、不同专业基础创新人才培养的需要，有力支撑了西部经济社会发展。本文介绍了西北大学化学研究生教育改革的举措和成效。
西北大学立足于地方综合性大学的特点，针对西部地方高校化学拔尖人才贯通培养过程中存在的主要教学问题，凝练了“化材灯火”奋斗精神，明晰了“价值引领-思维涵养-精神塑造”“三聚焦”立德铸魂实施新路径，构建了“立体化课程体系-系统化专业训练-开放化创新实践”“三化一中心”人才培养体系和“学校-学院-社会-导师-学生”五位一体质量保障体系，形成了独具特色的化学拔尖创新人才“进阶式”贯通培养新模式，满足了本硕博不同学位类型、不同专业基础创新人才培养的需要，有力支撑了西部经济社会发展。本文介绍了西北大学化学研究生教育改革的举措和成效。
2024, 39(6): 50-54
doi: 10.3866/PKU.DXHX202401044
摘要:
目前化学学科发展面临科学技术进步迅速、多学科快速交叉融合以及信息大爆炸的机遇。如何建立适应新形势的课程体系，是当前化学研究生教育面临的难题之一。本文介绍了复旦大学化学系针对研究生培养过程中发现的课程体系短板，在强化化学基础课程建设、加强实验安全课程建设、课程与科研联动补强等方面做出的实践探索。重点建设四门基础课程，强调知识与能力的一体化，培养科学评判精神；开设实验安全课程系统培养安全思维，提升研究生安全意识和应急处理能力；在培养方案上通过打破二级专业壁垒，建立优生优培特区，改革课程考核制度实现课程与科研的联动补强。
目前化学学科发展面临科学技术进步迅速、多学科快速交叉融合以及信息大爆炸的机遇。如何建立适应新形势的课程体系，是当前化学研究生教育面临的难题之一。本文介绍了复旦大学化学系针对研究生培养过程中发现的课程体系短板，在强化化学基础课程建设、加强实验安全课程建设、课程与科研联动补强等方面做出的实践探索。重点建设四门基础课程，强调知识与能力的一体化，培养科学评判精神；开设实验安全课程系统培养安全思维，提升研究生安全意识和应急处理能力；在培养方案上通过打破二级专业壁垒，建立优生优培特区，改革课程考核制度实现课程与科研的联动补强。
2024, 39(6): 55-62
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310018
摘要:
本文以南京邮电大学为例，通过建立“竞赛-学生-教学”三链融合创新实践和“动机-问题-方案-反馈”四元驱动方法，激发研究生的创新潜能。通过教学科研改革和科研文化建设，提升学生创新能力和科研实践能力，提高电子信息院校化学专业研究生的创新能力培养水平，为电子信息院校的人才培养和科技创新提供借鉴。
本文以南京邮电大学为例，通过建立“竞赛-学生-教学”三链融合创新实践和“动机-问题-方案-反馈”四元驱动方法，激发研究生的创新潜能。通过教学科研改革和科研文化建设，提升学生创新能力和科研实践能力，提高电子信息院校化学专业研究生的创新能力培养水平，为电子信息院校的人才培养和科技创新提供借鉴。
2024, 39(6): 63-71
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310135
摘要:
本文从材料与化学专业研究生专业英语课程的现状出发，根据不同研究领域和方向，梳理和概括专业英语教学内容；采用模块化-进阶式教学策略，探究如何构建“对分课堂+翻转课堂”多维互动的教学模式，以帮助学生形成专业英语知识脉络，调动学生学习专业英语的主动性和积极性，提高其学习效率。“对分课堂+翻转课堂”多维互动的教学模式丰富了学习形式，增强了学习过程的实践性和互动性，实现了师生交互时空最大化延展。课前、课后充分运用慕课的优势资源，以巩固学习效果；并通过“模拟学术研讨会”“思政主题报告会”“英语你划我猜”和“科研海报”等小组活动提高学生学习自主性。本论文的研究成果将为英语专业课程的教学改革提供重要的理论和实践基础。
本文从材料与化学专业研究生专业英语课程的现状出发，根据不同研究领域和方向，梳理和概括专业英语教学内容；采用模块化-进阶式教学策略，探究如何构建“对分课堂+翻转课堂”多维互动的教学模式，以帮助学生形成专业英语知识脉络，调动学生学习专业英语的主动性和积极性，提高其学习效率。“对分课堂+翻转课堂”多维互动的教学模式丰富了学习形式，增强了学习过程的实践性和互动性，实现了师生交互时空最大化延展。课前、课后充分运用慕课的优势资源，以巩固学习效果；并通过“模拟学术研讨会”“思政主题报告会”“英语你划我猜”和“科研海报”等小组活动提高学生学习自主性。本论文的研究成果将为英语专业课程的教学改革提供重要的理论和实践基础。
2024, 39(6): 72-82
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311020
摘要:
研究生教育是培养拔尖创新人才的关键环节，是实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略的核心内驱力。加快构建研究生课程思政体系，创新研究生课程思政融入方式，有利于夯实学生成长成才的思想基础，培养高素质的拔尖创新型科技人才。本文以应用化学专业研究生课程思政建设为例，结合本科思政课程建设经验，探讨多项实践路径，旨在为高素质化学人才培养体系构建提供参考，为全面建设社会主义现代化强国储才蓄能。
研究生教育是培养拔尖创新人才的关键环节，是实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略的核心内驱力。加快构建研究生课程思政体系，创新研究生课程思政融入方式，有利于夯实学生成长成才的思想基础，培养高素质的拔尖创新型科技人才。本文以应用化学专业研究生课程思政建设为例，结合本科思政课程建设经验，探讨多项实践路径，旨在为高素质化学人才培养体系构建提供参考，为全面建设社会主义现代化强国储才蓄能。
2024, 39(6): 83-89
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311073
摘要:
在研究生分类培养过程中，结合工科高校材料与化工专业及学科特点，梳理专业学位研究生课程体系、论文选题、专业实践及就业能力等多方面育人举措，开展化学类专业学位研究生培养探索与实践。以提升专业学位研究生的工程实践能力为根本点，加强课程资源建设、实践教学及创新创业能力培养等重点环节过程管理，切实提升专业学位研究生培养质量。
在研究生分类培养过程中，结合工科高校材料与化工专业及学科特点，梳理专业学位研究生课程体系、论文选题、专业实践及就业能力等多方面育人举措，开展化学类专业学位研究生培养探索与实践。以提升专业学位研究生的工程实践能力为根本点，加强课程资源建设、实践教学及创新创业能力培养等重点环节过程管理，切实提升专业学位研究生培养质量。
2024, 39(6): 90-97
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311049
摘要:
多学科交叉融合的科研模式为解决复杂的科学问题提供了有利契机，行业科技的进步和核心技术的攻克对高水平复合型人才的培养提出了新的要求。本篇文章重点关注化学专业研究生教育中复合型人才培养模式的构建，分析学科交叉过程中存在的主要问题，分析中国人民大学化学系功能高分子材料与器件实验室人才培养过程中的实践案例，提出“需求牵引，因材施教，文理交融”的核心培养理念，通过与材料学、农学、林学、医学、工学、档案学等学科的交叉合作，探索具有跨一级学科综合素养的复合型人才培养新道路。
多学科交叉融合的科研模式为解决复杂的科学问题提供了有利契机，行业科技的进步和核心技术的攻克对高水平复合型人才的培养提出了新的要求。本篇文章重点关注化学专业研究生教育中复合型人才培养模式的构建，分析学科交叉过程中存在的主要问题，分析中国人民大学化学系功能高分子材料与器件实验室人才培养过程中的实践案例，提出“需求牵引，因材施教，文理交融”的核心培养理念，通过与材料学、农学、林学、医学、工学、档案学等学科的交叉合作，探索具有跨一级学科综合素养的复合型人才培养新道路。
2024, 39(6): 98-102
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312093
摘要:
本文分析了材料与化工专业学位研究生培养存在的问题，在此基础上探讨了“项目制”培养专业学位研究生的模式，包括建立联合培养基地，改革招生方式，实行“双平台”教学、“专业实践-科创实践-学位论文”一体化、“双导师制”和“企业评价-学校评价”一体化等方式方法，必将强有力促进材料化工行业高层次创新型复合人才的培养。
本文分析了材料与化工专业学位研究生培养存在的问题，在此基础上探讨了“项目制”培养专业学位研究生的模式，包括建立联合培养基地，改革招生方式，实行“双平台”教学、“专业实践-科创实践-学位论文”一体化、“双导师制”和“企业评价-学校评价”一体化等方式方法，必将强有力促进材料化工行业高层次创新型复合人才的培养。
2024, 39(6): 103-111
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312059
摘要:
本文对如何在航空航天特色背景下进行高分子化学课程的本研一体化教学，进行了教学探索和教学实践，建立了具有航空航天特色的层次化、模块化的高分子化学课程体系。结果表明以上教学改革在人才培养中兼顾高分子通用知识和行业专业知识，促进了具有航空航天化学专业特色的毕业生培养，在学生就业、竞赛成绩等方面成效显著。
本文对如何在航空航天特色背景下进行高分子化学课程的本研一体化教学，进行了教学探索和教学实践，建立了具有航空航天特色的层次化、模块化的高分子化学课程体系。结果表明以上教学改革在人才培养中兼顾高分子通用知识和行业专业知识，促进了具有航空航天化学专业特色的毕业生培养，在学生就业、竞赛成绩等方面成效显著。
2024, 39(6): 112-121
doi: 10.3866/PKU.DXHX202402022
摘要:
本文根据笔者多年的科研及研究生指导经验，分析了药物化学研究生培养中存在的问题，总结了药物化学专业研究生培养的有效做法。
本文根据笔者多年的科研及研究生指导经验，分析了药物化学研究生培养中存在的问题，总结了药物化学专业研究生培养的有效做法。
2024, 39(6): 122-127
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310059
摘要:
针对研究生课程思政起步晚、问题多、难度大的问题，本文以“发光材料研究进展”为教学案例，从教学目标、教学设计、教学实践、教学考核等环节多方面入手，系统性对如何进行研究生课程思政进行了实践探索，提出了“经典孕育创新，传承经典”的原创性思政思想，凝练了“育人为本，实践为基，创新为魂”的教学理念。
针对研究生课程思政起步晚、问题多、难度大的问题，本文以“发光材料研究进展”为教学案例，从教学目标、教学设计、教学实践、教学考核等环节多方面入手，系统性对如何进行研究生课程思政进行了实践探索，提出了“经典孕育创新，传承经典”的原创性思政思想，凝练了“育人为本，实践为基，创新为魂”的教学理念。
2024, 39(6): 128-131
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310015
摘要:
专业英文阅读与写作是研究生独立开展科研工作的重要能力之一。我们采用线上翻转课堂的教学方式，安排高分子专业博士新生按照论文基本结构轮流讲解所在课题组研究方向近年发表的一篇代表性论文，其他学生则对该论文进行学术总结并提出修改意见。三年来的实践表明，这样翻转课堂的教学模式达到了较好的教学效果。
专业英文阅读与写作是研究生独立开展科研工作的重要能力之一。我们采用线上翻转课堂的教学方式，安排高分子专业博士新生按照论文基本结构轮流讲解所在课题组研究方向近年发表的一篇代表性论文，其他学生则对该论文进行学术总结并提出修改意见。三年来的实践表明，这样翻转课堂的教学模式达到了较好的教学效果。
2024, 39(6): 132-136
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311018
摘要:
为了贯彻落实习近平总书记的研究生教育工作会议讲话精神，将“全程育人、全方位育人”作为研究生“实用仪器分析理论”课的建设目标。课程将理论联系实际、培养学生严谨治学态度、树立家国情怀等思政元素深度融合到教学过程中。通过教学过程中实践、反馈、提升的循环探索，将对研究生教育理想信念层面的精神指引融入到“润物细无声”的知识教学中。
为了贯彻落实习近平总书记的研究生教育工作会议讲话精神，将“全程育人、全方位育人”作为研究生“实用仪器分析理论”课的建设目标。课程将理论联系实际、培养学生严谨治学态度、树立家国情怀等思政元素深度融合到教学过程中。通过教学过程中实践、反馈、提升的循环探索，将对研究生教育理想信念层面的精神指引融入到“润物细无声”的知识教学中。
2024, 39(6): 137-144
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312010
摘要:
在“双一流”建设背景下，推进课程教学的“产学研用”深度融合是提升研究生培养质量以满足新时期高层次人才新需求的有效途径。本文在“产学研用”教学一体化背景下，基于目前环境功能材料课程教学存在问题，对“产学研用”一体化教学机制、教学内容和教学模式、教学手段以及教学评价体系等方面的课程教学建设进行改革探索，以期提高该课程教学质量的同时，强化对学生专业能力、科研能力和实践能力的培养，并为推动培养全方位高质量人才与社会人才需求的有效衔接提供一定参考。
在“双一流”建设背景下，推进课程教学的“产学研用”深度融合是提升研究生培养质量以满足新时期高层次人才新需求的有效途径。本文在“产学研用”教学一体化背景下，基于目前环境功能材料课程教学存在问题，对“产学研用”一体化教学机制、教学内容和教学模式、教学手段以及教学评价体系等方面的课程教学建设进行改革探索，以期提高该课程教学质量的同时，强化对学生专业能力、科研能力和实践能力的培养，并为推动培养全方位高质量人才与社会人才需求的有效衔接提供一定参考。
2024, 39(6): 145-150
doi: 10.3866/PKU.DXHX202402024
