分子水平上的虚拟仿真实验之思政元素的挖掘与提炼——以“高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算”项目为例

高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算,是分子水平上的虚拟仿真实验项目,结合诺贝尔奖获得者de Gennes和P.J.Flory的理论工作、由项目组自身教研成果转化、师生合作研发而成。与小分子化合物相比,高分子的研究方法有很大的不同,特别是需要采用统计方法来描述高分子链的构象、形态,计算高分子链的平均尺寸,这是经典的物理化学方法所不能完成的。本项目从研发到教学实践、再经改进,教学内容的更新优化中,自然融入了诺贝尔奖成果、哲学思想、科学思维、学科发展史、教研成果等多个维度的思政元素。

仪器分析实验课程思政案例设计与实践——以气质联用实验为例

中国科学技术大学化学国家级实验教学中心所开设的“仪器分析实验”为安徽省课程思政示范课程,在实验项目“气质联用法测定饮料中塑化剂含量”的教学过程中,课程组针对课程的特点和教学过程,对该项目进行思政示范教学案例设计。思政案例库的建设,有助于教师充分挖掘专业课程中的德育元素,激发学生的学习兴趣,培养学生的自主创新意识,取得了良好的教学效果。

仪器分析实验课程思政案例设计与实践——以青蒿素的提取与结构鉴定的探究实验为例

中医药文化被喻为中华优秀传统文化的璀璨明珠,是中华传统文化的重要组成和典型代表。而作为抗疟明星的中医药青蒿素来源于天然产物,因此,天然产物中的青蒿素的提取和结构鉴定显得十分必要。课程团队结合课程特点,将青蒿素的提取和结构鉴定引入实验教学并进行课程思政教学案例设计。以此项目为载体,培养学生自主查阅文献、设计实验方案和运用仪器分析技术表征分子结构的科学素养。该教学案例的建立实施有助于教师充分挖掘课程中的思政元素,激发学生的学习兴趣,培养其自主创新意识,增强爱国情怀和民族文化自信,取得了良好的课程思政教学示范效果。

“综合+探究”式、模块化分析化学实验教学——“一生一方案”,因材施教实验教学法

围绕以学生发展为中心的创新人才培养目标,我们在多年持续教改和探索基础上,提出了“综合+探究”式、模块化分析化学实验教学。要求学生在完成既定的综合实验基础上,针对实验过程中发现的问题,自主设计探究方案,进行个性化实验探究;同时,将研究生组会研讨模式融入到本科生实验教学中,增设方案答辩环节,实现“一生一方案”的教学。该教学方法实施以来,成效显著,不仅激发了学生学习兴趣和实验潜能,锻炼了实验思维和知识运用能力等综合实践能力,而且开启了对求异思辨、创新能力的培养,教学模式得到普遍欢迎和首肯。

引入逆向思维和设计理念的有机合成实验教学改革——以基于逆合成分析法的肉桂酸合成为例

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。

走进量子点的奇妙世界

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。

3D打印高强度水凝胶实验的创新实验教学设计

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。

浅谈高分子物理课程的教学方法

介绍了作者在“高分子物理”课程的教学方法和教学研究心得。

无位置传感器无刷直流电机变速控制的新策略

介绍应用于家用空调方波型无位置传感器无刷直流电机压缩机负载的变速控制系统的结构和原理 ,提出了一种超前 6 0°-ε直接检测换相点的方法以实现无位置传感器无刷直流压缩机的控制 。

从高分子运动的温度依赖关系看高分子运动特点

高分子的运动是高分子科学中最为基本、最为重要的问题之一,也是教学的重点之一,它是联系高分子微观结构与高聚物宏观性能之间的桥梁,本文就高分子运动的特点尤其是高分子运动的温度依赖关系进行了讨论,进而从本质上理解高聚物结构与性能之间的关系。

高分子间相互作用的特点及意义

高分子间的相互作用与小分子间的相互作用有着显著的区别 ,导致高分子物质在凝聚态结构和诸多性能上明显地有别于小分子物质。本文就如下七个方面 :特别强的高分子间相互作用、特殊的高聚物溶解过程、马克三角形原理、特征温度、特有的单链凝聚态。

“互联网+”背景下大学化学实验的在线辅助教学模式创新及成效探索

2020年春季学期新冠肺炎疫情防控期间,中国科学技术大学化学实验教学中心充分考虑各实验课程特点,及时调整了教学计划,形成切实可行的“一课一策”在线教学方案,利用前期建设的在线开放课程、虚拟仿真实验教学项目和其他优质教学资源开展在线辅助教学,取得初步成效。

大学化学实验安全教育和管理的创新与实践

在常规的安全教育和管理基础上,近年来中国科学技术大学化学实验教学中心进一步从硬件环境建设到在线安全课程(慕课)设置、从反应绿色化到高危实验虚拟化、从大型仪器管理到药品管理等方面,切实开展了一系列工作,建立了一套较为完整的安全教育与管理体系,以实现对学生安全意识和防护意识的全面提升。

如何理解混合溶剂的良、劣性

对于高聚物 ,混合溶剂的性能往往不能直接从相应的两种组分溶剂的性能来推演。本文从溶度参数理论、高分子对溶剂的择优吸附以及体系的分子特征 。

高分子稀溶液中偏离Huggins方程式的五种情况

在对高分子溶液的粘度研究中发现 ,在稀溶液中会出现五种偏离Huggins方程式的情况。本文就这五种情况作了较为详细的介绍 ,尤其就高分子 -高分子和高分子 -溶剂分子间的相互作用对二元体系 (溶剂 -聚合物 )和三元体系 (溶剂 -聚合物A -聚合物B)

“高分子物理实验”精品课程建设的探索

介绍作者在“高分子物理实验”精品课程建设中所做的一些工作,如:坚持对实验教学进行研究、探索实验教学新模式、建设教材、构建网络教学环境等。

混合溶剂中高分子的尺寸

三元体系(高聚物/混合溶剂)性质不能简单地直接从相应的两种二元体系(高聚物/单一溶剂)性质来推演,混合溶剂中排除体积效应往往不是两种单一溶剂中排除体积效应的加权平均,高分子的尺寸除了与单一溶剂-高分子间的相互作用有关外,还受到两种溶剂间的相互作用、高分子的自缔合趋势的影响,在不同的θ溶剂中高分子的无扰尺寸往往不同,两种溶剂间的相互作用是重要的影响因素之一。

值得商榷的聚合物分子量分布宽度指数表达式

认为张晓云在“有关聚合物平均分子量和分子量多分散性的教学点滴”一文中对聚合物分子量分布宽度指数的定义以及由此得出的结论是值得商榷的。本文介绍了具有统计意义的分子量分布宽度指数的定义 。

稀溶液粘度法研究聚合物之间混溶性

介绍了几种粘度法判据，并对溶液中高分子－高分子。

化学让生活多姿多彩——记中国科学技术大学化学科普活动

用"化学让大自然丰富多彩、色彩斑斓——天然色素的五彩世界""化学很魔幻——揭秘化学小魔术""化学让我们生活得更智慧、更安全、更健康——引导大众消除生活误区""化学也诗意——以诗入‘化’——打造诗意化学科普"和"化学让大自然更为奇特绝妙——走进大自然,学习化学知识,感悟化学的魅力"五个主题,介绍了中国科学技术大学化学实验教学中心在化学科普教育内容方面的一些探索和经验。