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孙学芹--应用化学专业实验doc

上海市教委重点课程项目
申 报 表

课程名称

应用化学专业实验

课程类别、性质

化学类专业 专业必修

课程负责人、职称

孙学芹

副教授

学校(公章)

华东理工大学

填表日期

2013



6



8



上 海 市 教 育 委 员 会 制
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1.课程基本情况
课程名称 课程类别、 性质 总学时 讲授课时 化学类 专 业必修 256 习题课时 课程对象 应用化学专业实验 大三、大四 总学分 讨论课时 计划开课时 间 大三(上、 下)、大四 (上) 8 实验课时 256 选用教材、 教参 《综合化学实验》 出版社 化学工业出版社

列入校级重点课程建设时间:2008 年 课程所获其他各级各类奖项情况: 1、2010 年自制应用化学专业实验教学仪器“便携厢式无水无氧操作系统装置”在第二届 全国高等学校自制教学仪器设备成果展中,获优秀成果奖,该仪器 2012 年获得国家发明专 利授权(ZL2010 2 0522991.7); 2、负责指导 2011 年国际化学年全国趣味化学实验设计大赛其自主设计的“水中写字”实 验夺得大赛一等奖(全国共 10 项),中央电视台、中国化工报社、《化学教育》期刊等 10 余家媒体对大赛进行了报道。赛后,我校“水中写字”项目参与了中央电视台“我爱发明” 栏目的采访与节目录制。 姓名 课 程 负 责 人 概 况 近三年授 课情况 通讯地址 电话 学历 研究方向 孙学芹 本科 有机化学 性别 学位 院系 男 学士 化学与分子 工程学院 出生年月 职称 行政职务 邮编 E-mail 人数 320/年 授课学期 5、6、7 1965.11 副教授 化学实验中心副主任 200237 xqsun@ecust.edu.cn 评教情况(学校或院 系排名)

上海市梅陇路 130 号 310 信箱 021-64253519 课程名称 应用化学专业 实验 手机 学时 96/年

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姓名 刘洪来

职称 教授

学位 博士

出生年月 1960.10

所在单位 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院 化学与分 子工程学 院

课程中承担的任务 应用化学专业实验 (物理化学) 应用化学专业实验 (课程指导) 应用化学专业实验 (有机化学) 应用化学专业实验 (材料化学) 应用化学专业实验 (分析化学) 应用化学专业实验 (无机化学) 应用化学专业实验 (实验管理) 应用化学专业实验 (精细化工) 应用化学专业实验 (仪器管理)

张文清

教授

博士

1969.9

蔡良珍

教授

硕士

1962.3

教 学 团 队

王艳芹

教授

博士

1966.2

胡坪

教授

博士

1970.10

徐志珍

副教授

博士

1968.9

杨晓霞

副教授

博士

1978.7

武文俊

讲师

博士

1976.4

王月荣

工程师

博士

1978.8

2.课程建设基础

应用化学专业实验是由我校国家级工科化学实验教学示范中心所承担的化学实 验教学的最主要部分,示范中心作为上海市高校化学实验教学协作委员会主任单位, 多次承办了上海市化学实验教学示范中心现场交流会,制定上海市化学实验教学规 范,组织和协调上海市高校化学实验教学协作组的工作,为上海市的化学实验教学改 革做出了贡献。

