喜怒哀乐、积极消极、兴奋疲惫······种种情绪仿佛都源于我们所遇到的人事物,但从生命物质作用关系的角度去看待,其实是身体因为外部诱因和氛围应激产生的一系列化学物质与化学转化带来的表达。在外部事件的触发下,激素和神经递质(化学信使)这些化合物引起我们感受到某种情绪;不同情绪的产生,又会进一步反馈激发身体内相应物质的分泌。本文阐述了各种情绪和与之相关的化学分子之间的对应关系、转化关系和溯源关系。

抗冻蛋白是自然界娴熟操控(冰)水的分子识别的典范之一。抗冻蛋白的抗冻活性与其特殊结构有着十分密切的关系。作为目前最高效的生物抗冻剂,抗冻蛋白因其含量低、易变性失活,导致产量过低,亟待开发新的来源。近年来,模拟抗冻蛋白的研究工作吸引了科学家们的广泛关注,抗冻蛋白关键的结构特质:氢键作用、疏水性、冰晶吸附、“结构水”在各类仿生抗结冰材料中相继得以体现,对深入理解抗冻蛋白作用机制起到了重要的推动作用。综述了仿生抗冻蛋白在仿生抗结冰材料领域的研究进展,对基于仿生抗冻蛋白的仿生抗结冰材料的发展做出了展望。

工科化学是面向非化学化工类专业本科生的一门有特色的重要化学课程,是化学与工程技术间的桥梁,是培养现代化工程技术应用型人才知识、能力和素质整体结构的组成部分。在日新月异新的历史时期,工科化学教育面临着全球化、大众化和信息化挑战。更为重要的是,面向广大大一新生的工科化学课程在高校落实立德树人根本任务中处于非常重要的地位。教材作为教育的重要载体,新时代对工科化学教材的建设提出了新的挑战和要求。介绍了新时代背景下北京交通大学工科化学教材立体化、长效化建设的探索和实践。

课程思政是高校落实立德树人根本任务的重要举措,是完善“三全育人”的重要抓手。化学是我国科学研究的重要基础,对提升原始创新能力具有重要意义。化学专业教学中融入思想政治教育的前提是建设好一门课程。针对当前专业课教学中存在的课程思政体系不完善、思政元素与专业课程融合程度低、教师思政教学水平有待提高等问题,以华中科技大学化学与化工学院专业概论课为试点,完善课程设计与教学方法,探索化学专业教学中的课程思政建设。通过剖析化学课程思政的意义与难点,构建专业概论课实施方案,形成一套行之有效的化学课程思政建设体系。

建设具有创新性、高阶性和挑战度的“金课”,是当代创新型人才培养的必然要求。大学化学是本校非化学类理工科专业基础课,相比于数学和物理,学生重视不足,导致教学效果不理想。为了解决这一问题,采取以学生为主的混合式教学模式,通过设置基础性、应用性及创新性问题,引导学生分层次解决,提高学生参与主动性。所设置的应用性问题包括科技前沿、专业相关、社会热点等,以增加内容的深度和广度,激发学生探索的兴趣。通过实验方案设计及实验检验培养学生的创新思维。采取累加式进行教学效果评价,实践表明该混合式教学模式能显著提高学生自主学习能力和兴趣,提高教学效果。

基于本校无机化学的课程特色,拟定课程思政目标,将思政元素与教学内容对应。在无机化学课程的资源端(MOOC平台)、教学端(超星学习通)、服务端(微信公众号)等均融入思政元素,创新教学方法,构建“三端合一”显隐结合的课程思政方法,为其他专业课的课程思政提供参考。

酯化反应是有机化学教学实验中最重要的实验种类,不同的酯合成方法有很大区别,这些实验培养了学生的实践能力,在教学实验的基础上,对水杨酸和异戊醇的酯化反应进行了研究探索。水杨酸异戊酯是一种前景广阔,极具开发价值的产品,研究其合成方法具有很大的潜在经济效益和社会效益。采用分水分馏方法,以环己烯为带水剂,高效合成水杨酸异戊酯,产品收率达85.9%。通过研究水杨酸异戊酯的合成方法,培养了学生独立思考的创新能力和勇于探索的科学精神,达到了良好的教学效果。

