ShelXle是一款用于小分子晶体结构精修的专业性可视化软件，在高校群体中拥有相当数量的用户，但目前国内外有关该软件使用研究的文献报道非常少，导致众多师生在精修过程中碰到问题时不知道如何进行应对。本文详细介绍了ShelXle的开发背景、基本功能、特色功能及操作方法，结合若干案例，通过与其他软件对比，分析了ShelXle在小分子晶体结构精修中所具备的技术优势，并就如何利用ShelXle提升精修效果提出了一些参考性建议。

结构决定性能。物质结构是当代化学、材料、生物学科前沿探索的基石和导引，测定解析物质结构是很多科研工作者必备的技能和研究手段。X射线衍射是结构测定最常见的方法之一。在科研一线工作的师生对X射线晶体学知识和结构解析技能有着大量的需求。然而，当前国内高校开设专业X射线晶体学课程较少，课程内容理论性强，实践环节不足，不能完全满足非晶体专业方向学生需求。面对X射线衍射结构解析的实际问题，学生难以从传统课程和导师等渠道得到足够支持帮助，需求和供给存在缺口。本文分析国内X射线晶体学教学和知识传播现状以及存在的问题，从知识提升、技能培养和信心树立三个方面针对性地改革X射线晶体学与结构解析的教学方式和内容，通过将传统课程拆分为X射线衍射原理、简明晶体学和结构解析技术三部分，扩充实践内容环节，特别是晶体数据收集和结构解析精修的要点技巧，辅以必要的基础理论知识，有效补充广大非晶体专业方向师生亟需的X射线晶体学基础知识和结构解析技术，围绕学生科研一线实际需要，以提升实战技能来解决学生的痛点和难点，同时树立学生面对结构解析的自信心。

晶体结构是结构化学课程中的重要教学内容，包含的知识点多、概念抽象、理论性强。本文探讨晶体结构教学中一些基本概念的表述与内涵，包括点阵、晶格、结构基元、晶胞等，以期帮助学生澄清一些模糊不清的认识，引导学生正确理解晶体学理论的基础知识和基本概念。

凭借固有的分子识别和络合能力，大环主体分子一直是超分子化学研究所依赖的重要工具，同时也大力地推动了现代超分子化学的蓬勃发展并从基础研究走向实际应用。斜塔芳烃做为一类新型芳烃大环受体具有易溶解、易结晶、良好的骨架柔性和主客体化学性质等特点和优势，自其诞生以来便在晶体工程和相关研究领域得到广泛应用和发展。本文将从晶体工程角度出发来介绍若干有关斜塔芳烃的应用研究实例，重点突出结构与功能之间的内在关联，以期提高学生对晶体化学及其交叉学科的学习兴趣和内在驱动力。

简要介绍了北京大学结构化学的混合式教学以及“晶体的点阵结构和晶体的性质”这部分内容的小班讨论课情况。

设计了一个以单晶-单晶(SCSC)转变这种新的固相无机合成方法为核心的8学时综合化学实验。首先采用直接加成法分别合成了粉末形态与大单晶形态的绿色配合物(H₃O)[K(15C5)₂][CuCl₄] (1)，其在温度诱导下转变为红色配合物[K(15C5)₂][CuCl₃] (2)，这是由于在固相中[K(15C5)₂]⁺的空间位阻效应限制了[CuCl₃]⁻的二聚。并且配合物2在盐酸蒸气诱导下经过SCSC转变恢复为配合物1。配合物1和2之间的SCSC转变也可以通过文字或图画颜色可逆变化的形式在滤纸上呈现，反应迅速，实验现象直观明显，有助于激发学习兴趣。进而，学生可以根据学过的本科无机化学中涉及的晶体场理论内容判断出两种配合物颜色的差异是因为铜(Ⅱ)的配位数不同而导致，有效地促进其将理论知识应用于实践中。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、紫外-可见光谱和傅里叶红外变换光谱等对产品进行表征，结果表明，配合物1和2晶型不同而且单晶转化完全，该过程锻炼了学生对剑桥晶体结构数据库的使用，有助于提升学生的数据分析能力和规范安全操作大型仪器的科学素养。本实验学时安排紧凑，可进行模块化教学，试剂成本低廉，适合在化学及相关专业的本科实验教学中推广。

