TBL教学法在无机化学教学中的应用——化学“101计划”无机化学课程教学设计案例

化学键理论是无机化学重要学习内容,从经典共价键理论到分子轨道理论均展现出丰富的科学内涵。但化学键理论的多样性和适用局限性,给学生学习和理解带来了一定的困难。尤其在对化合物性质进行分析时,选用不同的理论可能得到不同的结论。因此,本文聚焦于化学研究的核心思想,即“构效关系”的分析,以“101计划”推动人才培养从“知识为主”转向“能力为先”的实施目标出发,从学生的学习体验和收获视角讨论TBL教学法的引入对学生建立化学键理论的整体知识框架,以及提升运用相关理论理解、分析与解决实际问题综合能力的作用。

长足大竹象交配行为

【目的】探索长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti Guerin-Meneville成虫的交配行为规律。【方法】通过室内饲养和野外观察相结合的方法,记录了完整的交配过程,比较了不同寄主及虫体大小间交配行为的差异。【结果】长足大竹象一次完整的交配包括示爱、抱对、插入输精和配后保护4个阶段,雌雄都有多次交配行为。室内试验证明,长足大足象完整交配时间为21.71±1.84 min,其中示爱时间为0.46±0.05 min,抱对时间为6.18±0.38 min,插入输精时间为8.36±0.62 min,配后保护时间为6.71±0.79 min。雄虫初次交配时,在示爱、抱对和插入输精时间上均显著长于有交配经历的雄虫(P<0.05)。长足大竹象在不同寄主植物上的交配时间存在差异,在慈竹上的示爱时间(0.46±0.05 min)和插入输精时间(8.36±0.62 min)显著长于在唐竹、撑×绿杂交竹、孝顺竹和芦竹上的时间(P<0.05);在孝顺竹上的配后保护时间显著长于在其他植物上的时间(P<0.05)。长足大竹象成虫会选择最适体长的配偶进行交配,当雌虫体长≥3.3 cm和3.0~3.2 cm时,与不同体长的雄虫在示爱、抱对、插入输精和配后保护时间上都显著长于其他体长的雌虫(P<0.05)。林间长足大竹象的交配行为与室内观察结果基本一致。【结论】研究结果有助于了解长足大竹象交配过程,也对研究该虫的繁殖行为学及行为控制技术提供了依据。

金属间化合物Al_3Fe熔体结构的温度变化特性研究

利用分子动力学模拟技术,详细考察了在快速凝固条件下Al_3Fe熔体结构的温度变化特征.结果表明:Al_3Fe熔体中存在不同类型的原子基团.原子集团是以各种各样的键对和多面体的形式存在的.利用键对分析技术,计算出了不同温度下的键对类型数和二十面体的两类键取向序参数,分析了Al-Fe合金在快速凝固条件下非晶形成的演化特点.

液铜快速冷却过程微观结构演变的计算机模拟

利用计算机模拟了在周期性边界条件下由 5 0 0个原子构成的液态Cu模型系统以 4 2× 10 13 K/s的速率快速凝固的全过程 .模拟在FS相互作用势的基础上 ,通过双体分布函数、键对分析技术、键取向序等多种方法 ,对液Cu快冷凝固过程的微观结构转变特性作了分析 ,给出了连续快速冷凝过程中液Cu原子间依靠相互作用力形成的独特的微观结构图像 .模拟结果重现了实验值 ,且表明在快速冷却过程中液Cu没有形成bodycentercubic结构的倾向 .

Fapy-G对碱基氢键复合物影响的理论研究

应用量子化学方法对2，6-二氨基4-羟基-5．甲酰胺嘧啶（Fapy-G）与正常碱基作用形成的20种氧化碱基对的多种性质进行了理论分析，碱基G的c8位被氧化后N7和N9位分别增加一个H原子，使其由氢键受体变成氢键供体，N7，N9及06原子所带的电荷变负，同时06作为氢键受体的能力增强．与碱基单体相比，碱基对中形成氢键的受体原子所带的电荷平均减小0．05e；供体H原子所带的电荷平均增大0．02e．Fapy—G分子中六元环上受体N原子参与形成氢键时，环的呼吸振动模式和N与对位C的振动模式的振动频率蓝移；与氢键相关的振动频率红移．所有氧化碱基对中，NH…N比NH…O氢键作用更强，且在NH…N氢键中，在六元环上的供体N原子形成的氢键比在氨基或开环上的供体N原子形成的氢键强．Fapy—G与碱基A作用结合能区域顺序为1〉2〉4〉3，与碱基T（R）作用区域顺序为3=4〉1〉2；水溶液使Fapy—G与碱基C作用的结合能减弱程度最大，结合能达到41．84—58．58kJ／mol，且使碱基对结合能力次序发生改变．

