秦世麗 ， 齊海燕 ， 王 穎 ， 高立娣 ， 初紅濤

(齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 ， 黑龍江 齊齊哈爾 161006)

波譜分析主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)解析及鑒定的重要方法，在科研、生產(chǎn)、公共衛(wèi)生等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用是其他分析方法無(wú)法替代的，是化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域工作人員必須掌握的基本知識(shí)和技能。

同時(shí)為分析化學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士和應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)了波譜分析課程，培養(yǎng)學(xué)生利用多種譜圖對(duì)未知化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定的能力，在畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)對(duì)在校生、畢業(yè)生和實(shí)習(xí)單位進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的波譜分析教學(xué)已經(jīng)不能完全滿足學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)的需要。因此，基于OBE關(guān)于學(xué)生的學(xué)習(xí)成效是衡量教育質(zhì)量重要標(biāo)準(zhǔn)的理念，確保學(xué)生具有良好的實(shí)際分析解決問(wèn)題的能力，應(yīng)該整合現(xiàn)有的教學(xué)資源對(duì)該課程進(jìn)行改革。

1 波譜分析課程教學(xué)問(wèn)題分析

1.1 課程教學(xué)與應(yīng)用實(shí)例分析相脫節(jié)

課程在講授過(guò)程中，內(nèi)容偏重理論，且陳舊、單一，日常課程訓(xùn)練偏重基本原理及基本內(nèi)容的講解，無(wú)法將波譜理論與實(shí)踐相結(jié)合解決實(shí)際問(wèn)題。例如，紅外光譜和拉曼光譜的適用范圍不明確，找不到官能團(tuán)的特征吸收峰；核磁譜中化學(xué)等價(jià)和磁等價(jià)在二取代苯中的識(shí)別應(yīng)用；質(zhì)譜中質(zhì)核比相近的離子峰的識(shí)別等。導(dǎo)致這些現(xiàn)象的主要原因可能是：一方面學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢固，對(duì)獨(dú)立解析得到的答案缺乏自信，模棱兩可；另一方面與課程教學(xué)中的典型例題相比，實(shí)際樣品譜圖更加復(fù)雜，解譜聯(lián)系還做得不夠。

1.2 波譜法與色譜法的綜合應(yīng)用少

齊齊哈爾大學(xué)為綜合性應(yīng)用型大學(xué)，以本科教育為主，教學(xué)和科學(xué)研究以服務(wù)地方為宗旨，所以畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文的教學(xué)內(nèi)容多來(lái)自于指導(dǎo)教師的研究課題、檢測(cè)中心以及工廠實(shí)際樣品分析。例如，實(shí)驗(yàn)中常用色譜質(zhì)譜聯(lián)用方法，即色譜分離、質(zhì)譜檢測(cè)。要求學(xué)生能夠在優(yōu)化色譜分離條件的同時(shí)，兼顧質(zhì)譜的檢測(cè)分析，特別是對(duì)于串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)器在整體分析中的作用，以及EI源、ESI源形成碎片離子的識(shí)別，對(duì)未知樣品的定性、定量分析尤為重要。

1.3 教學(xué)評(píng)價(jià)體系效果不完善

原波譜分析課程的評(píng)價(jià)體系為平時(shí)占10%、筆記占20%、閉卷考試占70%，屬于“一考定終身”的評(píng)價(jià)體系，學(xué)生過(guò)分注重最后期末考試的分?jǐn)?shù)，出現(xiàn)背題、押題等現(xiàn)象，不利于培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2 教學(xué)體系改革與實(shí)踐

2.1 從“抽象原理”到“思維構(gòu)建”

針對(duì)波譜分析基本原理抽象、難理解等問(wèn)題，教學(xué)過(guò)程中簡(jiǎn)化理論和公式推導(dǎo)部分，在章節(jié)總結(jié)時(shí)多使用表格和思維導(dǎo)圖，并且采用由“教師構(gòu)建，學(xué)生填充”的方式完成復(fù)習(xí)內(nèi)容，將“重要參數(shù)”整合起來(lái)，使學(xué)生能記住、能找到、能運(yùn)用。例如，紅外光譜中波數(shù)-官能團(tuán)的關(guān)系、核磁波譜中化學(xué)位移-質(zhì)子類(lèi)型的關(guān)系、質(zhì)譜中質(zhì)核比-離子峰的關(guān)系。與此同時(shí)，波譜分析課程開(kāi)設(shè)時(shí)間為大三下學(xué)期，確定考研的學(xué)生約占本專(zhuān)業(yè)的2/3，為學(xué)生考研奠定基礎(chǔ)。與此同時(shí)，由于教材和大多數(shù)參考書(shū)中譜圖分析都是舊型儀器測(cè)試分析得到的，與目前分辨率高的新型儀器測(cè)試譜圖存在一定差別。本校擁有GC-MS/MS、HPLC-MS/MS、600M NMR、FT-IR、UV-vis等大型分析儀器，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成制備、提純、波譜分析全過(guò)程，得到大量的實(shí)例譜圖以供解析。例如，學(xué)生可以通過(guò)所制備分子印跡聚合物的紅外譜圖中酯基峰波數(shù)變化，探討不同溶劑(甲醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺)對(duì)聚合物交聯(lián)度的影響；新型串聯(lián)質(zhì)譜儀可以獲得碎片離子峰、分子離子峰的更多信息，進(jìn)而推測(cè)待測(cè)物的裂解過(guò)程和相對(duì)分子質(zhì)量。

