2022 Volume 37 Issue 7

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2022, 37(7):
[Abstract](587) [FullText HTML] [PDF 406KB](5)
Abstract:
通过实验报告评阅及讲评培养学生综合能力的实践
Zuxin Zhou , Guangping Chang , Sheng Han , Shahua Huang
2022, 37(7): 210904  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109046
[Abstract](901) [FullText HTML] [PDF 283KB](13)
Abstract:
实验报告(包括预习报告)是实验的重要组成部分,不仅要反映出实验的现象和结果,更重要的是使学生的相关知识在实验报告的撰写过程中得到提升。通过及时评阅及讲评实验报告(包括预习实验报告),加深学生对基本原理的理解,在改进实验报告中进一步思考实验中的问题,并在后续的实验中提高实验操作及观察能力,极大地提高学生的科学素养和综合能力。
面向未来卓越中学化学教师培养的一流化学专业建设
Xiaoming Wang , Yi Ma , Yuan Xu , Yashao Chen , Quanguo Zhai , Mancheng Hu , Liang Xue , Lingling Wei , Huan Jiao
2022, 37(7): 210807  doi: 10.3866/PKU.DXHX202108079
[Abstract](1022) [FullText HTML] [PDF 938KB](7)
Abstract:
陕西师范大学化学专业历经77年的发展和建设,形成了鲜明的专业特色和优势。本文全面介绍了陕西师范大学化学专业在未来卓越化学教师培养中构建本硕一体培养模式、优化课程体系、改善办学条件、构筑实践平台及完善保障机制方面所采取的举措和取得的成效。
以学生为中心的仪器分析课程教学探索与研究——以色谱导论为例
Jieyu Zhao , Biqing Shi , Yulian Quan , Pei Pei , Yanfen Zheng
2022, 37(7): 210901  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109015
[Abstract](999) [FullText HTML] [PDF 1569KB](13)
Abstract:
仪器分析在大学环境类专业教育中至关重要,其教学效果直接影响后续环境类课程的最终产出。仪器分析课程知识繁杂、理论抽象、结构复杂,学生学习效果不佳,并且知识点难以内化,课堂气氛沉闷。本文将趣味课程设计、翻转课堂教学和多维有效评价结合,探讨仪器分析课程教学改革,使仪器分析课程有趣有味,使学生爱上爱学。
“三位一体”助力分析化学相关实验类课程的改革
Tianran Lin , Li Hou , Jiaxin Dong , Fanggui Ye , Jianniao Tian , Liangliang Zhang , Shulin Zhao , Jianhua Qiu , Xingcan Shen
2022, 37(7): 210901  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109019
[Abstract](916) [FullText HTML] [PDF 295KB](8)
Abstract:
科学技术进步与社会需求变化对大学的实验教学提出了更高要求。为了迎接新形势下的需求与挑战,广西师范大学化学与药学学院从实验的教学内容、教学方法与教学效果评价等方面对分析化学实验、药物分析实验以及综合化学实验的教学工作提出改革,提高学生的创新能力与实验动手能力,促进了培养具有良好科学素养的卓越人才。
地方高校化学拔尖人才培养模式探索与实践
Chuanjun Song , Yanyan Zhu , Zhanhang He
2022, 37(7): 211003  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110032
[Abstract](825) [FullText HTML] [PDF 817KB](9)
Abstract:
适应新时代发展需求,围绕创新人才培养目标,立足生源实际,郑州大学化学学院砥砺求索,建立了一套卓有成效的化学拔尖人才培养体系——励志导师制、“两横两纵”课程群、“两法两能”养成路及党建思想引领制。历经十余年的实践,这种多措协同并举的培养体系运行成效显著,为同类院校培养具有国际竞争力的拔尖人才提供了可资借鉴的经验。
有机化学实验课程教学改革研究与实践
Fang Fang , Yuena Yu , Chunyan Wang , Huawei Liu
2022, 37(7): 211100  doi: 10.3866/PKU.DXHX202111008
[Abstract](975) [FullText HTML] [PDF 1078KB](14)
Abstract:
随着教育教学改革的进一步深化,针对传统有机化学实验课程中存在的问题,我校化学实验教学中心从课程内容、教学方法、考核模式三方面对课程进行了全面的改革。通过多年的实践证明,实验课的教学效果得到了明显提高,学生的综合素质得到了全面提升。文中的一些教改案例希望可以给其他高校的有机化学实验教学改革提供参考。