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在建设国家级化学实验教学示范中心的大环境中, 应用化学专业实验进行了大胆 的改革和创新。应用化学专业实验的建设,将实验教学硬件、学生和教师充分调动起 来,勇于尝试新的实践内容,探索实验教学的新方法、新路子。鼓励学有余力的学生 多思考,多动手,多实践,跟随指导教师深入科研一线,了解最新的学科领域,紧扣 国家十二五中长期教育规划,根据“教育工作要不断增强教育的开放性、灵活性和多 样性,培养出符合社会需求的创新型人才”的宏伟构想不懈努力。 应用化学专业实验教学内容由三部分组成:1、基本型实验,主要使学生掌握扎 实的化学实验基本操作规范和基本技能,了解现代化学研究的手段、仪器的原理及其 使用方法,培养学生正确设计实验、分析解决实际问题的能力。2、综合型实验,主 要培养学生的化学实验综合技能, 使学生能够根据实验目标选择实验方法和进行综合 性实验;培养学生化学实验的系统意识,如合成路线的绿色化、实验装置精度的匹配 性、研究手段的合理性等;培养学生对实验过程和结果的分析能力,如波谱分析和结 构解析、数据挖掘和理论模型构建等。与此相配合的实验原理与方法主要介绍合成路 线的选择原则和方法,实验装置和设备的设计思想、原理、特点及其适用范围等。3、 研究型实验和创新型实验教育,培养学生通过查阅手册、工具书、文献等获得信息的 能力,使学生了解现代化学研究的前沿领域和发展趋势,培养学生勇于开拓的创新意 识,让学生初步获得化学科学研究的基本训练。 为了提高应用化学专业实验教学的水平,在教学体系中不断引入开发新的、科学 前沿的实验内容。一方面,完善、提炼和综合现有的基础实验。另一方面,将前沿的 科研成果引入到专业的实验教学中,引导学生进入科研实验室,让学生及时的了解化 学的最新发展动向,增加学生的实验兴趣,活跃学生的思维,提高学生的整体实验水 平,教会学生在科学研究的实践中学习。近年来,应用化学专业实验改革与建设以我 校化学与分子工程学院应用化学国家重点实验室、先进功能材料上海市重点实验室、 工业催化重点实验室、物理化学和有机化学国家级精品课程、无机化学和仪器分析上 海市精品课程等先进的科研和教学单位为依托, 组织有科研和生产实践经验的精干教 学力量, 将科学研究中取得的部分科研成果进行改造, 增设具有创新特色的专业实验, 如在本科实验教学中引入无水无氧操作实验,并在应用化学专业本科生中实行,取得

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了较好的教学效果,增强了学生对专业实验的热情,广受学生好评。如由科研转化的 适合于本科实验教学的自制教学仪器“便携厢式无水无氧操作系统装置”获得国家发 明专利(ZL 20102 0522991.7),同时该仪器获得了第二届全国高等学校自制教学仪 器设备优秀成果奖;突出绿色化学的概念和实验基本原理,关联多学科知识,应用大 型分析仪器,提高学生的综合研究能力,培养学生的实验技能以及综合分析、发现和 解决问题的能力。上述一系列本科教学改革的深入,不仅提高了学生科学素养及创新 能力,而且保持并发展我校国家级工科化学实验教学示范中心在全国的先进水平。 应用化学专业实验每年约 300 名本科生、192 学时的专业实验教学任务。通过专 业实验的训练,学生在各类国家级、省部级和校级化学实验竞赛和评比中均取得骄人 的成绩。特别是在 2011 年国际化学年全国趣味化学实验设计大赛中,应用化学专业 的学生,在老师的指导下,学生自主设计的“水中写字”化学实验项目获得全国一等 奖(全国共 10 个),获得了包括十余位中科院化学部院士在内的众多专家学者的高 度肯定,赛后,该项目参与了中央电视台“我爱发明”栏目的采访与节目录制;2010 年应用化学专业的学生在参加第七届全国大学生化学实验邀请赛中获得一等奖 1 名 (全国共 14 名)、三等奖 2 名的好成绩(包括北京大学、南京大学、复旦大学、中 国科技大学、 南开大学等学生参加) , 总体成绩在全国各高校名列前茅; 2009 年-2012 年在第三、第四、第五、第六届(包括复旦大学、南京大学、浙江大学等学生参加) 四届上海市高校化学实验竞赛中获一等奖 7 名、二等奖 4 名,三等奖 1 名,总体成绩 在上海各高校名列前茅。 应用化学专业实验,2008 年获得校重点课程建设项目,2011 年获得上海市高校 本科重点教学改革项目和教育部修购基金的支持, 这极大的推动了应用化学专业实验 教学的发展,进一步完善了我校国家级工科化学实验教学示范中心的教学实践,具有 辐射和带动效应。 我校化学实验教学中心,目前拥有化学实验室使用面积 13212m2,仪器设备 2140 余台(其中大型仪器如核磁共振谱仪、液质联用仪、气质联用仪、XRD 衍射仪、扫描 电镜、液相色谱仪、气相色谱仪、红外光谱仪、荧光光谱仪、紫外分光光度计、原子 吸收分光光度计等 12 余台),固定资产价值 2700 余万元。直接参加本项目建设的人

