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        基于紫外—可見吸收光譜儀的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)

        2021-11-19 19:44:08周賢菊相國濤唐笑江莎李麗羅小兵
        中國教育技術(shù)裝備 2021年2期
        關(guān)鍵詞:堂上光譜儀吸收光譜

        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(qū)有明顯的吸收峰。

        注意:每位小組長必須在實(shí)驗(yàn)前三天提交詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案(含實(shí)驗(yàn)流程和人員分工、時(shí)間統(tǒng)籌安排),經(jīng)與實(shí)驗(yàn)教師交流審核后才可以實(shí)驗(yàn)。

        實(shí)驗(yàn)后思考題:

        1)實(shí)驗(yàn)測試濃度與設(shè)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(shí)驗(yàn)中有沒有?若有,可以如何避免或減少?

        3 教學(xué)模式方法

        紫外—可見分光光譜儀價(jià)格在幾萬到幾十萬之間,在教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中屬于大型昂貴設(shè)備,較少可能達(dá)到每生一臺套或每幾名學(xué)生一臺套設(shè)備,一般的高等院所都存在多名學(xué)生共享設(shè)備的問題,因此,基于紫外—可見分光光譜儀的教學(xué)模式需要細(xì)心設(shè)計(jì)??删C合利用課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、堂上投影儀加攝像頭授課方式、課后自主練習(xí),并結(jié)合恰當(dāng)?shù)目己朔绞揭赃_(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

        比如第一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“紫外—可見分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)及基本操作”的預(yù)習(xí)部分,要求學(xué)生必須提前從理論上掌握紫外—可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵核心部件及其特點(diǎn)與功能,并要求學(xué)生熟悉簡明操作流程,務(wù)必牢記“光譜掃描過程中不得打開樣品倉門”的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。學(xué)生預(yù)習(xí)效果的考查可通過慕課[5]、雨課堂[6]等網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行,并在網(wǎng)絡(luò)平臺上對考核結(jié)果進(jìn)行重點(diǎn)點(diǎn)評和強(qiáng)調(diào)。堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,光譜儀及電腦前不能圍堵學(xué)生,借助大屏幕投影儀及攝像頭聚焦儀器設(shè)備的核心關(guān)鍵部件及教師的操作示范,30~40名學(xué)生能夠比較清楚地學(xué)習(xí)到相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。當(dāng)然,由于時(shí)間限制,不可能讓每一個(gè)學(xué)生都有機(jī)會上機(jī)操作。針對這一問題,通過開放實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生有足夠時(shí)間在課后進(jìn)行演練操作和拓展實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)模式能夠充分地保證每名學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手操作時(shí)間和質(zhì)量。

        在近幾年的教學(xué)中,教研團(tuán)隊(duì)還參考了中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽(CUPT)[7]的形式,在堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中將授課學(xué)生分成三組或者四組,隨機(jī)分配每個(gè)小組的正方、反方、評論方角色。通過這樣的教學(xué)模式,讓所有學(xué)生都投入緊張的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié),有效解決因儀器設(shè)備不足帶來的學(xué)生主動(dòng)或者被動(dòng)“打醬油”等投入不度高的問題。

        4 考核方式

        考核方式對實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有極大的影響。經(jīng)多年探索發(fā)現(xiàn),僅僅通過預(yù)習(xí)報(bào)告、堂上表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告這些考核方式不足以加深、加強(qiáng)學(xué)生的能力培養(yǎng)。近年來,教研團(tuán)隊(duì)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(xué)質(zhì)量和促進(jìn)了學(xué)生能力的培養(yǎng)。

        1)弱化傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程考核環(huán)節(jié),如預(yù)習(xí)報(bào)告、堂上表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告所占的成績比例。由于紫外—可見吸收光譜實(shí)驗(yàn)多是專業(yè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生對課程的認(rèn)同感和喜愛程度較高,傳統(tǒng)的考核環(huán)節(jié)普遍很好。經(jīng)多年實(shí)踐,這些環(huán)節(jié)的成績占比30%比較合適。

        2)強(qiáng)化操作考核環(huán)節(jié)所占成績比例。紫外—可見吸收光譜儀在生產(chǎn)、科研等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,本科生走上工作崗位或者繼續(xù)深造學(xué)習(xí),都有可能再次使用該類設(shè)備。另外,為了削弱實(shí)驗(yàn)課堂上因?qū)W生人數(shù)和儀器臺套數(shù)不匹配帶來的影響,加強(qiáng)操作考核是必須的。整學(xué)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中通過開放實(shí)驗(yàn)室,供學(xué)生平時(shí)練習(xí)和拓展訓(xùn)練。操作考核前1~2周設(shè)置操作答疑,實(shí)驗(yàn)室教師和研究生學(xué)長隨時(shí)答疑。此外,考慮到操作考核的實(shí)效性,采用學(xué)生隨機(jī)抽取操作考核環(huán)節(jié)的方式,讓學(xué)生掌握所有要求的操作及技巧,但操作考試時(shí)只隨機(jī)抽取某個(gè)環(huán)節(jié)。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(guān)的理論知識點(diǎn)繁多且重要,在教學(xué)管理過程中越來越發(fā)現(xiàn)理論考核的重用性。這部分占比20%~30%比較合適。

        5 結(jié)語

        紫外—可見吸收光譜應(yīng)用廣泛,是物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、藥學(xué)等多種大類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),基于紫外—可見吸收光譜儀的實(shí)驗(yàn)值得細(xì)心設(shè)計(jì)并不斷革新。筆者教研團(tuán)隊(duì)結(jié)合新時(shí)代慕課、雨課堂等新手段,借鑒中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的方式,從知識點(diǎn)體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),通過多年的教學(xué)改革和實(shí)踐,取得顯著的教學(xué)效果。

        參考文獻(xiàn)

        [1]湯斌,魏彪,毛本將,等.紫外—可見吸收光譜法水質(zhì)檢測系統(tǒng)的噪聲分析與處理研究[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)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(fā)射光譜研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2009(5):1354-1357.

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

        [4]王世平.現(xiàn)代儀器分析原理與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2015.

        [5]張摯遠(yuǎn).“慕課”(MOOCs)發(fā)展對我國高等教育的影響及其對策[J].河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版),2015(2):116-121.

        [6]盧偉,賈梓祎,李偉幻,等.雨課堂對高校教育產(chǎn)生的影響[J].中國繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育,2018(19):7-10.

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