从化学分子层面系统阐释了合成代谢雄激素类固醇(AAS)的结构特征、修饰策略及其与雄激素受体作用的分子机制,揭示了外源性类固醇通过劫持内源性信号通路、改变基因表达谱而促进肌肉生长的生化本质;深入剖析了AAS滥用所导致的多系统化学失衡与病理风险,包括内分泌轴抑制、肝毒性、心血管损害及神经精神影响;从社会伦理视角,探讨了AAS从治疗工具异化为身体改造媒介的双重角色,反思了化学技术在竞技体育与大众健身中的伦理边界,倡导在全民健身背景下构建科学、健康的身体观与化学责任感。

榴莲因其独特的风味特征和丰富的营养成分而广受关注。其强烈的气味主要源于挥发性含硫有机物,而愉悦的果香则与多种酯类化合物密切相关。同时,榴莲果肉富含多种维生素、矿物质元素及必需氨基酸。本文从化学视角出发,系统解析榴莲特征性感官属性及其营养价值背后的关键化学成分,揭示化学与日常生活的紧密联系。

在新工科建设与创新驱动发展战略背景下,化学领域对创新性人才的需求日益迫切。化学文献检索课程具有连接理论知识与科研实践的关键纽带作用,其教学模式的革新直接影响人才创新能力的培养质量。针对传统文献检索课程中存在的重操作、轻思维、重理论、轻应用等问题,结合高校化学专业的教学实践,构建知识传授、能力训练、思维塑造三位一体的创新性人才培养范式。通过重构课程内容体系、完善过程性和多元化的评价机制,将文献检索能力转化为科研创新的核心素养,为化学专业乃至理工科领域的课程教学改革提供实践参考。

有机共轭分子的光电性能不仅取决于主链结构,更受热力学驱动的π-π堆积聚集态控制。化学平衡常数K及相关热力学参数决定了聚集体形貌与载流子迁移率,是分子设计-凝聚态性能定量关系的关键。紫外-可见分光光度法(UV/Vis)具有非破坏、微量、实时等优势,通过变温/浓度滴定即可得到K值与热力学参数。因此,将“有机共轭分子合成-纯化-结构表征-UV/Vis变温聚集实验-平衡常数及热力学参数计算”完整的科研流程引入本科物化实验,设计48学时的综合化学实验:学生自主合成苝酰亚胺(PBI)衍生物,然后将其配制成不同类别的溶液,利用温控UV/Vis测试溶液在303～328 K范围内聚集-解聚平衡曲线,完成光谱分析,计算聚集反应的平衡常数和热力学基本参数。该实验将平衡常数这一经典概念与功能材料性能直接挂钩,实现了基础理论-前沿研究-实际应用相贯通,可激发学生对前沿科学研究的兴趣,拓宽他们的科学研究视野,培养其科研探究能力,从而有效提升学生的科研思维与数据驱动创新能力。

为将化学前沿研究转化为培养学生高阶能力的教学资源,以双稳态液晶光阀的“智造”为真实工程背景,设计了一套旨在培养系统工程思维的综合化学实验。实验独创性地构建了以“诊断失效”为起点的四阶递进式教学范式。结果表明,该范式成功引导学生将一个完全失效的样品,系统性地优化至驱动电压低于30 V的高性能器件。这一“从0到1”的全链条研发体验,不仅驱动学生融会贯通多门化学课程知识,更有效达成了科学探究与实践创新等核心素养的培养目标。本研究为化学类专业“科教融合”综合实验教学改革提供了可复制的系统性解决方案。

为深化学生对化学基础理论的理解,强化实验技能训练,激发科研兴趣,提升综合科研素养,本综合实验选择水污染治理领域的前沿科学研究,以钴铁尖晶石纳米晶(CoFe₂O₄ NCs)活化过一硫酸盐降解抗生素废水为核心研究课题。该实验系统整合了“钴铁尖晶石纳米晶的制备”“钴铁尖晶石纳米晶结构解析”“新污染物(抗生素)的降解性能评估”及“抗生素降解机理分析”4个紧密关联的模块,内容设计旨在完整呈现“设计—制备—表征—分析”的基础科学研究范式与“物质—结构—性能”的核心科研逻辑链条,有效融合化学基础知识、核心实验操作与前沿环境治理技术。通过本实验,学生得以在实践层面综合运用多学科知识,深化对理论的理解,显著提升基本实验技能、数据分析能力及解决复杂环境问题的综合科研能力,精准对接环境催化材料研发、水处理工艺设计等新兴行业需求,为培养解决“卡脖子”污染治理技术的复合型人才奠定基石,是面向化学、材料科学等专业本科生开设的理想综合性实验项目。

