淺談“有機波譜分析”課程教學的幾點體會

摘要：介紹了在“有機波譜分析”教學實踐過程中，如何調(diào)動學生的學習積極性，應(yīng)用多媒體教學手段和一些輔助軟件，加強信息化、個性化教學手段和方法的幾點體會。

關(guān)鍵詞：有機波譜分析；多媒體教學；教學方法

作者簡介：王多志（1976-），男，新疆烏魯木齊人，新疆大學化學化工學院，副教授。（新疆烏魯木齊830046）

基金項目：本文系新疆維吾爾自治區(qū)自然科學基金（編號：2011211A009）的研究成果。

中圖分類號：G642#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）11-0081-02

隨著科學技術(shù)的進步，有機化合物結(jié)構(gòu)的測定、定性及定量分析、部分反應(yīng)機理的研究、結(jié)構(gòu)與物性相互關(guān)系的研究等諸多任務(wù)已越來越依靠儀器分析來完成。盡管化學分析方法在實踐中還不會完全喪失應(yīng)用價值，有時仍是重要的分析手段，但是上述測定分析的大部分工作已經(jīng)靠儀器分析，特別是波譜分析方法來完成。[1]基于以上原因，“有機波譜分析”知識對于化學教育、應(yīng)用化學、藥物化學、有機化學等化學類專業(yè)本科生及研究生尤為重要?！坝袡C波譜分析”課程的教學任務(wù)主要講述紫外光譜（UV）、紅外光譜（IR）、核磁共振氫譜（1H NMR和13C NMR）、有機質(zhì)譜（MS）的基本理論與一般解析方法及四大光譜的綜合解析方法。通過講授，學生能掌握有機波譜分析課程的基本概念、基本原理和波譜解析的基本方法，并能運用波譜法對有機化合物進行結(jié)構(gòu)分析，提高學生分析、解析圖譜的能力，最終達到培養(yǎng)學生在實際工作及科研中分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)課程、畢業(yè)論文及以后的工作和深造奠定良好的基礎(chǔ)。近幾年，一些院校對于波譜分析課程的教學方法及考試模式等進行了一些改革，并提出了建議。[2-4]筆者在近年的本科生、研究生波譜分析教學實踐中不斷優(yōu)化教學方法、改進教學手段，取得了較好的教學效果，下面介紹筆者在該課程的教學內(nèi)容及教學方法方面所做的一些有益嘗試和探索。

一、突出本課程的實用性及波譜法在分析方法中的優(yōu)勢，誘發(fā)學生的學習興趣

講解科研實例，使學生明白要確定一種新化學物的結(jié)構(gòu)、研究化合物的性質(zhì)，首先必須設(shè)法確定其組成、相對分子量、化學式和結(jié)構(gòu)式，當學生在考慮用什么方法進行測定時，順理成章地介紹各種波譜方法可以解決的問題，學生會切身體會到有機波譜分析的實用性。在課堂講授過程中通過實例對波譜分析與傳統(tǒng)化學分析作比較，突出波譜分析在結(jié)構(gòu)確定方面的優(yōu)勢所在。例如：嗎啡從鴉片中提出來到最后確定結(jié)構(gòu)大約用了150年的時間。如果用現(xiàn)代的波譜方法分析就非常容易解決。現(xiàn)代波譜法不僅可以確定相對分子質(zhì)量、化學式、結(jié)構(gòu)式，還可以使用X-射線衍射法、特別是四圓衍射儀，測定晶體的X-射線衍射圖，進一步確定分子中的鍵長鍵角等結(jié)構(gòu)參數(shù)。深入淺出地介紹化合物結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的決定作用，使學生知道只有詳細了解了化合物的結(jié)構(gòu)，才能初步判斷與研究開發(fā)該化合物的性質(zhì)。簡單介紹有機波譜分析在天然產(chǎn)物、蛋白質(zhì)、核酸及高分子化合物的結(jié)構(gòu)確定中不可替代的手段。突出介紹波譜分析與傳統(tǒng)化學分析方法相比在樣品用量方面的優(yōu)勢，如有機波譜分析只需要幾個μg甚至幾個pg，使微量結(jié)構(gòu)分析成為了可能，[1]而且很多波譜測試的樣品可以回收，極大地降低了樣品的耗損量。通過以上講解，學生深刻體會到有機波譜分析的實用性及優(yōu)勢所在，進而誘發(fā)學生的學習興趣。