膜分离特色化工实验项目和教学资源的建设及应用
Mingli Gao , Yuxi Wang , Wei Wei , Liang Wu , Yaoming Wang , Hongyan Feng
2022, 37(7): 210903  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109035
[Abstract](919) [FullText HTML] [PDF 2598KB](11)
Abstract:
介绍了我校化工实验课程在膜分离化工实验项目建设、教学资源建设、教学模式创新等方面做出的一些特色工作,对提升实验教学质量起到了一定的积极作用。
小学教育专业“基础化学-倾向生活化学”教学探索与实践
Xiaoli Song , Junliang Liu , Defeng Wu
2022, 37(7): 211004  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110048
[Abstract](964) [FullText HTML] [PDF 447KB](7)
Abstract:
课程教学与改革须融合知识更新,立足专业培养目标,将课堂真正落实到所需之处。因此笔者在小学教育专业开设“基础化学”教学时,重构课程内容,将基础化学知识融合于日常生活中;构建实验平台,提供学生动手实践的机会;体现师范教育,注重培养学生实施科教活动的素养和技能,取得了较好的教学效果。
民族院校无机及分析化学课程分层教学调查与实践
Dongmei Cha
2022, 37(7): 211002  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110024
[Abstract](1195) [FullText HTML] [PDF 528KB](6)
Abstract:
因中学课改、高考改革以及民族院校录取的特殊性等原因,目前学生化学基础、学习目的等差异较大,特在授课班级内开展无机及分析化学分层教学研究。调查结果表明,大部分同学赞同分层教学尝试;并且初步开展的分层教学实践也取得了较好效果。但如何进一步开展分层教学才能使每个层次的学生都得到充分发展,仍需进一步研究。
以通用型化工学训工场和大型化工企业为基地开展本科实习教育的探索
Yanhua Song , Han Gao , Yan Gao , Xuejun Cui , Xiaoling Yuan
2022, 37(7): 211008  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110086
[Abstract](871) [FullText HTML] [PDF 338KB](5)
Abstract:
化工生产实习是化工类专业教学的重要环节,旨在培养和提高学生实践动手能力。面对现在校企合作实习举步维艰的境地,提出了一种高校结合化工学训工场和大型化工企业为基地开展本科实习教育的模式,并就该模式的优势和效果进行了探讨,为推动化工专业生产实习教学改革提供参考。
培养化学拔尖人才为导向的综合化学实验(I)教学改革探索
Qianqian Zhu , Wen Wang
2022, 37(7): 211103  doi: 10.3866/PKU.DXHX202111035
[Abstract](903) [FullText HTML] [PDF 1085KB](9)
Abstract:
针对综合化学实验(I)课程设立的目标和教学现状,以培养化学学科拔尖人才、提升学生综合学术素养为导向,本文提出将目前国内外流行的线上线下相结合的混合式教学模式引入到课程教学中。文章以“稳态瞬态荧光光谱”实验教学为例阐述了混合式教学在综合化学实验课程中的应用。在教学过程中,将线上视频教学、演示实验和线下实际操作相结合,并辅以口头报告、专题讨论等多种教学手段,在丰富课程教学元素的同时充分调动了学生的学习兴趣。问卷调查结果表明,大部分学生认为采用混合式教学的课堂对他们帮助很大,对他们极具吸引力。
立足“四个回归”的无机化学实验教学改革实践
Yanling Liu , Caixia Yin
2022, 37(7): 220102  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201028
[Abstract](1166) [FullText HTML] [PDF 1754KB](6)
Abstract:
文章紧紧围绕“四个回归”在大学本科教学中的推进,以大一新生的第一门实验课“无机化学实验”的教学改革为例,从以学生为中心的教学内容设计出发,以教学目标为导向,始终坚持“课程思政”。无论是教学内容、教学目标的设计,还是评价体系的设置,都从不同角度体现了“四个回归”在大一无机化学实验教学中的落实。并且从学生的反馈与反应,以及评学评教中得出,教学改革取得了一定的成效。
师范类专业分析化学一流课程的建设思路与实践
Xiaoli Wang
2022, 37(7): 220408  doi: 10.3866/PKU.DXHX202204080
[Abstract](828) [FullText HTML] [PDF 737KB](6)
Abstract:
分析化学是本校化学专业(师范类专业)的一门专业必修课程,也是自治区级的精品课程。在“双一流”建设背景下,分析化学课程坚持立德树人,秉承成果导向(OBE)教学理念,以学生为中心,从课程思政的融入、加强课程教学目标为导向的课程建设、课程理论与创新实验的融通、课程达成度的评价、一流科研引领的实验创新改革几方面阐述了分析化学一流课程的创新设计、建设思路与举措,通过教学实践,充分体现了分析化学一流课程的高阶性、创新性和挑战度,达到了课程的教学目标,对毕业要求起到了支撑作用。
