五位一体教学模式在化学化工生产实习中的实践与探索

在化学化工生产实习课程教学中探索了“在线资源—工厂实际—虚拟仿真实验—思政教育—课堂互动”五位一体的教学模式,该模式强化产学研结合,为开展生产实习课程提供了新方法。利用虚拟现实技术将工厂“1∶1”搬入教室,注重教学过程与生产实际结合及相关课程思政元素;通过学习全过程的评价系统,提高学生安全生产意识、自动化控制能力、分析归纳能力,启发学生高阶思维,提高课程立体度以利于培养新工科高水平人才。将课程体系进行示范与推广,为西部高校的生产实习课程提供优质信息化资源。

铜基金属有机框架材料催化Friedlander反应实验教学探索

以铜基金属有机框架材料为非均相催化剂,研究其催化Friedl?nder反应合成喹啉衍生物的催化性能,并对催化剂Cu(BDC)在反应体系中的多相性、稳定性、循环使用性及普适性进行了探讨。实验结果表明,合成喹啉衍生物的最佳反应条件为:反应物醇酮物质的量比为1.5∶1,Cu(BDC)的用量为5 mol%,DMF为溶剂,反应时间为1 h,反应温度为70°C,色谱产率接近100%。综上所述,此反应符合基础有机化学实验的要求。

铜纳米修饰电极的制备及电化学葡萄糖和亚硝酸盐的测定

纳米结构材料由于具有独特的物理和化学性质,将其结合至电极表面可显著提高电化学反应的性能,而基于纳米结构修饰电极制备的高性能便携式传感器在环境保护、食品安全等领域具有广阔的应用前景。该实验以无需抛光打磨、可一次性使用的氧化铟锡(ITO)导电玻璃为基底工作电极,通过一步电沉积法制备了铜纳米修饰的ITO(Cu/ITO)电极。所制备的Cu/ITO电极可用于电化学葡萄糖和亚硝酸盐的高灵敏度、高选择性测定。该实验将最新的科研成果转换为“仪器分析实验”课程中的研究设计性实验,选择贴近生活的课题,并通过全方位的实验操作和训练,能够使学生了解纳米材料的制备方法、现代分析仪器的检测原理及应用领域。通过两种不同原理传感器的构建、性能测试和实际应用,能够使学生了解科学研究的基本流程,培养勤于思考、善于动手的科学精神,激发对科学研究的兴趣,全面提升科学素养和创新能力。

高校分析化学实验室废液的管理与处理

化学实验会产生数量可观的实验废液,这些废液如果处置不当,可能会污染环境,危害人们的身体健康。本文以分析化学教学实验室为例,分析了高校实验室废液的管理现状,探讨了一些可行的管理和处理方法,并提出了一些有效减少实验室废液产生的建议,为有类似问题的化学实验室提供了参考。

无机化学实验室绿色化探索

在绿色化学理念的指引下,借助天津大学化学化工国家级实验教学示范中心平台,结合天津大学无机化学实验室及所开设课程的特点,从合理调整优化实验内容、引入现代教学手段、改进实验室管理、提高实验技术人员环保意识等方面探讨了实现绿色化教学的方式。经过实践,取得了良好的教学效果,降低了实验费用,减少了“三废”的产生、降低了环境污染、保证了师生的安全,从细节处培养了学生的绿色化学理念。

新工科背景下物理化学实验教学新模式探索——氢氧化铁溶胶电泳实验

以胶体化学实验为例,从经典实验课程内容出发,介绍了以问题驱动为导向的探究式教学法在物理化学实验课程中的应用,不断引导学生主动参与到实验方案的设计和实验结果的分析中,为推动人才培养模式创新提供参考。

一个探索型有机化学实验——水合茚三酮的制备

介绍一个探索型多步有机合成实验。以邻苯二甲酸二乙酯为原料,经过Claisen缩合、水解、脱羧、亚硝化、脱肟、还原、氧化等反应,再经重结晶,制备目标产物水合茚三酮。最后通过熔点测定、红外光谱、核磁共振对产物结构进行表征。实验包括回流、控温、过滤、重结晶、干燥、熔点测定、红外光谱和核磁共振图谱测试等基本操作。此实验设计不仅巩固了本科生在有机合成实验中的基本操作,而且培养了学生在应对多步有机合成反应中的综合实验能力。

