化学远源专业的学生需要怎样的化学课——上海交通大学化学远源专业学生化学课程的调研及其思考

对化学远源专业本科生进行化学素质教育已经成为高等教育工作者的共识,基于我校抽样调研的结果,本文从教学内容与形式、教学手段等几个方面探讨了化学远源专业的学生对化学素质教育课程的需求,提出了持续建设该类课程、使其保持长久生命力的努力方向。

以服务国家重大战略需求为导向的基础学科专业建设探索和实践——上海交通大学化学(强基计划)专业建设初试

强基计划是基础学科招生改革试点的重要举措。化学专业立足于基础学科拔尖创新人才的选拔和培养,服务国家重大战略需求,发展以化学基础为主、理工交叉的培养模式。全面介绍上海交通大学首届化学(强基计划)专业在育人目标、培养特色和教学体系建设等方面的思考、研究和举措,为强基计划进一步实施提供理论和实践依据。

大学生媒介素养现状及对策分析——以上海交通大学为例

本课题运用调查研究和理论分析相结合的方法,以上海交通大学学生为研究对象,通过分析大学生接触媒介状况及动机、媒介素养自我评价及大众传媒的影响等,得出了大学生对传媒的理性认识有所欠缺、媒介批判能力不够、媒介道德水平有待提高等结论,提出了要从开设媒介素养教育课程,依托第二课堂加强媒介实践能力培养,社会、家庭、学校＂三位一体＂,提高自我教育能力等方面入手,来提高大学生的媒介素养。

化学“101计划”基础化学实验课程建设的思考与实践

化学“101计划”基础化学实验课程适用于拔尖学生培养计划2.0基地学校化学类专业低年级学生,是培养化学基础研究创新人才的高阶基础入门实验课程。本课程可以激发学生化学实验的兴趣,具备继续从事化学后续课程学习和化学研究的基本实验素养。通过以合成和测量为载体的单元实验或小综合实验,服务于基础单元操作学习、基础技能训练,或成为合成化学实验和化学测量学实验等课程学习必要的先导内容,为后续实验课程学习打基础。

绿色化学理念融入化工专业多相催化课程教学的探索与实践

在“双碳”战略背景下,强化绿色化学教育,成为高等学校化工专业人才培养工作的重要任务之一。在化工专业多相催化课程教学中,为每一章节安排“绿色课时”,讲解与该章节内容相关的绿色化学理论与技术,将绿色化学理念融入课程教学中,不仅能使学生牢固掌握化工专业知识,而且能使学生加深对绿色化学的认识,同时能提高学生利用绿色化学理论与技术解决化工专业问题的能力。这对于培养既具有扎实化工基础又具有绿色化学理念的综合性化工专业人才具有重要意义。

TBL教学法在无机化学教学中的应用——化学“101计划”无机化学课程教学设计案例

化学键理论是无机化学重要学习内容,从经典共价键理论到分子轨道理论均展现出丰富的科学内涵。但化学键理论的多样性和适用局限性,给学生学习和理解带来了一定的困难。尤其在对化合物性质进行分析时,选用不同的理论可能得到不同的结论。因此,本文聚焦于化学研究的核心思想,即“构效关系”的分析,以“101计划”推动人才培养从“知识为主”转向“能力为先”的实施目标出发,从学生的学习体验和收获视角讨论TBL教学法的引入对学生建立化学键理论的整体知识框架,以及提升运用相关理论理解、分析与解决实际问题综合能力的作用。

