武汉大学龚淑玲----以学生科研能力培养为目标的实验教学

拓 固本 新
强化基础、综合训练、突出设计、衔接科研、加强自主
拓 固本 新
基础实验——经典、综合、创新结合
☆ 同一种化合物采用不同的方案进行合成
无机实验：甘氨酸合铜 的合成及表征 液相合成 固相合成 微波合成 重结晶
☆ 同一种化合物采用不同的方法纯化
有机实验：对硝基苯胺 的合成、纯化及表征
色谱分离 水蒸气蒸馏
12
13 14 15
2009301040160
2009301040174 2009301040222 2009301040236
王正刚
陈弘毅 谢梓骞 周悦
实验中心随时为拔尖学生开放
化学实验教育理念
出发点 主线
激发学生学习积极性
掌握科研的规律、思维、方法 提高综合素质，培养创新能力
目的
自我设计 基本知识结 构
门永锋
周翔 李振 王栋 庞代文 周翔 李振 雷爱文 汪成 雷爱文 李振 张俐娜 雷爱文 李振 赵永生
高分子物理与化学国家重点实验室
有机化学研究所 有机化学研究所 分子纳米结构与纳米技术实验室 分析化学研究所 有机化学研究所 有机化学研究所 有机化学研究所 无机化学研究所 有机化学研究所 有机化学研究所 高分子化学系 有机化学研究所 有机化学研究所 中科院化学所光化学实验室
水蒸气蒸馏：分离效果好、产率较高，且操作简单、
经济。
该实验基础性强，训练了固体化合物纯化、表征的一 般方法。重结晶、柱层析和水蒸气蒸馏三种分离方法 的比较，加深学生对这三种方法的理解和掌握。 简单、多步合成反应的引入，训练了学生的综合实验 技能，并加深了对所学理论知识的理解，为今后设计
☆ 一种基本操作通过多种途径训练
强化基础、综合训练
对硝基苯胺的制备与纯化
第一周
典型实例
技能训练
第二周
1.乙酰苯胺制备与重结晶纯化； 回流；减压过滤； 2.粗品、纯品熔点测定； 以水为溶剂的重结晶； 3.IR 分析。 熔点测定；IR测定及谱图解析。 1.乙酰苯胺的硝化及粗品微量重结晶；回流；混酸配制；减压过滤； 2.粗品、纯品熔点测定。 重结晶；熔点测定。 1.对硝基乙酰苯胺的水解及重结晶纯 化； 2.粗品、纯品熔点测定； 3.粗品、纯品薄层层析（TLC）检测。
双语课“有机化学实验” 学生实验报告
加强与理论课程的结合
教学效果：本科生实验技能突出
在第八、九届全国大学生化学实验邀请赛中获一等 奖2项，二等奖2项,三等奖2项
教学效果：科研能力加强
学生三创成果
《新型核酸探针在生命医学中的应用》获 2013年第13届挑战杯一等奖 2014年第四届武汉大学“三创”作品 展示会，我院的展出创新实践团队1个， 创业实践项目2个，科研创造类SCI论文 百余篇，获团体一等奖
自我选择 专业发展方 向
自我完善 科学研究 技能
化学实验教学指导思想：固本拓新
基本技 能训练
兴趣
科研能 力训练
课程 体系
分子模 拟实验
综合化 学实验
学科 前沿
内容 设计
科研 过程
经典
实验课程体系与内容设计
实验课程教学模式及体系
在化学类专业计划实验教学课时中： 基础实验 378学时， 约占总学时的50% 设计实验 198学时， 约占总学时的25% 综合研究实验 144学时， 约占总学时的20% 分子模拟实验 54学时， 约占总学时的5%
以学生科研能力培养为目标的实验教学
龚淑玲 2015-10-31
历史与现状
通过历代武大化学人的不懈努力，武汉大学化学本科教学特
色鲜明，在改革与创新中不断前进。
1997年，国家级理科基础科学研究与教学人才培养基地
2006年，首批湖北省品牌专业立项建设 2008年，第三批高等学校特色专业建设点
柱色谱分离对硝基苯胺粗品及薄层层 析检测
第三周
回流；稀酸配制；稀碱配制； 酸、碱中和及pH检验； 减压过滤；混合溶剂重结晶； TLC分析及比移值（Rf）计算。
柱层析相关技能如装柱、加样、淋洗、 接收等； TLC分析及主、副产物收集。
第四周
第五周
1.完成第四周实验及主、副产物干燥；常压蒸馏；减压蒸馏（旋转蒸发仪的 2.主、副产物熔点测定； 使用）；熔点测定； 3.IR分析。 IR测定及谱图解析。 讨论课：每位同学10分钟 （汇报5分钟，回答问题5分钟） ppt 准备，语言表达，结果分析比较， 实验总结，回答问题等。