分析化学课程思政元素融入教学的路径
Yunqing Duan , Zhiqing Duan , Xin Wu , Xiaodi Guo
2022, 37(7): 220505  doi: 10.3866/PKU.DXHX202205056
[Abstract](791) [FullText HTML] [PDF 560KB](8)
Abstract:
基于分析化学学科特点,结合教学实践,深入挖掘了分析化学的思政元素,重点阐释了课程思政的融入路径。以培养学生科学素养、应用能力和价值塑造为原则,以学科知识为载体,多路径融合思政元素。以目标为导引进行教学设计,通过实验教学助力,评价方式改进,借助各种信息化平台,线上、线下双渠道,全程体现立德树人。在深化理解、提升学以致用和综合分析能力的同时,实现价值引领,使专业知识讲授和思政育人同向协同,互相促进。
黄酮化合物脱水闭环反应的研究进展
Shui Hu , Houjin Li , Rong Lai , Kejia Zhu , Min Peng , Lianyun Li
2022, 37(7): 210905  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109051
[Abstract](933) [FullText HTML] [PDF 744KB](6)
Abstract:
黄酮具有重要的医用药用价值,其化学合成研究是一大热点。传统化学合成方法通常是由β-丙二酮闭环脱水生成,然而这种方法存在反应时间长、产率低,以及产物难分离等缺点。因此,寻求更加高效、绿色环保的合成方法势在必行。本文主要介绍了近年来国内外以清洁高效的条件通过催化脱水闭环反应制备黄酮化合物的研究进展。
可见光介导的sp3碳氢键官能团化
Shuai Chen , Yihan Gucheng , Chengjian Zhu , Jin Xie
2022, 37(7): 211006  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110063
[Abstract](935) [FullText HTML] [PDF 1029KB](12)
Abstract:
可见光作为化学反应的能量来源,具有经济、洁净、节能等诸多优点,而且可见光氧化还原催化的反应与传统的加热反应相比,激发态下活化能相对更低。因此,可见光氧化还原催化的许多反应都可以在非常温和的反应条件下进行。近年来,sp3碳氢键的高选择性官能团化已成为有机合成化学前沿领域最具创造性的新策略之一。本文围绕着可见光催化的基本原理,介绍其催化的杂原子α-位、苄基位、烯丙位以及非活化位点等多种sp3碳氢键的官能团化反应,为天然产物和药物分子的后期官能团化修饰提供了一种强有力的策略。
三氯蔗糖简介及其在有机化学授课中的探索
Chunfa Xu , Ping Chen , Yaofeng Yuan
2022, 37(7): 211004  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110040
[Abstract](1384) [FullText HTML] [PDF 369KB](14)
Abstract:
碳水化合物在生命系统以及日常生活中起着重要的作用,是有机化学重要的组成。三氯蔗糖作为蔗糖的重要衍生物,具有巨大的经济价值,能够激发学生对它的学习兴趣,可以作为本科生教学良好的素材。本文简要介绍了三氯蔗糖,并讨论了其在基础有机化学教学中的应用,是一种将实际应用融入到基础有机化学教育的新探索。
硫-氟的邻位交叉效应
Yilun Li , Yi Yu , Yaofeng Yuan , Keyin Ye
2022, 37(7): 211008  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110088
[Abstract](1088) [FullText HTML] [PDF 494KB](9)
Abstract:
乙烷分子中相邻的两个氢原子被氟取代以后,它的最优构象就从全交叉式转变为邻位交叉,这就是邻位交叉效应影响分子构象最具代表性的一个例子。本文简要回顾了含氟邻位交叉效应的发展历史与重要应用,重点介绍了物理有机科研前沿的硫-氟邻位交叉效应。结合当前最新的科研成果,验证了通过改变硫原子的电正性可以达到有效调控邻位交叉效应这一重要策略。通过科研反哺教学,有助于进一步加深对硫-氟邻位交叉效应的理解和认识。
连续流动条件下硝酮的光化学合成在本科实验教学中的应用探索
Jun Xuan , Weiwei Jin , Lei Li , Xiao Lian , Qiong Zhang , Chenjiang Liu
2022, 37(7): 210904  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109049
[Abstract](896) [FullText HTML] [PDF 1282KB](6)
Abstract:
为有效拓展现阶段本科有机化学教学实验开设的范围,让学生了解学科前沿研究热点与新合成技术,本实验以硝酮的光化学合成为导向,将连续流动化学和有机光化学融合运用于本科实验教学。反应以苯基重氮酸酯和亚硝基苯为起始原料,蓝色LED为光源,通过亚硝基苯对光照产生的卡宾中间体的捕捉实现硝酮的光化学合成。反应过程中无需使用无水无氧等复杂操作,且简易流动光化学反应器易于搭建、价格低廉,适合本科生在基础实验室中操作完成。通过本实验,还可以让学生熟悉微量有机反应中薄层分析法、柱层析及相关仪器的操作,并将所学的核磁共振氢谱/碳谱等理论知识运用到产物的结构分析中,提升学生的主观能动性、综合实践能力和环保意识。
聚合物链状分子的构象统计——推荐一个高分子实验
Yantao Chen , Huiyuan Hu , Bo Yang , Yulei Shi
2022, 37(7): 211001  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110015
[Abstract](1010) [FullText HTML] [PDF 1236KB](8)
Abstract:
介绍了利用分子模拟对链状分子进行构象统计的实验设计。选取常见且结构简单的聚乙烯作为研究对象,利用软件Materials Studio对聚乙烯进行建模,模拟其运动过程,在微观层面重现了链状分子构象,验证了构象尺寸的标度理论,有利于学生对链构象建立形象化认知。该实验设计便于学生在个人电脑上操作,满足有限的实验课时要求。
基于流动化学平台的3-(2-羟基苯基)-1-(吡啶-3-基)丙-2-烯-1-酮合成实验改进
Wenquan Wang , Meng Liu , Kang Sun , Zhifeng Liu , Xiaohui Ji , Quan Liu
2022, 37(7): 210902  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109021
[Abstract](893) [FullText HTML] [PDF 1750KB](9)
Abstract:
流动化学技术相较于传统间歇式反应,具有高传热与传质效率、高反应安全性、短反应时间以及可精准控制反应参数等优点,从而成为有机合成中最具潜力的技术之一。国外多所高校已经开设流动化学相关课程实验,而我国相关课程实验仍处于起步阶段。本实验将传统有机实验中Claisen-Schmidt反应合成查尔酮衍生物进行改进,通过搭建液相-液相流动化学反应平台进行流动化学合成,并通过紫外-可见光谱仪对反应过程进行监测。该实验在实现相同教学目的下,具有反应时间短、现象明显、碱用量少等显著优势。
甲醛荧光试纸的制备及其传感检测——推荐一个研究型大学综合化学实验
Sichen Ye , Qiong Chen , Qiongyou Wu , Shenghua Liu , Jun Yin , Hong Yuan
2022, 37(7): 210911  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109111
[Abstract](1090) [FullText HTML] [PDF 790KB](8)
Abstract:
围绕甲醛的荧光检测,设计了一个研究型综合化学实验。本实验涵盖了基于光诱导电子转移的荧光传感机理、甲醛荧光传感器的合成、甲醛试纸的制备与应用等内容。同时,以科教融合的形式将具备应用前景的研究成果与日常生活中的甲醛污染与检测等实际应用相结合,能够提高学生的科研创新意识,并学以致用服务于日常生活。
紫外光诱导1-甲基-2-苯基吲哚啉的合成与表征——国家自然科学基金项目转化的综合型微量有机化学实验
Bing Li , Xinxin Zhao , Wujiong Xia , Yunchen Du , Xijiang Han
2022, 37(7): 210903  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109039
[Abstract](882) [FullText HTML] [PDF 492KB](6)
Abstract:
光化学反应是近年来备受青睐的有机合成策略之一,以吲哚啉杂环为骨架的化合物具有多样生物活性,如抗真菌、灭杀害虫、治疗代谢疾病药物等。基于课题组在自然科学基金项目研究中开创的一种绿色光化学吲哚啉合成方法,将部分研究成果设计转化为一个环保型的微量有机化学实验,即在光照下引发苯乙烯和N-甲基邻碘苯胺发生[3 + 2]自由基环合反应合成1-甲基-2-苯基吲哚啉。将前沿科研成果引入本科生实验教学,既丰富了实验教学内容,又提高了实验教学层次,同时也有助于学生树立“绿色化学”理念,拓宽知识体系。
邻二氮菲合铁(II)组成及稳定常数测定实验的改进与优化
Bin Zhang , Shuang Liu , Yanyan Zhu , Jiayuan Zhang , Min Wu , Chunmei Liu
2022, 37(7): 211006  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110066
[Abstract](1284) [FullText HTML] [PDF 1350KB](8)
Abstract:
“分光光度法测定邻二氮菲合铁(II)组成及稳定常数”是化学类及相关专业广泛开设的经典实验。随着各高校实验条件的完善和进步,有必要对此实验进行系统化设计,以适应对学生培养质量的进一步提升要求。本文中,利用紫外-可见分光光度计测试配合物的紫外-可见吸收曲线,确定检测波长;结合配合物的前线轨道对配位显色机理进行解释。利用Origin软件对实验数据进行分析,得到准确、可靠的实验结果。通过内容的改进与扩充,本实验有助于提高教学训练的系统性与综合性,实现对学生科学思维能力的培养。
