华东理工大学本科实验课程教学大纲

一、教学基本目标

本课程通过理论学习与实验来了解科学研究的方法和过程。使学生尽快掌握科学研究方法，学会正确的科学思维方法，这将有助于学生增长才干，提高科学的鉴赏力，去进行创造性的工作。

本课程的基本任务是：初步培养学生查阅科技专业文献资料的能力；使他们具有一定的制订实验方案和实施计划的能力；进一步培养实验操作能力；在实验中掌握观察、分析、综合问题的能力以及处理实验数据的方法和工具，学习科技论文写作与表达的要求。

二、教学基本内容

一般以2位学生为一组，完成科训制定的任务。

1、理论教学：

（1）科学思维方法论，包括知性思维、辨证思维以及创造性思维。

（2）自然科学方法论，包括科学认识方法，科学抽象方法以及现代技术方法

2、实验教学：

学生在老师指导下，独立完成以下内容：

（1）了解研究课题的背景和应用

（2）查阅文献资料，写出文献综述以及设计实验方案和具体的影响因素和水平指标

（3）开展实验研究工作，并对所得实验结果进行分析、总结

（4）学会使用一种化学应用软件，如ChemOffice，会画分子结构、反应式、实验装置图等

3、论文写作：

（1）了解科技论文写作的要求和意义

（2）理解科技论文写作的结构与格式要求

（3）每组学生完成一篇本课题的科训论文

（4）科训论文的宣讲与答辩（可酌情选择）

三、建议教学进度

理论教学课时：中文资料查阅（能查外文最好）、简单文献综述、实验方案讨论与确定，论文写作及答辩   16学时

实验教学课时：实验反应操作、分析表征    16学时

具体实践安排（供参考）：

第10周，学生集中，分组，科训的意义和要求，课题背景知识介绍，文献查阅指导，综述写作要求，论文写作指南，实验室玻璃仪器设备清点、清洗。

第11-12周，学生自主进行文献查阅、归纳整理，开题报告和文献综述写作。

第13周，文献综述交流（每小组一篇），实验方案确定，实验准备或实验开始。

第14周-16周，实验进行，产物表征，撰写实验报告，结果分析讨论。

第17周，科训小论文写作（每小组一篇），交流答辩（可选），修改。

第18周，论文上交，教师给出科训-1成绩。

四、教学方法

由教师自行确定研究课题（也可选择下面的指定课题）、对本班学生进行分组（2~3人/组），指导学生查阅文献资料，写出文献综述，确定实验方案，实施实验，并对所得实验结果进行分析、总结，最后写出科训-1小论文。

注:建议教师预先确定一个简单可行的实验方案，供学生进行实验，避免方案太多，浪费实验药品和器材。其他实验方法可让学生进行讨论，分析优劣。

可供选择的指定课题有：

1、2-乙基丙二酸乙二酯的合成

    2-乙基丙二酸二乙酯是有机合成、药物合成的一个常用中间体，通过丙二酸二乙酯乙基化常常会得到一取代、二取代的混合物，且分离比较困难。通过查阅文献和根据以前所学的知识来确定合理的合成方案，并通过实验独立完成产品的合成、提纯和气相色谱分析或核磁共振谱进行结构表征。原料采用丙二酸二乙酯和溴乙烷，要求主要得到一取代产物。

2、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的合成

增塑剂是一类能增强塑料和橡胶柔韧性和可塑性的有机化合物，没有增塑剂，塑料产品就会发硬变脆。邻苯二甲酸二丁酯是广泛用于乙烯型塑料制品中的一种增塑剂，可以通过邻苯二甲酸酐（俗称苯酐）与过量的正丁醇在无机酸催化下发生反应得到。要求得到产物并分析酯化反应中需要控制的条件以及用红外或核磁共振谱进行结构表征。