摘要:
研究生教育是高等教育的最高层次，是衡量一个国家高等教育竞争力的关键标志，是拔尖创新人才自主培养的主渠道。为了提高人才培养质量，在“以学生为中心，注重科学思维培养，注重科研能力培养以及注重国际视野培养”的教学思想指导下，针对有机结构分析课程教学过程中存在的难点问题，从“教学理念的国际化、教学内容的国际化、教学团队的国际化、教学方法的国际化”等方面进行创新教学实践，取得了一系列成果，有效地提升了学生的科研水平，对于创新型人才的培养起到了积极的推动作用。
研究生教育是高等教育的最高层次，是衡量一个国家高等教育竞争力的关键标志，是拔尖创新人才自主培养的主渠道。为了提高人才培养质量，在“以学生为中心，注重科学思维培养，注重科研能力培养以及注重国际视野培养”的教学思想指导下，针对有机结构分析课程教学过程中存在的难点问题，从“教学理念的国际化、教学内容的国际化、教学团队的国际化、教学方法的国际化”等方面进行创新教学实践，取得了一系列成果，有效地提升了学生的科研水平，对于创新型人才的培养起到了积极的推动作用。
2024, 39(6): 151-159
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312096
摘要:
本文以“太阳能电池性能提升技术”课程为案例，通过引入元认知理论，深化研究生专业课程的思政教育元素融入。详细探讨了元认知深化对专业课程思政教育的影响，包括专业深度与广度的统一、跨学科思维、自主学习与批判性思维、社会责任感、创新能力和个体终身学习态度。通过反思性学习活动，促进学生元认知能力提升，将专业知识学习与思政教育元素有机融合，培养全面发展的高层次专业人才。为培养全面素质研究生人才提供了有益思路，符合当前高等教育趋势，也契合中国特色社会主义培养目标。
本文以“太阳能电池性能提升技术”课程为案例，通过引入元认知理论，深化研究生专业课程的思政教育元素融入。详细探讨了元认知深化对专业课程思政教育的影响，包括专业深度与广度的统一、跨学科思维、自主学习与批判性思维、社会责任感、创新能力和个体终身学习态度。通过反思性学习活动，促进学生元认知能力提升，将专业知识学习与思政教育元素有机融合，培养全面发展的高层次专业人才。为培养全面素质研究生人才提供了有益思路，符合当前高等教育趋势，也契合中国特色社会主义培养目标。
2024, 39(6): 160-165
doi: 10.3866/PKU.DXHX202401074
摘要:
在研究生基础课“化学反应动力学”教学中，秉持“以学生的学习和发展为中心”的教育理念，将课程内容与课程思政和学科前沿紧密融合，并交替采用问题驱动学习(PBL)和基于研究学习(RBL)的教学模式，带动研究生发挥学习主体的能动性，促进夯实基础知识，形成科学的理性思维及创新能力，提升综合分析-解决问题能力，为研究生后续取得科研创新成果打下坚实基础。
在研究生基础课“化学反应动力学”教学中，秉持“以学生的学习和发展为中心”的教育理念，将课程内容与课程思政和学科前沿紧密融合，并交替采用问题驱动学习(PBL)和基于研究学习(RBL)的教学模式，带动研究生发挥学习主体的能动性，促进夯实基础知识，形成科学的理性思维及创新能力，提升综合分析-解决问题能力，为研究生后续取得科研创新成果打下坚实基础。
2024, 39(6): 166-173
doi: 10.3866/PKU.DXHX202402010
摘要:
为培养高素质研究型创新型人才，对研究生课程“元素无机化学”的课程资源建设和教学模式改革进行了探索与实践。主要举措包括重构分层知识体系、建设多维课程资源、推进线上线下混合式教学、实施全程多维评价、深度融入课程思政。多措并举，提高了学生自主学习、拓展学习、交互学习的能力，实现了“知识传授、能力培养和价值引领浑然一体”的人才培养目标，提升了学生的综合素养和科技创新能力。
为培养高素质研究型创新型人才，对研究生课程“元素无机化学”的课程资源建设和教学模式改革进行了探索与实践。主要举措包括重构分层知识体系、建设多维课程资源、推进线上线下混合式教学、实施全程多维评价、深度融入课程思政。多措并举，提高了学生自主学习、拓展学习、交互学习的能力，实现了“知识传授、能力培养和价值引领浑然一体”的人才培养目标，提升了学生的综合素养和科技创新能力。
2024, 39(6): 174-180
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310058
摘要:
在我国科技发展需求和新百年时代变革的背景下，特别是国家正在经历从“制造大国”向“制造强国”转变的历史性跨越期，探讨了仪器分析课程的新使命，即从基础化学教育的层面为培养学生的创新意识和创造能力提供指引，为国家的仪器设备产业化发展提供一定支撑。为实现这一宏大艰巨的新使命，在仪器分析教学过程中应突出仪器分析的“顶天立地”的特征以及其在化学教育中连通化学中各个分支和其他学科中所处的重要地位，仪器分析的教学也为智能制造教育提供了极好的切入点。同时本文分析了当前仪器分析教学所面临的挑战，即新时代的仪器分析课程如何培养出不但要能真正理解仪器、会使用仪器，而且要具有能创新制造仪器并能发展相应产业的新一代人才，以使教学能更好地适应社会发展趋势和国家战略需求，并指出在教学实践中迎接这种挑战的方法。
在我国科技发展需求和新百年时代变革的背景下，特别是国家正在经历从“制造大国”向“制造强国”转变的历史性跨越期，探讨了仪器分析课程的新使命，即从基础化学教育的层面为培养学生的创新意识和创造能力提供指引，为国家的仪器设备产业化发展提供一定支撑。为实现这一宏大艰巨的新使命，在仪器分析教学过程中应突出仪器分析的“顶天立地”的特征以及其在化学教育中连通化学中各个分支和其他学科中所处的重要地位，仪器分析的教学也为智能制造教育提供了极好的切入点。同时本文分析了当前仪器分析教学所面临的挑战，即新时代的仪器分析课程如何培养出不但要能真正理解仪器、会使用仪器，而且要具有能创新制造仪器并能发展相应产业的新一代人才，以使教学能更好地适应社会发展趋势和国家战略需求，并指出在教学实践中迎接这种挑战的方法。
2024, 39(6): 181-188
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310081
摘要:
过硬的实验室条件、高效的管理对于实验课教学至关重要。为了能够更科学有效地使用实验室，为教师和学生提供更加良好的教学平台，实验室技术人员需要进行更加高效的实验室管理。在大类招生的背景下，无机化学实验室作为大学生进入实验室的第一站，以服务师生为宗旨，以课程需求为导向，实验室技术人员从实验室布局、实验室管理制度的执行等管理方面进行了探索和实践。
过硬的实验室条件、高效的管理对于实验课教学至关重要。为了能够更科学有效地使用实验室，为教师和学生提供更加良好的教学平台，实验室技术人员需要进行更加高效的实验室管理。在大类招生的背景下，无机化学实验室作为大学生进入实验室的第一站，以服务师生为宗旨，以课程需求为导向，实验室技术人员从实验室布局、实验室管理制度的执行等管理方面进行了探索和实践。
2024, 39(6): 189-194