针对应用创新型人才培养要求,为高年级本科生增设综合性化学实验课程,旨在培养学生综合运用知识的能力和科学研究的素养。根据课程特点,开设“碳量子点的制备及在四环素定量分析中的应用”设计实验项目,通过文献查阅、原理阐述、方法研究、性能测试、分析结果等实验环节,学生可掌握纳米材料的水热制备技术、仪器表征的基本手段、复杂样品定量分析的一般步骤等。课程内容贴合科学前沿热点,课程设计以学生为主体,促进以“需求”和“问题”为导向的教学模式,有助于激发学生的学习兴趣,培养创新实践能力。

磺酸类离子液体及多酸催化剂是近年来应用广泛的2类高效环境友好型催化剂,实现2类催化剂组装成单组分双功能化环保型催化剂并运用到大学有机化学实验中,替代现行实验中常用的强腐蚀性、强氧化性的浓硫酸,是未来实验内容改革的方向之一。本实验合成的[PIMPS]H₂PW₁₂O₄₀(PIMPS=1-丙基-3-磺酸基丙基咪唑磺酸盐)催化剂经¹H NMR、IR确证了结构,并将其应用于苯甲酸乙酯合成、苯甲硫醚氧化反应中。实验结果表明,此单组分催化剂具有酸催化、氧化催化双功能特性,催化效果良好,具有可重复使用、无腐蚀性等显著优点。在催化反应中兼具均相催化和非均相催化特点,催化剂能够实现在反应体系中的均相反应、异相回收。通过此实验的开展,培养了学生依据绿色化学理念发现问题、解决问题的创新能力和创新意识,有利于学生深入理解单组分双功能催化剂的概念,有效地达到理论和实践的有机结合。

本科普实验设计以地沟油和膨润土为主要原料,通过皂化反应制备地沟油-膨润土去污皂,主要包括简化地沟油纯化流程、优化皂化反应配方、美化产品,实验的观赏性和互动性强。在此基础上,通过制作科普视频、宣传手册、举办体验活动等方式,全面立体地向公众展现地沟油纯化过程、皂化现象及其背后的化学原理等。

基于《中学教育专业师范生教师职业能力标准》提炼了师范生教育教学能力体系,体系涵盖了师德践行能力、实践教学能力、综合育人能力和专业发展能力等4项能力及对应的10方面能力要素。以化学教学论课程为例,分析了其章节内容与4项能力的对应关系,探讨了课程实施中化学师范生教育教学能力形成的机理和途径。化学师范生4项能力的形成机理各有特点,需要师范生和教师积极互动。

介绍了化学教师教育核心课程“化学教学设计与实施”课程建设和教学实践过程。该过程基于OBE理念,以培养中学化学骨干教师的成果为导向,确立课程目标,并围绕“素养为本”的化学教学设计过程模型建构课程、组织课程内容、设计课程教法、运用多元课程评价方式一体化进行课程整体变革设计,精准指向师范生未来职业发展必备素养。研究表明,成功实现了教学改革和教学相长,实现了全国同行认可的辐射效果。同时针对课程不足,提出了进一步改进方向和措施,并对未来做出了展望。

以“酸碱滴定分析法”为例,依托自建药学专业SPOC课程资源,构建和实践了包含前端分析、教学过程和考核评价的线上线下混合教学模式。通过全面分析教学内容、教学目标、学情和学习环境等,设计了线上课前预习、线下课堂教学、线上课后拓展等3个步骤相衔接的教学过程,建立了线上线下相结合、突出过程性评价的综合考核方式。通过反思整个教学过程,对线上线下混合教学模式的主要优势和问题进行了讨论。

