梳理了植物多糖、真菌多糖和海藻多糖的种类、结构及生物活性,并探讨了多糖的结构与活性之间的关系。植物多糖,如黄芪多糖和牛膝多糖,具有显著的免疫调节和抗炎活性;真菌多糖则以抗肿瘤和免疫增强见长,如灵芝多糖和香菇多糖;海藻多糖则主要展现出抗氧化、保湿和抗病毒特性,广泛应用于保健品和化妆品领域。最后展望了多糖在药物开发和功能性食品中的应用前景,为后续系统性研究奠定基础。

碱金属氢化物是一类典型的离子型化合物。依据文献,详述碱金属氢化物的结构、制备、性质和应用等方面的特殊性,并突出“构效关系”。

2024年诺贝尔化学奖授予了美国华盛顿大学的戴维·贝克以及英国DeepMind公司的戴密斯·哈萨比斯和约翰·M·詹伯,以表彰他们在计算蛋白质设计和蛋白质结构预测方面的开创性贡献。阐述了2024年诺贝尔化学奖的科学背景,并重点解析了获奖成果AlphaFold2人工智能模型实现高精度蛋白质三维结构预测的计算化学原理以及Rosetta软件在蛋白质从头设计中的技术路径。这些突破性成果不仅极大地推动了结构生物学领域的研究,也为人工智能在科学研究中的应用开辟了新天地,预示着人工智能技术在化学研究中的巨大潜力与广阔前景。

对大学新生而言,大中衔接教育是非常重要的一环。为此,南开大学率先开设了新生研讨课。以化学学院为例,探讨了高教领域的该创新与实践。

高分子物理课程的核心是高分子材料结构与性能的关系,包括高分子的多层次结构、分子运动规律、主要物理机械性能等内容。分析了高分子物理课程思政教育的痛点问题,提出了新工科智育与新时代德育相融合的课程思政教育新思路,形成价值塑造、知识传授、能力培养三位一体的协同育人策略,既在价值塑造中巩固理论知识和强化知识应用,又在知识传授中潜移默化铸就灵魂和提升能力,培育符合社会主义核心价值观的德智体美劳全方位发展的社会主义建设者和接班人。

少学时化工原理是许多非化工类专业必修的基础核心课程,旨在培养学生应用传递等理论解决单元操作中的实际工程问题。由于该课程公式多、概念多、知识抽象,学生普遍存在学习不得要领,以及兴趣不高的问题。为了应对这些问题,提出了基于学科思维导图的少学时化工原理教学方法。学科思维导图能将零散、抽象的知识点结构化、系统化和具象化,非常适用于信息量大且杂的少学时化工原理教学。尝试将学科思维导图融入到少学时化工原理课前导学、课堂教学、课后作业和总结复习环节,提高了学生学习效率,激发了学习积极性,取得了较好的教学效果。

斐林试剂滴定法是测定绵白糖中还原糖含量的标准方法,该方法成本低、设备简单,缺点是干扰因素多、实验误差大,且操作具有一定危险性。改变斐林试剂的成分和氧化反应温度,并将产物Cu₂O氧化成Cu²⁺后采用电位滴定法定量分析还原糖含量,改进的方法显著提高了准确度和可操作性。

基于物理化学中吸附原理等内容,以利用废弃贝壳制备环保净水剂及性能测试为项目主题,课前学生在线学习物理吸附原理等知识;课中在教师引导下,自行设计并完成制备贝壳净水剂、吸附性能测试等实验方案,计算平衡吸附量和分配系数。该项目式教学的实施,有助于培养学生解决实际问题的能力、知识的迁移应用能力、实验创新能力等综合能力,从而发展学生的学科素养,凸显化学学科在环境治理领域的社会价值。

介绍了一种可用于Mucin 1糖蛋白灵敏检测的链置换扩增(SDA)技术的综合实验。利用NUPACK软件对设计的DNA发夹结构进行稳定性和杂交效率的预测,并采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术验证SDA的可行性。通过结合计算模拟与实验操作,为学生提供了一个综合性学习平台,有助于他们深入理解核酸分子的结构稳定性、杂交效率及扩增机制。

木薯是全球约10 亿人口的主粮,然而时至今日,食用木薯中毒事件仍屡有发生。通过大肠杆菌培养法验证了木薯的毒性,通过苦味酸检测法证实其毒性的物质基础是生氰糖苷水解后所释放的氢氰酸。探索了过氧化氢氧化法和酵母菌发酵法对木薯毒性的去除效果。同时,设计了趣味性实验互动方案,通过常用厨房用品,读者可自己动手探究木薯去毒方法及原理,旨在激发读者探索化学的兴趣,增强青少年对化学的学习兴趣。

将基于超支化聚硅氧烷的合成及性能表征的相关科研成果应用到“大学化学实验”中作为综合创新实验,引导学生理论联系实际。以γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和一缩二乙二醇为原料,通过酯交换缩聚法合成超支化聚硅氧烷,利用核磁共振波谱和傅里叶红外光谱对合成的超支化聚硅氧烷的结构进行表征。然后将超支化聚硅氧烷加入到环氧树脂中制备复合材料,利用摩擦磨损试验机和场发射扫描电镜对其摩擦性能和磨损机理进行表征。该实验过程安全环保、学生易操作,不仅能帮助学生强化化学理论知识,还可以提高学生的科研实践能力,有助于培养学生的科研兴趣和创新能力。

