交互式数字化有机合成教学实验—

引用本文: 曹若宇, 陈嘉欣, 胡加恩, 翟优婷, 付佳聪, 侯立芬, 闫学斌, 李艳阳, 李恺, 臧双全. 交互式数字化有机合成教学实验——设计流程和案例展示[J]. 大学化学, 2026, 41(1): 406-412. doi: 10.12461/PKU.DXHX202504022 shu

Citation: Ruoyu Cao, Jiaxin Chen, Jiaen Hu, Youting Zhai, Jiacong Fu, Lifen Hou, Xuebin Yan, Yanyang Li, Kai Li, Shuangquan Zang. Interactive Digital Experiment for Organic Synthesis: Designing Process and Case Presentation[J]. University Chemistry, 2026, 41(1): 406-412. doi: 10.12461/PKU.DXHX202504022 shu

交互式数字化有机合成教学实验——设计流程和案例展示

郑州大学化学学院, 郑州 450001

通讯作者: 李艳阳，E-mail:yyli@zzu.edu.cn; 李恺，E-mail:likai@zzu.edu.cn

基金项目:
郑州大学校级教育教学改革研究与实践项目(2024ZZUJGXM007, 2024ZZUJGXM051, 2025ZZUJGXM115)；河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2024SJGLX0033)；高等教育研究项目(2025SXHLX083)

摘要: 本论文中，我们设计了一种交互式数字化实验教学模式，利用数字化技术对目标产物进行逆合成分析，并对不同的合成路线对应的成本、安全性、产率等进行评估，筛选出适于实验教学的合成路线，完善每一条路线可能遇到的实验操作问题，设置多种可能的解决方案，最终以互动视频的形式呈现为数字化教学实验项目。在此模式下，教师能够利用数字化技术来设计实验路线、触发随机事件，引导学生发现问题、解决问题，最终完成整个实验过程。这种交互式实验教学模式有望改变传统线上实验的单线条教学叙事形式，形成具有高自由度、个性化、实时反馈、高区分度特点的新型数字化实验，并应用于更多的实验教学领域。

关键词:

English

Interactive Digital Experiment for Organic Synthesis: Designing Process and Case Presentation

College of Chemistry, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China

Corresponding author: Yanyang Li, ; Kai Li,

Received Date: 08 April 2025
Revised Date: 23 July 2025
Available Online: 02 September 2025

Abstract: In this work, we developed an interactive digital teaching model for experimental chemistry education. The approach employs digital technologies to perform retrosynthetic analysis of target compounds while evaluating different synthetic routes based on cost, safety, and yield parameters to identify optimal pathways for teaching purposes. Each route is systematically optimized to address potential operational challenges, with multiple troubleshooting solutions incorporated. The final output is presented as an interactive video-based digital experiment. Within this framework, instructors can utilize digital tools to design experimental pathways and generate randomized events, thereby guiding students through problem identification, solution development, and experimental completion. This interactive teaching paradigm represents a significant advancement over traditional linear virtual experiments, offering enhanced flexibility, personalization, real-time feedback, and improved differentiation capabilities. The methodology demonstrates considerable potential for broader application in experimental chemistry education.

Key words:

1. [1]
  张永红, 王斌, 金伟伟, 夏昱, 刘晨江. 大学化学, 2020, 35 (12), 180.
2. [2]
  李玲玲, 兰泉, 查正根, 蒋俊, 冯红艳, 郑媛. 大学化学, 2020, 35 (5), 263.
3. [3]
  Mikulak-Klucznik, B.; Gołębiowska, P.; Bayly, A. A.; Popik, O.; Klucznik, T.; Szymkuć, S.; Gajewska, E. P.; Dittwald, P.; Staszewska-Krajewska, O.; Beker, W.; et al. Nature 2020, 588, 83.Mikulak-Klucznik, B.; Gołębiowska, P.; Bayly, A. A.; Popik, O.; Klucznik, T.; Szymkuć, S.; Gajewska, E. P.; Dittwald, P.; Staszewska-Krajewska, O.; Beker, W.; et al. Nature 2020, 588, 83.
4. [4]
  Klucznik, T.; Mikulak-Klucznik, B.; McCormack, M. P.; Lima, H.; Szymkuć, S.; Bhowmick, M.; Molga, K.; Zhou, Y.; Rickershauser, L.; Gajewska, E. P.; et al. Chem 2018, 4 (3), 522.Klucznik, T.; Mikulak-Klucznik, B.; McCormack, M. P.; Lima, H.; Szymkuć, S.; Bhowmick, M.; Molga, K.; Zhou, Y.; Rickershauser, L.; Gajewska, E. P.; et al. Chem 2018, 4 (3), 522.
5. [5]
  Ishida, S.; Terayama, K.; Kojima, R.; Takasu, K.; Okuno, Y. J. Chem. Inf. Model. 2022, 62 (6), 1357.Ishida, S.; Terayama, K.; Kojima, R.; Takasu, K.; Okuno, Y. J. Chem. Inf. Model. 2022, 62 (6), 1357.
6. [6]
  Genheden, S.; Thakkar, A.; Chadimová, V.; Reymond, J.-L.; Engkvist, O.; Bjerrum, E. J. Cheminform. 2020, 12 (1), 70.Genheden, S.; Thakkar, A.; Chadimová, V.; Reymond, J.-L.; Engkvist, O.; Bjerrum, E. J. Cheminform. 2020, 12 (1), 70.
7. [7]
  Zeng, T.; Jin, Z.; Zheng, S.; Yu, T.; Wu, R. JACS Au 2024, 4 (7), 2492.Zeng, T.; Jin, Z.; Zheng, S.; Yu, T.; Wu, R. JACS Au 2024, 4 (7), 2492.
8. [8]
  互动视频操作指南. [2025-04-03]. https://www.bilibili.com/video/BV1Te411G7o9/?spm_id_from=333.337. search-card.all.click&vd_source=13379eba8c943c410ee056bd3874004a

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

交互式数字化有机合成教学实验——设计流程和案例展示

通讯作者: 李艳阳，E-mail:yyli@zzu.edu.cn; 李恺，E-mail:likai@zzu.edu.cn

English

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Corresponding author: Yanyang Li, ; Kai Li,

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