教育数字化背景下国家级化学实验教学示范中心建设与实践

大连理工大学化学国家级实验教学示范中心秉承“注重基础、培养能力、塑造人格”的育人宗旨、以学生发展为中心的育人理念,充分发挥人才培养的主战场作用,在实验教学体系构建、教学资源建设、实验室管理与师资队伍建设等方面进行了深层次的探索与研究。经过5年的建设实践,构建了“四位一体”的实验教学体系和“一体化”的安全教育新范式,打造了“系列化、数字化、多模态”的实验教学资源,建成了一流的实验室环境和制度保障,形成了“名师化”引领的实验教学团队,促进了学生自主探究、创新实践、防护应急处理等方面能力的提升。

新版、新形态、新亮点——《有机化学实验(第六版)》简介

新形态出版的大连理工大学《有机化学实验(第六版)》融合了纸质版教材和网上数字资源,整合了第五版书附教学光盘、网站资源及新建数字资源,优化为新版数字资源作为纸质版教材的支撑和拓展。第六版教材参考了国内外实验教学论文,编著了反应机理证明、可视化制备、黄鸣龙还原及烯烃交互置换专题下14个基本性实验;编著了天然肉桂醛提取及羟醛缩合、脯氨酸催化不对称合成和LED光催化发光体制备等3个综合性实验;编著了费舍尔酯化法合成工业香料羧酸酯的设计性实验与优化微波辅助威廉森法制备4-硝基苯乙醚反应条件的研究性实验。第六版教材搭建了个性化学习平台,有助于提升学生实验能力,培养学生严谨创新的学风。

学思践悟培育科学素养,知行合一发挥“慧眼”专长——分析化学实验课程思政建设

针对化学实验教学过程中所存在的思政要素与专业知识融入不够而导致的学生职业使命感和价值观薄弱问题,分析化学实验课程将思政元素有机融入到实验内容中,制定了知识、能力、素质有机融合的“三位一体”育人目标,建设了“六聚焦”的思政案例库,实施了“七融进”的课程思政教学举措,创新了“五联动”的思政育人设计,打造了有深度、有温度的挑战性课堂,与学生进行知识的对话、思维的对话和心灵的对话。

“学生中心,双融双驱”教学模式提升研究生综合素质与创新能力——以“化学反应动力学”课程为例

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。

基础理论与前沿研究携手进课堂——化学“101计划”无机化学课程教学案例介绍

卡宾及其配合物案例教学的设计思想是将基础理论与前沿研究相结合来进行课堂教学。在对文献所报道的研究成果用基础理论进行抽丝剥茧地分析和讨论过程中,帮助学生夯实基础,真正做到固本强基的同时培养学生的创新意识与创新能力。

化学絮凝-活性炭吸附法在处理含重金属废水中的应用

含重金属元素的废水是一种难以处理且对环境污染程度较高的工业废水。以含有Fe、Co、Mn、Ag等重金属离子的模拟废水为研究对象,采用先添加絮凝剂化学絮凝,再通过活性炭过滤的方法进行处理,并研究了活性炭种类、pH、硼酸含量对模拟废水中重金属元素去除效率的影响。实验结果表明活性炭颗粒越细、碘值越低对重金属的去除效果越好;该絮凝剂可以在较宽pH范围内和较高浓度硼酸存在下使用。化学絮凝+活性炭吸附过滤法对于含重金属元素工业废水的处理是一种既经济又高效的方法。

中国大学MOOC“化学与社会”的建设与应用

本文介绍了"化学与社会"MOOC的设计、制作以及在"中国大学MOOC"平台上的使用情况,指出MOOC的建设过程是对原课程的提炼、浓缩和总结,MOOC的制作应量体裁衣,因"课"制宜。

化学类专业基础理论课程虚拟教研室建设探索与思考

对化学类专业基础理论课程虚拟教研室的建设进行了探索与思考。通过设立课程组,对课程目标与要求进行重构,提出课程教学内容建议,开展课程思政建设、教材建设。同时,加强活动与共享策划,增进各课程组之间的沟通交流,深化教学内容的理工融合、基础和应用结合。积极开展教学研究交流活动,构建资源共享、多校联动、合作共赢的新型教研体系。

