硕士研究生波谱学课程的教学体会及展望

2023-11-28 理论教育版权反馈

【摘要】：关键词研究生、波谱学、体会随着科学技术的进步和现代仪器分析方法的飞速发展，波谱技术已经成为探究有机分子和生物大分子的最可靠、最有效的结构分析手段。南京工业大学根据教学需求一直开设“波谱学”研究生课程，学时数为40学时。本文根据多年来担任研究生波谱学课程教学的教学体会，对教学内容的整合与更新以及教学方法和手段等进行一些探讨。

硕士研究生波谱学课程教学体会

●(南京工业大学，陈静；南京大学，侯文华)

摘　要　本文根据作者多年讲授研究生波谱学的教学体会，对教学内容的整合与更新以及教学方法和手段等进行了一些探讨。

关键词　研究生、波谱学、体会

随着科学技术的进步和现代仪器分析方法的飞速发展，波谱技术已经成为探究有机分子和生物大分子的最可靠、最有效的结构分析手段。因此，掌握波谱实验法并利用谱图提供的结构信息进行解析，成为从事有机化学及相关学科工作者所必需。南京工业大学根据教学需求一直开设“波谱学”研究生课程，学时数为40学时。目前，它已成为应用化学、有机化学、高分子材料及相关化学类专业研究生的重要专业选修课。选修该课程的研究生学生人数由原来的三四十人增至近年来的近百人，涉及学院有理学院、化工学院、材料学院及生工学院。

本课程的教学任务主要讲述紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱的基本理论与一般解析方法及四大光谱的综合解析方法。通过对本课程的学习，学生能系统掌握有机化合物结构波谱分析的基本概念、基本原理和基本方法，并能应用光谱法对有机化合物进行结构解析，最终达到培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程、毕业论文和今后的工作及深造奠定良好的基础。

但随着波谱分析技术的快速发展，学科之间的相互渗透(包括分析方法中不同技术的联用)以及多媒体教学手段等的发展，教学内容、教学方法和手段等需不断更新。在这种情况下，作为波谱学课程授课教师，如何在规定时间内让学生了解本学科的实验技术及技术发展并全面掌握该课程的教学内容，能熟练掌握并将其很好地运用到科学研究中去，是值得我们探究的新课题。

本文根据多年来担任研究生波谱学课程教学的教学体会，对教学内容的整合与更新以及教学方法和手段等进行一些探讨。

一、教学内容力求基础和新颖，教材多样性

在早先授课的时候，合适的教材很少，当时主要有南京大学施耀曾等编著的《有机化合物光谱和化学鉴定》、陈耀祖的《有机分析》以及姚海文等译的《有机化合物的光谱鉴定》，后来有北大唐恢同编著的《有机化合物的光谱鉴定》，这些均是很好的参考书。但它们不具有很好的完整性、系统性和连贯性，清晰易懂，有习题及习题解答，便于学生自学掌握。如果学生以前没有学过或只是简单接触，是很难看懂的，就更不用说去理解运用了，这主要是波谱分析学科本身的特性所致。因此，每学期开始首要任务是做调研，了解学生的基础及状况。经了解发现早先的学生大部分以前未学过和接触过，而最近几年有些学校开设了相应的课程，在有些课上(如仪器分析、有机化学等基础课)均作了相应的讲授。但学生反映说:“忘了或有点印象。”

根据这种状况，教学内容首先是介绍四谱的基础理论，然后才是识谱解谱和波谱的综合运用。同时，必须在第一节课绪论中重点介绍课程的学习内容、基本要求和学习方法。使学生能很快了解本课程学习的目的和意义:运用仪器采用物理方法进行有机化合物的结构分析；了解课程的基本要求:掌握每一谱中各类有机化合物的波谱信息及影响因素，运用波谱信息，推导并阐明化合物的结构。在学习方法上要求学生重基础、求发展，要有一定的钻研精神。课堂上通过进行化学和物理方法优缺点的实例比较，阐述课程的学习内容和重要意义，激发学生的学习热情。(www.chuimin.cn)