    本实验方案也可采用绿色环保的新型增塑剂柠檬酸酯系列增塑剂的合成来代替，如柠檬酸三丁酯的合成，通过资料查阅，了解柠檬酸三丁酯及相关原料的特点、物理化学性质等，理解柠檬酸三丁酯作为绿色环保增塑剂的优势。

3、显色剂N-苯甲酰-N-苯基羟胺的合成

化合物N-苯甲酰-N-苯基羟胺是一种常用的显色剂，用于钒的光度测定，钽和铌的分离，钪、锆、钼、铍、铁、铝及铜的重量测定，铈、钴、钛及钒的比色测定。要求查阅制备N-苯甲酰-N-苯基羟胺的方法，选择合适的合成路线，设计实验方案，通过实验制备目标化合物，并进行结构表征。

 N-苯甲酰-N-苯基羟胺

4、冠醚的合成

    冠醚是一种大环聚醚，具有亲水性的空穴，包括IA和IIA族金属的阳离子都可进入其中，金属阳离子和冠醚结合形成络合物，这种阳离子络合物的憎水表面，使它们可以溶于非极性溶剂中，这就提供了一种能使IA和IIA族金属的盐类溶解于非极性溶剂的方法。同时冠醚还是一种很好的相转移催化剂，提供了一种直接将无机盐固体转移至非极性有机液体中，给出了一种高产率的氧化方法，如高锰酸钾-冠醚络合物的苯溶液把环己烯氧化成己二酸（合成涤纶纤维的原料）。本实验可以由呋喃和丙酮为原料合成下列冠醚化合物，也可由教师指定一种冠醚文献查阅和实验方案的制定并进行合成。

5、从橄榄油中提取油酸

    橄榄油中含有油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸和软脂酸。利用橄榄油的皂化、酸化后得到含量不同的此五种羧酸，油酸和亚油酸与其他三种油相比有更低的熔点且更易溶于有机溶剂中。利用低温结晶的方式分离出硬脂酸和软脂酸，利用尿素分子定向形成的螺旋形晶格和脂肪酸形成包合物的特点分离母液中的油酸和亚油酸。此实验的一个目的是分离得到纯的油酸，另一个目的是测定每个脂肪酸分子包合物中尿素分子的数目。

6、由鸡蛋壳制取丙酸钙

   丙酸钙对霉菌、酵母菌及细菌具的广泛的抗菌作用，可有效延长食物的保质期。由于其毒性远低于我国广泛应用的苯甲酸钠，被认为是一种安全的可用于食品加工的防腐剂。本实验从资源循环利用的角度出发，选取鸡蛋壳为原料来制备丙酸钙。将蛋壳洗净后高温煅烧制得蛋壳粉，再通过其与丙酸的中和反应生成丙酸钙，经过过滤、洗涤、干燥得到目标产物。最后，通过滴定分析测定产品的纯度。此实验要求学生通过改变反应条件设计若干实验方案，考察各因素对目标产物的产率及纯度的影响，初步培养学生的科研思路和操作方法。

7、纳米氧化锌的合成和表征

纳米氧化锌是一种新型多功能的无机材料，应用广泛，是多领域中的研究热点。本实验利用化学法中的均相沉淀法合成有纳米颗粒的高纯氧化锌，并探索反应温度、反应时间及物料比对产品产率的影响，得到最佳条件。最后，通过滴定分析测定产品的纯度。此实验要求学生通过改变反应条件设计若干实验方案，考察各因素对目标产物的产率及纯度的影响，初步培养学生的科研思路和操作方法。

五、考核方式

    科训-1小论文（2人/篇）

六、成绩评定方法

实验能力：50分；  文献检索和综述、科训-1论文：50分

七、教学参考书

《科研方法导论》 张伟刚著，科学出版社

《化学文献及查阅方法》 余向春编著，科学出版社

《如何写科技论文》(瑞典)古斯塔维著；任锦译，中国科学技术大学出版社

《创造力开发实用教程》 蔡惠京等编， 湖南大学出版社

《实验设计与数据处理》刘振学等编著，化学工业出版社