□劉榮軍，羅志輝，韋慶敏，曾楚杰

（玉林師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院，廣西 玉林 537000）

傅里葉紅外光譜儀教學(xué)及管理模式探究

□劉榮軍，羅志輝，韋慶敏，曾楚杰

（玉林師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院，廣西 玉林 537000）

對(duì)傅里葉紅外光譜儀在教學(xué)和管理中存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)地分析，然后探討了紅外光譜儀的教學(xué)管理模式，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、教學(xué)模式和管理模式. 通過(guò)改革其教學(xué)方法和教學(xué)模式，使學(xué)生快速熟練地掌握了紅外光譜儀的操作過(guò)程，提高了紅外光譜儀實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果；通過(guò)改革管理模式，減輕了儀器管理員工作強(qiáng)度，提高了儀器的使用率，并且降低了儀器的故障率.

傅里葉紅外光譜儀；教學(xué)模式；管理模式

近年來(lái)我院為申請(qǐng)碩士點(diǎn)，相繼購(gòu)買(mǎi)了許多大型儀器設(shè)備，包括掃描電子顯微鏡、單晶衍射儀、粉末衍射儀、熱重分析儀和傅里葉紅外光譜儀等.按照計(jì)劃學(xué)校要組建一個(gè)分析測(cè)試中心，把這些大型儀器集中起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理和統(tǒng)一開(kāi)放測(cè)試，但由于各方面的原因，分析測(cè)試中心到現(xiàn)在還沒(méi)有建好.面對(duì)已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)的這些大型儀器，如何進(jìn)行管理、使用和維護(hù)這些儀器，如何教會(huì)學(xué)生熟練使用這些先進(jìn)的儀器設(shè)備，是整個(gè)學(xué)院重點(diǎn)考慮的問(wèn)題.學(xué)院在學(xué)生大二或大三時(shí)開(kāi)設(shè)有儀器分析實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程，這門(mén)實(shí)驗(yàn)課的要求不僅僅是讓學(xué)生修完這門(mén)課拿到學(xué)分就行了，而是讓學(xué)生正真地了解這些儀器的原理，熟練掌握操作步驟，為后面做畢業(yè)論文時(shí)使用這些儀器做準(zhǔn)備[1].

2011年我院購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)傅里葉紅外光譜儀，這臺(tái)儀器價(jià)格不是很高，也不是很低，加上附件和電腦總價(jià)值25萬(wàn)元.紅外線光譜儀主要被應(yīng)用于分析、表征和判斷物質(zhì)的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)、特征基因等，特別是有機(jī)物的節(jié)后或官能團(tuán)的分析.如果我們?cè)诟道锶~紅外光譜儀的教學(xué)環(huán)節(jié)中，就讓學(xué)生熟練掌握儀器的基本構(gòu)造、操作技能，那后面學(xué)生做畢業(yè)論文需要測(cè)試紅外時(shí)，會(huì)為我們儀器管理員節(jié)省不少時(shí)間.在我們以前的傅里葉紅外教學(xué)中，學(xué)生通常對(duì)老師的講解和演示操作能大致知道一些，但大多記憶不深，過(guò)了一兩年后基本都忘完了，等到做畢業(yè)論文要使用此儀器時(shí)，學(xué)生不會(huì)操作又需要管理員重新教一遍，確實(shí)耽誤不少時(shí)間.我們通過(guò)試驗(yàn)性教學(xué)及管理改革，包括在教學(xué)環(huán)節(jié)增加學(xué)生自己動(dòng)手的機(jī)會(huì)，拍攝儀器操作視頻、在期末考試中增加操作考試和開(kāi)放周末及寒暑假測(cè)試等方法，提高了學(xué)生對(duì)該儀器操作技能，同時(shí)也提高了該儀器的使用率[2].

