紅外光譜分析特色化教學研究

摘要：為突出化學類相關專業的辦學特色，本文結合實際教學經驗，針對《紅外光譜分析》課程的特點，從教學內容、教學手段及實踐性教學環節等幾個方面探討了該課程的教學改革，突出了課程的特色化、針對性及實用性。通過探索適應各專業方向《紅外光譜分析》課程需要的培養模式，提出了《紅外光譜分析》教育教學的特色化改革方案、措施及建議，為相關領域課程的優化提升提供借鑒參考。

關鍵詞：紅外光譜分析；特色化；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）16-0050-02

紅外光譜作為有機化合物、高聚物結構研究、紡織助劑分析鑒定等強有力的工具，在日常分析和科學研究中已得到廣泛地應用，特別是隨著現代科學技術的發展，紅外光譜儀器測試的先進性、快捷性、準確性得到了很大提升，因此，它已成為科學研究必不可少的工具[1]。紅外光譜課程是化學類相關專業的工具課，但是，以往的教學并沒有針對不同專業學生的知識背景，采用相應的教學模式，這造成理論教學與實際應用的銜接不連貫，致使學生在學習時比較困難，思路不清[2]。同時，不同班級以及班級內學生之間差異較大，表現在知識水平、學習風格、學習興趣等多方面，而在實際教學中如何根據學生的個體差異以及非智力因素，制定具有特色的教學內容及方式，對于提升整體教學質量具有重要意義。鑒于此，本文就紅外光譜的教學提出了特色化改革方案。

一、依據專業背景特色，調整教學內容，激發學習興趣

紅外光譜分析課程是面向應用化學、輕化工程、制藥工程、化學工程與工藝等專業本科生和研究生開設的專業必修課，旨在通過學習本課程，使學生了解紅外光譜測試儀器、方法和技術在相關學科領域中的基本應用，了解并初步掌握儀器的基本原理、操作技術和實際應用，培養學生在科研工作過程中綜合運用現代分析測試方法和技術解決實際問題的能力。由于各個專業的培養目標差異較大，學生的知識背景、智力水平以及學習興趣也各不相同，因此，在紅外光譜教學過程中，應根據這些差異，適當調整教學內容，在基礎理論講解完成的前提下，設計具有專業特色的例題，讓學生通過較為熟悉的、具有本專業特色的化合物，學習各種化學鍵及官能團的特征吸收，如學生的有機化學基礎薄弱，應適當增加基礎知識的講解，將新知識與基礎知識融會貫通，便于學生理解新知識，并學會應用基礎知識，達到學以致用的目的；同時，將所選擇的化合物與日常生活和工作相聯系，讓學生深切體會紅外光譜課程在今后學習和工作中的應用價值，激發學習興趣。

二、改進教學手段和方法，提高教學效率

隨著計算機技術的發展，基于多媒體技術的課堂輔助教學日益加強。多媒體技術可以根據教學目標和教學對象的特點，通過教學設計、合理選擇和運用現代教學媒體，并與傳統教學手段相結合的方式，形成合理的教學過程，使學生在最佳的學習條件下進行學習[3]。例如：在講解紅外光譜儀器的基本原理中，一味的口述很難講解清楚，而板書講解速度較慢，此時將多媒體技術引入，很容易將儀器原理以及光路系統形象化，便于學生對知識點的理解與運用。再如：紅外光譜中化學鍵的特征頻率是個很重要的概念，而化學鍵的特征頻率是紅外光譜解析的基礎，學生在初學時，總覺得化學鍵的吸收頻率范圍難以記憶，因此在講解雙原子分子振動時，將諧振子模型形象化，通過公式推倒，讓學生深刻理解化學鍵的特征頻率是與化學鍵本身的性質以及原子的折合質量有關，在后續的教學中以相同的方式講解特征區、指紋區以及影響吸收峰位的幾個因素，從而讓學生將知識前后聯系，加深理解。

在紅外光譜教學過程中，引入多媒體技術可使教學化靜為動，更加形象，同時又寓教于樂，增加感染力，而且，有利于培養和激發學生的學習興趣，；有利于學生對知識點的理解和記憶；還能節省傳統的板書時間，拓寬知識面，增加信息量，提高學習效率。

