基因编辑技术是一系列随时间逐步发展演进的技术,先后经历了锌指核酸酶技术、转录激活剂样效应核酸酶技术以及簇状规则间隔短回文重复序列(CRISPR)与其相关蛋白(Cas9)技术。介绍了这些技术的工作原理,探讨了它们各自的优点与不足,重点阐述了CRISPR-Cas9技术在农作物水稻以及医学疾病癌症研究中的应用实例。最后,介绍了人类对基因编辑技术所引发的伦理和社会问题的深切关注。

从化学学科的层面深入剖析柿子中多糖、类胡萝卜素与类黄酮营养成分,从单宁-蛋白质结合的角度,阐明胃柿石产生的化学机理,揭示柿涩味的化学来源,并通过构筑柿子多元的应用价值和广阔的发展前景,为健康饮食与绿色生产提供新视角、新思路、新方法。

国内有关化学文化的研究数量较少,缺乏高质量的研究成果。剖析国家一流本科课程化学文化学的建设历程,讨论课程与教学改革要解决的重点问题,阐述课程目标、重点问题、课程内容、资源建设、内容组织实施、课程特色与创新、课程建设计划等多方面内容,展示教学设计样例,提升非化学专业化学教育水平,供其他化学文化研究者借鉴参考。

结构化学分子对称性章节中群的表示和应用部分的相关知识点抽象,晦涩难懂,学生学习困难,而这部分知识又是联系后续章节以及其他专业课相关知识的重要基础。针对这种情况,提出以学生为主体,教师引导学生经历知识的形成过程。通过一系列教学策略,包括:数学推导图形化,经历抽象知识的形成过程,绘制概念图,抽象知识的具象应用等,充分发挥学生的主观能动性让教与学的难点不再是难点,而是变成课堂主动学习的亮点。

结合教师科研成果将利用光子晶体材料结构色检测有机溶剂的实验内容引入本科生创新实验课程,使学生学习聚合物微球合成、蛋白石模板组装、反蛋白石薄膜制备以及有机溶剂比色检测的实验原理和技能的同时,引导学生综合多学科知识分析实验现象和结果,有利于学生的基本能力锻炼、科研意识树立和社会责任感培养。

综合化学实验一般具有较强的综合性,对高等院校学生学科素养与科学思维的培养具有较大的意义。紧跟学科发展前沿,指导学生通过制备生物质荧光氮掺杂碳量子点水凝胶,基于对pH的荧光响应特性,并结合智能手机识色软件,实现了人体汗液中尿素含量的可视化检测。该综合实验能提高学生综合运用基础知识和基本实验技能的能力,适合作为化学及相关专业的本科生综合实验。

以本科生的过氧化氢反应速率常数测定实验为例,引导本科生分别从实验装置改进、数据处理和微观反应机制研究等方面进行了教学创新和改革实践。与教科书中的内容相比,改进后的实验装置仅需较少的操作步骤即可获得准确性较高的数据,改进的数据分析方法便于反应速率常数的拟合,理论计算的引入明确了过氧化氢分解及碘化钾催化的微观反应机制。与本实验的传统教学相比,本科生实践并提升了主动学习、批判和创新等高阶能力。提供了通过基础物理化学实验将创新能力培养融入本科教学实践的具体案例。

介绍了中山大学化学学院“基础学科拔尖学生培养试验计划”项目的开展情况,通过对2015—2024届“拔尖计划1.0”与“拔尖计划2.0”毕业生的跟踪调查,分析了毕业生的入学前学科背景、本科在读期间的专业培养情况与毕业后的职业发展,并从重视选拔机制、创新培养模式、加强实验实践教学、推行全程科研训练以及深化国内外交流合作等5个方面,提出进一步推进化学拔尖学生培养的建议和举措。

设计了《化学职前教师单元教学PCK量表式问卷》并检验其信度与效度,以测查148名化学职前教师单元教学PCK(Pedagogical Content Knowledge)的结构与水平,并进一步探究其与设计思维之间的关系。结果表明:(1)问卷具有较理想的信度与效度;(2)单元教学PCK六因子结构具有一定的合理性,各组分得分由高到低的排序为CTO、SMK、KoC、KoL、KoS、KoA;(3)单元教学PCK的六因子与设计思维之间均存在显著的正相关,且KoA、KoS对设计思维有显著正向预测作用。文末据此从PCK实证研究与化学职前教师教育课程2方面提出相应的建议。

针对中药学专业无机化学及化学分析课程内容不能充分体现专业特色,学生学习兴趣低下的问题,开发中医药特色素材库支撑理论教学,以中药质量控制为核心设置实验教学项目,构建了具有中药学专业特色的课程内容体系。尊重学生差异,设计系列化学分析探究性实验,小班制培养中药质量控制专门人才。中医药文化融入无机化学及化学分析课程教学改革显著地提升了学生专业认同与专业自信,有效发挥了基础课程对专业课程的支撑作用,可为中医药文化融入基础化学类课程提供参考。

