我院国家级一流课程“基础化学实验（一）”教学团队任艳平教授与赵海霞高级工程师等联手，基于本课题组有关分子基压电材料的最新研究成果，以独特的视角，面向大一学生巧妙设计的非常“灵动”的教学实验项目“From Spark to Fire-Preparation of Molecular-based Piezoelectric Material, Fabrication of Devices and Demonstration of Piezoelectric effect: An Innovative Experiment for First-Year Undergraduates”于近日在美国化学会化学教育期刊《Journal of Chemical Education》（https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.4c00113）上“点亮”XMU。
这也是“基础化学实验（一）”教学团队继4月份在《Journal of Chemical Education》上发表题为“Aqueous and Solid Phase Synthesis of [Ni(Me3en)(acac)]BPh4 and its Solvatochromic Properties: A Laboratory Experiment for First-Year Undergraduates” （https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c01273）研究论文以来的又一重要教学研究成果。
压电材料是一类具有压电效应而实现机械能与电能相互转化的材料，因其独特的压电性能已被应用到航天、医疗及日常生活中，如B超设备探头和打火机都含有压电陶瓷器件。压电材料被誉为21世纪最具应用潜能的材料之一。大一学生在“无机化学”或“普通化学”课程中都要学习分子的极性及偶极矩等相对抽象的知识点，其实，压电效应就是有关分子的极性与偶极矩在晶体物质中的宏观体现。
传统的压电材料以陶瓷压电材料占主导，如钛酸钡和锆钛酸铅等，其制备需要苛刻的高温固相合成条件等，难以引入实验教学。因此，当前的化学实验教材和教学过程中尚未涉及有关压电材料的内容。
分子基压电材料因其制备条件温和等特点，是近几年迅猛发展的一类材料。我们基于课题组在分子基压电材料研究的最新成果，创新设计了分子基压电材料N(CH3)4GaCl4制备、压电器件制作和压电效应展示一体化实验，巧妙地将承载无机化学中有关分子极性、偶极矩等抽象知识点的科研前沿热点引入基础实验教学，是一个集化学、材料、物理、能源多学科有机交叉融合的实验项目。对加强大一学生理解构成物质的分子的基本性质及其应用的内在联系，提高基础实验教学内容的高阶性、创新性和挑战度以及培养学生的学科交叉融合能力都具有重要意义。
以该创新实验项目为基础，赵海霞、任艳平指导三名本科生齐彤旭（20级化学）、刘佳瑶（21级化学）、苏丕君（20级化学）参加2023年第四届全国大学生化学实验创新设计大赛，并获得特等奖。
该实验项目不需要特殊和贵重仪器，教学成本低，具有推广性。目前，该项目已由beat365官方网站2023级化学、化工和材料类350多名大一学生进行了一轮教学实践，整个实验教学内容充满启发和引人入胜，不少学生将有趣的实验过程拍成视频，并上传至在Bilibili网站（https://www.bilibili.com/video/BV1Uz4y1N7bc/）。通过实验，让学生在近距离领略科技前沿魅力的基础上，加强学生对理论课上学到相对抽象的有关分子的极性和偶极矩等基本知识点的理解，直观感受从基础研究到实际应用的微过程，对进一步提高学生的实验兴趣，培养学生知行合一的能力都具有重要作用。
这一成果是基础化学实验（一）教学团队25年来秉持我院优良教学传承的基础上，坚持实验教学内容研究、改革方面，深耕不缀、守正创新、厚积薄发的具体体现，是教学和科研团队巧妙、敏锐捕捉科研热点，并以“三新”（视角新、思路新、设计新）的理念将其转化为教学实验项目以及师生多元共同创作的典型案例，对科研成果转化为大一实验教学项目和创新实验教学内容具有重要的启示意义。
该工作是在赵海霞、任艳平老师指导下完成的，2021级博士生李智睿为论文第一作者。其他作者依次为三名本科生齐彤旭、刘佳瑶、苏丕君和博士生唐正骁等。该工作也得到了龙腊生教授、郑兰荪院士的指导和支持。基础化学实验（一）教学团队的邓顺柳、杨静、杨乐夫、王翊如和连伟等老师在教学实践方面给予了大力支持。实验中心的陈招斌老师在用示波器测试方面提供了重要帮助。相关工作得到多项国家自然科学基金（22371235, 92061107, 和92161203)支持以及首批国家级一流课程“基础化学实验（一）”建设和beat365官方网站教材研究专项（JG20210904)支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.4c00113