“恒电流电解法测定铜含量”实验的改进

恒电流电解法是高校仪器分析课程的重要内容之一。在实验教学实践中发现,电解残留液中被忽略的微量铜导致了样品铜含量的测定结果偏低。针对此问题,对该实验进行了改进:联合原子吸收光谱法测定电解残留液中铜含量,将测定结果计入铜总量,对电解重量法的测定结果进行修正,从而提高了实验结果的准确度。改进后的实验,有利于培养学生的分析和解决问题的综合能力;同时,为仪器分析实验教学改革提供了参考。

加压氢化反应虚拟仿真实验的建设与应用

为扩大加压氢化这一实用技术在本科教学中的应用,使学生能够熟练使用氢气这种易燃易爆气体,提出并建设了加压氢化反应的虚拟仿真实验。基于三位诺贝尔奖获得者在氢化反应领域的相关工作,开展加压氢化反应的虚拟仿真实验。该实验建设包括仿真软件资源、学习共享平台、移动端学习资源、流程建设、评价体系建设,充分发挥虚拟仿真技术在化学化工领域中的作用,为一些难以在教学中开展的化学化工实验课程开辟了新的道路。

科学防疫与高分子化学

新冠肺炎疫情在全球爆发,在这场抗击新型冠状病毒的全民战役中,高分子材料在个体防护、医用耗材、建筑耗材等方面发挥着巨大的作用。本文结合科学防疫中涉及到的高分子材料介绍其制备原理,并将其融合到高分子化学的课程当中,使学生在学习基础理论的基础上,与实际生活相结合加深理解。

近20年国内职业教育领域中化学教育教学研究进展与反思--基于CNKI数据库

基于2001-2021年中国知网(CNKI)数据库,对职业教育领域中化学教育教学研究文献进行统计。通过关键词共现和时区分析,从整体把握该领域研究热点和趋势。结合研究内容分析,从专业建设与课程改革研究,教师、教材、教法改革研究,以及学生与核心素养研究等3个方面论述该领域研究进展,并提出一些启示。

过氧化氢催化分解反应装置的改进与实验内容的优化拓展

过氧化氢催化分解反应是经典的化学动力学实验,目前主要采用量气法测定过氧化氢分解反应的速率常数和半衰期。在分析总结现有实验装置不足的基础上,设计与改进了实验装置并应用于本校本科实验教学,改进装置获得国家实用专利授权。改进后,实验结果的准确性和重现性显著提高,重复操作与药品损失减少,实验成本降低,遵循绿色化学理念。同时,应用改进后的实验装置能够实现以初始速率法探究FeCl3催化过氧化氢分解反应的动力学特征,精确测定FeCl3催化过氧化氢分解反应级数、反应速率常数和活化能,拓展了过氧化氢催化分解反应的传统实验内容和实验方法,实现了对学生探究性思维和方法的高阶培养目标。

累托石负载聚吡咯制备及其对硝酸根的吸附

将磁性Fe_3O_4和聚吡咯(PPy)与累托石(REC)复合,制备累托石负载聚吡咯复合材料,以其为吸附剂,对水中硝酸根离子的吸附性能进行研究。XRD、TEM和SEM表征显示Fe_3O_4和PPy附着在REC片层上导致REC片层结构被插层或剥离。对NO_3^-的吸附实验表明,Fe_3O_4和PPy的引入对复合材料的吸附能力有很大提高;PPy分子中的季铵阳离子可以增强对硝酸根阴离子的静电引力;吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温模型。REC、REC-PPy和REC-Fe_3O_4-PPy3种吸附剂的最大单层NO_3^-吸附量分别为74.07、117.1和137.9 mg/g;其中累托石负载聚吡咯复合材料吸附效果显著,而且可以磁性分离回收,有可能解决由硝酸根引起的水体富营养化的环境问题。

