凉味是日常饮食中不可或缺的感官体验,其生理机制源于口腔感觉神经元受到凉味物质刺激后,在中枢神经系统中转化形成的清凉感知。本文立足化学视角,系统综述生活中常见凉味剂,梳理其分子结构特征、合成工艺路径、药用化学及应用领域,旨在帮助读者理解凉味相关的化学知识,并为这类化合物的进一步开发与应用提供参考依据。

在工程教育认证所倡导的“以学生为主体、以成果为导向、注重持续优化”原则指引下,聚焦化学反应工程课程教学实践中暴露的评价模式固化、目标达成度分析不足等现实困境,构建了多元化评价体系。该体系有机整合过程性评价(微课学习、课堂互动、作业)与终结性评价(期末考试),形成多维考核机制。研究过程中,系统制定了5项细化课程目标,并搭建起严谨的课程目标达成量化评估模型。实践应用显示,该评价体系可精准定位教学环节中的优势与短板,为课程教学的迭代优化提供可靠数据支撑,大幅提升课程目标达成度评价的科学性,为工程教育认证框架下工科核心课程的质量提升探索出一条可复制、可推广的实践路径。

针对结构化学课程中量子力学基础传统教学中存在的概念抽象、逻辑结构松散、学生难以构建系统认知框架的痛点,提出一种基于认知逻辑重构与图形化呈现的新教学设计。该设计以线性代数为底层数学框架思维工具,从Stern-Gerlach实验现象出发,自然引出并阐明波函数、算符与定态薛定谔方程三大核心概念的数学本质与内在联系,从而帮助学生建立清晰的量子力学基本框架。随后,由此框架推演出波粒二象性、不确定性原理等量子力学基础概念,实现知识的系统构建。教学中深度融合图形化工具,将抽象数学概念与物理图像直观化。教学实践表明,此设计有助于学生从“第一性原理”理解量子力学,实现跨学科知识迁移,培养了在人工智能时代运用底层逻辑而非记忆碎片化解问题的关键能力,为化学及相关学科的理论课程改革提供了新思路。

针对传统光催化实验中染料浓度分析存在的操作繁琐、耗时长及人为误差大等问题,将数字化检测技术引入本科实验教学,设计了一种基于智能手机成像与偏最小二乘回归(PLS)算法的数字化比色分析方法。依托“贵金属修饰TiO₂光催化降解甲基橙/亚甲基蓝”综合实验体系,自主开发了集图像采集、RGB特征提取及云端数据处理于一体的微信小程序。该方法利用PLS模型处理多通道颜色数据,有效克服了传统单波长比色法的局限,实现了反应过程中染料浓度的快速、准确测定。该设计将智能手机作为便携检测工具引入化学实验教学,显著提升了实验效率与数据准确性,在培养学生数字化素养与跨学科交叉创新能力方面展现出良好应用价值。   

本教学实验以芳香醛脱甲酰氘代反应为载体,融合光化学与同位素知识,设计了一项面向高年级本科生的综合化学实验。该反应在光敏剂/钴金属配合物双重催化下于常温、可见光照条件下进行,以重水为氘源,兼具绿色、高效与专一位点选择性等特点。教学中引入项目式教学理念,围绕4个核心问题组织任务,引导学生开展对照实验、谱图分析与机理推理。课程涵盖课前预习、实验操作、结构表征与创新拓展等环节,强化学生科学思维与综合能力的培养。该实验实现了从教材知识到科研过程的有效转化,体现了“科教融合、能力导向”的教学理念,为有机化学综合实验教学提供了可借鉴的实践案例。

