做15分钟化学“游戏”，掌握教授13年科研精髓

圆底烧瓶！球形冷凝管！旋转蒸发仪……这些化学实验中的“装备”一一逼真地呈现在电脑屏幕上。屏幕右下角的小机器人提示“取出圆底烧瓶”“打开活塞”。大一学生丁正给小邮介绍说，他正在学习“傅克反应—螺芴氧杂蒽（SFX）的一锅法串联反应虚拟仿真合成”实验教学项目的操作步骤。

今年3月，教育部公布了2018年度国家虚拟仿真实验教学项目认定结果，该项目成为国家级“金课”。

“用‘一锅法傅克串联反应’来合成螺芴氧杂蒽（SFX），是我十三年的科研精髓。”该项目负责人、国家优秀青年科学基金获得者解令海教授介绍，螺芴氧杂蒽是有机化学中螺芳烃分子家族的一员。他在研究OLED材料的过程中，偶然发现了这种简单合成螺芳烃的方法。以该法制备螺环材料作为核心成果获得了国家自然科学二等奖，还因为该方法所需原料成本低、化学操作简单，被韩国LG公司等有机发光器件（OLED）显示与照明相关的企业实现商业化。

项目团队秉承学院多年坚持的“教研一体化”理念，借助SFX知识点，使本科生能够通过虚拟仿真方式，综合运用有机化学中的多个单元实验，弥补传统实验课本素材中的碎片化，从而加速前沿知识点的转换效率。

该实验平台设计了演示与教学实验、练习与考试实验及思维拓展实验三个项目。学生通过演示学习后，在类似游戏的界面上，完成萃取、重结晶和柱分离等任务。在考试实验中，根据学生的操作进行精准评分，让老师及时掌握学生的学习情况。在思维拓展实验中，只有对反应的优化条件正确选择，才能最后通关，获得化学产物。如果进行顺利，15分钟时间就可以做完一个“化学游戏”。学生在此过程中，能够了解傅克反应原理、芳烃化合物的傅克反应活性，掌握“一锅法”制备螺芴氧杂蒽的反应原理和方法等，同时对动力学、热力学、芳烃化学会有深刻的认识，还能了解一些关于OLED相关的产业知识。

 “这个平台令我在教学中有的放矢。” 该项目团队第二负责人刘玉玉老师每天都会关注平台的智能数据管理系统。该系统会将学生操作中的错误点记录下来。比如在TOP10错误点中，柱色谱分离步骤中的“加压色谱柱之前，打开色谱柱活塞”有一百多人操作错误。根据大数据分析，让老师及时了解学生实验中的薄弱环节。

“学生在虚拟仿真实验中，可以多次试错，这相当于做了多份预习报告，更有助于掌握正确的操作步骤，降低了现实操作失误带来的危险。” 解令海教授讲道，“化学实验的安全性尤为重要。”

文案 | 张前

图片 | 受访者提供

编辑 | 徐昕烨 黄婷婷

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