1 傅里葉紅外光譜儀簡(jiǎn)介

傅里葉變換紅外光譜儀（Fourier Transform Infrared Spectrometer，簡(jiǎn)寫(xiě)為FTIR Spectrometer）,簡(jiǎn)稱(chēng)為傅里葉紅外光譜儀.傅里葉紅外光譜儀可用于固體、液體、氣體等各形態(tài)樣品分析，其特點(diǎn)是：樣品用樣少，且可回收；測(cè)試簡(jiǎn)單；測(cè)樣時(shí)間短；譜圖特征性強(qiáng)及積累文獻(xiàn)譜圖豐富；測(cè)試費(fèi)用較低等.廣泛應(yīng)用于有機(jī)化合物、聚合物、無(wú)機(jī)化合物等所有化學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域，以及生物領(lǐng)域、納米材料、礦石等的研究[3].紅外光譜儀有國(guó)內(nèi)品牌和國(guó)外品牌，國(guó)內(nèi)品牌中我院已購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)天津港東生產(chǎn)的雙光束紅外光譜儀，使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其測(cè)試速度慢，測(cè)一個(gè)樣本需要十幾分鐘.國(guó)外的品牌有德國(guó)的布魯克(Bruker)，加拿大的波曼(ABB BOMEM)，美國(guó)的里高尼(Nicolet)和珀金埃爾默(PerkinElmer). 我院購(gòu)買(mǎi)的傅里葉變換紅外光譜儀為美國(guó)珀金埃爾默儀器有限公司（PerkinElmer）生產(chǎn)的Spectrum 100紅外光譜儀，配有ATR附件和傳統(tǒng)壓片測(cè)試模塊，ATR附件測(cè)試波數(shù)的范圍為4000cm-1--650cm-1；傳統(tǒng)壓片測(cè)試波數(shù)的范圍為4000cm-1--400cm-1.放置環(huán)境要求有空調(diào)和抽濕機(jī)，室內(nèi)溫度應(yīng)保持在15℃--30℃，室內(nèi)濕度不超過(guò)60%，光譜儀內(nèi)裝有6包干燥劑（每6個(gè)月更換一次）.

2 傅里葉紅外光譜儀在教學(xué)和日常使用存在的問(wèn)題

在教學(xué)過(guò)程中：（1）由于班級(jí)人數(shù)比較多且實(shí)驗(yàn)條件有限，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)的人數(shù)較多，在教學(xué)中，學(xué)生只能看看熱鬧，動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)很少.（2）儀器分析實(shí)驗(yàn)要上很多臺(tái)儀器操作實(shí)驗(yàn)課，而上課的老師只有一位，那么他對(duì)每臺(tái)儀器的研究和掌握就沒(méi)那么深入.特別是傅里葉紅外光譜儀，若有具備豐富的有機(jī)知識(shí)方面的老師來(lái)上會(huì)比較合適.（3）儀器分析實(shí)驗(yàn)課不進(jìn)行考試，期末成績(jī)通過(guò)查看實(shí)驗(yàn)報(bào)告、參考儀器分析理論課的成績(jī)進(jìn)行評(píng)定，導(dǎo)致部分學(xué)生重理論輕實(shí)驗(yàn)，課前不做預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，上實(shí)驗(yàn)課不認(rèn)真或只是為了獲得學(xué)分而應(yīng)付了事，課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告存在抄襲的現(xiàn)象.（4）由于學(xué)生沒(méi)有進(jìn)行動(dòng)手操作加之也沒(méi)有設(shè)置一些趣味性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教學(xué)過(guò)程中教師為保證實(shí)驗(yàn)的成功率，忽略了與學(xué)生的互動(dòng)和儀器的創(chuàng)新性教學(xué)，導(dǎo)致大部分學(xué)生只知道這種儀器可以干什么，而不知道幾種儀器聯(lián)合起來(lái)還能干什么等等.在日常使用和管理中也存在以下不當(dāng)情況：（1）在平時(shí)使用中，一些同學(xué)使用ATR附件（不用KBr壓片）進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不設(shè)置波數(shù)范圍，導(dǎo)致測(cè)不出數(shù)據(jù)；另一部分同學(xué)使用傳統(tǒng)壓片方法測(cè)試，但對(duì)壓片方法和技術(shù)不熟練，導(dǎo)致測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)不能用.（2）紅外儀器室對(duì)環(huán)境的要求是干凈、人少，但有些課題組做紅外測(cè)試時(shí)，一大堆人進(jìn)去，測(cè)完后不對(duì)測(cè)完的垃圾進(jìn)行清理，導(dǎo)致紅外儀器室藥品味道重，對(duì)測(cè)試的結(jié)果有影響[4].