谈新课标高中化学与大学化学的相关性

通过对新课标高中化学教材的特点分析及知识体系的归纳总结，与大学化学内容对比，并列举了几个简单实例来探讨两者之间的相关性。最后提出了大学化学教学中的几点建议。

中英高校无机化学课程比较研究

对7所英国罗素大学集团高校本科阶段无机课程的课程设置、教学内容、考核方式等进行了调研和分析,通过比较两国无机化学课程特点和教法的异同,为我国高校无机化学课程教学改革提供一些参考。

工科化学基础课程虚拟教研室建设探索与思考

教育部工科化学基础课程虚拟教研室是由10余所高校近百余名教师组成的虚拟教研组织,并随着其运行与发展,已扩展到涵盖18所高校近200名高校教师。为推进高校之间的交流合作和资源共享,改善传统实体教研室的不足与发展限制,通过“线上+线下”结合的教师教研模式,共建优制资源,开展教学研究,共同打造教师教学发展共同体和质量文化,全面提升教师教学能力。

基于虚拟教研室平台的有机化学课程知识图谱建设探索

依托有机化学课程虚拟教研室优质资源,建设钉钉平台的有机化学课程知识图谱。知识图谱包含由知识单元、知识点等“节点”的层级结构、通过“节点”间的“关系”形成的网状结构,将课程内容前后紧密的联系起来。通过融入虚拟教研室共建共享的教学资源,知识图谱可为有机化学课程的教学活动和人才培养提供全方位的支持。

有机化学课程虚拟教研室的建设与实践

提出有机化学课程虚拟教研室的建设目标和建设内容,通过36校联动,分组分层次推进有机化学课程虚拟教研室建设,并开展相关教研活动。系统阐明有机化学课程虚拟教研室的组织形式和机制建设。总结有机化学课程虚拟教研室建设以来的一系列跨校教研活动。重点论述有机化学课程虚拟教研室在教学资源建设方面的进展。通过发挥各成员学校教师在教学、科研上的特色和优势,推动互联互通、共建共享型有机化学课程虚拟教研室建设,实现协同教研新形态。

镅的化学氧化及电化学氧化研究进展

三价锕系/镧系元素(Am^(3+)/Ln^(3+))的分离是开发先进核燃料循环以实现核能可持续应用的关键。由于二者在水溶液中的化学行为相似,通过液-液萃取来实现二者的有效分离仍然面临挑战。镅的氧化分离作为替代方法因其高效率和大的改进空间而受到越来越多的关注。由于Am(Ⅳ/Ⅲ)电对的氧化电势高,使得高价态镅制备困难,并且新生成的高价态镅具有强氧化性,需要调控其种态以避免被溶液中存在的还原性物质还原。因此,研究Am的氧化分离途径需要解决两个问题:(1)降低Am的氧化电势,实现在较温和条件下的选择性氧化;(2)稳定高价态Am并及时进行分离。本文综述了近年来面向镧锕分离的Am的化学氧化和电化学氧化研究进展。在Am的化学氧化中,高碘酸铜(Ⅲ)表现出比铋酸盐和过硫酸盐更高的活性和氧化效率。在Am的电化学氧化中,通过选择合适的配体对电极进行修饰,可显著降低Am(Ⅳ/Ⅲ)的氧化电势,避开电解水等影响电化学氧化效率的副反应。这些新的认识为镧锕分离提供了新的思路,也提出了对深入理解微观机制的需求。

推荐一个无机合成综合实验——基于废弃大豆油的微乳液法制备纳米氧化锌

纳米氧化锌是一类多功能纳米材料,由于其优秀的物理化学性质而被广泛应用于多个领域。传统的合成方法存在成本过高、过程复杂、产物不稳定等问题。微乳合成法具有操作简单,成本低廉,产物尺寸可控等优点,可以有效避免传统合成方法的缺陷。特别是将废弃大豆油合成的乳化剂应用在合成的过程中,可以实现废物的回收再利用,又能满足绿色化学和可持续发展的要求。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、化学分析等多种方法对产物纳米氧化锌的形貌和性质进行了表征,实现了无机合成-化学分析-仪器分析的综合偶联,从而达到提升大学生进行综合实验能力的目的。