介绍了生成式人工智能(GAI)在化工原理精馏实验中的应用场景。实践表明,利用生成式人工智能拟合方法,将繁琐的查表、单位转换工作代码化,实现自动求解;通过对非理想体系的相平衡数据拟合,得到相平衡方程以及泡点方程;通过生成式人工智能辅助编程实现理论塔板数的自动计算和精馏过程的模拟优化。生成式人工智能与化工实验深度融合,可以将复杂的数据处理、计算过程简化,提升精馏实验的效率。学生可以聚焦于实验操作、问题分析上,拓展专业深度和思考维度。

传统芳香烃硝化实验依赖于浓硝酸反应体系,该体系存在安全风险高、试剂管控严格、控温要求高、环境兼容性差等教学局限。为此,本研究基于课题组前期在硝化反应方面的研究积累,设计并构建了以藜芦醚与九水合硝酸铁为原料的3,4-二甲氧基硝基苯无溶剂绿色合成综合实验体系,旨在将科研成果系统性转化为适配本科生的实验教学。实验以“合成-纯化-表征”为主线进行模块化设计:以无溶剂硝化工艺实现目标产物合成,通过薄层色谱(TLC)实时监测反应进程,采用混合溶剂重结晶技术纯化粗产物,并通过核磁共振氢谱(¹H NMR)、核磁共振碳谱(¹³C NMR)、高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)及熔点测定构建多维度表征体系。该实验体系兼具安全性、绿色性与探究性,通过科研成果反哺教学,将产教融合与科研思维培养贯穿实验全程,有效提升学生的科学探究能力与创新意识,为有机化学实验领域的科研成果转化提供了可复制、可推广的实践案例。

本研究基于程序化扎根理论,探讨了职前化学教师使用生成式人工智能辅助化学教学的意愿形成机制。结果表明,职前化学教师的使用意愿并非简单线性过程,而是在社会环境与支持触发下,通过个体准备度与学科感知适配度的认知筛选与内化,综合影响其情感态度、角色认知、教学信念、效能感知与风险认知,进而形成主动整合、谨慎尝试、被动观望与拒绝排斥等4种差异化的意愿类型,并呈现情境适应性与可变性的动态转化特征。本研究对经典技术接受理论进行了补充和深化,将学科特质性纳入教师技术接受研究视野,为职前化学教师智能素养培育提供学科化依据。

内燃机和锂离子电池、质子交换膜燃料电池和质子交换膜水电解槽等电化学能量转换与存储装置工作原理不同,现有教材中也缺少对比解释,学生往往只能单独理解,缺乏横向的对比,无法全面认识各能量转换与存储装置。本文介绍了上述能量转换与存储装置,对比其单体效率(包括理论效率和实际效率)、系统效率及其随负荷变化情况并加以解释,使用功率调节比的概念来衡量装置适应不同负荷的能力,以期帮助教师、学生和研发人员等全面理解各能量转换与存储装置的效率问题。教学实践证明,对内燃机和电化学能量转换与存储装置的对比介绍可帮助学生综合掌握其特征、优劣和适用范围。

针对新工科建设中地方院校新能源类人才培养面临的实践能力不足、教育体系发展滞后、缺乏国际化视野和持续学习能力及系统思维不足等主要问题,构建了项目式实践教学模式。教师以自身研究课题的热点为驱动性问题,引导学生半自主拟定课题;学生跨学科、跨学院组队,分析锂离子电池、传感器等复杂工程问题,系统掌握实验技能,递进式推进实验并实现项目目标;针对项目过程、完成质量及可持续性,教师与学生多维评价项目结果。该培养模式取得一定成效,或可进一步推广并为地方工科院校新能源专业教学改革和高质量人才培养提供新思路。