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310014
摘要:
针对分析化学课程传统教学模式的痛点，以课程思政为契机，对课程实施教学改革。阐述了分析化学课程思政建设的总体思路，从重修教学大纲、重构教学内容、改革教学模式、改革课程考核方式等多方位协同进行。通过线上线下混合式教学改革，使教师的价值引领与学生的深度参与同步进行，实现知识传授、能力培养和价值塑造三位一体的培养目标。
针对分析化学课程传统教学模式的痛点，以课程思政为契机，对课程实施教学改革。阐述了分析化学课程思政建设的总体思路，从重修教学大纲、重构教学内容、改革教学模式、改革课程考核方式等多方位协同进行。通过线上线下混合式教学改革，使教师的价值引领与学生的深度参与同步进行，实现知识传授、能力培养和价值塑造三位一体的培养目标。
2024, 39(6): 195-200
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310112
摘要:
在“互联网+”信息化的大趋势和高考改革下，化学学科的教学改革不断深化，华南师范大学结构化学课程教学团队进行了深度结合的线上线下混合教学的改革和实践探索。本文介绍了课程教学改革的探索、历程和建设实践情况，依托学校“砺儒云课堂”平台将线下与线上课程打通，优势互补，建设成富有成效的线上线下混合课程。线下课程考试成绩、线上参与程度以及学生对课程的评价表明，此线上线下混合教学课程得到学生一致认可，学生的创新思维明显提升，达到令人满意教学效果。
在“互联网+”信息化的大趋势和高考改革下，化学学科的教学改革不断深化，华南师范大学结构化学课程教学团队进行了深度结合的线上线下混合教学的改革和实践探索。本文介绍了课程教学改革的探索、历程和建设实践情况，依托学校“砺儒云课堂”平台将线下与线上课程打通，优势互补，建设成富有成效的线上线下混合课程。线下课程考试成绩、线上参与程度以及学生对课程的评价表明，此线上线下混合教学课程得到学生一致认可，学生的创新思维明显提升，达到令人满意教学效果。
2024, 39(6): 201-206
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310099
摘要:
研究型实验教学是当前高校实验教学的研究热点。硝酸银是一种价格比较昂贵的试剂，从含银废液中回收硝酸银，不仅能解决环境污染问题，也能节约实验成本。该实验所需仪器设备简单，涉及的操作及过程中出现的问题等，学生也能够利用所学知识和技能有效解决。本文以含银废液为原料回收硝酸银为实验项目，让学生自己设计实验方案，并通过方案的实施，体验研究型实验教学的过程，达到培养学生科学研究意识的目的。
研究型实验教学是当前高校实验教学的研究热点。硝酸银是一种价格比较昂贵的试剂，从含银废液中回收硝酸银，不仅能解决环境污染问题，也能节约实验成本。该实验所需仪器设备简单，涉及的操作及过程中出现的问题等，学生也能够利用所学知识和技能有效解决。本文以含银废液为原料回收硝酸银为实验项目，让学生自己设计实验方案，并通过方案的实施，体验研究型实验教学的过程，达到培养学生科学研究意识的目的。
2024, 39(6): 207-213
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310065
摘要:
以经典有机化学实验项目——肉桂酸的合成为例，介绍在有机合成实验教学中引入逆向思维的教学设计，经改进后，实验融入了丰富的思政元素，逆向推理思维模式的引入，避免了“照方抓药”式的实验教学；学生通过探究多条合成路线构建目标分子，进一步加深了对有机合成内涵的理解；本项目融入了三项诺贝尔化学奖成果，确保了教学内容的前沿性和先进性。
以经典有机化学实验项目——肉桂酸的合成为例，介绍在有机合成实验教学中引入逆向思维的教学设计，经改进后，实验融入了丰富的思政元素，逆向推理思维模式的引入，避免了“照方抓药”式的实验教学；学生通过探究多条合成路线构建目标分子，进一步加深了对有机合成内涵的理解；本项目融入了三项诺贝尔化学奖成果，确保了教学内容的前沿性和先进性。
2024, 39(6): 214-219
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310086
摘要:
创新创业教育是我国高等教育服务国家重大战略需求的重要途径。因人才需求侧的改变，本研究以中南大学应用化学专业为依托，将创新创业教育这一元素有机地引入到应用化学专业的培养体系之中。然而，创新创业教育与应用化学专业人才培养深度融合过程中出现了课程理念模糊、课程资源匮乏、课程评价单一等困境，我们尝试从培养模式改革、跨学科实践、立体教学等方面入手，结合我校学生在校企合作及国家、省级以及学校创新创业资助成果的案例，探寻创新创业教育与专业课程融合之策。
创新创业教育是我国高等教育服务国家重大战略需求的重要途径。因人才需求侧的改变，本研究以中南大学应用化学专业为依托，将创新创业教育这一元素有机地引入到应用化学专业的培养体系之中。然而，创新创业教育与应用化学专业人才培养深度融合过程中出现了课程理念模糊、课程资源匮乏、课程评价单一等困境，我们尝试从培养模式改革、跨学科实践、立体教学等方面入手，结合我校学生在校企合作及国家、省级以及学校创新创业资助成果的案例，探寻创新创业教育与专业课程融合之策。
2024, 39(6): 220-225
doi: 10.3866/PKU.DXHX202309104
摘要:
“产教融合，校企合作”是高校培养新时代所需人才的重要途径之一，牵引着人才培养的发展方向。为顺应时代对人才的需求，并结合我院应用化学专业人才培养目标，本文针对我院应用化学专业提出构建“产教融合、校企合作、多位一体、虚实结合”的创新人才培养实践教学体系。以培养学生的实践创新能力为核心，通过搭建校企合作实践教学平台，设置“基础实验-综合训练-创新设计”三个层次的实验，推进多位一体、虚实结合的实践教学模式，对学生实行个性化培养，使培养的人才与社会需求相适应，并服务于经济社会的发展。
“产教融合，校企合作”是高校培养新时代所需人才的重要途径之一，牵引着人才培养的发展方向。为顺应时代对人才的需求，并结合我院应用化学专业人才培养目标，本文针对我院应用化学专业提出构建“产教融合、校企合作、多位一体、虚实结合”的创新人才培养实践教学体系。以培养学生的实践创新能力为核心，通过搭建校企合作实践教学平台，设置“基础实验-综合训练-创新设计”三个层次的实验，推进多位一体、虚实结合的实践教学模式，对学生实行个性化培养，使培养的人才与社会需求相适应，并服务于经济社会的发展。
2024, 39(6): 226-230
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310095
摘要:
芳香亲核取代反应被有机化学家广泛地用于有机化合物的合成，是最重要的合成反应之一。教材中对于该反应机理的介绍为分步过程，但是随着研究的深入，通过协同过程的芳香亲核取代反应已经被广泛证实。本文简要回顾了分步进行的芳香亲核取代反应，重点介绍了协同芳香亲核取代反应的几个实例，阐述了反应设计对机理研究的重要性。通过将科研成果融入教学过程，有助于进一步加深对芳香亲核取代反应的理解。