主要环节：课堂教学，实验教学，科研实践
实践教学的两级训练平台
实践教学的两级训练平台
基本科研技能训练平台
专业科研创新训练平台
• 培养学生科研基本能力 和科研兴趣 • 训练的重点放在“基础” 二字上
• 培养学生科研创新的精 神和能力
• 训练的重点放在科研系 统性和创新性上
专业科研创新训练平台
依托化学实验教学示范中心、国家重点实验室和学院各科学研究平台，发
器、电子线路、控制器、计算机接口）
• 色谱固定相材料的合成及应用（无机与有机合成、核磁、 质谱等综合表征；紫外、荧光光谱//液相色谱/（紫外屏蔽
剂、苯胺、萘胺、联苯胺）
• 环氧乙烷与二氧化碳制备碳酸乙烯酯（理论计算、制备与 表征）
突出设计、衔接科研
充分利用学院科研优势应用于教学
课题直接或者间接的来源于我院老师的科研项目
基本操作：混酸配制、减压过滤、重结晶、熔点测定
纯
表
化：以95%乙醇为溶剂重结晶
征：粗品、纯品熔点比较
第三步
O2N
O NH C CH3
O NH C CH3 NO2
1. H2SO4, H2O
2. NaOH, H2O
NH2 O2N
NH2 NO2
基本操作：回流、 减压过滤 表 征：薄层层析
第四步
O2N
NH2
素质
能力
知识
特征
高度的社会责 任感 较高的科学素 质 较好的文化素 养
掌握化学基本 知识、基本理 论、基本技能 掌握必要的数 学、物理等相 关学科基本内 容
学科视野开阔
具有创新意识 行业适应面宽 工作能力强
实践能力强
建设措施
以学生创新能力的培养为导向，以学生科学研究
能力的培养为抓手重新设计培养方案与培养模式。
NH2 NO2
纯化
重结晶
柱层析
水蒸气蒸馏
乙醇/水混合溶剂
薄层层析
重结晶分离 对硝基苯胺粗品 TLC检测
重结晶 粗品
对硝基苯胺
wk.baidu.com粗品
重结晶
对硝基苯胺
邻硝基苯胺
邻硝基苯胺
柱层析分离 对硝基苯胺粗品 TLC检测
1
2
3
5
7
8
9
10 11 15 19 邻
对
三种分离方法的比较
重结晶：分离效果差、产率低，但操作简单。 柱层析：分离效果好、产率高，但耗时长，浪费较 大。
实验打下基础。
对每步产品的纯化、表征及分析、讨论，培养了学生 的能力。
强化基础、综合训练
典型实例
• 鹌鹑蛋密度的测定（称量、体积、溶液配制、密度瓶等） • 丙酮/丁醇的饱和蒸汽压的测定及其蒸馏分离（常规、分馏 与精馏）（饱和蒸汽压、成分分析、分离技术） • 基本物理量（如温度）测量仪器的设计与制备（不同传感
化学专业在校生人数（2015年10月）
年级
弘毅班
基地班
2012级
2013级 2014级 2015级 合计
20
16 20 20 810
153
172 204 205
2010年，启动弘毅学堂化学班建设
2012年，实施大类招生 2013年，湖北省本科高校“专业综合改革”建设试点
定位与目标
化学专业为国家基础研究和教学培养储备精英人才！ 通过不断固本创新，提升人才培养质量，我们培养：
实验教学方法
实施实验讨论课
“互动渐进式讲义” 提高提出问题的能力
发 现 | 模 仿 | 成 为 习 惯
实验前讨论
提高分析问题的能力 实验过程交流 协助学生解决问题 开放实验和激励机制 提高解决问题的能力
双语教学
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Solubility tests and recrystallization of benzoic acid Simple distillation of acetone and n-butanol* Fractional distillation of acetone and n-butanol* Separation of a three-component mixture by liquid-liquid extraction Preparation of methyl benzoate(I) Preparation