《有機(jī)波譜分析》課堂教學(xué)與改革的探索

譚啟濤

【摘要】《有機(jī)波譜分析》是化學(xué)、材料、環(huán)境、生物與醫(yī)藥等專業(yè)本科生需要學(xué)習(xí)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。針對(duì)課程特點(diǎn)，本文討論了如何通過(guò)教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方式等方面的改革來(lái)提高課堂教學(xué)的實(shí)際效果。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)化合物 波譜解析 教學(xué)改革 課程教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）02-0049-02

有機(jī)波譜分析化學(xué)是準(zhǔn)確、高效地實(shí)現(xiàn)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定和性質(zhì)表征的科學(xué)，是現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)和相關(guān)學(xué)科的不可或缺的分析手段。不僅在化學(xué)領(lǐng)域，而且在材料、生命科學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源、食品、衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域都有極大的實(shí)用價(jià)值和非常廣闊的應(yīng)用前景。

有機(jī)波譜分析課程涵蓋的主要內(nèi)容包括波譜分析的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)和各種波譜分析手段的特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生的解譜能力。有機(jī)波譜分析課程涉及眾多的數(shù)據(jù)和譜圖、儀器的物理原理、化合物的結(jié)構(gòu)等知識(shí)，是比較難于掌握的課程之一。本文就如何提高課堂教學(xué)效果進(jìn)行了探討。

一、 教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)

國(guó)內(nèi)外高校開(kāi)設(shè)的《有機(jī)波譜分析》的主要包括四大譜：紫外吸收光譜（UV）、紅外光譜（IR）、核磁共振（1H-NMR和13C-NMR）和質(zhì)譜（MS），要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)四大譜的基本原理和典型有機(jī)化合物的譜圖特征，了解解析譜圖的基本步驟和方法，學(xué)會(huì)綜合利用四譜對(duì)未知化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。但是，每個(gè)專業(yè)的學(xué)生的需求會(huì)有所不同，有機(jī)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生可能覺(jué)得核磁共振最重要，環(huán)境科學(xué)學(xué)生可能覺(jué)得質(zhì)譜非常重要，因此，針對(duì)不同專業(yè)背景的學(xué)生教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)必須有所不同。波譜分析科學(xué)發(fā)展日新月異，例如，多維核磁共振現(xiàn)在得到了廣泛應(yīng)用，電噴霧飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（ESI-TOF Mass）也越來(lái)越為研究者所喜愛(ài)，因此在教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾有┬碌姆治龇椒?，做到教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。

二、授課教師須具備一定的科研功底

有機(jī)波譜分析涉及多個(gè)學(xué)科和較多的概念和知識(shí)，如主講老師不具備較多深厚的科研功底，很難具有針對(duì)性地講授，會(huì)出現(xiàn)對(duì)于內(nèi)容重點(diǎn)把握不當(dāng)，或者對(duì)內(nèi)容的理解不夠深刻甚至出現(xiàn)偏差。因此，授課老師必須具備比較扎實(shí)的科研功底。

三、融會(huì)貫通的教學(xué)方式

有機(jī)波譜分析課程上面提到的四大譜圖，看起來(lái)四大譜相互關(guān)聯(lián)不大，實(shí)際上它們大都屬于波譜的范疇，具有很密切的關(guān)系。紫外光譜、紅外光譜和核磁共振都涉及到電磁波的吸收，紫外吸收涉及的是分子電子能級(jí)對(duì)電磁波的吸收，對(duì)應(yīng)于電磁波近紫外和可見(jiàn)光波段；紅外涉及的是分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)對(duì)電磁波的吸收，對(duì)應(yīng)于電磁波的紅外波段；而核磁共振則是吸收外加射頻使處于磁場(chǎng)中的磁性核產(chǎn)生共振，對(duì)應(yīng)于電磁波的射頻波段，因此，在教學(xué)中，應(yīng)該首先講述清楚電磁波各個(gè)波段的波長(zhǎng)及其對(duì)應(yīng)的分析方法，這樣，學(xué)生就不會(huì)混淆相關(guān)的知識(shí)，從而達(dá)到融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)目的。

有機(jī)化合物的波譜分析中，經(jīng)常涉及到化合物結(jié)構(gòu)對(duì)譜圖的影響，需要綜合考慮誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)和立體效應(yīng)，因此，在教學(xué)中，要善于將這些基礎(chǔ)理論知識(shí)融入到各種分析方法中，這樣學(xué)生可以做到舉一反三。

四、理論和實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)方式

有機(jī)波譜分析主要為培養(yǎng)學(xué)生利用四大譜鑒別已知或未知化合物的能力，“四譜”教學(xué)必須和實(shí)踐結(jié)合。有條件的學(xué)?？梢蚤_(kāi)放一些儀器讓學(xué)生測(cè)定未知化合物的譜圖，然后分析譜圖給出化合物的正確結(jié)構(gòu)。對(duì)于暫時(shí)沒(méi)有條件開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的學(xué)校，可以利用多媒體教學(xué)方式，通過(guò)大量譜圖的解析訓(xùn)練，使學(xué)生牢固掌握波譜分析的知識(shí)。

五、多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用

有機(jī)波譜分析比較抽象，需要借助多媒體這個(gè)平臺(tái)，通過(guò)動(dòng)畫、視頻等多媒體手段，將抽象知識(shí)具體化，將復(fù)雜的過(guò)程簡(jiǎn)單化。我們?cè)谥v授核磁共振操作時(shí)候，從樣品的配置到測(cè)試的整個(gè)過(guò)程通過(guò)視頻的形式展示出來(lái)，學(xué)生反映良好，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。紅外波譜中提到官能團(tuán)的各種振動(dòng)形式，我們?cè)诮虒W(xué)中利用動(dòng)畫將各種官能團(tuán)的振動(dòng)過(guò)程形象生動(dòng)的表示出來(lái)，學(xué)生感覺(jué)易于理解。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，有機(jī)波譜分析是很多專業(yè)方向的一門重要的基礎(chǔ)性課程，其內(nèi)容涉及知識(shí)面廣，被認(rèn)為是一門較難掌握的課程。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面進(jìn)行了改革與探索，希望能有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，達(dá)到化難為易、事半功倍的教學(xué)效果。

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