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员由学科负责人、专业教师、实验室管理人员组成,结构合理、梯队分明,充分体现 了专业与技术的互补优势,为项目的实施及其纵深发展提供了可靠的人员保障。 项目负责人在化学实验教学改革方面的经历 1、 负责的化学实验教学研究项目: (1) 2011 年上海高校本科重点教学改革项目: “化 学类专业创新型实验建设”2012 年通过验收;(2)2008 年《应用化学专业实验》立项 建设为校级重点课程建设, 2010 年通过验收; (3) 2011 年教育部修购基金项目: “化 学类专业实验平台建设” 2011 年底通过验收;(4) 2012 年完成化学实验教学示范中 心大型仪器创新平台建设(如核磁共振谱仪、液质联用仪、气质联用仪、XRD 衍射仪、 扫描电镜、液相色谱仪等)2012 年底通过验收。 2、实验教材与实验教改文章:(1)《综合化学实验》本科教材,2009年化学工业 出版社出版;(2)孙学芹等.应用化学专业开设无水无氧实验的探索与实践,《实验 室研究与探索》2010.29(6);(3)孙学芹. 推荐一个无水无氧综合化学实验,《大学 化学》2011.26(1);(4)孙学芹等. 推荐一个微量合成综合化学实验,《化工高等 教育》2013. 30(1)。 3、化学实验教学成果:(1)2010 年 自制应用化学专业实验教学仪器“便携厢式无水 无氧操作系统装置”在第二届全国高等学校自制教学仪器设备成果展中,获优秀成果 奖, 该仪器 2012 年获得国家发明专利授权 (ZL2010 2 0522991.7) ; (2)负责指导 2011 年国际化学年全国趣味化学实验设计大赛其自主设计的“水中写字”实验夺得大赛一 等奖(全国共 10 项),中央电视台、中国化工报社、《化学教育》期刊等 10 余家媒 体对大赛进行了报道。赛后,我校“水中写字”项目参与了中央电视台“我爱发明” 栏目的采访与节目录制。(3)2008 年-2012 年负责指导的全国大学生化学实验邀请 赛及上海市高校大学生化学实验邀请赛,总体成绩在各高校名列前茅。

3.课程建设内容
3-1 课程目标(可附教学大纲) 应用化学专业实验将建设成为一门重要的实践性课程,以教学和科研互动为目 标,建立应用化学、化学、材料化学、及应用化学(精细化工方向)四个专业的综合