灰树花子实体多糖硫酸酯化及抗凝血活性研究

目的:优化灰树花子实体多糖硫酸酯化的工艺条件,探讨其硫酸酯化多糖的抗凝血活性。方法:灰树花子实体经过醇沉、碱提得到水不溶性多糖组分(Polysaccharide of Grifola frondosa,GF)。对硫酸酯化工艺中的反应温度、时间、原料比例条件进行优化。通过活性部分的凝血活酶时间(APTT)、凝血酶时间(TT)和凝血酶原时间(PT)测定硫酸酯化多糖(Sulfated polysaccharide of Grifola frondosa,S-GF)的抗凝血活性。溶栓活性采用纤维蛋白板法测定。结果:最终确定硫酸酯化温度为60℃,时间3 h,GF∶氯磺酸=200 mg∶20 mL为最佳工艺条件。硫酸酯化多糖S-GF的取代度为2.01。经过Sephadex G50柱层析证明S-GF为均一组分。不同浓度的S-GF均能有效延长APTT和TT,并且随着浓度的增大,APTT和TT延长的时间越长,而对PT未见明显延长。结论:S-GF具有一定的抗凝血特性,并且是通过内源性凝血途径来实现抗凝血的,但是比肝素钠的抗凝血能力低。

美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)化学专业创新人才培养策略

以深度参与美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的课程学习的经验和体会为基础,对该校在人才培养理念、化学专业设置与课程体系、实验课程教学方式与要求、科研创新实践活动等方面的做法进行了梳理和总结。UCLA以学生为中心的教育理念、模块化且循序渐进的课程设置、丰富的实验课及科研实践活动,以及对安全的高度重视等,对我国高校培养创新型化学人才有很好的借鉴意义。

酱油酿造中产香酵母菌的研究进展

酵母菌在酱油酿造过程中起到至关重要的作用。综述近年来国内外关于酱油酿造中酵母菌的研究进展,包括酵母菌的菌种选育、与其他微生物协同作用、生长代谢及风味物质等研究内容,为深入研究酱油酿造中酵母菌的作用提供了思路。

新工科背景下分析化学实验室开放共享新模式的探索

通过分析实验室仪器设备开放共享管理现状,阐述了当前存在的主要问题,进而提出了"动静结合""虚实结合"的开放共享新模式,并提出了完善管理制度、合理优化资源、加强实验人才队伍建设以及运用数字化平台等一系列管理对策。

重构水滑石催化丙酮与苯甲醛的羟醛反应

结合基础有机化学实验的特点,设计了固体碱催化下的苯甲醛与丙酮的羟醛缩合反应路线。以镁铝水滑石为前躯体焙烧制得镁铝复合氧化物,并经复原处理制得固体碱催化剂。以酮醛摩尔比为33∶1,催化剂用量为反应物质量的5%,在冰水浴温度(0℃)和氩气保护下反应3h,生成的β-羟基酮占所有产物的85.0%,苯甲醛的转化率为92.0%。利用硅胶柱层析法对粗产物进行了分离和纯化。实验结果表明,此工艺流程符合有机化学实验的要求。

D-赤酮酸内酯的合成

D-赤酮酸内酯的合成是一个面向大学二年级本科生的探索性手性合成实验。实验以D-异抗坏血酸为手性底物,以水为溶剂,在碱性条件下,通过双氧水氧化,生成D-赤酮酸盐。再经无机酸催化作用下,形成纯手性化合物—D-赤酮酸内酯。其最佳合成条件为D-异抗坏血酸与过氧化氢物质的量比为1∶2,反应温度42℃,反应时间为30min,收率51%。实验结果表明,此工艺流程符合有机化学实验的要求。

基于CiteSpace可视化分析的酱油研究进展

基于Web of Science数据库检索主题“酱油”,利用CiteSpace软件对相关文献进行计量学统计,并对研究产出、研究热点和高频文献等进行可视化分析。分析结果如下:1988年—2021年共检索到1460条有关酱油研究的论文,有61个国家/地区参与研究,中国、日本、韩国、美国发文量排在前四位,并且四个国家发文量占总发文量约70%;发文量排名前十的作者都来自中国,并且集中在华南理工大学、四川大学、天津科技大学;近五年的研究热点主要集中在风味、质量、米曲霉、酵母菌、发酵等方面,冯云子团队和Devanthi团队的有关酱油研究论文被引频次排名靠前,具有很强的影响力。通过对酱油研究近30 a的文献进行可视化分析,为酱油研究领域提供思路和借鉴。