《有機波譜分析》課堂教學與改革的探索

譚啟濤

【摘要】《有機波譜分析》是化學、材料、環(huán)境、生物與醫(yī)藥等專業(yè)本科生需要學習的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。針對課程特點，本文討論了如何通過教學內(nèi)容選擇、教學方式等方面的改革來提高課堂教學的實際效果。

【關(guān)鍵詞】有機化合物 波譜解析 教學改革 課程教學

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）02-0049-02

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

有機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)知識和各種波譜分析手段的特點，以培養(yǎng)學生的解譜能力。有機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，是比較難于掌握的課程之一。本文就如何提高課堂教學效果進行了探討。

一、 教學內(nèi)容應該與時俱進

國內(nèi)外高校開設(shè)的《有機波譜分析》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），要求學生通過學習四大譜的基本原理和典型有機化合物的譜圖特征，了解解析譜圖的基本步驟和方法，學會綜合利用四譜對未知化合物進行結(jié)構(gòu)鑒定。但是，每個專業(yè)的學生的需求會有所不同，有機化學專業(yè)的學生可能覺得核磁共振最重要，環(huán)境科學學生可能覺得質(zhì)譜非常重要，因此，針對不同專業(yè)背景的學生教學內(nèi)容的側(cè)重點必須有所不同。波譜分析科學發(fā)展日新月異，例如，多維核磁共振現(xiàn)在得到了廣泛應用，電噴霧飛行時間質(zhì)譜儀（ESI-TOF Mass）也越來越為研究者所喜愛，因此在教學中應適當?shù)脑黾有┬碌姆治龇椒ǎ龅浇虒W內(nèi)容與時俱進。

二、授課教師須具備一定的科研功底

有機波譜分析涉及多個學科和較多的概念和知識，如主講老師不具備較多深厚的科研功底，很難具有針對性地講授，會出現(xiàn)對于內(nèi)容重點把握不當，或者對內(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的科研功底。

三、融會貫通的教學方式

有機波譜分析課程上面提到的四大譜圖，看起來四大譜相互關(guān)聯(lián)不大，實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對電磁波的吸收，對應于電磁波近紫外和可見光波段；紅外涉及的是分子振動或轉(zhuǎn)動能級對電磁波的吸收，對應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中的磁性核產(chǎn)生共振，對應于電磁波的射頻波段，因此，在教學中，應該首先講述清楚電磁波各個波段的波長及其對應的分析方法，這樣，學生就不會混淆相關(guān)的知識，從而達到融會貫通的學習目的。

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

四、理論和實踐結(jié)合的教學方式

有機波譜分析主要為培養(yǎng)學生利用四大譜鑒別已知或未知化合物的能力，“四譜”教學必須和實踐結(jié)合。有條件的學校可以開放一些儀器讓學生測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)。對于暫時沒有條件開設(shè)相關(guān)實驗的學校，可以利用多媒體教學方式，通過大量譜圖的解析訓練，使學生牢固掌握波譜分析的知識。

五、多媒體教學手段的應用

有機波譜分析比較抽象，需要借助多媒體這個平臺，通過動畫、視頻等多媒體手段，將抽象知識具體化，將復雜的過程簡單化。我們在講授核磁共振操作時候，從樣品的配置到測試的整個過程通過視頻的形式展示出來，學生反映良好，提高了學生學習的趣味性。紅外波譜中提到官能團的各種振動形式，我們在教學中利用動畫將各種官能團的振動過程形象生動的表示出來，學生感覺易于理解。

結(jié)語

綜上所述，有機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)容涉及知識面廣，被認為是一門較難掌握的課程。本文從教學內(nèi)容、教學方式等方面進行了改革與探索，希望能有效激發(fā)學生的主觀能動性，達到化難為易、事半功倍的教學效果。

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