针对当前焰色反应改进实验存在的不足,以手持技术数字化实验教学作为媒介,提出运用DIY光谱仪探究焰色反应的创新实验教学。利用DIY光谱仪捕捉的分光图像和导出的发射光谱,详细分析了单金属元素和双金属元素焰色反应,实现了精准的金属元素定性分析。在此基础上,解析了焰色反应现象背后的基本原理,并引入曳光弹作为焰色反应教学拓展内容,充分挖掘了焰色反应在普通化学和公安高校法庭科学中的教育功能。

基于学科交叉融合和人才培养目标开设体现药学专业特色的科研训练实验:姜黄素衍生物合成及物理常数测定。本项目针对中药有效成分姜黄素结构的缺陷,着重采用Knoevenagel、Knorr缩合对其β-二酮及活泼亚甲基进行合理的结构修饰,产物经结构确证后,进一步开展相关物理常数的测定,初步探讨修饰位点、取代基等与理化性质间的关联。整个实验将有机合成中的实验技能与仪器分析手段进行了有效融合,是化学学科不同分支实验整合的探索与创新。通过项目引导方式对实验开展综合升级,使学生在项目的探究中不断提升科学素养和创新能力。

针对当前化学、材料学研究生培养过程中存在的“产、学、研”环节联系不够紧密的问题,构建实施“产教融合、研育协同”制度。通过开设“本硕实验班”,逐步构建起了系统完善的研究生育人新体系,突出创新精神的引领作用,强化老师的培育使命。系统化地将研究生的研究方向和产业发展密切相连,使企业实践成为研究生的“必修课”;个性化地制定研究生的教学方案,并促进其与第一课堂的深度融合;多知识体系地搭建产教融合、研育协同的育人平台,满足研究生创新发展的需求;科学化设立企业实习的激励机制,调动研究生导师和研究生双方参与企业实习的积极性。

探讨了Chimera和MolAICal软件在药物化学教学中的应用。传统药物化学教学往往受限于理论知识的抽象性和学生实践经验的匮乏,故难以有效地培养学生的理解能力和应用能力。为了解决这一问题,将Chimera与MolAICal软件相结合,应用于药物化学教学中。首先介绍了Chimera和MolAICal软件的基本功能和特点,然后通过设计抗癌药物伊马替尼与Bcr-Abl蛋白酪氨酸激酶的分子对接实验,学生们可以直观地观察到药物分子与靶蛋白的结合模式,增强了他们对分子间相互作用的理解。此外,学生通过自主选择最新的苗头化合物进行分子对接拓展实验,进一步加深了学生对药物设计和开发流程的感性认识和理性理解。将Chimera与MolAICal软件融入药物化学教学中,不仅丰富了教学手段,还显著提升了教学效果。

从化学键振动运动角度阐述红外光谱特征吸收峰形成的化学本质。借助势能分布(PED)分析,指认丙氨酸二肽分子内酰胺-I带的振动吸收峰并解析其振动运动的组成,进而阐明化学键的伸缩、扭转等运动方式对特征振动模式的贡献,揭示分子振动离域化现象及不同化学环境下特征振动吸收峰的频移现象,从而深化学生对分子振动与红外光谱的认识。

总结了立体电子效应在核磁共振波谱学中的应用。分析了立体电子效应对核磁共振波谱中氢化学位移和碳化学位移的影响,解释了一些反常化学位移的本质。当大电负性杂原子对相邻α-和β-氢或碳的化学位移值与其吸电子诱导效应趋势不相符合时,多数情况下是因为含有孤电子对杂原子的给电子n_X-σ^*立体电子效应,使该氢或碳的电子云密度增加,从而使其化学位移值移向高场。

巴德(1933—2024),美国著名电化学家,在电化学发光、光电化学和扫描电化学显微镜等领域具有开创性、基础性贡献,其职业生涯数十年一直引领着电化学发展前沿,被誉为“现代电化学之父”。此外,他还在电化学教育、中美学术交流等方面有着重要的推动作用。厘清巴德的生平和在电化学领域的重要工作,诠释他在电化学研究和教育中的思想和方法,可以促进对电化学学科发展的理解,启迪当代电化学的研究,因而具有深远的历史意义和现实意义。

17世纪初,人们从磷光现象中发现重晶石的存在。1774年,瑞典化学家舍勒证明重晶石是与石膏不同的物质。18世纪末,法国化学家拉瓦锡预言重土等土质不是简单物质。19世纪初,英国化学家戴维从重土中成功制取一种金属并将其命名为“钡”(Barium),钡元素概念初步形成。此后,科学原子论的提出与钡原子量的测量使钡元素概念在微观层面进一步发展。到了20世纪,同位素的发现促进了现代钡元素的概念形成。总而言之,钡元素概念的发展史不仅是人们认识、制取、定义钡元素的元素发现史,还是近代科学的理论和思想以及研究方法的进步史。