针对医用有机化学实验教学中预习形式化、过程被动化、安全环保理念难落地、与医学职业关联薄弱等问题,构建了贯穿课前、课中、课后的“三阶融合”教学改革。以乙酰水杨酸的制备实验为核心载体,课前引导学生完成安全评估、操作要点归纳和数据记录表自设;课中以文物实验楼安全实景为底色,融入重结晶耐心培养与跨课程样品循环利用;课后以二维码评价系统推动实验室整理规范的内化。同时,在沸点测定、正溴丁烷制备、蛋白质性质等3个实验中分别嵌入绿色循环、工程应变与全资源利用等协同维度。5年教学实践表明,该模式有效促进了学生从被动预习转向主动思考、从被动操作转向规范自觉,在安全意识、绿色理念和职业素养方面均取得了显著成效,可为同类课程改革提供参考。

以基础有机化学实验中苯甲醛肟与苯乙烯的1,3-偶极环加成制备3,5-二苯基异噁唑啉为研究对象,引入计算化学方法解析反应机理与相关实验现象。量子化学计算结果表明:苯甲醛肟在三乙胺与次氯酸作用下生成苯腈氧化物(1,3-偶极子)是一个低能垒且强放热的过程,解释了该反应需在冰浴条件下进行操作的必要性;苯腈氧化物与苯乙烯生成3,5-二苯基异噁唑啉的能垒比生成3,4-二苯基异噁唑啉低11.5 kJ·mol^-1,与实验中观察的区域选择性一致;理论计算的¹H NMR谱图与实验结果高度吻合,进一步验证了产物结构的可靠性。本研究展示了计算化学在有机化学实验教学中的应用价值,可作为帮助学生理解化学反应性能及分子机理的典型案例,有助于提升教学效果并深化对反应本质的认识。

物理化学经典实验“双液系气液平衡相图”教学过程存在重操作轻原理的现状,本文运用“第一性原理思维”模型设计双液系气液平衡相图的计算模拟教学实验,旨在培养学生底层逻辑推演与创新能力。该实验利用Python科学计算生态,从热力学原理出发构建理想与非理想溶液气液平衡相图的模拟计算流程,并运用交互式控件动态演示相变化过程。模拟结果复现了各类气液平衡相图与非理想体系共沸现象,直观揭示了分子间作用对宏观相行为的影响机制。该实验将抽象的热力学理论转化为可交互的动态推演过程,实现了从验证性学习向探索性模拟的转变,有效提升了学生解决复杂问题的底层思维,为计算模拟与经典实验的教学融合提供参考。

烯烃的稳定性与亲电反应活性是基础有机化学教学的重要内容。从表面上看,越稳定的烯烃,越容易发生亲电反应。这种看似反常的稳定性-反应活性关系,给学生的学习带来了一定的困惑。从氢化热和活化能的角度,从热力学和动力学范畴,结合Hammond假说,阐明了烯烃的稳定性与反应活性2个概念,有利于学生更好地理解和学习上述知识。

在传统有机化学实验教学中对蛋白质两性的认识存在普遍的认知局限,即将蛋白质的两性来源等同于氨基酸的两性。本文整合构建了一个更全面的“三层次”蛋白质两性概念理解认知模型:本征两性、侧链两性、翻译后修饰两性。这一模型更加符合对蛋白质两性的科学认识,重申了蛋白质两性概念的多层级内涵。以复旦大学面向医学药学类本科生而开设的“有机化学实验Ⅰ”课程中“牛奶中提取酪蛋白”实验为讨论案例进行剖析,运用本文所构建的“三层次”理论体系,扭转了传统实验教学背景中学生对蛋白质两性理解的片面性,强化了学生基础概念的科学认识,并对理论和实验教学提出设计建议。

铌作为一种战略性关键金属,是高端合金、超导材料研发及航空航天等尖端产业发展不可或缺的核心基础材料。其发现与概念发展完整地见证了近代化学元素认知的演进历程。以时间为轴,聚焦特定历史时期铌与钽因性质高度相似所引发的科学争议,系统梳理了铌元素从宏观性质初步判断、原子质量精准区分到核电荷数本质界定的概念发展史。铌元素认知的发展脉络,既是化学元素发现史的重要组成部分,也反映了科学认知逐步深化的历史过程。