针对当前高校BZ振荡反应实验存在内容单一、脱离学科前沿、创新性不足及安全隐患等问题,以“传承经典、融合前沿”为理念,深化科教协同,将BZ反应与高分子凝胶相结合,进行创新设计。实验内容包括BZ自振荡凝胶的合成与表征、凝胶中化学波信号的形状和尺寸效应探究,并进一步拓展至对BZ自振荡凝胶运动行为的探索。通过上述创新设计与实践,该实验不仅使学生深入了解FKN机理,掌握高分子凝胶的合成技术以及多种分析表征与数据处理方法,还能有效提升学生的实验操作技能与综合素养,实现高分子材料、物理等多学科的深度交叉融合,拓宽实验教学的广度与深度,展现高度的创新性与可拓展性,具有良好的推广价值。

对传统本科分析化学实验邻二氮杂菲分光光度法测定亚铁离子(Fe²⁺)的教学内容进行了综合性创新研究。设计合成了新型席夫碱显色剂3-(1,10-邻二氮杂菲-5-亚胺)-4-羟基苯甲酸(缩写为PIHBA),测试其对Fe²⁺的显色性能。研究结果表明,PIHBA比邻二氮杂菲具有更好的显色能力,在常温下能与Fe²⁺快速形成稳定的橙红色配合物。配合物的最大吸收波长红移至520 nm,摩尔吸光系数增大至1.3×10⁴ L·mol^-1·cm^-1。对照和鉴别性实验的结果表明PIHBA对Fe²⁺的识别具有高选择性和灵敏性,检测下限达到0.045 mg/L。本研究课题将有机化学与分析化学进行了深度融合,使实验教学体现了更优异的效果。该创新研究能提高学生对理论知识和实验的学习兴趣,深化学生对物质结构与化学性质之间内在联系的认识,有利于培养学生的创新思维。

基于STSE(科学-技术-社会-环境)教育理念,对传统的电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)仪器分析实验进行了教学改革。设计并实施了以“ICP-OES测定家乡饮用水源金属元素含量”为主题的项目式综合实验。教学实践中,组织学生在全国22个省份进行饮用水源地实地采样与社会调研,利用虚拟仿真系统进行仪器操作训练,继而完成146份真实水样的ICP-OES检测与数据分析。结果表明,该教学模式不仅使学生能扎实掌握大型分析仪器的原理与操作技能,更通过将科学知识、技术应用与真实社会环境问题(饮用水安全)紧密结合,有效提升了学生的社会责任感、环保意识、创新思维与实践能力,实现了知识传授、能力培养与价值引领的有机统一,为高校化学实验教学改革提供了可借鉴的案例。

针对传统“过硫酸铵氧化碘离子”反应速率测定实验存在的碘蒸气外逸、搅拌不均、人工计时误差大等问题,提出一种基于Arduino与MATLAB交互的数字化改进方案。该方案采用碘量瓶和恒速磁力搅拌器保障实验安全与操作平行性;通过GY-33颜色传感器实时监测反应体系颜色变化,并利用MATLAB与Arduino的串口通信,实现了变色终点的自动精准计时与数据处理。结果表明,改进后的实验不仅消除了碘污染,而且反应级数、速率常数的测定线性度均有提升,活化能测定相对误差由传统方法的2.7%降至0.2%(GY-33传感器),显著提高了实验的准确性和重现性。该设计为经典化学实验的智能化改造提供了可行思路。

面向教育教学数字化转型的战略需求,放射性药物化学教学团队整合优质教学资源,构建以知识图谱、问题图谱、能力图谱和丰富的虚拟仿真教学资源为支撑的智慧课程,在教和学的过程中增加AI智能化工具,突出放射性药物化学课程的理论性、交叉性、实践性和应用性特点,围绕专业知识能力、实验操作能力、创新思维能力、科学研究能力的培养,对课程体系进行全面设计,推进信息技术、智能技术与教育教学的深度融合,实现课程内容的数字化、教学方式的智能化以及学习评价的精准化,提升教学质量和学习效果,为放射性药物人才培养提供智能化学习平台,实现从“知识传授”到“创新能力培养”的转型,同时服务于基层核医学职业教育。