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化学专业实验平台,实现多层次的实验教学。培养学生综合素质、提高学生化学实验 技能及科学研究能力,训练学生的创新能力,使他们在日益激烈的人才市场竞争中处 于有利地位,成为具有示范性和辐射性。 应用化学专业实验教学大纲见附件。 3-2 教学内容选择与安排 应用化学专业实验主要内容: 1、为综合性无机和有机合成、物质结构鉴定和结构性能关系建立等, 培养学生的化 学实验综合技能,使学生能够根据实验目标选择实验方法和进行综合性实验,培养学 生化学实验的系统意识,如合成路线的绿色化、实验装置精度的匹配性、研究手段的 合理性等, 培养学生对实验过程和结果的分析能力,如波谱分析和结构解析、数据 挖掘和理论模型构建等; 2、将操作性强、富于启发性与思考性、有工业应用背景的科研成果和生产实例进行 发掘、整理、提炼,并按照适应本科生实验操作水平和理论水平的要求进行改造,作 为应用化学专业实验教材。每个实验至少与两个以上学科的知识相关联,每个实验都 涉及大型分析仪器的应用,其中有机实验应用了先进的无水无氧实验操作技术,全方 位培养学生的实验技能,综合分析、发现和解决问题的能力,以及初步的化学研究能 力。 3、自制教学仪器用于应用化学专业实验,学生在较高层次上了解化学实验领域中的 特殊研究方法及手段,提高了学习兴趣,锻炼了化学知识的综合应用能力。如 “无 水无氧操作技术制备格氏试剂” 、 “噁唑类导电聚合物的合成与性能测试” “二氯二 茂钛的合成与表征”等。 4、应用化学专业实验,受益面大。每年约 600 名本科生、256 学时的专业实验教学任 务。 3-3 教学方法、手段(可举例说明采用的各种教学方法及手段的使用目的、实施过程、 课程网站建设、课外培养模式、考试考核方式等) 1、引入由科研成果经提炼转化而来的应用化学专业实验,拓展专业实验的知识面, 更贴近人才培养的要求。如 “二氯二茂钛的合成与表征” 、 “ 一种新型防晒剂的固固

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法合成与表征” 、 “MCM-41 介孔氧化硅材料的合成与表征” 、 “整体式催化剂的制备、 表征与催化性能评价” 、 “非专一性酶催化壳聚糖降解反应的研究”等。 2、自制教学仪器用于应用化学专业实验,学生在较高层次上了解化学实验领域中的 特殊研究方法及手段,提高了学习兴趣,锻炼了化学知识的综合应用能力。如 “无 水无氧操作技术制备格氏试剂” 、 “噁唑类导电聚合物的合成与性能测试” “二氯二 茂钛的合成与表征”等。 3、引入由大学生创新计划经提炼转化为应用化学专业实验。如“TiO2 的水热合成及 光催化性能研究” 、 “发光稀土配合物 Eu(Phen)2· (N03)3 的制备与性能测试”等。 4、科研成果经提炼转化而来的应用化学专业实验,由该学科开发实验的教授、副教 授上课,有利于知识的扩展,学生反响很好。 5、科研成果经提炼转化的应用化学专业实验,受益面大。每年约 600 名本科生、256 学时的专业实验教学任务。

3-4 其他情况说明

4.建设规划
建设内容 具体思路与举措 时间安排

新增 5-10 个案 以我校化学与分子工程学院应用化学国家重 2013.9-2014.8 例 并 移 植 到 实 点实验室、 先进功能材料上海市重点实验室、 工 验教学 业催化重点实验室、 物理化学和有机化学国家级 精品课程、 无机化学和仪器分析上海市精品课程 等先进的科研和教学单位为依托, 组织有科研和 生产实践经验的精干教师, 结合自身的科学研究 体会, 提取与实验教学内容相关的案例, 并适度 地引入本科教学,实现教学与科研互动。 完 善 与 案 例 相 根据案例实施。 2013.9-2014.8 配套的实验仪 器

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《 综 合 化 学 实 与化学工业出版社共同实施。 验》补充新增案 例 组 织 学 生 参 与 教学与科研互动。 上海市高校化 学实验竞赛等 重大活动

2013.9-2015.8

2013.9-2014.8

5.预期效果和考核指标
应用化学专业实验通过利用现有的大型科研仪器基础,研究成果向实验教学移 植,实现教学与科研互动,培养学生综合素质,提高学生化学实验技能及科学研究能 力, 训练学生的创新能力, 使他们在日益激烈的人才市场竞争中处于有利地位,成为具 有示范性和辐射性。 具体: 1. 新增 5-10 个案例并移植到实验教学(2013.9-2014.8) 2. 完善与案例相配套的实验仪器(2013.9-2014.8) 3.《综合化学实验》教材补充新增案例(2013.9-2015.8) 4. 组 织 学 生 参 与 上 海 市 高 校 化 学 实 验 竞 赛 等 重 大 活 动 , 并 获 得 好 成 绩 (2013.9-2014.8)