芳香亲核取代反应被有机化学家广泛地用于有机化合物的合成，是最重要的合成反应之一。教材中对于该反应机理的介绍为分步过程，但是随着研究的深入，通过协同过程的芳香亲核取代反应已经被广泛证实。本文简要回顾了分步进行的芳香亲核取代反应，重点介绍了协同芳香亲核取代反应的几个实例，阐述了反应设计对机理研究的重要性。通过将科研成果融入教学过程，有助于进一步加深对芳香亲核取代反应的理解。
2024, 39(6): 231-237
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310040
摘要:
量子点材料，由于其受激发光、发射半峰宽窄、发光颜色连续可调等优良的性能，近些年来受到人们越来越多的关注，并拓展了很多相关方面的研究。本文从材料元素组成的角度简单介绍了量子点的类型及其在LED、太阳能电池、生物医用以及重金属离子检测等领域的应用。
量子点材料，由于其受激发光、发射半峰宽窄、发光颜色连续可调等优良的性能，近些年来受到人们越来越多的关注，并拓展了很多相关方面的研究。本文从材料元素组成的角度简单介绍了量子点的类型及其在LED、太阳能电池、生物医用以及重金属离子检测等领域的应用。
2024, 39(6): 238-245
doi: 10.3866/PKU.DXHX202401047
摘要:
敦煌壁画，作为中国古代艺术的瑰宝，是一个丰富的历史、文化、艺术和宗教文化遗产宝库，其价值不可估量。这些壁画所用的颜料，皆为天然矿物精心挑选而成，它们为敦煌壁画带来了独一无二的色彩与质感。深入理解这些颜料的特性，有助于我们更好地欣赏艺术、文化和历史的深厚底蕴，也是壁画保护与修复的基础。本文采用生动拟人化的叙述方式，通俗易懂地描绘了莫高窟壁画的色彩来源，重点阐述了常用典型的矿物颜料及其来源，旨在促进壁画的保护工作，以及文化遗产的普及、宣传和传承。
敦煌壁画，作为中国古代艺术的瑰宝，是一个丰富的历史、文化、艺术和宗教文化遗产宝库，其价值不可估量。这些壁画所用的颜料，皆为天然矿物精心挑选而成，它们为敦煌壁画带来了独一无二的色彩与质感。深入理解这些颜料的特性，有助于我们更好地欣赏艺术、文化和历史的深厚底蕴，也是壁画保护与修复的基础。本文采用生动拟人化的叙述方式，通俗易懂地描绘了莫高窟壁画的色彩来源，重点阐述了常用典型的矿物颜料及其来源，旨在促进壁画的保护工作，以及文化遗产的普及、宣传和传承。
2024, 39(6): 246-252
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310088
摘要:
高校是培养有见识、独立思考能力和创新意识专业人才的摇篮。通过木材变磁铁的科研技能训练课程实验，提升了学生综合运用所学知识开展科学研究的能力。本实验内容不但使学生了解木材的相关知识，而且锻炼了学生独立操作科研仪器和分析谱图的能力，打开了学生在科研领域的新视野，激发了学生热爱学习和科学研究的内在动力。
高校是培养有见识、独立思考能力和创新意识专业人才的摇篮。通过木材变磁铁的科研技能训练课程实验，提升了学生综合运用所学知识开展科学研究的能力。本实验内容不但使学生了解木材的相关知识，而且锻炼了学生独立操作科研仪器和分析谱图的能力，打开了学生在科研领域的新视野，激发了学生热爱学习和科学研究的内在动力。
2024, 39(6): 253-263
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310077
摘要:
基于“问题导向、兴趣驱动、自主探究”的综合实验教学理念，在有机化学实验教学中融入“化学转化驱动杂质分离”理论知识，设计创新综合实验。运用化学转化实现待纯化目标分子(α-氟苯基乙酸，简称“氟代扁桃酸”)与杂质(扁桃酸)的有效分离，产物纯度分别可达到98.7%和97.0%。整个实验中使用到的主要药品试剂价格低廉，易获取，且可回收再利用，充分体现了原子经济性和绿色化学思想。实验过程中，应用了多种有机化学实验的基本技能，包括减压蒸馏、浓缩脱溶、重结晶、过滤等必要实验技能，以及薄层色谱法、核磁共振等重要分析手段。熟练掌握这些重要的实验技能和分析手段，能够培养学生以基础理论指导实验、有效分离性质差异小的待测有机化合物、分析实验现象的能力，进一步提升本科生的学术修养、科学素养和综合运用知识解决实际问题的能力。
基于“问题导向、兴趣驱动、自主探究”的综合实验教学理念，在有机化学实验教学中融入“化学转化驱动杂质分离”理论知识，设计创新综合实验。运用化学转化实现待纯化目标分子(α-氟苯基乙酸，简称“氟代扁桃酸”)与杂质(扁桃酸)的有效分离，产物纯度分别可达到98.7%和97.0%。整个实验中使用到的主要药品试剂价格低廉，易获取，且可回收再利用，充分体现了原子经济性和绿色化学思想。实验过程中，应用了多种有机化学实验的基本技能，包括减压蒸馏、浓缩脱溶、重结晶、过滤等必要实验技能，以及薄层色谱法、核磁共振等重要分析手段。熟练掌握这些重要的实验技能和分析手段，能够培养学生以基础理论指导实验、有效分离性质差异小的待测有机化合物、分析实验现象的能力，进一步提升本科生的学术修养、科学素养和综合运用知识解决实际问题的能力。
2024, 39(6): 264-270
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310064
摘要:
目前3D打印教学实验的内容大都是利用商业化聚合物让学生初步了解3D打印的基本流程。这种基础实验难以让学生接触到前沿的新型材料，对于新材料如何与3D打印技术结合这些底层科学问题也往往被忽略。高分子凝胶具有富溶剂特性和良好的生物相容性，在组织工程、药物输送、柔性电子等诸多领域都有着广泛的应用前景。本实验结合了作者近期的科研成果，在给学生指定新型凝胶基材料之后(水凝胶/有机凝胶)，引导学生探索调控凝胶基材料的流变学性能和溶胀性能，并将凝胶基材料和3D打印技术有效地结合起来，从而对这种先进材料的加工方式有更加具体的了解。本实验的教学设计，强化了学生对诺贝尔奖成果的深入理解，并增强了学生运用所学专业知识服务国家发展需求的意识，培养了学生勇于探索的创新精神和分工合作的团队意识。
目前3D打印教学实验的内容大都是利用商业化聚合物让学生初步了解3D打印的基本流程。这种基础实验难以让学生接触到前沿的新型材料，对于新材料如何与3D打印技术结合这些底层科学问题也往往被忽略。高分子凝胶具有富溶剂特性和良好的生物相容性，在组织工程、药物输送、柔性电子等诸多领域都有着广泛的应用前景。本实验结合了作者近期的科研成果，在给学生指定新型凝胶基材料之后(水凝胶/有机凝胶)，引导学生探索调控凝胶基材料的流变学性能和溶胀性能，并将凝胶基材料和3D打印技术有效地结合起来，从而对这种先进材料的加工方式有更加具体的了解。本实验的教学设计，强化了学生对诺贝尔奖成果的深入理解，并增强了学生运用所学专业知识服务国家发展需求的意识，培养了学生勇于探索的创新精神和分工合作的团队意识。
2024, 39(6): 271-277
doi: 10.3866/PKU.DXHX202309062
摘要:
设计了一种基于微流控纸基芯片用于特异性检测E. coli的综合创新实验。制备纸基芯片，在芯片上实现水样中E. coli的检测。主要内容包括纸芯片的制备，纸芯片上E. coli的裂解和检测，检测条件的优化，以及实际样品中E. coli的检测。该实验结合学科前沿，综合性和创新性较强。可实现“基础性实验→综合性实验→科研性实验”为特色的实践育人理念，提高学生分析和解决问题的能力。
设计了一种基于微流控纸基芯片用于特异性检测E. coli的综合创新实验。制备纸基芯片，在芯片上实现水样中E. coli的检测。主要内容包括纸芯片的制备，纸芯片上E. coli的裂解和检测，检测条件的优化，以及实际样品中E. coli的检测。该实验结合学科前沿，综合性和创新性较强。可实现“基础性实验→综合性实验→科研性实验”为特色的实践育人理念，提高学生分析和解决问题的能力。
2024, 39(6): 278-286
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310087
摘要:
本实验设计合成了铜-焦脱镁叶绿酸a甲酯(Cu-MPPa)，用于活性氧(ROS)介导的癌症治疗和消耗谷胱甘肽，并通过类Fenton反应循环产氧维持细胞内高浓度氧。实验过程中考察了Cu-MPPa的活性氧产生能力、氧气产生能力和谷胱甘肽消耗能力等性能。所合成中间体的结构用质谱进行了表征。这个实验综合了有机化学合成、仪器分析化学和生物化学实验，要求由三名学生组成实验小组，大约需要24学时，旨在培养学生综合创新能力、解决复杂问题能力和培养团队合作精神。
本实验设计合成了铜-焦脱镁叶绿酸a甲酯(Cu-MPPa)，用于活性氧(ROS)介导的癌症治疗和消耗谷胱甘肽，并通过类Fenton反应循环产氧维持细胞内高浓度氧。实验过程中考察了Cu-MPPa的活性氧产生能力、氧气产生能力和谷胱甘肽消耗能力等性能。所合成中间体的结构用质谱进行了表征。这个实验综合了有机化学合成、仪器分析化学和生物化学实验，要求由三名学生组成实验小组，大约需要24学时，旨在培养学生综合创新能力、解决复杂问题能力和培养团队合作精神。
2024, 39(6): 287-294
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310073
摘要:
在pH = 5缓冲溶液条件下，对仅有Co2+、仅有Ni2+、Co2+与Ni2+混合三种情况下Co2+的萃取率进行了探究。结果显示单独萃取Co2+时萃取率高达75.47%；然而对于混合溶液，萃取率较单独萃取Co2+明显下降。通过系列对比实验发现Ni2+的存在对Co2+的分光光度测量造成了干扰。因此，在综合性实验中我们利用分光光度法针对Co2+的萃取率进行分析，以及对可能影响萃取率的因素——pH、萃取时间、萃取次数进行了探究，寻找最佳实验条件，提高萃取率。
在pH = 5缓冲溶液条件下，对仅有Co2+、仅有Ni2+、Co2+与Ni2+混合三种情况下Co2+的萃取率进行了探究。结果显示单独萃取Co2+时萃取率高达75.47%；然而对于混合溶液，萃取率较单独萃取Co2+明显下降。通过系列对比实验发现Ni2+的存在对Co2+的分光光度测量造成了干扰。因此，在综合性实验中我们利用分光光度法针对Co2+的萃取率进行分析，以及对可能影响萃取率的因素——pH、萃取时间、萃取次数进行了探究，寻找最佳实验条件，提高萃取率。
2024, 39(6): 295-302
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312049
摘要:
虚拟仿真实验作为大型仪器分析实验教学模式的新兴趋势，有效地将虚拟仿真技术与实物仪器教学相结合，最大限度地提升了学生对于大型仪器分析的综合应用能力。本文以激光诱导击穿光谱(LIBS)虚拟仿真实验系统为例，完整地模拟了LIBS系统的样品处理、光谱采集、定性分析和定量分析等实际实验场景，通过虚实结合实验教学模式对实验过程进行实时跟踪与综合考评。该实验有助于提高学生自主探究能力和创新意识，培养具有独立思考与实践能力的拔尖人才。
虚拟仿真实验作为大型仪器分析实验教学模式的新兴趋势，有效地将虚拟仿真技术与实物仪器教学相结合，最大限度地提升了学生对于大型仪器分析的综合应用能力。本文以激光诱导击穿光谱(LIBS)虚拟仿真实验系统为例，完整地模拟了LIBS系统的样品处理、光谱采集、定性分析和定量分析等实际实验场景，通过虚实结合实验教学模式对实验过程进行实时跟踪与综合考评。该实验有助于提高学生自主探究能力和创新意识，培养具有独立思考与实践能力的拔尖人才。
2024, 39(6): 303-311
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312006
摘要:
本实验介绍了一个仪器分析综合性实验——基于Raman光谱的3,5-二氨基-1,2,4-三唑(DAT)合成的在线监测与反应机理探究。该实验是一个科研转化的仪器分析综合实验，内容包括DAT的合成、基于Raman光谱的合成反应过程在线监测以及合成反应机理解析。在实验中，采用化学计量学方法对Raman光谱数据进行处理和分析，以更深入地理解合成反应的机理。通过本实验，可以巩固学生的化学专业知识，提高学生的综合实验操作技能，激发学生对科学研究的兴趣，培养学生的科研探究能力。
本实验介绍了一个仪器分析综合性实验——基于Raman光谱的3,5-二氨基-1,2,4-三唑(DAT)合成的在线监测与反应机理探究。该实验是一个科研转化的仪器分析综合实验，内容包括DAT的合成、基于Raman光谱的合成反应过程在线监测以及合成反应机理解析。在实验中，采用化学计量学方法对Raman光谱数据进行处理和分析，以更深入地理解合成反应的机理。通过本实验，可以巩固学生的化学专业知识，提高学生的综合实验操作技能，激发学生对科学研究的兴趣，培养学生的科研探究能力。
2024, 39(6): 312-317
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310039
摘要:
将本科生国家级大学生创新训练计划项目(电催化苄位硫氰基化反应研究)的研究成果转化为本科新创有机化学实验。有机电合成具有绿色、可控、反应易放大等优势，近年来成为有机合成研究的热点领域，然而电化学促进的有机反应尚未在本科有机化学实验教学中予以推广。本实验使用易得的异硫氰酸三甲基硅酯，在室温下实现了电化学促进对溴乙苯的直接硫氰基化。通过将“国创项目”科研成果引入本科有机化学实验教学，引导学生树立创新意识和“绿色合成”理念。
将本科生国家级大学生创新训练计划项目(电催化苄位硫氰基化反应研究)的研究成果转化为本科新创有机化学实验。有机电合成具有绿色、可控、反应易放大等优势，近年来成为有机合成研究的热点领域，然而电化学促进的有机反应尚未在本科有机化学实验教学中予以推广。本实验使用易得的异硫氰酸三甲基硅酯，在室温下实现了电化学促进对溴乙苯的直接硫氰基化。通过将“国创项目”科研成果引入本科有机化学实验教学，引导学生树立创新意识和“绿色合成”理念。
2024, 39(6): 318-325
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311038
摘要:
在一些浪漫神奇的魔术背后都隐藏着化学反应。本实验围绕以大众感兴趣的，且与“血色浪漫”相关的神奇现象展开，以简单有趣的几个现象科普化学反应的魅力。其中由硫氰酸钾与铁离子发生络合反应生成血红色絮状络合物，其生成物与氟化钠反应后血红色便会立刻消失，而血红蛋白中的铁可与鲁米诺产生蓝色荧光。在展现这些神奇而浪漫的现象的同时向各个层次人群科普化学知识，解密神奇魔术，探索化学之美，让人们用科学的角度来看待事物，敬佩化学，也充分展示化学的神奇与魅力，有助于激发中小学生和社会大众对化学的探索兴趣与热爱。
在一些浪漫神奇的魔术背后都隐藏着化学反应。本实验围绕以大众感兴趣的，且与“血色浪漫”相关的神奇现象展开，以简单有趣的几个现象科普化学反应的魅力。其中由硫氰酸钾与铁离子发生络合反应生成血红色絮状络合物，其生成物与氟化钠反应后血红色便会立刻消失，而血红蛋白中的铁可与鲁米诺产生蓝色荧光。在展现这些神奇而浪漫的现象的同时向各个层次人群科普化学知识，解密神奇魔术，探索化学之美，让人们用科学的角度来看待事物，敬佩化学，也充分展示化学的神奇与魅力，有助于激发中小学生和社会大众对化学的探索兴趣与热爱。
2024, 39(6): 326-333
doi: 10.3866/PKU.DXHX202310013
摘要:
针对目前高校开展的分析化学实验教学内容单一，侧重常规分析方法以及仪器基本原理介绍等问题，将综合性实验教学项目引入到教学中，能够增强学生独立探索、主动思考和分析问题的能力。本文设计了基于纳米TiO2光催化剂催化降解苯酚的综合性实验方案，涉及光催化降解和电化学监测的原理，以及光催化降解和电化学装置的搭建等。
针对目前高校开展的分析化学实验教学内容单一，侧重常规分析方法以及仪器基本原理介绍等问题，将综合性实验教学项目引入到教学中，能够增强学生独立探索、主动思考和分析问题的能力。本文设计了基于纳米TiO2光催化剂催化降解苯酚的综合性实验方案，涉及光催化降解和电化学监测的原理，以及光催化降解和电化学装置的搭建等。
2024, 39(6): 334-341
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311064
摘要:
淀粉是一种植物多糖，通常由直链淀粉和支链淀粉两部分组成。淀粉遇碘显蓝色的性质，早已被人们所知晓，并因其显色非常灵敏而在检验碘或淀粉存在的实验中被广泛应用。然而，淀粉遇碘显色不一定是蓝色，其显色与淀粉组成有直接关系。本文通过探究不同食物淀粉及不同因素(淀粉浓度、碘伏浓度、温度、酸碱度、聚合度)遇碘显色不同，科普色彩捕捉之淀粉与碘的美妙邂逅，感受淀粉邂逅碘的神奇显色之趣。本科普实验材料均取自常见食物淀粉以及消毒水碘伏等，成本低，绿色环保无毒安全易操作。通过淀粉与碘不同显色制备绿色环保多色墨水，融合传统书法、国画等创作书法和国画作品；尝试神奇的碘钟反应、碘熏法指纹勘测、淀粉制备非牛顿流体等体验化学实验的奇妙与乐趣，受众面广，实现梯度科普，趣味性强，通过线下体验活动，感受化学之趣、色彩之美，启发对化学的兴趣与热爱，收获良好的科普效果。
淀粉是一种植物多糖，通常由直链淀粉和支链淀粉两部分组成。淀粉遇碘显蓝色的性质，早已被人们所知晓，并因其显色非常灵敏而在检验碘或淀粉存在的实验中被广泛应用。然而，淀粉遇碘显色不一定是蓝色，其显色与淀粉组成有直接关系。本文通过探究不同食物淀粉及不同因素(淀粉浓度、碘伏浓度、温度、酸碱度、聚合度)遇碘显色不同，科普色彩捕捉之淀粉与碘的美妙邂逅，感受淀粉邂逅碘的神奇显色之趣。本科普实验材料均取自常见食物淀粉以及消毒水碘伏等，成本低，绿色环保无毒安全易操作。通过淀粉与碘不同显色制备绿色环保多色墨水，融合传统书法、国画等创作书法和国画作品；尝试神奇的碘钟反应、碘熏法指纹勘测、淀粉制备非牛顿流体等体验化学实验的奇妙与乐趣，受众面广，实现梯度科普，趣味性强，通过线下体验活动，感受化学之趣、色彩之美，启发对化学的兴趣与热爱，收获良好的科普效果。
2024, 39(6): 342-349
doi: 10.3866/PKU.DXHX202311070
摘要:
现行教材中贝诺酯的合成基于Schotten-Baumann酯化反应，实验试剂SOCl2会转化生成HCl和SO2，环境友好性低，且实验步骤多。本改进实验利用碳二酰亚胺/4-DMAP缩合酯化反应一步合成贝诺酯，通过熔点测定、NMR、HPLC-MS等对产品进行结构表征与纯度测定，并进行基于大鼠血浆和胆汁的体内动态分析。同时验证了药物设计拼合原理，改进后的方法绿色高效，安全性明显提高。
现行教材中贝诺酯的合成基于Schotten-Baumann酯化反应，实验试剂SOCl2会转化生成HCl和SO2，环境友好性低，且实验步骤多。本改进实验利用碳二酰亚胺/4-DMAP缩合酯化反应一步合成贝诺酯，通过熔点测定、NMR、HPLC-MS等对产品进行结构表征与纯度测定，并进行基于大鼠血浆和胆汁的体内动态分析。同时验证了药物设计拼合原理，改进后的方法绿色高效，安全性明显提高。
2024, 39(6): 350-356
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312001
摘要:
醇氧化成酮是本科有机化学理论教学内容的重要组成部分。本实验反应产物二苯甲酮在光引发剂与紫外光固化涂料等领域中均具有广泛的应用。以二苯甲酮为骨架的化合物在药物靶向释放领域也有一定的应用。已知制备二苯甲酮的反应涉及反应时间长、使用重金属氧化试剂、脱氢催化剂制备过程复杂等制约因素，使得这些反应在本科实验教学的应用上仍有不足，需要改进。本文利用电化学合成方法，设计了一种绿色环保的合成二苯甲酮的实验方法。该方法用碘化钾作为电解质，乙腈和水的混合溶液作为反应溶剂，直接电解，在不直接添加氧化试剂或者脱氢试剂的情况下将二苯甲醇氧化成二苯甲酮。改进后的方法反应时间较短，产率高，后处理简单，用到的试剂价廉易得，更适用于基础有机实验教学。本实验结合薄层色谱(TLC)、熔点测定、1H NMR以及液质联用仪对反应体系或产物进行分析与结构鉴定，有助于培养学生的实验操作能力与产物鉴定能力。
醇氧化成酮是本科有机化学理论教学内容的重要组成部分。本实验反应产物二苯甲酮在光引发剂与紫外光固化涂料等领域中均具有广泛的应用。以二苯甲酮为骨架的化合物在药物靶向释放领域也有一定的应用。已知制备二苯甲酮的反应涉及反应时间长、使用重金属氧化试剂、脱氢催化剂制备过程复杂等制约因素，使得这些反应在本科实验教学的应用上仍有不足，需要改进。本文利用电化学合成方法，设计了一种绿色环保的合成二苯甲酮的实验方法。该方法用碘化钾作为电解质，乙腈和水的混合溶液作为反应溶剂，直接电解，在不直接添加氧化试剂或者脱氢试剂的情况下将二苯甲醇氧化成二苯甲酮。改进后的方法反应时间较短，产率高，后处理简单，用到的试剂价廉易得，更适用于基础有机实验教学。本实验结合薄层色谱(TLC)、熔点测定、1H NMR以及液质联用仪对反应体系或产物进行分析与结构鉴定，有助于培养学生的实验操作能力与产物鉴定能力。
2024, 39(6): 357-365
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312022
摘要:
本实验以日常生活中常见的表面张力现象为切入点，结合现有文献方法，系统优化科普实验。首先，丙二醇和水以不同的体积比相互溶解，并加入不同颜色的食用色素来代表不同浓度的丙二醇溶液。然后，将不同浓度的丙二醇溶液滴加到亲水处理过的玻璃板上。由于蒸发梯度的不平衡和表面张力的不均匀，小液滴在玻璃板上表现出各种运动行为，如“追逐”和“跳舞”。此外，小液滴可以准确避开与自身浓度不同的液滴，并选择与自身浓度相同的“同类”液滴融合。这些现象反映了一系列与蒸发梯度和表面张力有关的物理化学原理。本实验的化学品安全易得，主要装置是团队自制的。实验操作简单，原理简单易懂。中小学生和幼儿园的孩子在家长的引导下可以清楚地观察到不同颜色小液滴的追逐和融合现象；该实验绿色、安全、美观，有利于培养大众，特别是中小学生对物理化学现象的浓厚兴趣。
本实验以日常生活中常见的表面张力现象为切入点，结合现有文献方法，系统优化科普实验。首先，丙二醇和水以不同的体积比相互溶解，并加入不同颜色的食用色素来代表不同浓度的丙二醇溶液。然后，将不同浓度的丙二醇溶液滴加到亲水处理过的玻璃板上。由于蒸发梯度的不平衡和表面张力的不均匀，小液滴在玻璃板上表现出各种运动行为，如“追逐”和“跳舞”。此外，小液滴可以准确避开与自身浓度不同的液滴，并选择与自身浓度相同的“同类”液滴融合。这些现象反映了一系列与蒸发梯度和表面张力有关的物理化学原理。本实验的化学品安全易得，主要装置是团队自制的。实验操作简单，原理简单易懂。中小学生和幼儿园的孩子在家长的引导下可以清楚地观察到不同颜色小液滴的追逐和融合现象；该实验绿色、安全、美观，有利于培养大众，特别是中小学生对物理化学现象的浓厚兴趣。
2024, 39(6): 366-372
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312025
摘要:
以探究不同杂质对化学物质结晶的影响为出发点，从生活中取材，研究晶体生长过程中的影响因素，得到不同形貌的晶体，并在此基础上设计出结晶山水景观实验。本实验从宏观与微观角度研究了不同杂质对晶体生长的影响，将化学科学与艺术相结合，可应用于化学科普。本实验操作简单、成本经济、安全性高，适合不同年龄段的人群参与。本实验有利于激发人们对化学的兴趣，提高人们对化学研究的积极性，拉近普通人群与化学科学之间的距离。
以探究不同杂质对化学物质结晶的影响为出发点，从生活中取材，研究晶体生长过程中的影响因素，得到不同形貌的晶体，并在此基础上设计出结晶山水景观实验。本实验从宏观与微观角度研究了不同杂质对晶体生长的影响，将化学科学与艺术相结合，可应用于化学科普。本实验操作简单、成本经济、安全性高，适合不同年龄段的人群参与。本实验有利于激发人们对化学的兴趣，提高人们对化学研究的积极性，拉近普通人群与化学科学之间的距离。
2024, 39(6): 373-382
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312081
摘要:
电催化作为纳米材料和能源化学领域的研究热点，是未来新能源存储与转化技术的关键所在。在“碳达峰，碳中和”背景下，电催化还原硝酸盐合成氨技术被认为是绿色、安全的技术，为了填补这一前沿科研成果在实验教学中的空白，我们开发了基于电催化还原硝酸盐合成氨的综合化学实验。本实验具有基础知识-科学研究-实际应用的一体化设计，包含铜基催化剂制备表征、性能探究及应用设计的层次化内容，有助于学生了解电催化的研究进展，掌握电催化的基础知识与研究方法，培养学生的创新意识与学以致用的能力。
电催化作为纳米材料和能源化学领域的研究热点，是未来新能源存储与转化技术的关键所在。在“碳达峰，碳中和”背景下，电催化还原硝酸盐合成氨技术被认为是绿色、安全的技术，为了填补这一前沿科研成果在实验教学中的空白，我们开发了基于电催化还原硝酸盐合成氨的综合化学实验。本实验具有基础知识-科学研究-实际应用的一体化设计，包含铜基催化剂制备表征、性能探究及应用设计的层次化内容，有助于学生了解电催化的研究进展，掌握电催化的基础知识与研究方法，培养学生的创新意识与学以致用的能力。
2024, 39(6): 383-389
doi: 10.3866/PKU.DXHX202312019
摘要:
本实验是针对本科生能力水平、结合光伏领域前沿设计的一个化学综合实验。本实验采用简单的旋涂法在导电玻璃表面制备CsPbBr3钙钛矿薄膜材料，并创新性地将光探测器件的组装实验加入其中以研究CsPbBr3薄膜的光电性能。学生可在实验过程中肉眼可见地观察到黄色的CsPbBr3材料在紫外激光照射下发射出强烈的绿光，这一实验现象能够有效地激发学生兴趣。
本实验是针对本科生能力水平、结合光伏领域前沿设计的一个化学综合实验。本实验采用简单的旋涂法在导电玻璃表面制备CsPbBr3钙钛矿薄膜材料，并创新性地将光探测器件的组装实验加入其中以研究CsPbBr3薄膜的光电性能。学生可在实验过程中肉眼可见地观察到黄色的CsPbBr3材料在紫外激光照射下发射出强烈的绿光，这一实验现象能够有效地激发学生兴趣。
2024, 39(6): 390-399
doi: 10.3866/PKU.DXHX202403028
摘要:
有机-无机杂化发光材料易于调控的空间结构和发光性质，在发光防伪领域备受青睐。本实验基于Sb(III)掺杂Bi(III)基零维有机-无机杂化金属卤化物，利用不同的晶体生长方式实现动力学产物(化合物1)向热力学产物(化合物2)的转变，采用X-射线粉末衍射和荧光光度法分别对其进行了物相表征和光学性能测试，二者表现出截然不同的物相与光物理性质。化合物2在蒸馏水的作用下实现荧光淬灭，而且具有很强的反水性。基于化合物2出色的发光变色性质，制作了简易的可水写荧光信息防伪板/纸。本实验充分体现了“结构决定性质”的专业理论、“学以致用”的教学理念。该实验设计与实践旨在培养学生创新思维，提高其分析和解决实际问题的能力。
有机-无机杂化发光材料易于调控的空间结构和发光性质，在发光防伪领域备受青睐。本实验基于Sb(III)掺杂Bi(III)基零维有机-无机杂化金属卤化物，利用不同的晶体生长方式实现动力学产物(化合物1)向热力学产物(化合物2)的转变，采用X-射线粉末衍射和荧光光度法分别对其进行了物相表征和光学性能测试，二者表现出截然不同的物相与光物理性质。化合物2在蒸馏水的作用下实现荧光淬灭，而且具有很强的反水性。基于化合物2出色的发光变色性质，制作了简易的可水写荧光信息防伪板/纸。本实验充分体现了“结构决定性质”的专业理论、“学以致用”的教学理念。该实验设计与实践旨在培养学生创新思维，提高其分析和解决实际问题的能力。
2024, 39(6): 400-404
doi: 10.12461/PKU.DXHX202403091
摘要:
通过对量子态空间、基函数、幺正变换等量子力学基本概念的介绍，阐释了原子结构中z轴表现出特殊性的原因，明确了在球对称的原子结构中，任何方向都不具有特殊性，z轴表观的特殊性主要源自人们选择了特定基函数来描述原子中电子的运动行为。
通过对量子态空间、基函数、幺正变换等量子力学基本概念的介绍，阐释了原子结构中z轴表现出特殊性的原因，明确了在球对称的原子结构中，任何方向都不具有特殊性，z轴表观的特殊性主要源自人们选择了特定基函数来描述原子中电子的运动行为。
