有机波谱分析课程教学的几点思考

摘 要: 本文作者在《有机波谱分析》课程教学过程中,通过理论联系实际、应用多媒体教学、引入分组讨论教学形式、改革考核方式激发学生学习兴趣,提高学生的综合素质,取得了较好的效果。

关键词: 《有机波谱分析》课程 教学方法 教学手段

科学技术的快速发展及波谱仪器的普及使有机波谱分析方法成为鉴定有机物和测定其结构的重要方法,因其具有快速、微量、准确、高效等特点,广泛应用于化学、化工、生化、医药、食品、环境保护等领域,是化学工作者最常用的分析工具[1]。该方法主要包括紫外光谱(UV)、红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和碳谱(13C NMR)、有机质谱(MS)几个方面的内容。有机波谱分析是系统介绍该方法的一门课程,是我院化学、应用化学、化学工程与工艺专业的一门专业限选课。该课程的主要教学任务是讲授四大谱的基本原理、有机化合物的特征谱图及图谱解析技术。通过对本课程的学习,学生能掌握UV、IR、NMR、MS的基本原理和典型有机化合物的四谱特征,掌握应用四谱知识进行结构解析的基本程序和解析方法,提高逻辑推理能力,以及分析问题和解决问题的能力,为毕业论文、考研深造和今后的工作打下良好的基础。尽管《有机波谱分析》课程具有如此重要的作用,但由于其具有内容繁杂、抽象难懂等特点,学生在学习这门课时有一定难度。为了激发学生的学习积极性,提高教学效果,在近几年的教学过程中,我不断优化教学方法、改进教学手段,取得了较好的效果,现总结如下。

1.注重基础,联系实际,激发学习兴趣

在教学过程中,教师注重各谱产生原理及相关基础知识的讲解,学生在理解基本原理的基础上才能更好地解析图谱。如解析1HNMR谱,化学位移是解析图谱的一个基础。在授课过程中,教师首先给学生讲清楚化学位移产生的原因是由于产生核磁共振的原子核不是孤立存在的,在它周围有高速运动的电子,会产生一个与外磁场方向相反的感应磁场,从而产生化学位移。在有机物分子内部,不同的H核核外电子云密度是不相同的,所以就有不同的化学位移。而影响化学位移的一些因素,如诱导效应、共轭效应、Van der Waals效应在有机化学中已经深入学习过,学生通过自己的分析很容易就能得出不同基团中H的化学位移变化规律。在教授课程基本知识的同时,我及时将波谱在实际中的应用融入到教学中,激发了学生的学习兴趣。如在讲解质谱时,我列举了1988年的汉城奥运会,约翰逊在百米短跑中创造了新的世界纪录,但通过质谱检测他的尿液分离物中有兴奋剂,所以取消了他的金牌。在介绍核磁共振时,我列举了核磁共振在疾病诊断方面的应用。通过这些生活中的实例,学生感受到波谱离我们很近,充分认识到学习有机波谱分析的重要性和必要性。为了扩展学生的知识面,我把目前发展迅速的色谱和波谱联用技术与波谱发展的前沿作为附加内容介绍给学生,让学生了解到更多物质分离和结构测定的现代研究手段,拓宽了学生的知识面。

2.动画、视频、实物相结合

有机波谱分析课程部分内容理论性强,比较抽象,难以理解,学生学习起来难度较大。如IR中基团的几种不同振动形式,在教学中我利用多媒体课件制作动画,将基团振动过程形象生动地表示出来,学生一目了然,同时也增强了课程的趣味性,增强了学生的学习兴趣。波谱分析结果的得到都需要借助于相应的仪器,这些仪器结构复杂抽象,为便于学生理解,我通过播放仪器的实物结构与使用方法录像,同时充分利用学院的红外光谱仪、气质联用仪、紫外光谱仪,组织学生进行实物对照讲解和操作演示,使学生对这些仪器有更直观、感性的认识。在授课过程中,我将多媒体课件教学、模型演示教学、传统板书教学有机结合起来,将抽象内容形象化、具体化,将枯燥内容系统化,将复杂问题简单化,强化了教学效果。

3.把课堂还给学生,让学生成为学习的主人

随着社会的发展,工作岗位对个人能力的要求越来越高。特别是对师范院校的学生来讲,不仅要学好相应的知识,而且要具有一定的教学技能。为了巩固所学的知识,培养学生各方面的能力,我把以教师为中心的教学模式转变成以学生为中心的教学模式[2]。利用分组讨论的手段将课堂还给学生,使学生成为学习的主人。具体做法是将班里的同学分成若干小组,每组3―4名成员,每章内容讲完之后精心挑选一些难度适宜的波谱解析题,每个小组一题,安排学生利用课余时间通过查阅资料、讨论、配合共同完成,学生准备好后专门抽时间进行集中讨论。讨论时我首先随机抽出本组一名学生以教师的身份在讲台上讲解解题过程和结果,小组其他成员适当补充,然后班里其他同学进行提问,小组成员共同商讨解答同学的提问,最后我根据综合表现进行评分。讨论结束后我再对讨论过程中的优缺点进行分析总结。这种形式要求每个同学对问题相关知识都要有一个很清晰的认识和掌握,充分调动了学生学习的主动性,改被动接受为主动学习,提高了学生的学习兴趣。在掌握知识的同时培养学生了相互协作的精神,提高了学生的自学能力、组织表达能力和分析问题、解决问题的能力,为学生教学技能的提高提供了很好的锻炼机会。

4.考核形式多样化

考试是教学效果的反应,是教学过程的监督。通过考试,教师可以了解学生对本课程内容的掌握程度,为更好地教学指明改进的方向。为了综合反映学生对知识的学习能力和解决实际问题的能力,我在有机波谱分析课程考核模式上一改传统的开卷或闭卷单一模式,采用期末考试成绩占70%,作业成绩占20%,小组讨论和平时课堂表现成绩占10%,作为最终成绩的评定方法。期末考试采用开卷的方式,学生可以查书、笔记,题目综合四大谱的知识,难易适当。针对不同学习层次的同学,在试卷最后设计两道难度较大的选做题。这种比较灵活的考核方式促进了学生对知识的活学活用,而不是通过考前突击来应付考试,对提高学生分析问题和解决问题的能力有良好的促进作用。

参考文献:

[1]孟令芝,龚淑玲,何永炳.有机波谱分析[M].武汉:武汉大学出版社,2009:10.

[2]谢彩侠,胡亚楠,史会齐.“有机化合物波谱分析”教学中实施PBL教学法的初步探讨[J].中国现代药物应用.2010,4(16):245-246.