三、結合實驗教學，提升實踐能力

紅外光譜是一門應用型課程，實驗教學占有很重要的地位。掌握實驗操作，通常是化學及其相關學科的大學生和研究生必須的技能之一[4，5]。

在紅外光譜實驗教學中，首先應讓學生了解紅外樣品以及紅外譜圖的基本要求，講解紅外光譜的適用范圍，氣體、固體、液體樣品的制樣方法，儀器的操作方法以及復習紅外譜圖解析的基本步驟，期間穿插生動的正反實例，如樣品濃度過大或過小時的處理方法，壓片過厚或過薄可能產生的后果及處置方法；然后，指導學生具體的實驗操作，包括鹽片的處理、瑪瑙研缽使用的注意事項、可拆卸液體池的組裝、各種樣品的制作方法、儀器軟硬件操作及注意事項等；最后由學生親自動手完成實驗，并對實驗數據進行處理，采取小組討論的形式，讓學生闡述各自譜圖的解析過程以及制樣過程中的心得和體會，諸如：實驗各步驟的操作要領和注意事項，譜圖解析式如何對所測得的化合物紅外吸收峰進行官能團的歸屬、推斷分子結構等，同時，引導學生了解小分子譜圖與高聚物譜圖的差異，理解紅外光譜的優缺點，通過實驗教學切實提高學生的實踐能力。

四、結合科研項目，提升創新能力

本課程是化學相關學科的工具課，在科學研究中具有很強的實際應用價值，因此在教學中結合科研項目，有利于提高學生的創新能力。在教學過程中搜集相關教師承擔的科技服務課題，結合紅外光譜的優缺點分析，不僅可以提高授課水平和學生的興趣，同時也要闡明對于特殊樣品，尤其是未知混合物分析，由于可能包括多種化合物，甚至是高分子材料，如簡單通過紅外光譜確定其分子結構，較為草率。例如，紡織助劑是紡織品生產加工過程中必須的化學品。紡織助劑對提高紡織品的產品質量和附加價值具有不可或缺的重要作用，對提升紡織工業的整體水平以及在紡織產業鏈中的作用是至關重要的。紡織助劑產品約80%是以表面活性劑為原料，約20%是功能性助劑。對于這樣一個混合物的剖析與制備，需要大量的分離、分析工作，其中紅外光譜的測試與譜圖解析起到了重要作用，但是對于混合物的解析不能只用單一的紅外光譜測試，而往往需要多種分析測試手段相互佐證，以精確化合物的結構。將紅外光譜教學與類似的科研項目相結合，不僅可讓學生切實理解紅外光譜的優缺點以及應用范圍，而且可讓學生理解在實際科研與日常工作中，往往需要多種分析手段相結合，如Raman、XPS等分析技術，甚至是實踐經驗，對樣品結構進行深入分析。

五、結語

通過紅外光譜的特色化教學，我們取得了較好的教學效果，主要體現在：學生學習興趣明顯提高，課堂氛圍良好；學生對紅外光譜基礎知識以及解譜方法的了解和掌握較扎實；學生熟悉了紅外光譜制樣、測試方法；學生對紅外光譜在工作和科研中應用的優缺點有了進一步的理解，為后面的應用打下了較好的基礎。在進一步的教學改革中，擬將紅外光譜教學與大型綜合實驗相結合，針對性地設置相關的合成與測試表征實驗，將多種分析技術相結合，切實提高學生對紅外光譜的理解和實際應用能力。

參考文獻：

[1]李潤卿.有機結構波譜分析[M].天津：天津大學出版社，2002.

[2]劉祖華.從“消極差別化”到“積極差別化”——義務教育資源配置政策的創新邏輯[J].武漢理工大學學報（社會科學版），2008，2：268-273.

[3]楊睿，汪昆華，宗建芳，曾志剛.聚合物紅外光譜多媒體課件的開發與應用[J].計算機與應用化學，2003，20（1）：179-180.

[4]陳彪.科技考古課程中紅外光譜實驗教學探討[J].沿海企業與科技，2011，4：117-118.

[5]金永勝，姚斌，吳秋葉.有機化學設計性實驗教學內容的選擇和實施[J].藥學實踐雜志，2005，23（1）：33-35.