富氮碳鞘内阶梯层状Mo_(2)C异质结用于高效CO_(2)化学固定

在多相催化体系中,开发具有高催化活性的多相催化剂是实现小分子绿色转化的核心.过渡金属碳化物,特别是碳化钼(Mo_(2)C),因其活性与贵金属相当且成本低廉,在小分子转化方面具有应用潜力.二维(2D)过渡金属碳化物因其平面结构两侧具有可暴露的活性位点,在小分子转化和能量储存方面受到越来越多的关注.然而,在催化剂或电极材料的批量制备过程中,二维层的堆积会导致表面活性位点损失,严重影响其性能.此外,层状材料的堆积还可能阻碍有机分子的有效传递,形成传质屏障,进一步影响催化过程.特别是,二维过渡金属碳化物表面的氧化会导致活性位点的大量损失,这已成为当前亟待解决的关键问题.因此,开发一种能确保层状Mo_(2)C材料的机械和化学稳定性的有效合成方法,对于推动其实际应用至关重要.本文利用可控氧扩散蚀刻法合成了一种富氮碳鞘包覆的“阶梯状”2D-Mo_(2)C异质结材料(2D-Mo_(2)C@NC).该材料因具有独特的阶梯层状结构和整流界面,可以显著促进CO_(2)与邻苯二胺的羰基化反应,并对CO_(2)与多种二胺衍生物的羰基化反应均表现出较好的催化活性.通过密度泛函理论计算和紫外光电子能谱分析发现,Mo_(2)C与NC壳层的接触界面形成了整流接触,导致电子从NC壳层流向Mo_(2)C,进而形成富电子的层状Mo_(2)C.随着NC壳层氮含量的增加,Mo_(2)C的电子富集程度逐渐增加.进一步的理论计算和CO_(2)程序升温脱附实验表明,CO_(2)吸附依赖于2D-Mo_(2)C的电子富集程度,并随2D-Mo_(2)C的电子富集程度增加而增强.这种电子富集特性使得2D-Mo_(2)C表面能够活化CO_(2)分子,形成高度扭曲的预吸附结构(键角为118.8°),有利于后续与二胺的羰基化反应.邻苯二胺与CO_(2)羰基化反应的吉布斯自由能计算结果表明,电子的富集程度对反应决速步的能垒影响较小.因此,推测CO_(2)分子在富电子Mo_(2)C表面的预吸附增强是促进CO_(2)羰基化反应的直接因素.实验结果也表明,2D-Mo_(2)C@NC催化剂催化邻苯二胺与CO_(2)羰基化反应的催化活性随2D-Mo_(2)C的电子密度增强而提高.优化后的阶梯状异质结2D-Mo_(2)C@NC样品的CO_(2)吸附量高于核壳状异质结Mo_(2)C@NC样品,且催化性能和CO_(2)吸附量存在明显的正相关关系,证实了阶梯状异质结结构所暴露出的更多富电子Mo_(2)C活性位点可以促进CO_(2)的预吸附及随后的活化过程.此外,X射线光电子能谱结果表明,富电子的2D-Mo_(2)C表现出优于Mo_(2)C的化学稳定性,不易被氧化.在优化条件下制得的2D-Mo_(2)C@NC催化剂表现出了最佳催化性能,在较低的反应温度下,其催化邻苯二胺与CO_(2)羰基化反应生成2-苯并咪唑啉酮的TOF值为6.1‒10.2 h^(‒1),比文献报道的最佳结果高4.2倍.综上,本文成功地开发了一种有效的可控氧扩散蚀刻策略,合成出具有高机械和化学稳定性的“阶梯状”2D-Mo_(2)C异质结材料,并用于高效催化CO_(2)和邻苯二胺羰基化生成2-苯并咪唑啉酮.该可控氧扩散蚀刻方法可以扩展到其他二维碳化物的制备,并进一步扩展其在光催化和电催化系统中的应用,为二维异质结材料的合成和应用提供了参考和新思路.

深度学习在化学分子逆向合成路线规划中的应用进展

逆向合成规划是现代有机合成化学中合成路线设计的重要基础.合成化学发展至今,化学家们积累了大量的反应数据.自有机合成大师E.J.Corey将逆合成分析法与计算机结合提出LHASA(logic and heuristics applied to synthetic analysis)起,计算机根据反应数据自主学习并给出逆向合成路线成了化学家的愿景之一.近年来,基于数据驱动的研究范式不断发展,大量深度学习模型被提出并在逆向合成规划中取得了初步的成功,然而该类模型仍然存在高质量数据集稀缺、软硬件结合不佳、领域知识嵌入与发现困难等问题.通过深度学习实现逆向合成路线规划有待深入研究.

