基于紫外—可見吸收光譜儀的實驗課程教學

周賢菊 相國濤 唐笑 江莎 李麗 羅小兵

1）無毒無害;

2）能溶于水，使用水溶液定量測試;

3）成本低廉;

4）在紫外—可見區有明顯的吸收峰。

注意：每位小組長必須在實驗前三天提交詳細的實驗方案（含實驗流程和人員分工、時間統籌安排），經與實驗教師交流審核后才可以實驗。

實驗后思考題：

1）實驗測試濃度與設置濃度有無差異？若有，請分析原因。

2）影響朗伯—比爾定律成立的因素有哪些？在該實驗中有沒有？若有，可以如何避免或減少？

3 教學模式方法

紫外—可見分光光譜儀價格在幾萬到幾十萬之間，在教學實驗設備中屬于大型昂貴設備，較少可能達到每生一臺套或每幾名學生一臺套設備，一般的高等院所都存在多名學生共享設備的問題，因此，基于紫外—可見分光光譜儀的教學模式需要細心設計。可綜合利用課前預習環節、堂上投影儀加攝像頭授課方式、課后自主練習，并結合恰當的考核方式以達到提高教學質量的目的。

比如第一個實驗項目“紫外—可見分光光度計的結構及基本操作”的預習部分，要求學生必須提前從理論上掌握紫外—可見分光光度計的基本結構、關鍵核心部件及其特點與功能，并要求學生熟悉簡明操作流程，務必牢記“光譜掃描過程中不得打開樣品倉門”的實驗注意事項。學生預習效果的考查可通過慕課[5]、雨課堂[6]等網絡形式進行，并在網絡平臺上對考核結果進行重點點評和強調。堂上實驗教學過程中，光譜儀及電腦前不能圍堵學生，借助大屏幕投影儀及攝像頭聚焦儀器設備的核心關鍵部件及教師的操作示范，30～40名學生能夠比較清楚地學習到相關實驗操作。當然，由于時間限制，不可能讓每一個學生都有機會上機操作。針對這一問題，通過開放實驗室，讓學生有足夠時間在課后進行演練操作和拓展實驗。這樣的教學模式能夠充分地保證每名學生的實踐動手操作時間和質量。

在近幾年的教學中，教研團隊還參考了中國大學生物理學術競賽（CUPT）[7]的形式，在堂上實驗教學過程中將授課學生分成三組或者四組，隨機分配每個小組的正方、反方、評論方角色。通過這樣的教學模式，讓所有學生都投入緊張的實驗實踐環節，有效解決因儀器設備不足帶來的學生主動或者被動“打醬油”等投入不度高的問題。

4 考核方式

考核方式對實驗教學質量、學生動手能力和創新能力的培養有極大的影響。經多年探索發現，僅僅通過預習報告、堂上表現、實驗報告這些考核方式不足以加深、加強學生的能力培養。近年來，教研團隊不斷完善考核方式，探索出行之有效的方式，大大提高了教學質量和促進了學生能力的培養。

1）弱化傳統實驗課程考核環節，如預習報告、堂上表現及實驗報告所占的成績比例。由于紫外—可見吸收光譜實驗多是專業實驗，學生對課程的認同感和喜愛程度較高，傳統的考核環節普遍很好。經多年實踐，這些環節的成績占比30%比較合適。

2）強化操作考核環節所占成績比例。紫外—可見吸收光譜儀在生產、科研等領域應用廣泛，本科生走上工作崗位或者繼續深造學習，都有可能再次使用該類設備。另外，為了削弱實驗課堂上因學生人數和儀器臺套數不匹配帶來的影響，加強操作考核是必須的。整學期實驗教學過程中通過開放實驗室，供學生平時練習和拓展訓練。操作考核前1～2周設置操作答疑，實驗室教師和研究生學長隨時答疑。此外，考慮到操作考核的實效性，采用學生隨機抽取操作考核環節的方式，讓學生掌握所有要求的操作及技巧，但操作考試時只隨機抽取某個環節。這一部分的成績占比40%～50%比較合適。

3）增加理論考試部分。與紫外—可見吸收光譜相關的理論知識點繁多且重要，在教學管理過程中越來越發現理論考核的重用性。這部分占比20%～30%比較合適。

5 結語

紫外—可見吸收光譜應用廣泛，是物理學、化學、材料學、藥學等多種大類專業的專業基礎實驗，基于紫外—可見吸收光譜儀的實驗值得細心設計并不斷革新。筆者教研團隊結合新時代慕課、雨課堂等新手段，借鑒中國大學生物理學術競賽的方式，從知識點體系、教學內容、實驗類型、實驗項目、教學模式、考核方式等方面進行實驗設計，通過多年的教學改革和實踐，取得顯著的教學效果。

參考文獻

[1]湯斌，魏彪，毛本將，等.紫外—可見吸收光譜法水質檢測系統的噪聲分析與處理研究[J].激光與光電子學進展，2014（4）：201-207.

[2]黃紫洋，黃劍東，陳耐生，等.四取代酞菁金屬配合物的紫外—可見吸收光譜和熒光發射光譜研究[J].光譜學與光譜分析，2009（5）：1354-1357.

[3]華東理工大學分析化學教研組.分析化學[M].6版.北京：高等教育出版社，2009.

[4]王世平.現代儀器分析原理與技術[M].北京：科學出版社，2015.

[5]張摯遠.“慕課”（MOOCs）發展對我國高等教育的影響及其對策[J].河北師范大學學報（教育科學版），2015（2）：116-121.

[6]盧偉，賈梓祎，李偉幻，等.雨課堂對高校教育產生的影響[J].中國繼續醫學教育，2018（19）：7-10.

[7]張晚云，曾交龍.大學生物理學術競賽及其對學生全面素質與創新能力的強化作用[J].高等教育研究學報，2011（3）：113-115.