二、根據(jù)教學內(nèi)容靈活運用多種教學方法

盡管“有機波譜分析”在實際工作和生產(chǎn)中發(fā)揮著不可忽略的作用，但是由于其具有相對抽象難懂的特點，這門課程對于大多數(shù)學生都具有相當?shù)碾y度，因此，適當?shù)慕虒W方法應(yīng)用于“有機波譜分析”，使學生更快更好地掌握相應(yīng)知識顯得尤為重要。在實際教學過程中有以下幾點體會。

堅持以一個班的小班上課效果更好，小班上課有利于課堂上老師和學生的交流互動；堅持以多媒體教學為主，板書作為補充的教學方式，一些重點、難點內(nèi)容用板書進行詳細介紹，更能突出重點、引起學生的重視。

在每章的開篇前或者本課程緒論部分，實時運用啟發(fā)式教學方式能夠調(diào)動學生的主動性，啟發(fā)學生獨立思考，鍛煉學生的邏輯思維能力。例如：在緒論之前筆者提出這樣一個問題，茶葉中提取咖啡因這個實驗大多數(shù)學生都會記得，問題是“如何知道咖啡因的結(jié)構(gòu)”這個問題提出后學生就會主動去思考，這時通過講解學生對知識的印象就更為深刻。

在講解各種譜圖及綜合譜圖實例解析中運用互動式教學調(diào)動學生的積極性。通過選擇一些圖譜實例，先讓學生自己解析圖譜，請一些學生走上講臺，以老師的身份表達講解自己的解析過程，逐步解析譜圖并講解每個解析步驟中所用到的專業(yè)知識，最終得到相關(guān)化合物的結(jié)構(gòu)信息。授課老師在這個過程中做出點評，對不足之處進行糾正與補充，負責講授的學生還要回答其他同學的疑問，不能解答之處或不足之處由老師進行解答與補充。對講解學生的綜合表現(xiàn)進行打分，記入平時成績中，并在期終考試成績中占據(jù)一定比重，通過類似于績效考評的方法調(diào)動學生的積極性。這一教學方式加深了學生的感性認識與對專業(yè)知識理論的理解，有利于發(fā)揮學生的主動性、獨立性和創(chuàng)造性，這對于活躍課堂氣氛、加強課堂中反饋以及提高學生的課堂參與程度等，都有著很重要的影響。

三、運用一些輔助軟件模擬圖譜，幫助解析圖譜

在“有機波譜分析”教學過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)學生對1H NMR 和13C NMR波譜數(shù)據(jù)不熟悉，對一些影響核磁特征的因素不很清楚等原因，導致對一些化合物結(jié)構(gòu)的核磁特征不易理解。在這種情況下教師需要引入一種更直觀、更快捷的方式來幫助學生理解和掌握。通常對于1H NMR 和13C NMR 波譜數(shù)據(jù)模擬的軟件有 Chemoffice畫圖軟件。[5]在這里主要介紹另一種核磁數(shù)據(jù)處理及模擬軟件—MestReNova軟件，應(yīng)用MestReNova軟件，可以較為準確地預測化合物1H NMR和13C NMR化學位移值，可以確定烯烴的取代構(gòu)型，在沒有實驗操作條件的情況下，通過譜圖模擬，也可提供化合物核磁共振方面的仿真信息。另外，通過對比模擬圖譜與實測圖譜，可以更準確，更快捷地解析結(jié)構(gòu)，歸屬化學位移值。相對于通過經(jīng)驗公式計算值與實測值的比較來解析圖譜，MestReNova軟件譜圖模擬更快捷、更方便、更有利于解析圖譜。