of methyl benzoate(II)* Study on the preparation and purification of p-nitroaniline(I)* Study on the preparation and purification of p-nitroaniline(II) Study on the preparation and purification of p-nitroaniline(III) Study on the preparation and purification of p-nitroaniline(IV) Study on the preparation and purification of p-nitroaniline(V)* Seminar
针对性的实验指导
指导老师给出实验项目指导老师直接指导
Dawson结构杂多酸制备及缓蚀性研究
加强与科研的结合
加强与科研的结合
科研成果改编成的部分综合研究性实验和设计实验 (2015)
自主选题、自主设计、自主实验、自主时间
化东407
实验中心随时为拔尖学生开放
2012级弘毅班学生在全天候开放实验室
第六周
NH2 O2N
NH2
第一步
O NH2 CH3 O O O CH3 CH3 OH O NH C CH3
基本操作：回流、减压过滤、重结晶、熔点测定 纯 化：以水为溶剂重结晶
表
征：粗品、纯品熔点比较；纯品红外光谱测定及解析
第二步
O NH C CH3 浓HNO3 浓H2SO4 O2N O NH C CH3 O NH C CH3 NO2
2011级本科生生解书艺荣获第二届Wiley Online Library 优秀文章推荐大赛一等奖。全国共有4人获此殊荣
本科生广泛参与科学研究，富有“三创”精神，实践能力强！
近三年，化学专业学生获得： 2015届化学专业毕业生以第一作者身份发表SCI论文9篇
近年来部分研究性实验II的课题： 天然染料制备燃料敏化太阳能电池DSSC 水浴法制备蝴蝶状的CuO微结构 CdS量子点的水相合成及表征 反胶束微反应器制备CdS量子点及表征 纳米羟基磷灰石的制备与表征 铁磁流体的制备及其性质研究 无机储氢材料的合成及性能研究 高铁酸钾的制备及其性能测定 溶胶-凝胶法制备纳米TiO2及光催化性质研究
科研反哺教学 培育化学创新人才 国家级教学成果奖二等奖 2014
衔接科研、加强自主 实施实验室的全面开放
• 专用实验室周一～周日全部对学生开放 • 公共实验室周一～周五 空闲开放，周六全面开放
2013年，“清泉计划”作为武大唯一推荐团队，获全国大学生社会实践优秀团 队奖等多项荣誉，人民网、光明网等二十余家媒体对“清泉计划” 广泛赞誉； 2014年， “清泉计划”获武汉大学“三创”成果展示一等奖，好丽友全国公 益大赛热心公益奖等荣誉； 2015年，团队受助朗盛中国“洁净水，滋润未来”大学生水资源保护和利用调 研竞赛项目。
“清泉计划”团队合影
美丽中国首席执行官潘勋卓先生 和调研地政府亲自给武汉大学写 来感谢信
截至2014年底，“清泉计划” 在湖北、云南、贵州设立13 所试点学校，捐赠15台净水 器，发放2000个水杯，解决 了近7000名学生的饮水不安 全问题
受助朗盛中国“洁净水，滋润 未来”项目 “清泉计划”团队进行水质分析
动全院学术带头人和骨干教师的积极性，指导学生业余科研与毕业论文工作，
为学生提供专门的经费、条件和空间。
2009级星拱试验班毕业论文单位一览
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 学号 2009301040004 2009301040006 2009301040016 2009301040021 2009301040030 2009301040031 2009301040037 2009301040056 2009301040057 2009301040108 2009301040137 姓名 赵佳仪 谢霞 王金玉 莫依萍 刘兴弘 张文显 杨露颖 孙宇佳 朱国珠 郑力为 陈肃桉 教师 地点