信息化时代物理化学课程的教学改革与实践

互联网的发展加速了信息和知识的传播,在为大学课程教学提供更多资源的同时也给传统的课堂教学方法带来很大挑战。介绍了北京师范大学物理化学教学团队在线上线下混合教学方法的创立、大规模在线开放课程(MOOC)建设、思政元素引入教学等方面利用互联网资源所实施的教学改革和实践,为探究和建立信息时代大学化学课程教学方法的新模式提供参考。     

CO2超临界状态解析与课程思政设计

以CO₂超临界状态及制冷应用为例,展示如何以解析关键概念/技术背后的物理化学原理为纽带,在课堂教学中有机融入思政案例(如北京冬奥会制冰造雪)和开展课程思政“翻转课堂”教学;籍此使学生体会到物理化学原理在解决国家重大需求中发挥的关键作用,在强化学科自信的同时,增强学生学以致用、服务国家、绿色发展的意识和开拓创新的精神。CO₂超临界状态及应用是“物理化学”单组分相图中的知识难点和应用热点,在教材中常以知识拓展的形式出现,不仅与专业知识结合不紧密,学生对此也缺乏深刻理解。有鉴于此,我们以“讲透”CO₂超临界状态和制冷技术背后的物理化学原理为抓手,依据知识间内在关联,环环相扣、水到渠成地开展课程思政教学。为了提升思政教学效果,还综合采用了任务驱动的自主学习、翻转课堂及课后拓展相结合的多元思政教学手段,引导学生自主发掘思政素材,实现自我思政教育,从而达到了价值塑造、知识传授和能力培养三位一体的教学效果。     

电喷雾电离-飞行时间质谱研究抗菌肽GW10的气相碰撞诱导解离过程

使用电喷雾电离-飞行时间质谱的方法对抗菌肽GW10在低能碰撞诱导解离(CID)条件下的解离过程进行了研究。通过研究不同解离能时碎片离子的种类及丰度确定肽的断裂位点,从而对其在生物液相环境中的降解进行推测。通过研究表明,不同质子化抗菌肽GW10的共同断裂位点为R3-P4,其他位点因质子化不同而稍有不同。     

师范院校物理化学课程虚拟教研室建设的探索与实践

加强基层教学组织建设,构建立德树人体系,是推动我国高等教育高质量发展的重要保障。虚拟教研室是信息化时代高校基层教学组织的探索,是高等教育数字化发展战略的重要组成部分。本文回顾了师范院校物理化学课程虚拟教研室试点建设一年多时间里,利用信息化智慧教学手段开展线上线下、虚实结合的教学研究活动及课堂教学实践,并总结了虚拟教研室在国际化教学团队领域的探索,以及坚持师范引领面向中学教师开展教学研究等特色活动,进一步以华南师范大学物理化学课程建设为例,突出虚拟教研室共建共享在促进高校基层教学组织建设方面的贡献。     

266 nm激光光解C2H5SSC2H5产物的激光诱导荧光光谱

有机硫化物是大气主要污染物之一,其在大气中的光解产物还将造成二次污染,除了存在于有机硫化物中, S―S键还存在于胱氨酸等蛋白质中, S―S键的形成和断裂决定该类蛋白质的活性.本工作中,我们研究了用实验室常见的Nd:YAG激光器的四倍频266 nm激光光解C₂H₅SSC₂H₅过程,通过激光诱导荧光(LIF)光谱方法检测乙硫自由基C₂H₅S等光解产物.实验表明266 nm激光主要光解C₂H₅SSC₂H₅的S―S键产生C₂H₅S自由基.本文应用密度泛函理论的Becke3-Lee-Yang-Parr泛函(B3LYP方法)得到C₂H₅SSC₂H₅的S―S键、C―S键和C―C键的解离势能曲线,可知在266 nm光解条件下, C₂H₅SSC₂H₅在基态能够发生S―S键、C―S键解离, C―C键不发生解离.本文采用全活化空间自洽场(CASSCF)方法优化得到态和态的C₂H₅S自由基结构及其跃迁的绝热激发能,以辅助解析实验检测的C₂H₅S自由基的LIF光谱.实验结合理论计算最终得出,本实验266 nm光解条件下, C₂H₅SSC₂H₅主要发生S―S键解离,不排除少量分子发生C―S键解离的可能性.     

荧光光谱法研究1-甲氧基异丙氧自由基的光解动力学

在超声射流条件下得到了β位甲氧基取代的异丙氧自由基在355nm光解下的分解产物的激光诱导荧光光谱。实验中观察到了多个甲醛峰的谱带,分别是4_0~1,4_0~0和4_1~0谱带。由以往研究可知,2位链状的烷氧自由基一般很难分解成甲醛。对此,我们对发现的现象做了初步的分析。     

亚硝酸环己二酯光解离过程的激光诱导荧光光谱研究

亚硝酸烷基二酯是大气中烷氧自由基和氮氧化物的主要光化学来源,研究亚硝酸烷基二酯的光解过程对于监测大气中的化学过程以及防止污染改善环境具有重要意义。本文在超声射流条件下,采用355nm激光光解1,2-,1,3-,1,4-亚硝酸环己二酯,得到在26 500~30 000cm~(-1)范围内的激光诱导荧光(LIF)激发光谱,并结合理论计算对其光谱载体进行了讨论和分析。     

抗凝血药物达比加群酯的快速荧光检测

新型口服抗凝血药达比加群酯(DEM)可用于预防和治疗深静脉血栓及全身性栓塞,由于临床上常出现不同程度的出血状况,所以对药物快速灵敏的检测尤其重要,能够为药物代谢的跟踪以及治疗出血逆转剂的研究提供重要指导意义,近年来备受人们关注。我们研究了达比加群酯和它在体内发挥作用的活性成分达比加群(DAB)在有机相和水相中的光谱性质,在实现对DEM和DAB快速灵敏的检测上取得进展。     

环己烷氧自由基激光诱导荧光光谱的甲氧基取代效应研究

首次在超声射流的条件下获得了不同位置甲氧基取代环己烷氧自由基的LIF光谱,在通过理论计算对光谱进行标识的过程中发现3-甲氧基环己烷氧自由基的cis-(a, a)构象中出现了电荷转移激发态。电荷转移激发态的结构中形成了氢键,氢键的出现可以辅助电荷转移过程的发生。     

Caerin1.1抗菌机制中脯氨酸作用的光谱研究

Caerin1.1(GLLSVLGSVAKHVLPHVVPVIAEHL-NH₂)是一种由澳大利亚树蛙皮肤分泌的天然抗菌肽,在抗细菌感染和抗癌活性等宿主防御活动中具有多种功能。这种肽的杀菌机制已经被讨论了很久。近年来人们发现caerin1.1不属于膜破坏家族抗菌肽,而是通过穿透细菌细胞膜来发挥杀菌机制。该序列中的两个脯氨酸残基被证明是抗菌活性所必需的,但具体原因尚不清楚。我们用羟基荧光素(FAM)作为供体,羟基四甲基罗丹明(TAMRA)作为受体,分别标记在caerin1.1的N端和磷脂膜上。在模拟液相生物环境条件下,通过荧光共振能量转移(FRET)研究脯氨酸对抗菌肽caerin1.1抗菌机制的影响机理。