在结构化学教学中，晶体结构的多样性、复杂性和抽象性使教学难度增加，本文介绍了笔者在教学实践中根据晶体结构的对称性，以具体–抽象–具体主线，以“抽取共性–讲透典型–衍生个性”为核心，构建晶体结构知识点图谱的拓展教学方法。具体做法是以等径圆球密堆积及其空隙类型/分布作为共性的出发点，通过填隙模型得到典型晶体的结构，通过取代/添加/去除/衍生等方式建立具有多样性的具体物质的晶体结构，形成直观和有脉络关系的知识图谱。可以加深学生理解晶体结构教学中的共性与个性，达到知识理解与迁移运用的目的。

X-射线衍射是表征材料结构的一类重要技术，在材料化学教学中具有举足轻重的地位。随着新型材料的不断发现，相应的先进X-射线衍射技术也应运而生。本文基于当前材料化学学科前沿，对高压同步辐射X-射线衍射技术、微焦斑X-射线衍射技术和同步辐射X-射线对分布函数三种先进技术进行介绍，旨在加深学生理解X-射线衍射相关基础知识的同时，能够拓宽科研视野，并提高解决问题的能力。

有些消旋体结晶过程中的自发拆分会导致对映异构体单晶呈现不同的外观状态。本文总结并列举了根据外观辨识单一手性晶体的四种方式，包括：半面体面、宏观形态、偏光颜色和表面形貌。这些“以貌取人”的方法为探究手性化合物的结晶行为提供了重要的工具和见解。

以Si晶体为例，介绍了一种结合X-射线、电子显微学和扫描隧道显微技术进行晶体学教学的尝试。主要是从基本原理、实验技术、实验结果等方面建立不同方法之间的联系，也说明其区别。目的是使学生能依据基本的晶体学原理、概念和数据，理解不同的晶体结构分析和表征方法提供的晶体学信息之间的区别和联系，达到融会贯通的效果。

晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的，跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支，运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子，构筑出手性超分子晶体材料，并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。

在材料化学的教学过程中，笔者将实验室制备的锑化铟孪晶纳米结构及其相关结构表征数据引入到授课内容之中，并借助VESTA软件模拟出锑化铟孪晶纳米结构的模型。通过在课堂上对VESTA软件的实时操作，生动展现了不同角度以及不同显示形式的三维孪晶结构。这种“理论知识讲解+软件操作演示+科研成果案例”相结合的模式，不仅可以加深学生对孪晶结构的理解，还能激发学习兴趣，提升运用科学工具解决实际问题的能力，实现课堂教学与科研探索的相辅相成。

介绍使用Python语言和科学计算库绘制结构化学中常见的氢原子s和p轨道波函数和电子云的图形的探索。在此过程中编写了多个脚本，通过数据处理和不同的生成算法实现波函数、电子云的可视化教学，旨在引导学生深入学习和理解波函数和电子云物理意义，提升学生自主思考和主动学习的能力。

介绍了X射线粉末衍射法解析晶体结构的三种常用方法：直接法、模拟退火法和电荷翻转法的基本原理和处理方法。直接法是典型的倒易空间法，利用倒易空间的衍射强度建立初始结构；模拟退火法则在实空间产生随机模型并进行全局优化获得初始模型；电荷翻转法为双空间迭代法，分别在倒空间和实空间进行微扰并在二者间进行傅里叶循环得到结构模型。文中以三个实例Ba₃BPO₇，MgSO₄·2.5H₂O以及MgSO₄∙2H₂O的结构解析分别进行简要说明。

介绍了用Diamond软件构造47种晶体单形模型的方法及其在教学中的应用。

堆积-填充模型是一种学习和理解晶体结构的方法和视角。用字母等符号组合表示堆积-填充模型中原子、空隙分布情况的方式称为堆积-填充模型的符号表示。系统地阐述了晶体结构中堆积-填充模型的符号表示，详细地介绍了符号表示的多种应用方法，加深对晶体结构的认识和理解。