可穿戴气液两用甲醇智能电化学传感器的制备与应用研究
Nan Zhu , Hongting Ma , Huannuo Tao , Xue Wang , Yan Su
2022, 37(7): 211007  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110077
[Abstract](819) [FullText HTML] [PDF 1706KB](7)
Abstract:
甲醇作为一种基础化工原料,是生产所需的常用溶剂,也是醇类燃料电池的常用燃料之一。然而其具有挥发性,会对人体的神经系统产生毒化作用,因此,实时监测环境中的甲醇蒸气浓度具有重要意义。本文在科研成果的基础上创新设计了一个综合实验——可穿戴智能气液双功能甲醇电化学传感器。实验过程包括无机材料合成、丝网印刷制备、仪器分析表征、电化学传感检测等内容,涵盖多门化学课程主要相关知识点,具有很好的综合性和学科前沿性。经过此实验训练,学生不仅能巩固相关化学基础知识,掌握石墨烯材料的合成与表征技能,还能了解电化学传感器的工作原理,激发学生对科学研究的兴趣。
苯并三氮唑基乙酸HOF的制备及质子导电性能研究——推荐一个绿色综合化学实验
Xiangru Meng , Yihong Yu , Yuanfan Jiang , Yuyang Liu , Gang Li
2022, 37(7): 211008  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110084
[Abstract](903) [FullText HTML] [PDF 1634KB](7)
Abstract:
氢键有机框架(HOFs)是一类由有机构筑单元通过分子间氢键自组装而成的新型晶态固体材料,具有孔径可调、低密度、含有丰富氢键网络的结构特点,因而在质子导电研究领域备受关注。本实验切合该领域的研究前沿,以水为溶剂,采用一步法制备苯并三氮唑基乙酸HOF (简称HOF 1),通过元素分析、红外光谱、粉末X射线衍射等手段对其组成和结构进行表征。之后采用交流阻抗法测试其在三种相对湿度(75%、85%以及98% RH)和60–100 ℃之间的质子导电率,进而通过计算活化能推断其质子导电机理。本实验难度适中,综合多种测试手段,可以使学生了解质子导电领域的研究前沿知识、激发科研兴趣,训练科研能力。
苯酚衍生物的电化学选择性C-H唑胺化反应研究
Zheng Cao , Ling Lin , Yan Wu , Shiyu Hu , Xiaojian Liao , Pengju Feng
2022, 37(7): 211104  doi: 10.3866/PKU.DXHX202111049
[Abstract](948) [FullText HTML] [PDF 1960KB](6)
Abstract:
电化学有机合成以电子为清洁的反应试剂,近年来得到快速发展。本实验以苯酚衍生物和唑类为原料通过电化学氧化实现脱氢偶联,构筑C―N键,合成唑胺化芳烃产物,继而探索反应的可重复性以及底物的兼容性,尝试建立适合本科创新实验研究的操作流程。实验涉及C―H官能团化反应,为当下有机合成科研前沿,反应操作简单,安全高效,反应时长可控,利用薄层色谱能方便监测反应的进程。产物可由硅胶柱层析法分离纯化,化合物结构可通过质谱、核磁共振波谱鉴定。该反应立足于绿色有机合成,综合应用有机化学与物理化学交叉学科知识,开发含氮化合物实用合成方法。
基于19F核磁的纳米金催化氟代苯甲醇选择性氧化的动力学测试
Bangyan Chen , Xinyu Cheng , Ti Zhou , Lisen Sun , Yongmei Liu
2022, 37(7): 211101  doi: 10.3866/PKU.DXHX202111010
[Abstract](897) [FullText HTML] [PDF 849KB](4)
Abstract:
对已有实验“负载金催化苯甲醇氧化反应活性的测定”进行了创新设计,将广泛用于科学研究的19F NMR检测方法引入到本科实验教学中。通过本教学实验的开展,学生能够学习掌握NMR的原理及实际操作,完成了纳米金催化邻、间、对位的氟代苯甲醇的动力学测试,考查不同取代基位置对反应速率常数和活化能的影响,并结合有机化学理论知识,加深对催化机理的理解,实现了19F NMR检测的动力学教学与有机化学理论知识、仪器分析技术知识的有机结合,培养学生主动思考和解决实际问题的能力。
三维氮掺杂碳纳米球的制备及其电化学传感性能应用——推荐一个分析化学综合实验
Xiaoyi Yan , Qiang Ma , Shigang Wei , Zhiquan Zhang , Yupeng Guo
2022, 37(7): 211103  doi: 10.3866/PKU.DXHX202111033
[Abstract](889) [FullText HTML] [PDF 1719KB](5)
Abstract:
将生物电化学传感器材料引入本科实验教学中,结合前沿科研成果设计了综合探究性化学实验——三维氮掺杂碳纳米球的制备及在谷胱甘肽检测中的应用。以三聚氰胺和炭黑为原材料,通过一步高温热解法制备了三维氮掺杂碳纳米球。通过电化学技术手段研究材料的生物传感性能,在最优化条件下成功实现了生物分子谷胱甘肽的分析检测。该实验设计充分体现了“制备合成–结构表征–分析应用”的科研逻辑思维模式,培养本科生科研自主创新能力,进而从整体上提升本科生的基本实验技能和综合应用能力。