2.2 從“實(shí)例分析”到“研究性教學(xué)”

波譜分析在食品藥品分析、環(huán)境檢測(cè)、疾控防疫等領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用。因此，在理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)后，根據(jù)實(shí)習(xí)內(nèi)容選取實(shí)用性、時(shí)效性、趣味性強(qiáng)的案例設(shè)置相關(guān)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行整理分析。例如，在講授紅外光譜法時(shí)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)視頻信息引入紅外光譜法鑒定天然祖母綠、水熱合成祖母綠和助溶劑合成祖母綠；在講授質(zhì)譜法時(shí)，引入食品營(yíng)養(yǎng)與安全的事件；在講授綜合譜圖解析時(shí)，結(jié)合本人工作經(jīng)歷，引入紅外和X射線衍射，剖析聚酰亞胺復(fù)合材料制件主要成分及其結(jié)合方式。與此同時(shí)，教學(xué)內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，為學(xué)生考研奠定基礎(chǔ)。選取近期期刊文獻(xiàn)和教師的科研成果，增強(qiáng)學(xué)生的綜合譜圖解析能力，提出新問(wèn)題、新方法和新思路，特別是對(duì)材料的表征具體都應(yīng)用到哪些波譜方法，如何進(jìn)行解析。

2.3 從“課堂教學(xué)”到“實(shí)驗(yàn)室”

針對(duì)現(xiàn)代大學(xué)生缺乏主動(dòng)思考、動(dòng)手能力差等問(wèn)題，在波譜分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，首先由老師提供實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、要求及工具書(shū)；其次，讓學(xué)生分組自行制定實(shí)驗(yàn)方案，教師指導(dǎo)修改后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；最后，在實(shí)驗(yàn)中分析所應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)原理、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，鼓勵(lì)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性。例如，在紫外波譜定性實(shí)驗(yàn)“苯及其衍生物的鑒別”和“有機(jī)化合物發(fā)色團(tuán)的鑒別”中，首先，老師提出實(shí)驗(yàn)所要探究的問(wèn)題[不同助色團(tuán)對(duì)苯吸收帶(253 nm)的影響及溶劑極性對(duì)K帶和R帶的影響]；其次，學(xué)生根據(jù)問(wèn)題選擇實(shí)驗(yàn)試劑、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、完成預(yù)習(xí)報(bào)告，再交由老師進(jìn)行修改；最后，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。整體設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程循序漸進(jìn)，清晰合理，使學(xué)生能將理論運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，教學(xué)效果理想。與此同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置過(guò)程中，根據(jù)四大波譜的實(shí)際適用范圍，分清“主要”和“次要”問(wèn)題。例如，在紫外和紅外波譜分析要求實(shí)驗(yàn)員能夠獨(dú)立整個(gè)實(shí)驗(yàn)，所以?xún)x器原理、使用及制樣在實(shí)驗(yàn)課程中都是“主要”問(wèn)題，而大型核磁共振波譜儀有專(zhuān)業(yè)的測(cè)試人員，在實(shí)驗(yàn)課程中制樣是“主要”問(wèn)題，儀器操縱是“次要”問(wèn)題。

2.4 從“單一考試”到“多樣考核”

OBE要求將學(xué)習(xí)產(chǎn)出的定義、實(shí)現(xiàn)與評(píng)估三個(gè)方面有機(jī)結(jié)合?？荚囀菍W(xué)期末教學(xué)評(píng)估的重要手段，對(duì)教育質(zhì)量和教學(xué)活動(dòng)具有指導(dǎo)意義。傳統(tǒng)的“一考定勝負(fù)”的評(píng)價(jià)體系，使學(xué)生盲目的背題、刷題，在后續(xù)的工作和學(xué)習(xí)中無(wú)法靈活運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)。因此，在理論課程學(xué)習(xí)(50%)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)操作(50%)兩個(gè)環(huán)節(jié)分別設(shè)置了相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系。在理論課程學(xué)習(xí)中，包括過(guò)程考核(40%)和期末考核(60%)。其中，過(guò)程考核分別由課堂表現(xiàn)(10%)、課后作業(yè)(10%)、小組大作業(yè)(20%)構(gòu)成。小組大作業(yè)不但能考察學(xué)生對(duì)綜合譜圖解析的掌握情況，而且培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。這部分考核成績(jī)由教師和小組成員共同評(píng)價(jià)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。期末考核采取閉卷考試的形式，由老師評(píng)價(jià)，根據(jù)卷面成績(jī)計(jì)入總分。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)操作中包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(20%)、小組答辯(10%)、實(shí)驗(yàn)操作(40%)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(30%)。在教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和小組答辯形式受到學(xué)生的歡迎。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可評(píng)價(jià)學(xué)生個(gè)人的創(chuàng)新、解決分析問(wèn)題的能力，小組答辯充分發(fā)揮了同伴的重要作用，也鍛煉了學(xué)生運(yùn)用多媒體、語(yǔ)言表述等能力。

3 結(jié)語(yǔ)

在OBE教育理念指導(dǎo)下，針對(duì)如何提高學(xué)生應(yīng)用波譜分析解決實(shí)際問(wèn)題能力這一關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)波譜分析教學(xué)課程進(jìn)行改革。實(shí)踐表明，通過(guò)思維構(gòu)建、研究性教學(xué)、理論指導(dǎo)實(shí)踐、多樣考核等方式激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，新增的前沿應(yīng)用元素提高學(xué)生對(duì)綜合譜圖解析和未知物結(jié)構(gòu)分析測(cè)定能力。