为服务“双碳”战略下绿色化学创新人才培养需求,面向药学专业本科生设计了以“光催化剂DBPP的制备与应用”为核心的绿色综合实验。将诺奖成果Suzuki偶联反应与前沿光催化技术相结合,涵盖了DBPP的合成、光电性能表征及其在糖类脱苄基反应中的应用,从光能驱动、有机催化剂、单电子转移、室温反应等4个维度实现了对传统实验的绿色化升级。通过“基础理论→合成实践→科学探究→创新迁移”的四阶递进路径,结合探究式教学,有效提升了学生的绿色化学意识与科研创新能力。教学实践表明,本实验方案可行性强、教学效果显著,实验组学生在知识、技能、素养及绿色意识等方面均显著优于对照组,为“双碳”背景下化学、药学专业创新人才培养提供了可复制、可推广的实践范例。

无机化学是本校面向应用化学、材料化学专业开设的第一门专业基础课,本课程面临三大教学痛点问题,即课程思政与学生实际相脱节、基础课与专业教育培养目标相脱节、知识与技能相脱节。为解决上述问题,借助人工智能技术辅助,采用“以学生为中心”教学理念,构建了人工智能辅助的“三融四学”教学策略。三融即课程思政教与学的融合、基础课与专业课的融合、知识与技能的融合等3种教学手段。四学为教师导学、学生自学、合作促学、拓展延学等4种教学方法。整个教学过程与人工智能深度融合,让学生多维度参与教学过程,对学生的家国情怀、职业操守、知识技能、自学能力、合作能力、科学素养等综合素质进行培养,为学生后续学习以及人生打下坚实的基础。

发光材料研究进展作为本研衔接课程,要求教学内容具备高度的系统性和前沿性。提出以“含硼发光聚合物”为核心案例,构建一套“电子结构-分子设计-合成策略-光物理机理-多维应用”五位一体的系统式教学模式。通过对比主链型、支链型以及非传统超支化含硼聚合物的结构差异,系统解析硼原子在调控共轭体系、聚集诱导发光及实现刺激响应中的关键作用。系统式教学能显著提升学生构建知识网络的能力,为培养创新型光电人才提供有效路径。

烷基的电子效应是贯穿有机化学课程的核心概念。长期以来,国内教材多将烷基简单描述为具有给电子诱导效应(+I)的基团。这一表述实质上是将烷基的整体电子效应错误地等同于其诱导效应。大量实验研究与理论计算均已证实:与氢原子相比,烷基本质上具有吸电子诱导效应(-I);其表现出的给电子性质主要来源于给电子超共轭效应(+R)。系统梳理了烷基吸电子诱导效应的实验与理论证据,剖析了教材中相关表述的逻辑矛盾,并针对碳正离子稳定性、醇胺的酸碱性、芳环及羰基的取代基效应等教学难点提供了基于“-I+R”模型的合理解释。建议在教学与教材编写中严格区分烷基的诱导效应与整体电子效应,明确其“-I+R”的电子本质,以构建更准确、自洽的知识体系。

卡宾是一类重要的电中性的二价碳活性反应中间体,其在有机合成中发挥着重要的作用。在基础有机化学教学中也有诸多反应涉及卡宾中间体。然而,由于教学内容介绍简略,讨论不足,致使学生在理解掌握这些教学内容时往往拘囿于“结构变化导向”的学习方式,造成较大的学习困难。为此,从卡宾的结构与形成入手,详细归纳并讨论了过氧酸、一氧化碳、异腈、二氧化硫等在有机化学教学中经典的“类卡宾”反应行为,揭示了这些“带有离去基团的负离子”的“类卡宾”物种在反应行为上的内在统一规律,以期培养学生建立“电子结构决定化学性质”的逻辑思维,深化对反应机理的理解与掌握,归纳不同结构下内在相似的反应本质,以期提升学生理论知识应用与科研创新能力。