面向“双碳”战略背景,将基于水凝胶的热致变色智能窗从科研课题开发为本科生创新实验项目。为适应有限的教学课时,实验项目中简化了探索过程,保留了智能窗研究中浊点测定、厚度优选和降温效果评价的基本研究框架。实验涉及温敏聚合物嵌段聚醚L62浓度对体系浊点的影响,厚度对温敏水凝胶太阳光透过率和调制效率的影响以及智能窗降温效果对比等3部分内容。该实验可在基础化学实验室面向大部分理工科类专业本科生开设,向学生传递节能减排的“双碳”理念。

围绕“设计手持技术数字化实验”项目学习主题,介绍项目式教学的实施过程,包括基于Citespace可视化分析手持技术数字化实验的研究现状、了解手持技术数字化实验理论、学习经典案例并设计实验等关键环节。呈现“中学化学实验设计与教学”理论和实验相结合的项目式教学设计思路和教学实践过程。

难以将理论知识与实际问题有效衔接,实现从知识到能力的迁移,往往是制约学生学习兴趣和积极性的因素之一。以中国载人航天成就为背景,以“压强对气体溶解度的影响”作为教学切入点,在跨学科视域下实现了高空减压病、气体溶解度和载人航天的有机融合。以“学以致用,知行合一”为育人目标,从“化学-医学-工程学”融合视角带领学生剖析了高空减压病发病机制和治疗方案,分析了载人航天器的大气压力制度对预防高空减压病的重要性。教学实践表明:该策略不仅激发了学生的学习兴趣和动力,而且提升了学生从跨学科视角思考和解决问题的能力,帮助学生实现了从理论知识向实践能力的迁移,取得了较好的教学效果。

采用半结构访谈法对某省属师范大学8名化学类理工科研究生进行深度访谈,研究发现,当前理工科研究生的科学身份认同呈现多样性,他们的科学身份认同长期受到内在和外在因素的相互影响;生活中的科学实践是理工科研究生建立科学身份认同的重要来源;导师、同伴和家庭的社会认可能有助于增强他们的科学身份认同,但对自我认同较低者,社会认可可能加剧自我效能和外部期望的失衡,反而削弱其科学身份认同。多数学生的科学身份认同的建立过程是被动的,他们在面临专业选择时更多迎合就业需求而非内在兴趣。在集体主义文化下,科学家被塑造成具有崇高地位、神圣品质、卓越天赋的专业群体,阻碍了他们科学身份认同的建立。

在傅里叶变换红外光谱仪测试实验课中学生只关注实验测试结果,并不关心实验结果是如何得到的,导致学生对仪器结构和工作原理理解得不全面、不扎实。另外,为了防潮和防止激光对人眼的伤害,光学平台被封装起来,学生难以理解仪器的内部结构和工作原理,影响实验教学效果。为了做到学以致用,提高实验教学质量。以Unity3D、Matlab和JavaWeb为基础设计开发了傅里叶变换红外光谱仪虚拟仿真实验教学平台,学生可以在该平台在线演示测试过程和学习仪器工作原理,该平台的使用不仅丰富了傅里叶变换红外光谱仪测试实验教学的手段和评价体系,而且还有效激发了学生的创新思维。

基于逻辑分析,指出并论证了现有自由基聚合动力学稳态处理方法中存在的问题,分析了问题产生的根源,创建了新的处理方法,给出了新的聚合反应速率微分方程与积分方程。新处理方法修正了现有方法中的问题,并得到文献佐证。分析表明,认为“稳态期间,引发剂浓度是影响聚合速率的独立变量,聚合速率与引发剂浓度的1/2次方成正比,链终止速率常数与引发效率皆保持不变”的观点或结论是错误的;应修正为“稳态期间,引发剂浓度虽然对聚合表观速率常数有影响,但却不是影响聚合速率的独立变量,聚合速率与引发剂初始浓度的1/2次方成正比,而非与引发剂即时浓度的1/2次方成正比,且链终止速率常数与引发效率皆会随单体转化率或聚合时间而降低”。若将上述过程及结论引入课堂教学,可支撑开展多目标教与学,在订正教科书错误以及传授正确知识的同时,帮助提高学生综合素质。

1817年,瑞典化学家贝采利乌斯发现黄铁矿中存在一种未知的物质,意识到这是一种新的元素,并于1818年提出了有关硒元素的概念,至此,基于宏观表征的硒元素的概念形成。1826年,贝采利乌斯首次比较准确地测出硒原子量,这使得硒元素的概念从宏观表征转向微观表征,赋予了硒元素概念新的内涵。20世纪初,硒元素同位素的发现,使人们对硒元素的内涵有了新的认识。总之,在硒元素的发现及其概念的发展过程中,离不开科学家们创造性的直觉思维、勇于探索的科学态度以及坚持不懈追寻真理的科学行动力。