特色辐射
成果辐射
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1)对推动实验室开放、促进创新教育发展具有重要的应用价值和指导意义。

每年,重庆大学非化学化工类理工科专业约有2000-3000名学生到基础化学实验室学习,约有1000名学生报名 “树声前锋杯”个人技能赛和趣味化学实验赛,趣味化学实验赛指导教师来自全校各学院,如:资源及环境科学学院杨明莉副教授、生物工程学院黄岂平副教授等。化学化工类专业约有400名学生参加实验技能赛和新实验设计赛,新实验设计赛指导教师教育部新(跨)世纪人才范兴教授、中国青年化学奖获得者蓝宇教授及长于化学实验教学的曹渊教授等高水平师资。实验室开放教室共计39间,面积共计约3000平方米,开放时间累计9000小时以上。每年,我们还开展了树声前锋杯趣味化学实验赛现场展示活动,各组选手各显神通,场实验规范流畅,视频展示完整生动。憨态可掬的“柠檬电池”,美丽空灵的“冰雪奇缘”,神秘闪耀的“蓝色莹光”……现场气氛十分热闹,引得来往人群纷纷驻足观看。通过此次化学实验竞赛,小组成员间的合作意识和团队精神都得到了锻炼,同时也发现了生活无处不在的化学乐趣,是大学生活中不可多得的体验!

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1 树声前锋杯趣味化学实验赛现场

重庆理工大学等多所院校来我院调研了“以化学实验竞赛为牵引的学研融合教学模式”,并给予较高评价,并将开展方式、竞赛细则、开放管理制度等相关资料现场拷贝,学习借鉴。四川大学化学学院副院长陈华教授、西南大学化学化工学院院长李念兵教授等来我院交流对化学竞赛推动实验室开放取得的成效给予赞扬。相关研究成果已经在实验教学专业期刊《化学教育》、《实验室研究与探索》、《实验技术与管理》等刊物发表。学生在竞赛中设计的新实验项目,发明的实验装置已应用教学。

2)对学校创新人才培养体系建设具有重要的支撑作用。

通过实验室开放,学生共开发出42项新实验项目,发表教研论文24篇(本科生第一作者6篇,SCI收录4篇),申请教学专利11项,已获权4项。参加过新实验设计赛的本科毕业生推免进入国内外高水平大学继续深造的学生有20多名,在科研及学科竞赛中屡创佳绩,具有良好创新潜质: 2014年、2015年本科学生设计的新实验项目在卓越联盟化学新实验设计赛获得2/5的一等奖(哈尔滨工业大学、天津大学、同济大学等9所卓越联盟高校),2015年本科2013级应化3班张阳阳在“卓越杯”大学生化学实验技能赛获得了第一名。2014级应化1班闫兴秀在《Journal of Solid State Chemistry》杂志发表第一作者文章。2015年2011级本科药学1班徐霞飞以第一作者发表的文章被“Chinese Chemical Letters”杂志评为“高影响力论文” ,并获发明专利1项。 2011级本科制药1班马航以第一作者发表SCI论文1篇,发明专利1项,2012级药学1班卞欢发表4篇文章。2011级应化2班鲁丰鸣现已在清华大学深圳研究生院从事锂离子电池电解质方面的研究工作。

学生开发的实验项目“面膜中的铅测定”、“紫外光谱探索防晒霜的秘密”、“洗衣液中荧光剂的测定”等,素材贴近生活实际,集知识性和趣味性为一体,深受同学的欢迎,成为经典特色项目。2012级化工1班严华和蒲兴群设计的 “一种做电镀实验时用的装置”、“一种测定化学反应速率与活化能时所用的装置”、“一种在实验室测定模拟氮氧化合物的采样箱”实验装置,申请了发明专利,并应用于《大学化学实验》教学,每年受益学生约2400名。

