知识可视化在无机化学教学中的应用研究

知识可视化是一种有效促进知识学习、整理、创造和传播的技术。通过在无机化学教学中构建基于自我生成绘图策略和图形组织者策略的教学设计,将教学内容和教学方法与可视化表征高度融合,在实现显性知识高效传授的同时,能够培养学生思维能力和实现课程思政的有机融入。教学实践表明,知识视觉化呈现能够促进学生积极主动参与到教学过程中,激发学生积极思考,为学生创新能力和创造性思维的培养打下良好的基础。     

新加坡现行中学化学教科书视觉表征的文本研究*

借鉴Gkitzia等人编制的分析框架,采用内容分析法对新加坡现行中学化学教科书All About Chemistry ‘O' Level(2017年,Hodder Education出版)中的视觉表征进行文本分析。从视觉表征的类型(C1)、表面特征的注释(C2)、视觉表征与文本的关联(C3)、标题的存在与性质(C4)、多重表征的连接程度(C5)等5个维度进行编码统计分析,获得该教科书中的视觉表征信息。以期为我国后续中学化学教科书的编写提供借鉴与启示。     

γ-旁氏效应及其在立体异构体确定中的应用*

核磁共振碳谱中,碳化学位移受立体结构影响很大。同族原子中,和含相对较小的电负性原子(如Br/I)分子相比,大电负性原子(如F/Cl)会使其相连的α-碳化学位移增大,而β-及γ-碳化学位移更小。多数教材对其解释过于抽象,让学生理解困难。本文通过立体电子效应和位阻效应详细解释了取代基对于β-和γ-碳化学位移的影响。这些影响中,γ-旁氏效应应用最为广泛,常用于确定立体异构体的构型。大电负性原子有助于提高分子中邻位交叉式构象的比例。进而通过空间排斥,使该原子处于γ-位C—H 键的电子云移向碳端,导致σ键中的氢原子去屏蔽而碳原子屏蔽,进而该γ-位C—H键中相应氢化学位移增大,而碳化学位移减小。这种空间排斥更多见于固定环体系,从而可广泛用于立体异构体的结构分析中。此外,还分享了部分文献和本课题组的数据,帮助读者更好地将其运用于教学和科研中。     

碰撞能对K(2S)+HF(X1Σ+)→KF(X1Σ+)+H(2S)反应的影响

基于Sayós等构建的基态势能面, 运用准经典轨线方法对原子-分子反应K(²S)+HF(X¹∑⁺)→KF(X¹∑⁺)+ H(²S)的立体动力学性质进行了研究. 计算了该反应的极化微分反应截面、 两矢量k?j'相关分布函数P(θ_r)、 三矢量k?k'?j'相关分布函数P(?_r)和空间分布函数P(θ_r,?_r). 结果表明, 产物KF的转动角动量j′不仅在垂直于反应物相对速度矢量k的方向上有强烈的取向效应, 而且还定向于y轴的负方向, 转动角动量j′敏感地依赖于碰撞能.     

4-羟基脯氨酸立体异构对α-芋螺毒素溶液构象的影响

在α-芋螺毒素及其它家族的芋螺毒素中, 脯氨酸的羟基化是非常普遍的后转录修饰方式. 在天然芋螺毒素中脯氨酸的羟基常采用反式构型, 且该残基对芋螺毒素的结构与生物活性产生了重要的影响, 而顺式构型的羟脯氨酸对α-芋螺毒素的折叠与生物活性的影响还鲜有研究. 本工作通过二维(2D)溶液核磁共振方法测定了经过化学修饰的三个含有反式或顺式羟脯氨酸的α-芋螺毒素的溶液结构, 它们是α4/7亚家族芋螺毒素肽[γ15E]Sr1B、[O7O'/γ15E]Sr1B和[O6O'/γ14E]Vc1A. 研究表明, 羟基顺反异构化学修饰对芋螺毒素的结构影响显著. 羟脯氨酸羟基的反式到顺式修饰导致α-芋螺毒素肽明显的溶液构象变化, 这些变化包括二级结构的改变、关键残基的侧链取向变化以及氢键性质的改变. [O7O'/γ15E]Sr1B与[γ15E]Sr1B相比, 典型的α-芋螺毒素ω弯曲结构发生形变. 而[O6O'/γ14E]Vc1A不同于Vc1A的是末端转角结构的缺失. 本工作加深了对α-芋螺毒素肽的化学修饰法的理解, 该方法是阐明α-芋螺毒素结构-生物活性关系的有用工具.     

