揚(yáng)子晚報(bào)網(wǎng)4月29日訊(通訊員 張前 揚(yáng)子晚報(bào)/揚(yáng)眼記者 王赟) 圓底燒瓶、球形冷凝管、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀……化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“裝備”一一出現(xiàn)在電腦屏幕上。屏幕右下角的小機(jī)器人提示“取出圓底燒瓶”“打開(kāi)活塞”。大一學(xué)生丁正介紹說(shuō)，他正在學(xué)習(xí)“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(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的操作步驟。今年3月，教育部公布了2018年度國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目認(rèn)定結(jié)果，該項(xiàng)目成為國(guó)家級(jí)“金課”。
“用‘一鍋法傅克串聯(lián)反應(yīng)’來(lái)合成螺芴氧雜蒽（SFX），是我十三年的科研精髓。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者解令海教授介紹，螺芴氧雜蒽是有機(jī)化學(xué)中螺芳烴分子家族的一員。他在研究OLED材料的過(guò)程中，偶然發(fā)現(xiàn)了這種簡(jiǎn)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(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，還因?yàn)樵摲椒ㄋ柙铣杀镜汀⒒瘜W(xué)操作簡(jiǎn)單，被韓國(guó)LG公司等有機(jī)發(fā)光器件（OLED）顯示與照明相關(guān)的企業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
“我所在的材料科學(xué)與工程學(xué)院一直秉承‘教研一體化’的理念，通過(guò)科研創(chuàng)新，以學(xué)術(shù)論文方式形成前沿科學(xué)發(fā)現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)，并有效反哺教學(xué)，以最快的速度轉(zhuǎn)化成教學(xué)素材和實(shí)驗(yàn)課本。同時(shí)依托虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，這部分深?yuàn)W的知識(shí)，之前只能教給碩士生，現(xiàn)在本科生可以通過(guò)虛擬仿真方式學(xué)習(xí)，加速了前沿知識(shí)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換效率。” 解令海教授說(shuō)。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了演示與教學(xué)實(shí)驗(yàn)、練習(xí)與考試實(shí)驗(yàn)及思維拓展實(shí)驗(yàn)三個(gè)項(xiàng)目，學(xué)生通過(guò)演示版學(xué)習(xí)后，在類(lèi)似游戲的界面上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)，取反應(yīng)瓶等“裝備”，完成萃取、重結(jié)晶和柱分離等任務(wù)。在考試實(shí)驗(yàn)中，將根據(jù)學(xué)生的操作，進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)分，讓老師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在思維拓展實(shí)驗(yàn)中，只有對(duì)反應(yīng)的優(yōu)化條件正確選擇，才能最后通關(guān)，獲得化學(xué)產(chǎn)物。“如果進(jìn)行順利，15分鐘時(shí)間就可以做完一個(gè)‘化學(xué)游戲’。學(xué)生在此過(guò)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(shí)對(duì)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、芳烴化學(xué)會(huì)有深刻的認(rèn)識(shí)，還能順便了解一些關(guān)于OLED相關(guān)的產(chǎn)業(yè)知識(shí)。”解令海教授介紹說(shuō)。
“這個(gè)平臺(tái)令我在教學(xué)中有的放矢。” 該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)第二負(fù)責(zé)人劉玉玉老師每天都會(huì)關(guān)注平臺(tái)的智能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)會(huì)將學(xué)生操作中的錯(cuò)誤點(diǎn)記錄下來(lái)。比如在TOP10錯(cuò)誤點(diǎn)中，柱色譜分離步驟中的“加壓色譜柱之前，打開(kāi)色譜柱活塞”有一百多人操作錯(cuò)誤。根據(jù)大數(shù)據(jù)分析，讓老師及時(shí)了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的薄弱環(huán)節(jié)。
“學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，可以多次試錯(cuò)，這相當(dāng)于做了多份預(yù)習(xí)報(bào)告，更有助于掌握正確的操作步驟，降低了現(xiàn)實(shí)操作失誤帶來(lái)的危險(xiǎn)。” 解令海教授說(shuō)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性尤為重要。