为建设适应新时代要求,突出高阶性、创新性、挑战度的一流本科课程,实现价值引领、能力培养和知识传授的教育教学目标,结合功能材料专业的特点和民族高等院校学生的学情,构建了物理化学基础课程的“四模块、三阶段、两时空、双平台”的混合式教学新模式,重塑了“价值引领模块、基础理论模块、多学科融合模块和虚拟仿真实验模块”的“四模块”内容体系。通过“四模块”嵌入下的混合式教学实践研究,结合学生的课前、课中、课后等学习成绩,多维度评价学习效果,并藉由调查问卷来分析学生对混合式教学的评价,最终研究结果表明学生的个性化自主学习能力有了显著提高、学生运用物理化学理论解决复杂问题的综合能力得到了提升,学生经过刻苦学习获得了素质提高的成就感。

以构建的科学本质要素框架作为分析工具,研究学生经科普微视频分析所呈现的科学本质观。结果表明,学生无法全面、深入分析视频呈现的科学本质,反映了局限的科学本质观,而经过讨论与汇报能在一定程度上提升其科学本质观。据此,为化学教育硕士研究生的培养工作提出3点建议,即将科普微视频作为科学本质教育的素材,促进学生形成完整且深刻的科学本质观,发展学生准确抽提课程资源中的科学本质的能力。

题名和摘要是吸引读者是否下载和阅读原文的重要依据,因此在对科技论文题名和摘要进行写作时,如何使其表达规范具有重要意义。结合实际案例,提出了在化学分析类科技论文题名和摘要写作过程中普遍存在的问题,并指出了注意事项。提出了可以参照测定方法、测定物料和测定元素(或组分)这3要素对题名进行润色,并从准确具体、突出创新内容和便于检索这3个方面阐述了规范题名的方法。讨论了摘要的写作方法,并从开头的问题陈述(或测定意义)、中间的研究内容、结尾的结果和结论组成等3个逻辑层次进行举例分析,指明应注意使这3个逻辑层次表达完整,同时注意突出论文的重要研究内容或者创新点。

结合结构化学课程中分子对称性知识点的教学,自主设计和开发了分子点群虚拟仿真实验(PGVL)平台,帮助学生深入认识理解分子对称性知识的重点和难点。该仿真实验采用Web技术构建,支持分子模型的显示和互动,使学生可以完成分子的各种对称操作、指出分子结构中的对称元素、推导分子点群及认识分子结构和性质之间的关系。PGVL在分子对称性教学中的应用,不仅完善了结构化学分子模型实践教学体系,而且提升了学生对结构化学课程的学习兴趣,丰富了结构化学实践教学内容,取得了良好的教学效果。

针对高校有机化学翻转课堂教学,设计了采用移动增强现实等技术的有机化学辅助教学平台。该系统可与教材配套使用,包括供学生以AR模式观察化合物分子、浏览各类教学资源的移动客户端以及供教师编辑教材知识体系、上传模型和多媒体资源的PC客户端。将该系统应用于芳烃化学性质翻转课堂教学,从成绩对比、问卷调查和学生访谈等3方面研究了其教学效果。结果表明:该系统的使用对提升学生的学习兴趣具有一定的积极作用,在翻转课堂教学中取得较好的教学效果,为高校同类型课程的教学改革设计与实施提供了示范与参考。

胶体粒子是自然科学中一类非常重要的研究对象。由于重力势场的作用,胶体粒子并不是均匀分布的(假设为Boltzmann分布)。为了考察Boltzmann分布对测试结果产生的影响,通过理论计算讨论了3种粒径(20 nm、50 nm、100 nm)的二氧化硅在重力势场作用下的Boltzmann分布,即浓度随高度的变化,并与平均浓度相比较。结果表明,粒子越大,重力势场对粒子分布的影响越大,对测试结果产生的误差也越大。最后,通过理论计算指出合理选择粒子种类和粒子大小,可以降低Boltzmann分布对测试结果产生的影响。

因课程设置、学情等不同, PBL教学模式在中美高校化学实验课的实施过程中各具特色。本文从教材、课程考核、师资培训、研究机构和基金等4个角度客观分析PBL教学模式在中美2国高校化学实验课应用中的差异,并在此基础之上提出,应该客观公正地看待这种差异,树立文化自信。