生物纳米孔道单分子多肽磷酸化识别与测量的创新综合实验
Zhengli Hu , Kaili Xin , Shaochuang Liu , Chengbing Zhong , Xueyuan Wu , Yi-Lun Ying , Xuanfeng Kong , Xiaodong Yu , Jianrong Zhang , Yi-Tao Long
2022, 37(7): 211108  doi: 10.3866/PKU.DXHX202111089
[Abstract](1001) [FullText HTML] [PDF 1432KB](16)
Abstract:
生物纳米孔道技术是一种具有革命性意义的单分子电化学分析方法,经过近三十年的发展,已经能够实现单分子DNA测序并广泛应用于多肽、蛋白质等单个生物分子的检测研究。本文探讨了将纳米孔道单分子测量方法引入大学实验教学的必要性与重要性,介绍了生物纳米孔道单分子实验的教学意义、目的、内容及其组织实施方式。本实验采用“科教融合”的教学模式,针对具有一定化学、生物化学基础知识并对科研感兴趣的二、三年级本科生,精心设计并不断优化教学方案,将纳米孔道单分子电化学及相关交叉领域的最新研究成果融入课堂教学,拓展学生的科研视野、激发学生的科研兴趣。此外,通过教师引导,鼓励学生大胆提出问题,自主探索,合作完成实验内容,培养学生的学术思维和综合创新能力。
与时俱进地做好化学实验教学实验室的建设与管理
Yuhua Weng , Zhenling Xu , Rui Pan , Chunyan Zhang , Yinyun Lü , Chanzi Ruan , Zhiqiang Dong , Yonghong Ruan , Laiying Zhang , Xueming Fang , Shunü Peng , Yanping Ren
2022, 37(7): 210908  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109085
[Abstract](908) [FullText HTML] [PDF 2691KB](6)
Abstract:
概括总结厦门大学化学国家级实验教学示范中心在安全、规范、高效服务于实验教学的实验室细化建设与管理理念指导下的实验室建设与管理的总体思想,融管理于建设中、寓规范化管理于人性化服务的“以学生为中心”的实验室细化建设与管理的“中心标准”,以及在实验教学及其管理、实验仪器及化学试剂管理的信息化和智能化建设方面所取得的进展等,以有利于其他高校在更高起点、更高层次和更高目标上推进实验室细化建设与管理工作。
乙酰水杨酸制备实验副产物分析
Shaoling Cheng , Huan Zhang , Hongxiang Xie , Cong Han
2022, 37(7): 211007  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110076
[Abstract](1296) [FullText HTML] [PDF 615KB](33)
Abstract:
乙酰水杨酸的制备是许多高校有机化学实验开设的经典项目之一,教材及文献普遍认为副产物是水杨酸的聚合物。本文按经典制备方法,收集了副产物,进行了薄层色谱、红外光谱、核磁共振和熔点测定鉴定结构,确定副产物是乙酰水杨酸酐,不含有水杨酸的聚合物。探讨了乙酰水杨酸酐产生的原因,为乙酰水杨酸制备实验教学中知识传授的准确性提供了科学依据,有利于培养学生敢于质疑和勇于创新的精神,以及教学质量的提高。
微乳液法调控纳米Cu-MOF形貌的实验教学案例
Yinyi Liu , Zishan Su , Bixian Chen , Xin Deng , Shuru Tang , Shuman Lin , Haoyuan Xie , Xiaojun Liu , Wenting Liu , Weiqin Xu
2022, 37(7): 211007  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110071
[Abstract](1025) [FullText HTML] [PDF 2308KB](6)
Abstract:
通过微乳液法调控Cu-MOF的形貌,对其制备条件进行优化,得到各种不同形貌的Cu-MOF材料。为了开发材料化学实验与时俱进的教学案例,探究环己烷的用量、反应时间、反应温度等条件对Cu-MOF形貌的影响,从而优化实验细节以满足实验教学案例的要求,使得到的Cu-MOF材料具有重复性好、成本低廉、可行性高的优点。通过本实验教学案例,能够使学生掌握调控纳米MOFs形貌的技能。
阴离子交换树脂的合成及对碱性溶液中U的吸附性能研究——一个放射化学综合实验的设计
Yinglin Shen , Xiaomin Li , Tianci Li
2022, 37(7): 220101  doi: 10.3866/PKU.DXHX202201016
[Abstract](781) [FullText HTML] [PDF 1917KB](7)
Abstract:
鉴于目前一些高校放射化学部分实验比较陈旧,试验次数不足,设计了一个新的放射化学实验。用壳聚糖做原材料合成一种阴离子交换树脂,经红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线谱(EDS)对其结构及微观形貌进行分析,进行碱性溶液中U吸附性能的探索。本实验难度适中,要求学生自己制备材料,具有一定的挑战性,可以激发学生的学习兴趣,培养学生系统的科研思维和绿色环保意识。