案例一2013级化工01班冯谙等同学设计新实验项目《电沉积二氧化锰的成核机理及其超级电容充放电性能研究》,见图1,综合了几种典型的电化学测试方法,对电化学测试有全局了解,并能熟练掌握电化学测试原理、基本技能及解析方法;并结合材料制备与电化学等研究热点,参加首届“卓越杯”化学新实验设计赛,获得“一等奖”。经过反复论证后应用于实验课程《基础化学实验IV》教学,受益学生每年约200名。

                       

图1 电沉积二氧化锰电化学性能图

 

案例二, 2012级化工1班严华和蒲兴群针对电镀、电抛光原装置在电炉上完成加热等实验过程,因溶液强酸性,且为加热状态,存在极大安全隐患,温度也无法控制,导致实验结果不稳定。设计了“一种做电镀实验时用的装置”,见图2。该装置优点:温度可控、多功能、安全性高、一体化提高了装置的实用性;该实验装置已应用《大学化学实验》教学,受益学生约2400名。

                         

2 新设计装置图和教学应用图

 

案例三, 李文坡老师在材料腐蚀与防护的研究方面做了大量工作。因此,在讲解基础化学实验(4-I)《最大气泡法测定溶液的表面张力》实验中Gibbs吸附模型和Langmuir吸附模型时,将缓蚀剂在电极表面的吸附机理及绿色环保型缓蚀剂开发研究等内容引入课堂。介绍电化学测量固/液界面吸附的方法、含杂环有机分子的吸附行为、亟待解决的材料腐蚀问题以及计算机模拟在缓蚀性预测方面的应用等,这样不仅能增加学生的知识面,提高他们的学习兴趣,而且能激发学生从事科学研究的热情。

                         

图3 固/液界面的吸附行为的电化学阻抗测试与Monte Carlo模拟计算图

 

案例四,陈令允老师从事纳米材料研究。在基础化学实验的教学过程中,将科研过程中的发现:在乙酸的酸性条件下水热分解金属钴盐成功制备出类石墨结构的四氧化三钴二维薄片。通常制备二维纳米材料需要在模板和表面活性剂以及碱性的条件下制备且需要高温煅烧的过程,而利用乙酸的弱酸性很容易在较低的温度下直接制备出二维纳米薄片。使学生在掌握乙酸弱酸性的同时,也了解过渡氧化物纳米结构最新的科研进展。

 

 

 

图4 类石墨结构的四氧化三钴二维薄片制备过程

 

案例五,熊燕老师从事有机合成方面研究,有效的将科研成果转化成实验教学。在现有的本科生基础化学实验中,仅利用氰根负离子亲核取代和亲核加成的方法引入氰基。如卤代烃部分的亲核取代反应直接生成腈类物质,醛酮部分的亲核加成反应生成氰醇,亚胺部分的strecker反应生成对应的氨基腈等。醛酮部分的学习告诉我们,羰基的α位是富电子的碳,利用了极性反转(Umpolung)的策略采用超价碘试剂氧化使之变为正电性,再与氰根负离子结合发生羰基的α位氰化反应,获得了高达79%收率的β-羰基腈类物质,此实验中没有经氰根负离子对羰基的亲核加成所生成的产物氰醇。面向本科生实验考虑实验的可操作性,故整个实验过程采用低毒、商业易得的三甲基硅腈(TMSCN)作为氰源。通过此实验学生不仅掌握了一种氰基引入的新方法,而且对氰基功能基又有了更深入的理解。

图5 β-羰基腈类物质合成示意图

 

重庆大学基础化学教学实验中心通过多层次化学竞赛推动化学实验室开放促进了高校实验室全面可持续地有效开放的人才培养新模式,使优质教学资源得到充分利用,提高人才培养质量和办学效益,建立了学生自主参与,自主学习,自我管理的实践教学模式,构建了学研融合的教学模式,建立了“以赛促学”、“以赛促教”、“以赛促改”和“教学相长”新形势。