張星宇，劉 芳*，吳 超，盤 俊，符勝敏

(1．湖南科技學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南 永州 425199；2．新田縣第二中學(xué)，湖南 永州 431100)

核磁共振波譜儀是一種利用不同元素原子核性質(zhì)的差異分析物質(zhì)的磁學(xué)式分析儀器。這種儀器廣泛用于化合物的結(jié)構(gòu)測定，定量分析和動(dòng)物學(xué)研究等方面[1]。它與紫外、紅外、質(zhì)譜和元素分析等技術(shù)配合，是研究測定有機(jī)和無機(jī)化合物的重要工具。核磁共振波譜由于價(jià)格昂貴，維護(hù)成本較高，而且主要是用于科研方向[2]。本科生接觸較少，導(dǎo)致對這種儀器的不熟練，只能紙上談兵。作為生物相關(guān)專業(yè)的本科生熟悉和掌握各種現(xiàn)代儀器分析的原理和技術(shù)，是他們應(yīng)該具備的專業(yè)基本素質(zhì)，這將為相關(guān)專業(yè)學(xué)生在今后從事科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新等方面的工作打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和訓(xùn)練學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。然而，在實(shí)際的核磁共振分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，由于大家初次見到實(shí)物，課程安排比較緊湊，短時(shí)間內(nèi)學(xué)生很難對儀器有著深刻的認(rèn)識，本人試圖通過針對上課中遇到的部分問題不斷改進(jìn)核磁波譜分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式方法。根據(jù)核磁共振波譜分析實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，采取一些相應(yīng)的措施以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問題，進(jìn)行了一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和探索。

1 簡化上機(jī)操作步驟、創(chuàng)新上課模式

由于儀器分析課時(shí)有限，為了避免出現(xiàn)單人示范，旁人圍觀的現(xiàn)象，保證學(xué)生人人參與上機(jī)操作，老師可提前將操作程序設(shè)定好，簡化實(shí)驗(yàn)程序命令，設(shè)置自動(dòng)測樣模式，學(xué)生只需按照步驟裝樣、設(shè)置文件名稱、選定氘代試劑、提交采集4個(gè)步驟的命令即可。在等待數(shù)據(jù)測試的過程中，老師可以實(shí)時(shí)講解一些重要參數(shù)的設(shè)置，以及這些參數(shù)的作用與對測試結(jié)果的影響，通過理論與實(shí)踐的操作來增強(qiáng)學(xué)生對儀器的了解。針對采樣獲得的核磁原始數(shù)據(jù)要進(jìn)行波譜分析，老師可通過專業(yè)軟件將提前錄制好的小視頻上傳到班級群里，讓學(xué)生課后通過視頻指導(dǎo)多加練習(xí)。在安排上課的方面，針對儀器的數(shù)量問題，可以分批授課，通過在教室統(tǒng)一講述相關(guān)理論知識后，分批將學(xué)生帶入儀器室進(jìn)行上機(jī)操作，未進(jìn)入機(jī)房的同學(xué)可以通過機(jī)房的監(jiān)控來觀摩學(xué)習(xí)上機(jī)操作的學(xué)生。切實(shí)保證每個(gè)學(xué)生都有上機(jī)操作的機(jī)會(huì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)操作貴重儀器的積極性，對大型設(shè)備不再有望而卻步的畏懼心理。待所有學(xué)生操作完畢，教師再將學(xué)生帶入教室利用多媒體演示和講解處理圖譜的方法與注意事項(xiàng)，包括譜圖的傅里葉轉(zhuǎn)化、基線和相位調(diào)節(jié)、積分、譜圖的解析方法等。

2 合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排

區(qū)別于生物課程的差異，核磁波譜儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少了許多的的趣味性，如果按部就班的按照其專業(yè)課堂教學(xué)的模式可能會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生儀器高大上，學(xué)生欣賞不敢動(dòng)手的怪異現(xiàn)象[3]。為了避免這種情況，教學(xué)模式上就要設(shè)計(jì)于課堂之上，必須讓每一位學(xué)生都能夠通過實(shí)驗(yàn)獲取知識和能力，為此教師可以通過動(dòng)態(tài)分組的方式來保證學(xué)生的參與，這樣既解決了儀器不足的問題，又能夠保證學(xué)生積極參與上機(jī)操作，同時(shí)可以防止小組內(nèi)總由一人作為主導(dǎo)的局面。這樣的方式既能向每位學(xué)生提供相同的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)又能防止較為弱勢的學(xué)生依賴心的生成。儀器分析實(shí)驗(yàn)課最顯著的特點(diǎn)是學(xué)生數(shù)量多、儀器少、實(shí)驗(yàn)過程較長，步驟繁多、超控感差、譜圖信息處理比較復(fù)雜、直接結(jié)果較少[4]?；谶@樣的事實(shí)導(dǎo)致學(xué)生對其課程興趣不足。針對這些問題，教師可以著手在上述方面來提高學(xué)生的興趣。例如，針對學(xué)生數(shù)量多儀器少這一情況，老師通過動(dòng)態(tài)分組讓每個(gè)小組學(xué)生分別邊操作示范邊講解相關(guān)原理，這樣既能保證操作者加強(qiáng)理解與記憶，又能使得小組內(nèi)的人能夠提高注