基于人本视角的大学生职业生涯发展融合思政教育研究

人本视角下,在大学生职业生涯发展中融合思政教育,能够培养大学生良好的职业规划意识,树立正确的就业观念。职业生涯发展与思政教育双方价值理念一致、内在逻辑互通,通过深度融合可对职业生涯规划产生正向引领,并促进思政教育形式创新。本文在分析两者融合的基础上,提出构建“1+1+N+N”式融合模式,通过把握好“1个基本前提”、落实好“1个内在要求”、运用好“N个核心载体”、构建好“N个保障方式”等措施,助力职业生涯发展与思政教育深度融合。

“三全育人”视域下高校化学类实验室安全教育的实践

实验室安全教育是高校中针对在实验室从事学习和研究活动的学生开展的一项必修教育任务,它在实验室安全构建、管理与实验教学科研之间起着至关重要的桥梁作用。本文深入剖析了当前实验室安全教育管理的状况,并力求创新性地提出一种涵盖“全员、全程、全面”的“三全”安全教育策略。这一模式旨在培育师生的安全意识,巩固安全观念,传授安全知识,增强风险辨识能力,教授安全操作技巧,养成安全行为习惯,以提高整体安全素养,从而保障实验室的安全稳定运行。

大学基础化学实验教学中学生科研素养的培养

阐述了大学基础化学实验教学实践的体验和感悟,逐步摸索、总结出了体现因材施教的实验教学新方法。该方法改变以教师为主体的实验教学模式,以学生为主讲解和讨论实验原理、方法和注意事项,循序渐进的加大自主设计性环节,凸显学生的主体地位。重视过程,强调带着问题一边研究、一边学习,提倡边研究边类比的学习方法;培养学生正确评价和分析实验结果,树立科学的成败观。以学生为主的问题式教学不仅需要学生加大投入,教师也要加大投入。教师要通过实验方案的修改、预实验、后勤保障和讨论等环节起到循循善诱的作用。通过充分发挥学生的学习主动性和在教学过程中的主导作用,可以有效培养学生的科学素养和团队协作能力,提高培养效果。

虚拟实验在大学基础化学实验教学中的探索与应用

针对复杂酸碱体系的滴定问题和氯化铅溶度积常数测定两个典型基础化学实验进行了虚拟实验设计与建设。借助于软件平台创建的虚拟实验交互系统涵盖了大量的基本理论、实验仪器与设备等信息,提供了各种反应条件下的组合实验、实验数据的计算结果与检验等,满足了学生不同层次的学习要求。

手性有机小分子催化剂6,7-二氢-5H-吡咯并[1,2-a]咪唑的合成——介绍一个大学有机化学综合实验

介绍一个由科研成果转化形成的综合有机化学实验——一类手性双环咪唑类亲核有机小分子催化剂的合成及结构表征。该合成实验以咪唑和丙烯醛为原料,在催化量的乙酸存在下,合成手性双环咪唑醇外消旋体。然后利用固定化酶Nov435对该外消旋体进行乙酰化动力学拆分获得光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物。最后通过测定熔点、旋光度、红外(IR)光谱、核磁共振(~1H NMR、^(13)C NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)对产物结构进行表征,并利用高效液相色谱仪(HPLC)对光学纯双环咪唑醇酯及醇类化合物的光学纯度进行了测定。本实验涵盖了合成、结构表征和光学纯度测定等实验技能训练及动力学拆分及不对称催化酶促反应等专业知识的学习,不仅有益于提高学生的综合实验能力,也可以开拓学生的视野。

煤化工过程中化学污染废水处理技术探讨

煤化工是指以煤原料为主,利用化学加工手段进行处理,转化成气体、液体、固体燃料或者是化学产品的生产过程。煤化工主要包括煤气化、煤液化、煤干馏、焦油加工和电石乙炔化工。在进行煤化工的过程中,会产生大量的废水、废气和废渣,造成严重的化学环境污染,这对构建绿色环保社会是极为不利的。该文将分析煤化工的生产过程中废水的来源以及特点,并且介绍几种废水处理的技术。