四、發(fā)揮多媒體在波譜教學中的優(yōu)勢

近年來，計算機技術(shù)在教學中的應(yīng)用日益廣泛，多媒體教學為各類學校、各門課程所采用，為我國教育教學方式注入了現(xiàn)代化的生機。[6]相對于傳統(tǒng)教學方式，多媒體教學在有機波譜學的教學過程中有著許多不可替代的優(yōu)點，下面結(jié)合幾年來的教學實踐就多媒體技術(shù)對有機波譜學教學的影響進行初步探討。

由于有機波譜學的內(nèi)容龐雜，主要以譜圖為主，一些原理相對抽象，涉及的信息量大，如采用傳統(tǒng)的板書教學方式，一些圖譜經(jīng)過板書其準確度就會下降，而且畫圖需要大量的時間，導致授課內(nèi)容相應(yīng)減小，很難使學生獲得更加豐富的知識，但如果使用多媒體技術(shù)教學就可使上述問題迎刃而解，可以留給學生更多的思考、理解及與老師交流探討的時間。

在紅外光譜、紫外光譜、核磁共振譜和質(zhì)譜教學方面，多媒體技術(shù)模擬先進的分析儀器和分析過程，可以快速準確地顯示譜圖，提高教學效果，這是傳統(tǒng)教學方式無法企及的。

在多媒體教學過程中，加入動畫授課，能夠綜合處理文字、圖像、聲音、動畫的特點，使學生在學習上效率更高，積極性也更高。避免一些枯燥的描述，如在講解質(zhì)譜裂解原理時，加入了一些flash動畫，搭配著鮮艷的色彩以及動畫特有的視覺效果，枯燥的離子裂解過程變得無比有趣，且更直觀、更易理解。在教學過程中，筆者發(fā)現(xiàn)附有動畫的教學過程，能大大激發(fā)學生學習的興趣，學習過程相對更投入，課堂氣氛相對更活躍，使抽象的教學內(nèi)容變得豐富和生動起來。

可以將儀器的工作原理及實驗方法通過播放錄像在課堂上演示，理論聯(lián)系實踐，實現(xiàn)“實驗操作”走進課堂，“實驗儀器”搬上講臺，填補了很多學校無實驗條件給本課程帶來的缺陷。能達到儀器操作的直觀化，使學生在以后有條件操作測試時能盡快掌握這一過程；同時強化了教學效果，使課堂教學更加貼近實際實驗操作過程。授課過程中還可以插播一些與波譜息息相關(guān)的科普短片，以及在近年來波譜學方面的新成果新進展，激發(fā)學生的學習興趣。

以上是在“有機波譜分析”課程教學過程中的幾點體會，經(jīng)過幾年的實踐，證明在“有機波譜分析”課程教學過程中采用上述教學方法，對于提高學生的綜合解析能力具有一定的成效。近年來“有機波譜分析”的內(nèi)容和教學方法在不斷地更新和改革，如何豐富教學手段，借助最新的技術(shù)和平臺提高教學效果，值得進一步深入研究和探討。

參考文獻：

[1]常建華，董綺功.波譜原理及解析[M].北京:科學出版社，2003.

[2]曹書霞，廖新成.波譜分析課程教學的實踐與思考[J].大學化學，2010，25(5).

[3]許招會，王生，彭云.波譜解析課程教學方法探討[J].化學教育，2006，27(6).

[4]陸小蘭，唐洪杰，張桂玲，等.有機波譜分析課程考試模式的改革與探索[J].化工高等教育，2006，(5).

[5]陳沛東，丁安偉.Chemoffice 2005軟件在波譜分析教學中的應(yīng)用[J].光譜實驗室，2006，23(3).

[6]趙愛娟，王少卿，曹旭靜.多媒體技術(shù)對有機化學教學的影響分析[J].科技創(chuàng)新導報，2010，(19).

（責任編輯：宋秀麗）