6.经费预算
(注:每门课程建设经费为 3-5 万元。教委部门预算单位经费安排在学校下一年度 部门预算内,非教委部门预算单位经费由所在高校自筹解决。) 项 目 金额(万元) 2 1

新增 5-10 个案例并移植到实验教学 完善与案例相配套的实验仪器

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《综合化学实验》教材补充新增案例 组织专家讨论与调研 合计: (大写)伍万元整

1 1

7.学校意见
7-1 课程负责人

本人承诺:表中所填内容均真实有效。课程建设期内至少完成一次本课程的主 讲任务。

签 字: 孙学芹 7-2 教务处意见

日 期:2013.6.8

本课程符合申报条件,申报材料已于 月 日在学校网站上公示。





日至



负责人签字(盖章): 7-3 学校意见

日 期:

主管校长签字(盖章):

日 期:

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附件 《应用化学专业实验》教学内容简介
课程编号: 课程名称: 选用教材: 先修课程: 适用专业: 课程性质: 专业必修 学时/ 学分: 256 / 8 课程负责人: 孙学芹

应用化学专业实验 《综合化学实验》 、自编教材 基础化学实验 应用化学专业三、四年级本科生

考核方式:

由每个实验的预习情况、操作水平、数据处理、实验报告书写等四 个环节综合评分。

教学主要内容简介 应用化学专业实验主要内容:1、为综合性无机和有机合成、物质结构鉴定 和结构性能关系建立等, 培养学生的化学实验综合技能,使学生能够根据实验 目标选择实验方法和进行综合性实验,培养学生化学实验的系统意识,如合成路 线的绿色化、实验装置精度的匹配性、研究手段的合理性等, 培养学生对实验 过程和结果的分析能力,如波谱分析和结构解析、数据挖掘和理论模型构建等; 2、将操作性强、富于启发性与思考性、有工业应用背景的科研成果和生产实例 进行发掘、整理、提炼,并按照适应本科生实验操作水平和理论水平的要求进行 改造, 作为应用化学专业实验教材。 每个实验至少与两个以上学科的知识相关联, 每个实验都涉及大型分析仪器的应用, 其中有机实验应用了先进的无水无氧实验 操作技术,全方位培养学生的实验技能,综合分析、发现和解决问题的能力,以 及初步的化学研究能力。

课程共包括17个大型综合化学实验:
实验 1、二氯二茂钛的合成与表征:学习无水无氧实验操作技术和掌握 Schlenk 基本

操作;掌握索氏提取器使用;学习用核磁共振法测定二氯二茂钛的结构。
实验 2、噁唑类导电聚合物的合成与性能测试:掌握噁唑类高分子合成基本操作;了

解导电聚合物相关背景知识;掌握共轭高分子相关表征手段的解析;了解给体受 体型共轭聚合物应用;学习用 TGA/DSC 表征高分子的热性质。
实验 3、一种新型防晒剂的固固法合成与表征:了解并掌握固固合成法制备化合物的

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原理和方法;了解化合物组成和结构的常规分析表征方法。
实验 4、整体式催化剂的制备、表征与催化性能评价:掌握用等体积浸渍法制备整体式

催化剂;掌握用微反-尾气分析技术评价整体式催化剂的性能;掌握用程序升温 还原技术 (TPR) 评价催化剂的氧化还原性能; 了解用热重/差热热分析技术(TG -DTA)测定催化剂的分解温度;了解用低温氮气吸附技术测定催化剂的比表面 积;了解用多晶 X 射线衍射技术(XRD)测定催化剂的物相。
实验 5、 奶制品中防腐剂山梨酸和苯甲酸的测定: 熟悉高效液相色谱仪的各组成部分及