意力參與到實(shí)驗(yàn)課程中來。對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得選擇上可以通過針對生物工程專業(yè)的特色來選擇實(shí)驗(yàn)樣品，讓學(xué)生通過對本專業(yè)熟悉的樣品來進(jìn)行測試。同時(shí)在數(shù)據(jù)采集的過程中教師設(shè)計(jì)一些關(guān)于核磁共振譜圖的相關(guān)問題讓學(xué)生自己探討，這樣既避免了無效的時(shí)間等待還解決了譜圖解析的關(guān)聯(lián)問題。通過輪流換組的方式每組來解決一個(gè)不同的問題，最后由每組的小組長進(jìn)行小組總結(jié)歸納，然后匯總形成整個(gè)班級的小結(jié)。這樣對于提高了學(xué)生認(rèn)真研究的興趣，學(xué)生掌握相關(guān)的專業(yè)知識提供了一個(gè)良好學(xué)習(xí)氛圍。

3 應(yīng)用新技術(shù)多媒體

核磁共振波譜分析實(shí)驗(yàn)相對于色譜類分析儀器時(shí)間耗時(shí)要相對短一些，但讓學(xué)生從本質(zhì)上理解并掌握核磁波譜的分析技術(shù)是比較復(fù)雜的一個(gè)事情[5]。教師可以利用科技發(fā)展帶來的新技術(shù)將計(jì)算機(jī)教學(xué)引入到核磁共振波譜的學(xué)習(xí)中來。如利用多媒體軟件加入動(dòng)態(tài)設(shè)置，通過形象化的動(dòng)畫效果將儀器的基本結(jié)構(gòu)和儀器的基本原理以及電路系統(tǒng)，更加直觀地表現(xiàn)出來，加深學(xué)生對所學(xué)知識的記憶、理解和掌握。虛擬仿真系統(tǒng)的建立是一種高效的輔助教學(xué)方法，它既解決了儀器“少”與學(xué)生“多”的矛盾，又能將學(xué)生的興趣與愛好提升起來，通過直觀形象的模擬操作，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式枯燥的特點(diǎn)，能夠增加課堂的趣味性與教學(xué)的靈活性。隨著微課與慕課的興起，作為一種新型的教學(xué)形式[6]，同樣可以將其有機(jī)的融入到現(xiàn)代教學(xué)中。教師將制作好的微視頻共享在微信或QQ群中，通過學(xué)生下載點(diǎn)擊播放來自主學(xué)習(xí)，這樣既保證了教師上課的進(jìn)度又督促了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的。只要把握住微課的導(dǎo)向，對于儀器的原理與使用方法及具體操作三個(gè)不同的側(cè)重點(diǎn)做到主次分明，這樣才能精煉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果。

4 結(jié)語

大型儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是一門將理論與實(shí)踐貫穿的課程，而核磁波譜儀的使用，對于生物工程專業(yè)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)與社會(huì)需求，合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排，實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，通過多層次，多角度，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，應(yīng)用新技術(shù)教學(xué)(如微課)。從內(nèi)容與形式上雙管齊下來調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣吆腿姘l(fā)展。

[1]張惠欣，王家喜，周紅勇,等．加強(qiáng)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[J]．化工高等教育，2014，139(5)：61-78．

[2]李郤里．現(xiàn)代儀器分析課程教學(xué)方法的改革探索[J]．河南化工，2014，31(12)：55-57．

[3]劉本志，王 敏.儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與研究[J]．教育教學(xué)論壇，2014(18)：246．

[4]林春梅．《現(xiàn)代儀器分析》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J]．考試周刊，2011(18)：21-22．

[5]呂玉光，宋 笛，于莉莉，等. 現(xiàn)代核磁共振技術(shù)教學(xué)研究及其在分析檢測中的應(yīng)用[J]．分析儀器，2016(2)：58-62．

[6]李巧芳，楊文美．我國微課程研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J]．教育科學(xué)論壇,2014(5):12-14．