生物制造不同立体构型2,3-丁二醇:合成机理与实现方法

总结了不同2,3-丁二醇立体异构体的生物合成机制,以及有利于这些立体异构体高效合成的一些策略,包括构建全细胞催化剂及利用合成生物学技术重建代谢途径等先进方法;同时指出,未来的研究重点是进一步利用合成生物学的方法,以提高不同立体构型2,3-丁二醇的生物合成能力,并建立这些异构体高效可行的分离方法.     

基于单目视觉的矩形靶面弹着点测量

目前机器视觉技术广泛应用于弹着点坐标的测量领域,针对双目视觉技术标定、演算复杂的问题,提出一种基于单目视觉技术的弹着点测量方法。通过图像处理技术定位出靶面4个角点以及弹着点像素坐标,采用矩形P4P方法解算出靶面坐标相对于相机坐标系的位姿,根据单目视觉成像原理计算出弹着点在靶面的实际坐标。根据该方法成功测量出了实验中靶面弹孔的坐标,最大测量误差为2.3 mm。结果表明,该方法可以快速、精确测量靶面与相机的位姿关系以及弹着点的坐标。     

α-氨基酰胺类化合物的立体选择性合成新方法

以(R)-1-苯乙胺为起始原料,合成了手性氨甲酰基硅烷4。通过4与无手性的亚胺5a、5b和5c以及有手性的亚胺7a、7b和7c反应,得到了立体选择性加成产物α-氨基酰胺衍生物6b、6c、8a、8b和8c,其中6c、8a和8c是高立体选择性产物。手性氨甲酰基硅烷与亚胺的反应具有立体选择性,其立体选择性大小与在亚胺双键氮原子和碳原子上所连的取代基有关,因此通过选择不同的取代基可有效地不对称合成α-氨基酰胺衍生物。     

多尺度奇异值分解的偏振图像融合去雾算法与实验

针对现有偏振去雾算法鲁棒性不强和图像增强效果有限的问题,提出一种基于多尺度奇异值分解的图像融合去雾算法。首先,利用偏振测量信息的冗余特性,采用最小二乘法,提高了传统偏振图像去雾算法中偏振信息的准确度;然后,从传统偏振图像去雾算法的局限性出发,定性分析了偏振图像融合去雾的可行性,并提出了一种基于多尺度奇异值分解的偏振图像融合去雾算法;最后,设计了不同能见度条件下的验证实验并进行了量化评价。结果表明,与经典偏振图像去雾算法相比,该算法不需要进行人工参数调节,具有较强的自适应性和鲁棒性,能够有效改善传统算法中出现的光晕以及天空区域过曝的问题,图像信息熵与平均梯度最大可分别提高18.9%和38.4%,有效地增强了复杂光照条件下的视觉成像质量,具有较广泛的应用前景。     

基于非平行系统的水下图像转化模型

针对水下三维重建成像时图像失真的问题,提出一种基于非平行双目视觉系统的转化条件和转化模型,将摄像机透过平面防水罩拍摄的水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像.当摄像机焦点在水与空气分界面处时,水下图像和空气图像像素间存在一一对应关系,当摄像机焦点位于水面外时,该模型在物距远大于焦距及焦点沿z轴方向与折射面距离的情况下仍成立.实验利用特征点三维坐标重建验证模型的正确性,结果显示,利用本文方法重建的三维坐标和实际三维坐标相比,x、y、z轴方向的重建误差平均值分别为2.23%,1.51%,1.10%,表明该模型转化后的图像可采用空气中的图像处理方法,为空气中的三维重建方法应用于水下的探索提供理论依据.