p,Vm为参数的范德华气体的焦耳-汤姆逊系数及μJ-T-p-T图像
Xiangming Feng , Jinyun Zheng , Weihua Chen , Xinxin Guan , Jianmin Zhang
2022, 37(7): 210909  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109096
[Abstract](1331) [FullText HTML] [PDF 480KB](7)
Abstract:
现有主要物理化学参考资料中较少讨论状态参数对范德华气体节流膨胀的影响,因此本文以压力和体积(p,Vm)为参数初步讨论了范德华气体的焦耳-汤姆逊系数μJ-T,并在此基础上,以氮气为例,利用范德华方程将p,Vm参量转变为p,T参量,得到了μJ-T-p-T三维图像和二维等高图,更直观地反映了状态参数p,TμJ-T的影响。
基础化学原理与前沿研究领域的契合——以功能纳米材料的合成为例
Dongfeng Zhang , Ying Zhu
2022, 37(7): 210901  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109016
[Abstract](1169) [FullText HTML] [PDF 690KB](9)
Abstract:
列举几种重要的基础化学原理在功能纳米材料制备过程中的典型应用实例,深入分析化学基础知识点与纳米材料形成过程中结构及形貌控制之间的内在联系。这些事例将有助于加深学生对于基础学科与前沿研究课题之间密切联系的体会,提高学生的学习兴趣,培养学生的基础知识应用能力。
对溶液法测定偶极矩实验中单位制的思考
Wenhua Xu , Kefen Yue , Jie Ma , Ping Zhang
2022, 37(7): 210900  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109007
[Abstract](1317) [FullText HTML] [PDF 399KB](5)
Abstract:
溶液法测定偶极矩是大学物理化学的一个经典实验。尽管实验操作简单,但是数据处理相对复杂。表示实验原理的公式基本都采用电磁学中的高斯单位制(Gaussian units),这对于几乎只学习了国际单位制(SI)的化学背景学生的理解额外增加了难度。本文介绍及比较了两个单位制下的实验原理的公式,并自然得出通过实验数据计算偶极矩的最终公式系数及其中各物理量的量纲。
有机化合物系统命名CCS 2017规则的基础教学研究
Lijuan Wang , Yun Liu , Juqing Jin , Yang Li , Zhao Xu , Yuhai Tang , Silong Xu
2022, 37(7): 210906  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109069
[Abstract](1256) [FullText HTML] [PDF 618KB](25)
Abstract:
为与国际命名更好地接轨,《有机化合物命名原则2017》对有机化合物的中文系统命名原则进行了修订与增补。为了帮助学习者更好地掌握新版命名原则,本文以基础有机化学中的各类化合物为目标,对修订后的相关系统命名原则进行了归纳和总结,并结合实例进行了新旧命名原则的对比。
基于眼动追踪技术的化学师范生教材分析能力现状与策略探讨
Wanying Dong , Yang Yang , Haiqin Li , Liang Xue
2022, 37(7): 211002  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110026
[Abstract](940) [FullText HTML] [PDF 1322KB](3)
Abstract:
教材是教师教和学生学的主要依据,学会使用教材是师范生成长为专家型教师的必备技能之一,如何“教教材”而非“用教材教”是师范生必须思考和解决的问题。目前学界有关师范教育改革的研究很多,但具体到师范生教材使用情况的研究较少,尤其是有关化学师范生教材分析能力的研究更少。鉴于此,借助师范生提交的教学设计,深入研究师范生分析教材时出现的问题,同时借助眼动仪设备,进一步探究师范生在使用教材时注意力分布偏向,并尝试提出提高师范生教材分析能力的有效策略和合理建议,为培养未来卓越教师提供新思路。
虚拟仿真技术在化学教学论实验教学中的应用
Haiqin Li , Liang Xue , Wanying Dong , Yang Yang
2022, 37(7): 210909  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109095
[Abstract](926) [FullText HTML] [PDF 534KB](12)
Abstract:
将虚拟仿真实验应用于化学师范生化学教学论实验课程中,采用“线上+线下”混合教学模式进行教学实践,探讨了虚拟仿真实验在增强师范生自我效能感、提升师范生专业实验技能方面的影响。其中,师范生的价值观念、学习动机、自我调节能力得到显著性提高。
关于Arrhenius公式的几点讨论
Chenxi Zhang , Han Su , Shuyong Zhang
2022, 37(7): 220403  doi: 10.3866/PKU.DXHX202204035
