【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.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。
【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.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。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403098
实验室的化学品种类繁多,其中有一类极具危险的化学品,它们时常引发各类事故,但又在人类生活中有着十分重要的作用,这就是危险化学品。在实验室中大家总是无法避免接触这类化学品,因此认识危化品,分辨它们的危险属性,确保正确储存和规范使用至关重要。本文以和平大使淇淇的视角,带大家走进危险化学品国度里的各个部落,介绍实验室危险化学品的分类以及储存方法,让大家了解并从容面对他们,并且能够安全使用,避免实验室危险事故的发生。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403024
Friedel-Crafts烷基化反应是一类重要的有机人名反应,常用于构建碳-碳键,在有机合成及药物化学等领域具有广泛的应用前景。本文介绍了Friedel-Crafts烷基化反应的基本原理,以及近年来利用金属催化、有机小分子催化、可见光催化、酶催化和电化学催化等策略所取得的新发展。将本科教学知识与前沿研究有机结合,有利于提高学生的学习兴趣,培养学生思维拓展能力。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202504072
吸附是一个常见且重要的物理化学过程,吸附实验也越来越多地出现在实验教学当中。然而,传统的教学模式使学生往往只能被动接受实验方案,缺乏对吸附剂选择和微观吸附机理等方面的深入理解。为此,我们提出一种基于人工智能(AI)的数字化实验设计,旨在通过生成式AI大模型的智能分析和分子动力学(MD)模拟,使学生既可以进行实验前的性能预测,又可以进行实验前后的人机对话预习与总结。学生首先通过互动式对话使用ChatGPT智能助手进行文献收集、整理、吸附剂筛选和个性化预习。随后利用MD模拟预测吸附剂性能,探索吸附机制。再对模拟预测结果进行实验验证,测试吸附动力学和热力学。最后针对实验中的问题和思考与ChatGPT智能助手互动。本实验设计实现了从人机对话的个性化预习、吸附过程的数值模拟,到实验验证,再到人机对话总结的全流程数字化教学,使学生从被动的操作执行者成长为主动的学习参与者和研究探索者,为传统实验教学的现代化和智能化提供了新思路。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202503124
为进一步提升人工智能在大学化学教育中的应用价值,并强化学生的信息化与智能化素养,本文提出了一系列教学改革与实践措施。基于对当前化学教育现状的分析,探讨了人工智能、大数据与大模型在化学教学中的深度融合,重点阐述其在提升学生数据处理、智能决策与创新思维能力方面的作用。围绕自适应学习平台、AI赋能的数据分析等前沿技术,本文提出了构建智能教学平台、引入先进数据分析工具、优化学科研究流程、鼓励学生参与跨学科竞赛及推动学科交叉融合等具体策略。实践表明,智能技术与教学改革的深度融合显著提升了学生的自主学习、科研创新与实践应用能力,有助于构建面向未来科技发展的现代化化学教育体系。本研究为高校化学教学的智能化转型提供了重要参考,并展望了未来发展方向。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20260211
Under ultra-high vacuum, surface synthesis of 2D conjugated metal-organic frameworks (MOFs) was carried out through molecular beam epitaxy (MBE) growth to address the challenge of traditional solvothermal methods in achieving large-scale, defect-free single-crystal synthesis. Here, we chose an iconic 2D conjugated MOF, Cu3(HOTP)2 (HOTP represents the deprotonated derivative of 2,3,6,7,10,11-hexahydroxytriphenylene), as a case study to investigate the diversified self-assembly of Cu atoms and HHTP ligands, as well as the synthesis mechanism of the MOF fragment on the surface with and without O2 annealing conditions by scanning tunneling microscopy. The results show that dumbbell-shaped [Cu(HOTP)2] complexes, the target fragment of MOFs, can be successfully generated in an O2 atmosphere, yet large-area extended MOFs remain elusive, highlighting oxidation and ligand deprotonation as two key factors that hinder the on-surface synthesis of Cu3(HOTP)2.
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