应用;了解高效液相色谱法在食品分析中的应用;学习外标法定量的操作步骤。
实验 6、生物柴油的制备及性能检测:

学习生物柴油的制备方法;学习气相色谱 -

质谱联用仪的原理及使用;学习生物柴油的过氧化值及酸价的测定。
实验7、 洗衣粉中表面活性剂的分析: 学习液-固萃取法从固体试样中提取表面活性剂;

学习表面活性剂的离子型鉴定方法; 学习用红外光谱法和核磁共振法测定表面活 性剂的结构。
实验 8、非专一性酶催化壳聚糖降解反应的研究:了解有关多糖、低聚糖、寡糖的研究

现状和发展前景;了解酶促反应的基本概念和特点;学习高分子化合物分子量及 其分布的测定方法;了解高效凝胶过滤色谱仪的简单结构;掌握高效凝胶过滤色 谱法测定生物大分子分子量及其分布的方法、原理以及数据处理方法。
实验 9、发光稀土配合物 Eu(Phen)2·(N03)3 的制备与性能测试:学习 Eu(Phen)2· (NO3)3

的制备原理和方法; 观察配合物的发光现象; 了解 Eu(III)配合物发光的基本原理。
实验 10、光催化剂 TiO2 的制备、表征和光催化性能的研究:了解水热法制备 TiO2 的一

般原理及光催化降解典型污染物的原理;掌握制备纳米 TiO2 的过程中反应条件 的选择和控制。掌握光催化降解典型污染物的操作过程和催化性能的评价(降解 率、COD 去除率) ;了解利用粒径分布仪测定固体微粒的粒径分布;综合训练有 关实验的基本操作技能。
实验 11、极化曲线法研究金属铁的电化学腐蚀行为:学会应用动电位扫描技术测量金

属极化曲线,了解极化曲线的物理意义,加深对金属极化过程的认识与理解;掌 握用 origin 绘图软件获得 Tafel 方程和 Tafel 直线的方法,进而测求自腐蚀电流 Icor、腐蚀电位 Ecor 及自腐蚀速率;比较金属在各类介质中的耐腐蚀能力,考察 水环境对金属自腐蚀能力的影响,探索金属的电化学腐蚀机理。
实验12、MCM-41介孔氧化硅材料的合成与表征:了解介孔材料合成的基本原理、方法,

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在酸性条件下合成MCM-41;熟悉介孔材料常用的各种表征手段。
实验 13、三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备及结构研究:了解钴(II)、钴(III)化合物的性质,

加深理解配合物的形成对 Co(III)稳定性的影响; 应用已学的无机制备、化学分 析的基本知识和基本操作,合成三氯化六氨合钴(III),并用碘量法测定样品中钴 含量; 复习巩固无机制备、化学分析的基本操作; 掌握古埃磁天平测定磁化率 的原理和方法,了解磁化率的意义及其与物质结构的关系,学会通过磁化率推算 分子内未成对电子数,进而判断分子构型。
实验 14 、相对 介电常数和分 子电偶极矩的 测定: 用溶液法测定乙酸乙酯的相对介

电常数、密度和折射率,并由此计算其电偶极矩,掌握测定液体电容的基本原理 和技术。
实验15、 苯偶酰的绿色合成与表征:了解酰基负碳离子等价物的产生及用途;学习

氧化反应的原理和氧化剂的使用;了解微波反应机理;掌握薄层层析法TLC监测 反应进程;学习有机化合物的表征。
实验 16、 (±)-α -苯乙胺的合成、拆分与表征:学习由鲁卡特反应制取的原理及实验

方法;掌握蒸馏和水汽蒸馏的操作技术;学习碱性外消旋体的拆分原理和实验方 法。
实验 17、 热敏增感剂的合成与表征:学习查阅文献了解微波反应;超声波反应的原

理和操作;学习有机化合物的表征。

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