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中国科学家人名反应转化虚拟仿真教学培养学生民族自豪感
Roskamp-Feng反应是四川大学化学学院冯小明院士以自主设计开发的手性双氮氧金属配合物催化剂-Sc(OTf)3首例催化的不对称Roskamp反应,2011年在第三版《Organic Syntheses Based on Name Reactions》中收录了这一反应,并将之冠名为“Roskamp-Feng反应”。这也是第一次中国科学家在中国本土所做的工作被冠以中国人名的有机化学反应;而其中具有柔性构象的新型优势双氮氧配体和催化剂,被称为冯氏催化剂,可以高效高选择性地实现五十多类不对称催化反应。该反应涉及到冯氏手性双氮氧配体及催化剂的设计、制备和应用,将其转化为虚拟仿真实验项目,克服了反应步骤多,反应时间长,-20℃低温冻伤危险等问题。
该虚拟仿真教学项目构建了一套完整的基础实验技能和研究探索能力的训练体系,不仅可以作为低年级本科生基础或创新实验的教学资源,而且也适用于较高年级本科生科研能力的训练,有效拓展了实验教学的广度和深度。采用线下与线上结合的方式进行,让学生身临其境,在立体、安全、直观的实验中,理解和巩固实验内容、原理以及操作过程,增强教学效果。各教学环节相互穿插融合,形成本项目独特的虚拟实验教学方式,可充分调动学生学习主动性,培养学生科研和科技创新能力。同时也可以让本科生充分了解第一个中国科学家在中国本土所做的工作被冠以中国人名的有机化学反应,树立为国争光的目标,坚定走上科研道路的信心。
该项目先后在《化学综合实验》、《综合实验拓展训练》《有机化学实验I》、《有机化学实验II》等课程中开展,应用于化学、药学等专业学生360余人次,2200余人学时。
发展特色学科“放射化学”虚拟资源培养后备人才
放射化学是一门与国家的核威慑、核能发展以及核技术应用密切相关的特殊学科,全国只有两所高校设有“放射化学”专业,而我校该专业设置至今已有60余年历史,为我国核事业的发展培养了一批批优秀人才。中心先后建设了“放射化学”国家级一流本科线上课程和“加速器制备211At、109Cd和89Zr放射性同位素虚拟仿真实验”和“核能源安全课程虚拟仿真实验”两门虚拟仿真实验。联合中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院、中国核动力研究设计院以及中核、中广核等机构推广该课程的线上学习和实验。组建同校学生间和师生间、校际学生间和师生间、校内外师生间、社会学习群体与学校师生间5个“学习共同体”,实现学习者之间的学习互动、资源分享、共同提升。
“放射化学”线上课程被评为第二批国家级一流本科课程先后有浙江大学、哈尔滨工业大学等十余所高校的学生进行选课,还有诸多社会学习者参与了本课程的学习。自慕课开设四期以来,选课人数已经超过3000人,为核领域培养了放射化学的后备人才,缓解放射化学人才培养不足的问题。线上学员和老师参与度高,前三期线上总回帖数达2300余次,其中教师参与线上互动300余次,取得了很好的应用效果。“核能源安全课程虚拟仿真实验”也同时实现了VR现场虚拟教学,获得学生的一致好评。