香樟齿喙象的交配和产卵行为

【目的】香樟齿喙象Pagiophloeus tsushimanus是危害香樟Cinnamomum camphora的中国新记录种。本研究旨在通过调查香樟齿喙象成虫的交配和产卵行为,以增加对其行为习性的认识。【方法】采用室内饲养观察结合录像的方法,记录香樟齿喙象成虫的交配及产卵行为特点并进行分析。【结果】香樟齿喙象一次完整的交配过程大致分为交配前、交配、交配后3个阶段,表现为相遇抱对、插入授精和配后保护等行为特点。香樟齿喙象的完整交配过程需要672.67±156.53 min,其中抱对持续时间103.94±20.61 min,插入授精持续时间333.83±94.15 min,配后保护持续时间234.9±41.79 min。产卵过程可以划分为咬食产卵孔、产卵、填埋3个阶段,其中钻蛀产卵孔持续时间52.43±4.93 min,产卵持续时间2.47±0.14 min,填埋持续时间29.09±6.74 min。雌雄成虫均有多次交配习性,全天均可发生交配行为,交配高峰发生在12:00-14:00,在6:00-8:00有一个次高峰。香樟齿喙象的卵为单产,雌虫产卵具有明显的节律性,产卵高峰在18:00-20:00,次高峰出现于8:00-10:00。【结论】研究结果有助于了解香樟齿喙象的繁殖过程,为系统研究其行为学及发展基于行为调控的防治技术提供了依据。

核酸碱基间氢键距离和作用能的快速预测

氢键对蛋白质、核酸以及DNA-蛋白质复合物的结构和功能有着重要影响,快速准确预测氢键复合物的结构及作用能十分重要,因此,提出了一种可快速准确预测N—H…O=C、C—H…O=C和O—H…O型氢键复合物作用能的可极化偶极-偶极作用模型.对此模型进行进一步发展,使之包含孤电子偶极的处理并将其推广到一系列不仅包含N—H…O=C、C—H…O=C型氢键,而且包含N—H…N型氢键的核酸碱基氢键复合物中,对这些复合物的平衡氢键距离和相互作用能进行了快速预测.结果表明:可极化模型的预测结果很好地重复了高水平从头算结果,但却更加快捷、省时,展示了可极化偶极-偶极作用模型的广阔应用前景.

嗜热酶的耐热机理

酶蛋白在高温下的不稳定性是影响其广泛应用的主要瓶颈,嗜热酶因为独特的性质而被作为热稳定研究的极好材料。了解嗜热酶的热稳定性机制,对于采用酶工程定向设计、改造酶具有重要的意义。嗜热酶的热稳定性并不是由单一因素决定的,氨基酸组成、氢键、离子对、二硫键等都是影响嗜热酶热稳定性的重要因素。相对于嗜温酶,嗜热酶更多地采用寡聚体的形式。

铂配合物与DNA碱基对间相互作用的理论研究(英文)

用量子化学方法研究一系列Pt(II)配合物作用于嘌呤碱基N7位点后对Watson-Crick碱基对AT、GC的影响.计算结果显示铂配体与碱基对AT、GC的作用以静电作用为主,同时极化作用也是影响GC碱基对的重要因素.静电作用极大地增强了铂化嘌呤碱基与嘧啶碱基间的相互作用,而嘌呤碱基与嘧啶碱基间作用与未铂化碱基对作用相近.Pd(II)和Ni(II)的相关研究得到类似的结果.碱基对间氢键作“用二阶微扰能”分析结果与氢键强弱变化一致.

用FS多体势模型模拟金属铜的冷却过程

采用常温、常压分子动力学模拟方法模拟了在周期性边界条件下由 5 0 0个原子构成的液态Cu模型系统的凝固过程 ,考察了不同降温速率下液态Cu的凝固行为。模拟结果很好地重现了实验值。模拟中原子间作用势采用FS势 ,结构分析采用双体分布函数、对分析技术、内能、均方位移等方法 ,得到了原子体系微观结构组态变化的重要信息 ,并利用能量分析的方法对体系微观结构的变化进行了说明。

电场极化对碱基对质子转移和电子传递的影响

在B3LYP／6．31＋G／／HF／6．31＋G水平上研究了在不同电场极化环境下碱基对A-T的几何构型和电子结构．通过碱基对的氢键和结合能的变化讨论了碱基对间的质子转移，进一步利用密度泛函理论结合非平衡态格林函数方法研究了通过碱基对的电子输运行为．结果表明，在0．6-2．0V的偏压下，由T向A方向的电子传递更易进行，表现了微弱的整流行为．

Au纳米团簇熔点的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟纳米金的升温熔化过程,利用径向分布函数(RDF)、势能-温度函数、键对分析法,得到熔点。比较计算结果与实验值,得到不同方法的特点。径向分布函数法能明显看出团簇由有序向无序变化的趋势,但不能准确得出其熔点所在;势能-温度函数法基于团簇原子间距在熔点附近会发生阶跃变化这一微观原理,能够较准确给出团簇熔点;键对分析法是根据团簇从固态向液态转变过程中,其微观构型会发生较大变化,从而得出团簇熔点。