在教学内容的编排顺序上，根据现代仪器分析方法的发展，从原来的紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱讲解次序，调整为红外、核磁共振、紫外和质谱。其缘由:红外、核磁共振、紫外属于能谱，原理相同(均是电磁波与物质的作用)，而红外、核磁共振由于它们运用的广泛性，优先介绍。紫外则由于它的局限性，放后介绍。红外、核磁共振课时均较多，质谱次之，紫外最少。具体内容充分考虑在各研究领域中各种波谱方法的特点和应用，除了对基本理论和仪器进行描述外，还要求掌握波谱数据与分子结构关系的一般规律。同时教学内容还有波谱分析领域的最新研究成果，力求新颖。对各种方法的最新进展和应用给予介绍，使学生在相对较短的时间内了解掌握新方法的产生、发展和研究前沿。例如，在核磁共振一章中除分别介绍1 H－NMR和13 C－NMR外，还加入了2D－NMR内容。考虑质谱法的发展和应用情况，对有机化学、生物化学中应用的多种离子化方式进行详细的介绍。还有联用技术:色谱与质谱联用等。通过讲授大量应用实例，启发学生学习的主动性和积极性，而不是填鸭式地多教一些课堂内容。

在教材的选用上。目前，相关教材如雨后春笋一样，层出不穷。如薛松的《有机结构分析》，宁永成的《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》，赵瑶兴等的《有机分子结构光谱鉴定》等，其可适用性有了很好的增强。但考虑到学生的基础及学习能力问题，我们没有指定专门的教材，而是要求学生根据自己的学习理解力，挑选合适的教材参考书。

二、采用循序渐进的讲课模式和自主学习的教学方式

教育最重要的任务，第一是培养学生对知识的兴趣，第二是培养学生自主学习的能力。对于研究生，尤其在自主学习的能力培养上，教师要有意识地引导学生学会学习，如何钻研，培养他们独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，注意创造性思维的培养。

因此，在讲课模式上，注意采用“循序渐进”方式。首先对各种仪器分析原理和方法分别讲授，体现启发式，由简单到复杂。其次按有机化合物的官能团类型次序进行谱图归属，对讲过的内容通过例题进行复习，加以巩固。最后进行综合解析，通过各种仪器分析方法组合应用，各种信息相互补充，说明和探讨处理问题的不同方法，培养学生的综合分析能力。通过以上的课堂讲解，让学生掌握波谱分析必需的知识:基本概念、基本原理和基本方法。在此基础上，通过引入面向问题学习和合作小组学习等教学手段，培养学生的自主学习能力。让学生以小组形式进行问题探究。自选课题可以结合所学专业及本科论文中涉及的波谱问题；可以是授课学习难点(如手性物的波谱分析、磁不等价质子的判断与解谱规律、耦合常数J的运用，特征化合物二维谱的解析)；也可以是某一个谱综合运用规律总结；波谱在一些领域中的最新进展；一些好的综合谱的解析分析等。以小论文形式，要求有参考文献，并以报告的方式进行交流。这种形式的活动能让学生在讨论中体会主动学习、探究式学习的乐趣，在查阅资料的过程中了解科学研究的艰辛和快乐，在准备课堂宣讲中培养团队精神，同时提高使用图书馆、计算机及网络资源等工具的能力。

总之，通过“问题→探究→交流讨论→分析归纳→拓展应用”这种过程，达到使学生自主获取知识、提高学习效率，深化理解书本知识的目的。最后，通过国内外正式发表的科研文章中波谱知识的运用，来规范学生的波谱语言及提高科研能力。激发了学生的兴趣和学习热情，收到了很好的效果。

三、采取多媒体教学，深化教学效果

2000年后，随着多媒体教学软件、电子教案的开发和使用，课堂教学方式发生了很大变化，波谱学的教学也不例外。多媒体的主要特点是信息量大，从而使教学内容更加丰富多彩；另外，重点和难点可以通过动画形式来形象地描述，有利于学生的理解。对于波谱分析来说，更是形象生动。可有突出教学重点、突破教学难点，且趣味性强，具有“润物细无声”之效果。目前，我们主要采用多媒体教学。有些学生对此非常感兴趣，还自己动手进行课件制作。根据教学内容，制作了很好的波谱教学课件。这正应了“兴趣是最好的教师”。如果学生对所学的内容产生了兴趣，他就会以积极、科学的态度，顽强的毅力，克服一切困难，去主动地学习和掌握知识，并且会从中感受愉快、喜悦和满足。

在科学技术日新月异和教学改革不断深化的今天，只有不断努力，才能跟上时代的步伐。

硕士研究生波谱学课程的教学体会及展望

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