15分钟“游戏”掌握13年科研精髓

时间: 2024-08-31 22:12:28 |   作者: 新闻中心

  圆底烧瓶、球形冷凝管、旋转蒸发仪化学实验中的“装备”一一出现在电脑屏幕上。屏幕右下角的小机器人提示“取出圆底烧瓶”“打开活塞”。南京邮电大学大一学生丁正按照“傅克反应螺芴氧杂蒽（SFX）的一锅法串联反应虚拟仿真合成”实验教学项目的演示做相关操作。像丁正这样，利用一台电脑便可以轻松学习化学实验操作的学生，在南邮还有很多。在“傅克反应螺芴氧杂蒽（SFX）的一锅法串联反应虚拟仿真合成”实验教学项目网站首页的统计中显示，除了课堂教学需求进入虚拟实验室做学习的学生外，还有一小部分学生是自主预约学习，该项目受学生欢迎的程度可见一斑。

  螺芴氧杂蒽是有机化学中螺芳烃分子家族的一员。而傅克反应螺芴氧杂蒽（SFX）的一锅法，则是能够简洁、高效合成螺芳烃的方法，并因其操作低成本、环境友好等优势，深受同行和企业欢迎。

  “经过核磁共振波谱、气相色谱质谱联用技术、单晶衍射等一系列表征与解析过程后，我们证实这个分子是SFX结构。由此，我们进一步总结出了其形成的合成机理，后来，通过一直在优化反应条件、提高产率，确立了如今这种简单、高效的一锅煮傅克串联方法，即SFX的一锅法。”解令海说。

  “科学创新的中心使命是发现知识，在大学，发现知识的目的是为大学提供前沿的教育素材，将最新发现不断转化为课堂教育素材是大学生生不息的根本。通过前沿科学探索，以学术论文方式呈现自然与社会规律只是第一步；结合专业课程，转化为前沿知识点，引入到课程、课堂与实验教学中反哺教学，这样才可以让科学研究更有意义。”解令海说。

  “如果进行顺利的线分钟时间就可以做完一个化学游戏。学生在此过程中，能了解傅克反应原理、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，同时对动力学与热力学产物、芳烃化学会有深刻的认识，还能顺便了解一些与OLED相关的产业知识。”解令海介绍说。

  “这个平台令我在教学中有的放矢。”该项目团队第二负责人、材料学院教师刘玉玉天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，让教师及时了解学生实验中的薄弱环节。

  谈及“傅克反应螺芴氧杂蒽（SFX）的一锅法串联反应虚拟仿真合成”实验教学项目的诞生，解令海强调，“我们的初心是将科学家自己从实验室里解放出来不只是为了报项目、拿奖项而进行这样的创新与尝试，建立起虚拟仿真合成实验平台是我们新的起跑线。南邮有着信息技术领域的优势背景，加之正逢人工智能的热潮，我们大家都希望通过这个项目及其相关课程在固化我国原创化学知识基础上，培养具有灵活思维能力的跨学科智能+化学超循环人才”。

  “大信息”一直以来都是南邮的特色，这为像解令海这样有理想肯坚持的青年人才提供了特有的环境与有力的支撑。然而，机遇与挑战并存，对于解令海来说，项目团队所面临的最初挑战是找到结合智能与化学的切入点。在他看来，经费不足只是项目建立、探索中的暂时困难，要让梦想不破，将理想变为现实，最终要解决的仍是交叉前沿学科的学生培养问题。

  这仅仅是开始，培养跨学科的人才还面临更多挑战。“互联网+智能+化学的思路决定了我们应该更多具有跨学科能力的人才去参加了。这样的人才目前还很少。”解令海表示，对于学生的培养，其团队一直在探索，他很期待后续能够把VR技术用于“傅克反应螺芴氧杂蒽（SFX）的一锅法串联反应虚拟仿真合成”实验教学项目中，加速信息+化学的交叉学科人才教育培训，培养出更多具有学科交叉融合能力的学生。

  “如今，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已经取得了一些成果，深受教师和学生欢迎。今后，我们有信心依托南邮强势信息科学背景和自身化学专业，进一步激发学生想象力，跟上时代步伐，为AI化学培养接班人。”解令海说。