高校化学实验室通风系统改造与节能研究

实验室通风系统与暴露控制设备(ECD)作为实验室污染物控制的核心手段发挥着至关重要的作用,是实验室建设和改造项目中的重点和难点所在。为解决高校既有建筑实验室通风系统改造与节能减排的难题,以上海某大学化学科学与工程学院的实验楼通风系统改造项目为研究对象,对化学实验楼通风系统设计与改造中有关暴露控制设备选择、同时使用率、换气次数、气流组织、新风系统、变风量控制、废气处理、隔振降噪等关键要素进行研究,探索基于安全原则下的高校既有实验建筑通风系统改造与节能减排措施。经改造后的实验室污染物浓度得到有效控制,实验室温湿度、压力梯度、噪声等性能指标均满足设计要求,项目自2020年竣工交付以来系统运行良好,节能效果显著。

镁空气电池负极表面改性对其电化学性能的影响

分别以纯镁、AZ31镁合金、WA111(Mg-11%Y-1%Al)镁合金为负极,通过液相沉积法在镁负极表面形成均匀致密的Ca-P生物陶瓷膜层。将MnO_(2)催化剂涂覆在碳纤维布-泡沫镍复合基底上作为空气正极,以3.5%(质量分数)NaCl水溶液作为电解液,研究了表面膜层对镁空气电池电化学性能的影响。通过对比放电后未改性电极和改性电极表面的微观结构,探讨了膜层对电池性能显著影响的原因。结果表明:经过表面改性的镁负极具有更高的负极利用率,放电稳定性也更好;极化曲线和交流阻抗测试显示表面膜层提高了镁负极的耐腐蚀性。该生物陶瓷膜层由宽10μm、长60μm的针叶状二水磷酸氢钙(CaHPO_(4)·2H_(2)O)晶体交织咬合生长而成;这种多孔结构在加强镁负极表面耐腐蚀性的同时,使表面放电产物变得疏松易脱落,无法形成完整致密的钝化膜,从而提高了镁空气电池的放电性能。

从试卷分析思考课程改革的教学策略——以分析化学1课程为例

通过分析我校分析化学1课程的期末试卷,探讨课程教学中存在的问题,形成对课程教学改革的策略思考。同时也分析了对课程教学质量评价非常重要的环节——期末考试的试卷命题及质量保证的要素。

面向电化学储能的多孔炭材料

多孔炭材料具有质量轻、比表面积大、导电性好和稳定性高的优点,在电化学储能领域得到了广泛的应用。近几十年来,多孔炭材料的结构构筑和功能化设计取得了较大的进步。本文以多孔炭在不同储能器件中的应用发展为导向,结合多孔炭结构设计和功能化发展,综述了其在锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池、锂负极保护、钠离子电池、钾离子电池等电化学储能器件中的研究成果和进展,最后总结了多孔炭的结构控制和功能化的策略,并展望了多孔炭材料未来研究的方向和挑战。

“无机与分析化学实验”课程中的“学以致用”

“无机与分析化学实验”是我校针对自然科学平台开设的一门基础课程,结合模块化的课程设计,通过基本技能的训练到综合实验的提高,旨在让学生掌握扎实的基础理论知识和专业的实验操作技能。本文深度挖掘课程中的“学以致用”思政元素,采用PBL (problem-based learning)的教学模式,寓思政教育于有形的实验课程中,实现知识传授与思政引领的同向同行。

普鲁士蓝镶嵌聚吡咯薄膜电极的制备及其电化学电容性质的研究

为提高聚吡咯电极材料电化学性能,研制出一种普鲁士蓝(PB)镶嵌聚吡咯(PPy)薄膜电化学电容器电极。采用化学沉淀法结合气相聚合(VPP)法将同步合成的PB引入PPy薄膜中,制备了自支撑聚吡咯/普鲁士蓝(PPy/PB)复合电极材料。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线粉末衍射技术等对复合材料的形貌及结构进行表征。在三电极体系和对称超级电容器中研究PPy/PB复合材料的电化学表现,研究结果表明,PPy/PB复合材料组装的超级电容器比电容高达447.6 F/g。不同电流密度下充放电性能研究表明,电流密度从1.0 A/g增大到10.0 A/g时,PPy/PB比容量保持率为70.8%,具有优异的倍率性能。通过4000次恒流充放电后PPy/PB电容保持率为76.9%,高于纯PPy电极材料,显示出较好的电容性能。