本報訊 圓底燒瓶、球形冷凝管、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀……化學實驗中的“裝備”一一呈現(xiàn)在電腦屏幕上。屏幕右下角的小機器人提示“取出圓底燒瓶”“打開活塞”。大一學生丁正介紹說，他正在學習“傅克反應(yīng)—螺芴氧雜蒽（SFX）的一鍋法串聯(lián)反應(yīng)虛擬仿真合成”實驗教學項目的操作步驟。
　　今年3月，教育部公布了2018年度國家虛擬仿真實驗教學項目認定結(jié)果，該項目成為國家級“金課”。
　　“用 ‘一鍋法傅克串聯(lián)反應(yīng)’來合成螺芴氧雜蒽（SFX），是我十三年的科研精髓。”該項目負責人、國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者解令海教授介紹，螺芴氧雜蒽是有機化學中螺芳烴分子家族的一員。他在研究OLED材料的過程中，偶然發(fā)現(xiàn)了這種簡單合成螺芳烴的方法。以該法制備螺環(huán)材料作為核心成果獲得了國家自然科學二等獎，還因為該方法所需原料成本低、化學操作簡單，被韓國LG公司等有機發(fā)光器件（OLED）顯示與照明相關(guān)的企業(yè)實現(xiàn)商業(yè)化。
　　項目團隊秉承材料科學與工程學院多年堅持的“教研一體化”理念，借助SFX知識點，使本科生能夠通過虛擬仿真方式，綜合運用有機化學中的多個單元實驗，彌補傳統(tǒng)實驗課本素材中的碎片化，從而加速前沿知識點的轉(zhuǎn)換效率。
　　該實驗平臺設(shè)計了演示與教學實驗、練習與考試實驗及思維拓展實驗三個項目。學生通過演示學習后，在類似游戲的界面上，完成萃取、重結(jié)晶和柱分離等任務(wù)。在考試實驗中，根據(jù)學生的操作進行精準評分，讓老師及時掌握學生的學習情況。在思維拓展實驗中，只有對反應(yīng)的優(yōu)化條件正確選擇，才能最后通關(guān)，獲得化學產(chǎn)物。如果進行順利，15分鐘時間就可以做完一個‘化學游戲’。學生在此過程中，能夠了解傅克反應(yīng)原理、芳烴化合物的傅克反應(yīng)活性，掌握“一鍋法”制備螺芴氧雜蒽的反應(yīng)原理和方法等，同時對動力學、熱力學、芳烴化學會有深刻的認識，還能了解一些關(guān)于OLED相關(guān)的產(chǎn)業(yè)知識。
　　“這個平臺令我在教學中有的放矢?！痹擁椖繄F隊第二負責人劉玉玉老師每天都會關(guān)注平臺的智能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)會將學生操作中的錯誤點記錄下來。比如在TOP10錯誤點中，柱色譜分離步驟中的“加壓色譜柱之前，打開色譜柱活塞”有一百多人操作錯誤。根據(jù)大數(shù)據(jù)分析，讓老師及時了解學生實驗中的薄弱環(huán)節(jié)。
　　“學生在虛擬仿真實驗中，可以多次試錯，這相當于做了多份預(yù)習報告，更有助于掌握正確的操作步驟，降低了現(xiàn)實操作失誤帶來的危險。”解令海教授說，化學實驗的安全性尤為重要。(張前)