中医临床研究治疗前后数据比较存在的问题与对策

目的对当前中医药防治病毒性肝炎临床科研文献中治疗前后数据比较所采取的统计方法进行辨析。方法模拟某慢性乙型肝炎临床研究的前后治疗数据,分别应用两样本t检验和配对样本t检验进行统计分析,比较结果。结果由于两样本t检验和配对样本t检验主要针对独立样本之间的差异作出统计推断,而治疗前后数据比较属于来自同一样本的前后2次观察,前后之间相互影响,并非独立数据。因此,将两样本t检验或配对样本t检验用于治疗前后数据之间的比较是错误的。结论两样本t检验或配对样本t检验并不适合治疗前后数据之间的比较,应用重复测量分析才是正确的方法。

化学键的本质是怎样被揭示的

文章介绍了鲍林价键理论的思想起源和形成过程:接受路易斯的化学键电子理论;吸取海森伯的量子共振概念;得到海特勒和伦敦对氢分子结构近似处理的启发;从而完善了价键理论,提出了电子对键的六条规则;解决了碳原子四面体构型的问题,建立了杂化轨道理论。

Wade规则在稠合型多面体硼烷中的应用

讨论了 Wade规则经数学转换后在稠合型多面体硼烷中的应用 .推广后的 Wade规则可以计算稠合型多面体硼烷的价成键电子对数 BEP;根据稠合方式也可以计算稠合型多面体硼烷的骨架成键电子对数 SEP;还可以推断某些稠合型硼烷的结构 .

探讨价层电子对互斥理论的电子对数计算简易方法与应用

针对价层电子对互斥理论中关于卤素、氧族等p区非金属元素作为配位原子提供电子数为1、0等未做明确说明的问题,通过数学公式推导解释了数字背后的意义,完善了将中心原子和配位原子按不同计算规则、更简便地计算价层电子对数的方法。应用推导出的简便价层电子对计算规则探讨了一种判断链状结构有机小分子的杂化类型的新方法,并讨论了长周期p区非金属元素的最外层s电子的钻穿作用对价层电子总数的影响以及利用电负性差异比较共价型分子键角大小时需要考虑多重键的影响等,对VSEPR法的应用做了有益补充。

关于分子键级计算方法的讨论

以双原子分子为例，用分子轨道理论和作者提出的电子空位对假说两种理论方法分别计算这些分子中共价键的键级，并对计算过程和结果进行了讨论．结果表明，两种理论方法所得结论基本一致，但电子空位对假说在处理分子键级问题上显得更加简单明了．

金属银熔体快冷过程的计算机模拟

利用分子动力学模拟技术研究了由周期性边界条件控制的500个银(Ag)原子构成的金属Ag熔体快速冷凝过程.冷却速率为8×1013K/s.模拟在FS(Finnis-Sinclair)相互作用势的基础上,通过双体分布函数、键对分析技术、键取向序等多种方法,对液银快速冷凝过程的微观结构转变特性作了分析,给出了连续快速冷凝过程中液银原子间依靠相互作用力形成的独特的微观结构图像.并考察了冷却过程中体系能量和元胞体积随温度的变化.模拟结果表明在快速冷凝过程中液Ag没有形成bcc结构的倾向.

铟锡锌软金属修复润滑剂对钢的自修复及其摩擦学特性

针对目前润滑自修复技术生成的修复层厚度较薄,难以修复较严重磨损表面的不足,研制了含铟、锡和锌三种软金属添加剂的新型磨损自修复润滑剂。在摩擦磨损试验机上,考察了使用该润滑剂的钢?钢面接触摩擦副的磨损自修复行为及其摩擦学性能。用X射线能谱(EDS)和扫描电镜(SEM)分析了修复表面的主要化学元素和自修复涂层的厚度。用淬冷试验测试了涂层与基体的结合强度。结果表明,研制的铟锡锌润滑脂能在钢表面摩擦形成约30μm厚度的自修复涂层,涂层与基体结合性能良好,修复后的钢表面有良好的减摩抗磨性能。

青少年自虐行为发生诱因的病例对照研究

目的 探讨青少年自虐行为的发生诱因 ,为青春期心理教育提供依据。方法 采用问卷调查的形式 ,调查某市年龄在 1 8～1 9岁男生 1 0 32人 ,女生 980人 ,共计 2 0 1 2人。结果 自虐行为发生率为 1 2 .77% ,自虐行为 2次或 2次以上者占 74.32 % ,青少年自虐行为重复发生的可能性大 ;男、女生自虐行为的发生诱因有差异。结论 家庭和学校应给予正确的引导 ,提高他们的社会适应性及对困难和挫折的心理承受能力。