高效太阳能驱动海水淡化的最新研究进展

由于淡水资源时空分布的不均一性,部分国家和地区的发展严重受制于淡水资源短缺,海水淡化已成为沿海地区应对淡水紧张问题的重要途径。受自然界水循环启发,利用太阳能驱动水蒸发,直接从海水中分离出清洁水,是一种可持续的低成本海水淡化技术。针对传统太阳能蒸发较低的能量利用率和蒸发效率,研究人员基于界面蒸发基本理论,利用光热转化材料选择性地加热空气-水界面,以提高太阳能利用率。本文结合前沿的工作介绍了实现高效太阳能驱动界面水蒸发的关键因素,概述了已报道的常用光热材料,讨论了光热蒸发器结构设计对体系能量管理和物质传输的调控,分析质能传递过程对蒸发系统性能的影响。除此之外,本文对长时间海水蒸发过程中盐析出污染问题及其应对策略进行了综述,最后探讨了目前太阳能界面蒸发面临的挑战并展望了其在海水淡化应用的发展前景。

微流控制备包覆含能材料模拟物的核壳结构微球

基于简单的生产单重乳液的液滴微流控技术,结合相分离和结晶固化的方法,制备出具有对硝基苯甲醛(p-NBA)核层和聚苯乙烯(PS)壳层的核壳结构微球,一步完成了对高能炸药3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的模拟物p-NBA的包覆;通过调控p-NBA、PS以及赋形剂乙基纤维素(EC)的含量配比,可以得到不同结构和形貌的微球,并研究了上述因素对核壳结构微球的影响;基于高能炸药DNTF的包覆钝化效果和包覆量双重条件,在使用大相对分子质量(M r=300000~350000)PS情况下,得出最佳实验条件为:EC和p-NBA质量比为1∶10,PS质量分数为8%。结果表明,赋形剂的添加有助于促进p-NBA的结晶,使其能够在液滴相分离的时候形成球形颗粒,从而被完整包覆;PS在微液滴中的初始质量分数越大,形成的壳层越厚、球形度越高,但封装DNTF的壳层越厚,爆炸威力会降低。

喷雾-反溶剂结晶法制备掺杂铝粉的复合微球

纳米铝粉作为高能添加剂广泛应用于含能复合材料领域。然而,制备高球形度铝粉掺杂的复合微球却面临着一系列挑战。采用喷雾与反溶剂结晶相结合的方法,探索了一种制备纳米铝粉与有机分子形成复合功能微球的喷射-结晶途径。通过自主设计的内混三流式空气雾化喷嘴,将前驱液雾化成液滴,反溶剂接收浴接收后,溶剂与反溶剂发生快速的相互扩散和传质过程,含能分子模拟物蔗糖八乙酸酯(SOA)在液滴内部析出,将铝粉包裹在内,洗涤干燥后得到铝粉掺杂的复合微球。通过调控合适的雾化、溶剂与反溶剂、添加剂等条件,成功解决了干燥后复合微球球形度低、微球之间相互团聚等现象,最终制备出粒径分布窄、形貌均一、分散性较好、球形度和密实度较高的掺杂铝粉的微球复合材料。

乙二胺四乙酸铁钠补铁剂制备实验改进

本项目将乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)补铁剂制备实验项目进行了改进,将理论知识与实际生产紧密衔接,依据药物制备工艺流程,设置集方案设计、药物制备、结构鉴定、纯度分析等模块于一体的全链条实验内容,将实验项目由验证性实验转变为综合性、设计性实验,引导学生结合制药工艺流程中所涉及到的质量控制、安全生产、环境保护等因素设计实验方案。本实验项目可结合多条专利路线,能激发学生探究兴趣,促进学生自主探究,培养学生方案设计和创新思辨能力,提升学生解决实际问题能力和科学素养,增强专业自信。

本科生综合实验:4-[二(4-甲基苯)氨基]苯甲醛合成与变色性能研究

针对有机合成实验缺少性质研究、仪器分析实验分析方法相对独立的问题,本项目基于机械致荧光变色材料在化学前沿领域的研究,设计了一个本科生综合实验。以4,4′-二甲基三苯胺为原料,通过Vilsmeier-Haack反应合成了4-[二(4-甲基苯)氨基]苯甲醛,并通过质谱、红外吸收光谱和核磁共振波谱对其结构进行了表征;然后通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等对其溶剂化变色和机械致荧光变色现象进行了研究,并通过X射线粉末衍射对其机械致荧光变色机理进行了探讨。本项目将有机合成与仪器分析实验相结合,形成合成及变色性能一体化研究,实验综合性强,现象有趣,是一个兼具趣味性、科学性和综合性的本科生创新实验。该实验可以很好地激发学生对化学研究的兴趣,锻炼多项实验操作能力,提升学生的综合科研素质。