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        核磁共振波譜在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科教學(xué)中的應(yīng)用探討

        2022-11-05 03:14:10顧承真
        云南化工 2022年10期
        關(guān)鍵詞:課程教學(xué)學(xué)生

        顧承真

        (福建農(nóng)林大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,福建 福州 350001)

        福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)2012年起招生,主要培養(yǎng)具有應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和基本實(shí)驗(yàn)技能,獲得天然產(chǎn)物化學(xué)、現(xiàn)代分析儀器和技術(shù)、合成化學(xué)等領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面的科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,并具有良好的科學(xué)素養(yǎng)及一定的教學(xué)、科研能力,能在科研機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校從事教學(xué)工作、科學(xué)研究及管理工作的復(fù)合型人才。該專業(yè)核心課程包括現(xiàn)代儀器分析、天然產(chǎn)物化學(xué)、合成化學(xué)和有機(jī)波譜分析等。

        有機(jī)波譜分析主要講授四大譜,即核磁共振波譜、質(zhì)譜、紅外光譜和紫外光譜。核磁共振波譜是這門課中最重要也是最難的部分。核磁共振波譜主要用于有機(jī)化合物的定性和定量分析[1],在有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定中有著不可替代的作用,在化學(xué)、物理、生命科學(xué)、醫(yī)藥和藥物學(xué)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[2-3]。特別是,近期核磁共振波譜在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用,拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域[4]。所以,學(xué)好核磁共振波譜對學(xué)生今后就業(yè)和后續(xù)繼續(xù)深造都有極大幫助。在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)教學(xué)中,核磁共振波譜主要講授核磁共振波譜基本原理、核磁共振氫譜、核磁共振碳譜和二維核磁共振波譜四個部分的內(nèi)容。其中,內(nèi)容較多,也比較難的部分是核磁共振氫譜。筆者從2017年開始講授核磁共振波譜,學(xué)生普遍反映該課程難理解、不好掌握,學(xué)到的理論知識不會運(yùn)用到實(shí)際的譜圖解析中。本文對近幾年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)和探討,并根據(jù)學(xué)生反饋的意見對教學(xué)方法進(jìn)行了改革。

        1 強(qiáng)調(diào)課程的重要性和應(yīng)用領(lǐng)域

        對本科生來說,核磁共振波譜的學(xué)習(xí)確實(shí)存在一定的難度,所以在第一次上課時(shí)就要提高他們的學(xué)習(xí)興趣,讓他們充分重視本門課程。在第一次上課時(shí),我會首先告訴他們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)核磁共振波譜。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方向主要包括儀器分析和天然產(chǎn)物,這兩個方向在日后都會用到核磁共振波譜知識。比如,以后從事天然產(chǎn)物方向研究的同學(xué)需要用核磁共振波譜對化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定,否則沒有辦法進(jìn)一步對有機(jī)化合物進(jìn)行活性評價(jià);有機(jī)化學(xué)科目考研需要考核磁共振波譜知識等。學(xué)生聽完后才能意識到這門課確實(shí)很重要,讓他們知道這門課與他們的前途息息相關(guān),才能引起他們的重視。

        其次,要讓學(xué)生對這門課感興趣。在講該課程應(yīng)用領(lǐng)域時(shí),在藥物化學(xué)領(lǐng)域,引用了屠呦呦發(fā)現(xiàn)青蒿素并如何用核磁共振波譜鑒定其結(jié)構(gòu)的真實(shí)案例,這個案例可以提升他們的民族自豪感;在有機(jī)合成領(lǐng)域,引用了??舅睾铣傻陌咐?,強(qiáng)調(diào)有機(jī)合成的每一步都需要用核磁共振波譜對中間體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行確認(rèn);最后跟學(xué)生分享自己在制藥企業(yè)中如何使用核磁共振波譜技術(shù)解決企業(yè)中的問題,讓學(xué)生知道不但世界上頂尖的科學(xué)家都會用到核磁共振波譜技術(shù),在藥企中還有直接的應(yīng)用,可以極大地提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

        2 采用導(dǎo)入式和啟發(fā)式教學(xué)

        在教學(xué)過程中,根據(jù)本章節(jié)的內(nèi)容,找合適的切入點(diǎn),采用導(dǎo)入式的教學(xué)方法,讓學(xué)生帶著問題去聽課,效果會更好。在講解“自旋耦合與自旋裂分”這一節(jié)內(nèi)容時(shí),首先播放乙烷和碘乙烷的核磁共振氫譜圖。乙烷的核磁共振氫譜圖只有一組單峰,碘乙烷的氫譜圖有兩組峰,并且甲基裂分為三重峰,亞甲基裂分為四重峰(圖1和圖2)。分析兩張圖圖譜的差異,引出問題:為什么乙烷上的一個氫被碘取代形成碘乙烷后,它們的核磁共振氫譜圖會有這么大的變化?然后引出本章節(jié)要講解的知識點(diǎn):自旋耦合與自旋裂分,讓學(xué)生帶著這個問題去聽課,能更好地集中他們的注意力。在教學(xué)過程中多設(shè)置一些問題給學(xué)生,讓他們充分參與到課堂中。

        3 讓學(xué)生分組學(xué)習(xí)討論

        核磁共振波譜是應(yīng)用性和實(shí)戰(zhàn)性比較強(qiáng)的一門課程,需要做大量的練習(xí)來鞏固和掌握知識點(diǎn)。所以,在講完知識點(diǎn)后應(yīng)該多講一些例題,詳細(xì)闡述每個知識點(diǎn)在圖譜解析中如何來運(yùn)用,讓學(xué)生掌握解題技巧。在講解例題前會給學(xué)生時(shí)間,讓他們先去解析。但是每個學(xué)生對知識點(diǎn)掌握程度不同,不是每個同學(xué)都能解析出正確結(jié)構(gòu)。所以把學(xué)生按照4~5人分成一組,讓他們先進(jìn)行小組討論,最先做出答案的小組全體加分,然后再對例題進(jìn)行講解。將學(xué)生分組后并采用加分政策激勵他們,充分調(diào)動了他們的積極性和責(zé)任感,這樣小組內(nèi)的每個同學(xué)都會參與進(jìn)來,學(xué)習(xí)好的同學(xué)就可以帶動學(xué)習(xí)不好的一起學(xué)習(xí),在小組討論中加深對知識點(diǎn)的理解和掌握。同學(xué)們反映小組討論會讓他們有豁然開朗的感覺,這一改革也深受學(xué)生的歡迎。

        4 結(jié)束語

        通過近6年的教學(xué),總結(jié)了如何給應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生上好核磁共振波譜這門課,讓他們很好地掌握和運(yùn)用該課程知識點(diǎn)。從教學(xué)效果看,學(xué)生基本都能通過期末考試,都能獨(dú)立地對一些簡單的核磁共振譜圖進(jìn)行解析,而且多數(shù)同學(xué)對這門課產(chǎn)生了極大的興趣。今后還會繼續(xù)向?qū)W生征求意見,改進(jìn)教學(xué)方法和方式,提高教學(xué)質(zhì)量,提升應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

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