3 采用多分小組和視頻教學(xué)

為解決每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組人數(shù)較多的問(wèn)題，我們采用增加小組的方式來(lái)減小每個(gè)小組的人數(shù).原來(lái)一個(gè)班約55人一天分四組（上午兩組，下午兩組），現(xiàn)在改成六組（上午三組，下午三組）.這個(gè)方法可以直接降低每個(gè)小組的人數(shù)，但同時(shí)提高了教師的工作量，原來(lái)講解四次的內(nèi)容現(xiàn)在變成了六次.為了降低教學(xué)工作強(qiáng)度和增強(qiáng)教學(xué)專(zhuān)業(yè)性，我們請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的教師講解儀器操作過(guò)程，并拍攝了紅外光譜儀的操作步驟視頻，放在電腦桌面上，這樣在開(kāi)始教學(xué)時(shí)我們可以在電腦上，讓學(xué)生觀看視頻，然后再演示操作一遍，最后由多位同學(xué)自己操作一遍.這樣一來(lái)就可以避免教師重復(fù)多次講同樣的內(nèi)容，如果學(xué)生以后做實(shí)驗(yàn)時(shí)又忘了的話，可以打開(kāi)視頻文件反復(fù)觀看，回憶一下以前怎么操作的，很快就又會(huì)懂操作了.

4 增強(qiáng)教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)性

在教學(xué)過(guò)程中需要安排豐富多樣的活動(dòng)來(lái)提高教學(xué)效果.在傅里葉紅外的教學(xué)工作中，教師可以在課前給學(xué)生布置任務(wù)，如一些常用有機(jī)物官能團(tuán)（-COOH，-CHO，-NH2，-OH）的特征峰應(yīng)該出現(xiàn)在紅外光譜的什么位置，并讓其針對(duì)樣品的譜圖做預(yù)測(cè).教會(huì)同學(xué)們使用紅外光譜儀自帶的操作軟件進(jìn)行測(cè)量后數(shù)據(jù)處理，包括基線校正、光滑曲線、標(biāo)峰等.同時(shí)教會(huì)學(xué)生使用Origin8.0軟件，因?yàn)樵S多儀器得到的數(shù)據(jù)結(jié)果都需要用Origin軟件處理.教師在講到傅里葉紅外光譜儀的保養(yǎng)環(huán)境時(shí)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)溫度與濕度對(duì)光譜儀的影響，讓學(xué)生懂得傅里葉紅外光譜儀的室內(nèi)濕度不能超過(guò)60%，而過(guò)多人進(jìn)入儀器室呼出的二氧化碳就多，測(cè)試譜圖中二氧化碳峰就會(huì)突出，從而影響測(cè)試結(jié)果.在壓片時(shí)溴化鉀的取用量一般為200 mg 左右，應(yīng)根據(jù)制片后的片子厚度來(lái)控制溴化鉀的用量，一般片子厚度應(yīng)該在0.5 mm以下.讓學(xué)生自己選擇不同的樣品制作壓片，并將壓片過(guò)程給其他同學(xué)們講述，限時(shí)10 min 左右，教師對(duì)學(xué)生所講述內(nèi)容進(jìn)行概括總結(jié)，逐一點(diǎn)評(píng).

5 改革期末成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式

以前的評(píng)價(jià)方式不能準(zhǔn)確地把握學(xué)生掌握儀器的詳細(xì)情況，因此我們?cè)黾硬僮骺荚?，采取多元組合的評(píng)價(jià)方式，將考核分為平時(shí)實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和儀器操作及提問(wèn)三個(gè)方面，其中儀器操作考核及提問(wèn)占期末總成績(jī)的50%.同學(xué)們一聽(tīng)需要考儀器操作并且要提問(wèn)，就認(rèn)真地對(duì)待考試，因?yàn)橐脙x器操作需要學(xué)生平時(shí)進(jìn)行過(guò)操作，且還要回答問(wèn)題，如果不對(duì)儀器原理和操作熟練的話，很難回答出來(lái).通過(guò)改革期末成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式，使實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)突出了“重學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)、重學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程、重學(xué)生創(chuàng)新思維”的特色，能更加公平地、客觀地反映學(xué)生的儀器分析實(shí)驗(yàn)真實(shí)水平，并能提高學(xué)生學(xué)習(xí)儀器分析實(shí)驗(yàn)的興趣，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[5].同時(shí)，通過(guò)我院開(kāi)設(shè)的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生學(xué)習(xí)掌握了大型儀器的操作過(guò)程，為下一步做畢業(yè)論文或者畢業(yè)時(shí)就業(yè)需要使用大型儀器做了充分準(zhǔn)備.

