15分钟“游戏”，掌握13年科研精髓

南邮国家级虚拟仿真“金课”：  
15分钟“游戏”，掌握13年科研精髓  
 

■本报见习记者 许悦 通讯员 张前

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进行操作。

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进行学习的学生外，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。

“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，是教育部公布的2018年度国家虚拟仿真实验教学项目，是国家级“金课”。让学生通过一场化学“游戏”，掌握十三年的科研精髓。

小偶然引发的新发现

“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。”该实验教学项目负责人、南京邮电大学材料科学与工程学院教授解令海介绍道。

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。

不过，这种分子和其合成操作方法却是偶然发现于一场“失败”的化学实验。“之所以说是失败的实验，是因为当时并未合成实验目标的分子。”解令海解释道。

彼时，解令海正在复旦大学攻读博士学位，这一失败后的产物并未被他忽略掉，在导师的帮助下，他进行了进一步解析。

“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，通过不断优化反应条件、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。

以该法制备螺环材料还获得了国家自然科学奖二等奖，多篇论文更发表于相关领域国际顶级期刊杂志。该方法因为所需原料成本低、化学操作简单，还被韩国LG、德国Merk公司等有机电致发光（OLED）显示材料相关的企业实现商业化。

从科研到教学的完美转化

然而，解令海从未忘记自己教师的身份，秉承“教研一体化”的理念，完成了一次从科研到教学的完美转化。

“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，这样才能让科学研究更有意义。”解令海说。

借助SFX知识点，学生能够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的碎片化。同时，依托虚拟仿真实验教学平台，还可以将这部分此前只能教给硕士生的知识，传授给本科生，加速了前沿知识点的转换效率。