[Abstract](948) [FullText HTML] [PDF 532KB](7)
Abstract:
Arrhenius公式是最重要的化学动力学经验公式,提出百余年来,科学家对其的讨论从未停止。本文溯源了该公式产生的历史过程,进一步说明其与van't Hoff方程的联系。针对普遍接受的Tolman活化能的物理意义进行了讨论,给出了修正建议。对活化能随温度变化的情况进行了讨论,对Arrhenius公式的适用温度范围进行了量化说明,建议对于分子结构较复杂的反应,即便在通常温度范围内,亦应采用三常数公式。对物理化学教材中与Arrhenius公式具有相似形式的公式进行了概括,说明了其相似性的本质。相关讨论有助于师生更正确地理解和使用Arrhenius公式。
乙基溴化镁与二异丙基酮反应的计算化学研究
Zhiqian Huang , Yiying Yang , Yuchen Ma , Dongju Zhang
2022, 37(7): 210800  doi: 10.3866/PKU.DXHX202108001
[Abstract](1032) [FullText HTML] [PDF 494KB](5)
Abstract:
格氏试剂与羰基化合物的亲核加成反应是构建C―C键的经典反应,该反应通常伴生的副反应主要包括羰基化合物的还原反应、烯醇化反应等。以乙基溴化镁(EtMgBr)与二异丙基酮(CO(iPr)2)的反应为例,通过量子化学计算研究了格氏试剂与羰基化合物的亲核加成反应、还原反应和烯醇化反应。结果表明,通过Schlenk平衡形成的二乙基镁(MgEt2)比EtMgBr更容易与CO(iPr)2反应,与教科书中定性描述的反应机理明显不同;乙醚溶剂对反应性能有重要影响,特别是更有利于亲核加成反应;计算的三个反应的能垒差可以合理解释实验所观察的主产物与副产物的产率比。
对BET数据处理过程的解读
Guping Hu , Bin Huang , Weiqing Zhang
2022, 37(7): 211006  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110065
[Abstract](1793) [FullText HTML] [PDF 451KB](23)
Abstract:
详细介绍了由实验数据计算BET参数和获得比表面积值的过程,介绍了所得BET参数间应遵循的5条数学关系,并尝试进行了一些探讨。还介绍了实验标准偏差的推导过程,简要介绍了测量不确定度评定及在BET分析测试中的应用结论。文章还提醒人们在用BET模型分析金属-有机框架(MOFs)等材料时要给予特别的注意。
直链和单环共轭多烯本征行列式递推公式及本征能级的推导
Dongju Zhang , Xinyi Cai , Qisheng Song
2022, 37(7): 211006  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110068
[Abstract](938) [FullText HTML] [PDF 421KB](2)
Abstract:
休克尔(Hückel)分子轨道法是描述共轭体系π电子运动的近似模型,《结构化学》教科书中通常直接给出其本征行列式和其本征能级的递推公式,缺乏推导过程。本文用数学归纳法推导了直链和单环共轭多烯本征多项的递推公式,给出了对应本征能级的通式、特点和规律,适于未掌握群论和图论等数学工具的学生学习使用。
基于量子化学计算探究丁-1-烯-3-炔亲电加成反应的机理和选择性
Xiaoling Jin , Qiang Liu , Xinping Hui
2022, 37(7): 211004  doi: 10.3866/PKU.DXHX202110047
[Abstract](967) [FullText HTML] [PDF 1031KB](4)
Abstract:
通过量子化学计算模拟了丁-1-烯-3-炔与亲电试剂HBr、HCl和Br2的亲电加成反应。计算结果表明:丁-1-烯-3-炔发生亲电加成反应时,既可以发生1,2-加成反应,也可以发生1,4-加成反应。1,4-加成反应决速步骤活化能低,产物累积二烯烃的生成速度快,受动力学控制;1,2-加成反应决速步骤活化能高,产物共轭二烯烃的生成速度慢,受热力学控制。在极性溶剂水和氯仿中,反应决速步骤的能垒均有所降低,亲电加成反应更容易发生。
加拿大UBC大学“TBL教学+两阶段考试”化学课程的教学启示
Chunxia Tan
2022, 37(7): 210904  doi: 10.3866/PKU.DXHX202109044
[Abstract](831) [FullText HTML] [PDF 581KB](6)
Abstract:
我国高等教育改革正在稳步进行并且逐步深化,教学、考试改革是高等教育教学改革的重要部分。文章介绍了加拿大英属哥伦比亚大学(UBC)理科大班教学中广泛使用的“TBL教学+两阶段考试(Two-stage Exam)模式”,并分析和汇总了教学-考核模式在课程中实际的使用效果和反馈。TBL教学提高了大班教学效率,两阶段考试将考试变成了一种学习方式。这种教育-考核模式打破了长期以来的单人考核模式,突出了同学间协作、交流的重要性,激发了学生主动学习的热情,同时也培养了学生社交沟通的能力。文章中同时也探讨了这种模式在实施中可能出现的不足和问题,希望能对我国高等理科大班课程教学改革提供一些可以借鉴的思路。
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