6 加強(qiáng)儀器管理，建立一套測(cè)試服務(wù)體系

如何管理好紅外光譜儀，讓其充分發(fā)揮效益是實(shí)驗(yàn)管理員的首要任務(wù).為此，我們實(shí)行了加強(qiáng)儀器管理，建立一套測(cè)試服務(wù)體系.（1）紅外光譜儀實(shí)行專(zhuān)人管理，儀器管理員負(fù)責(zé)編寫(xiě)簡(jiǎn)單的儀器操作步驟，并將其掛在墻上有利于操作者參考使用.（2）學(xué)生使用紅外光譜儀應(yīng)先預(yù)約，在管理員確認(rèn)他們會(huì)使用此儀器時(shí)，才允許操作儀器，學(xué)生測(cè)試要嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，如在操作時(shí)遇到異?；蛘吖收蠒r(shí)要及時(shí)撥打管理員的電話，以便及時(shí)排除故障或發(fā)現(xiàn)問(wèn)題.操作完后登記儀器操作者名字、儀器運(yùn)行狀況、開(kāi)機(jī)時(shí)間等.（3）使用者在開(kāi)機(jī)前首先檢查紅外室和儀器的衛(wèi)生情況，是否清潔，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)向管理員反映，以便找上一次使用者問(wèn)明情況，知情不報(bào)者追查當(dāng)次使用者責(zé)任.（4）在寒暑假和畢業(yè)前一段時(shí)間適當(dāng)增加紅外室開(kāi)放時(shí)間，以便學(xué)生測(cè)試樣品.（5）本校學(xué)生使用紅外光譜儀暫不收費(fèi)，但違反操作規(guī)程造成儀器損壞或發(fā)生事故的，視情節(jié)輕重，對(duì)責(zé)任者處以批評(píng)教育、書(shū)面檢查、罰款等處分. ■

[1]楊士春. 儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式開(kāi)發(fā)[J]. 寧夏農(nóng)林科技，2012，53（08）：113-114.

[2]尹燕霞，魏群. 管好用好大型儀器設(shè)備的幾項(xiàng)措施[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24(07)：166-168.

[3]呂海濤. 儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué), 2011，14（03）：16-18.

[4]崔連義. 儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革之實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（02）：189-192.

[5]陳蘭化. 淺談儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J]. 淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2009，30（04）：88-90.

【責(zé)任編輯 潘琰佩】

Exploration on Experimental Reform and Management Mode of Fourier Transform Infrared Spectrometer Teaching

LIU Rong-jun，LUO Zhi-hui，WEI Qing-min，ZENG Chu-jie
（School of Chemistry and Materials, Yulin Normal University, Yulin, Guangxi 537000）

This paper analyses the current existing problems of Fourier Transform Infrared Spectrometer in teaching and management, discusses the model and method of Fourier Transform Infrared Spectrometer teaching and managing. By reforming the teaching methods and teaching mode, we help students quickly master infrared spectrometer operating process, thus improving the effect of the infrared spectrometer experiment teaching. Through the reform of the management pattern, we reduce the instrument administrator working strength, improve the efficiency of the instrument, and reduce the failure rate of the instrument.

Fourier Transform Infrared Spectrometer; teaching mode; management mode

G642.0

A

1004-4671（2015）02-0062-03

2014-10-20

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21265024），玉林師范學(xué)院青年科研項(xiàng)目（2011YJQN07）。

劉榮軍（1977～），男，廣西桂林人，玉林師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院實(shí)驗(yàn)師。主要研究方向：儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)。