馮薇　李菁　牛麗穎

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)成為拓展人類(lèi)能力的創(chuàng)造性工具。與此同時(shí)，信息技術(shù)日益融入教育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中。波譜解析是《儀器分析》課程中難點(diǎn)相對(duì)集中的部分，筆者在波譜解析教學(xué)中廣泛應(yīng)用信息化教學(xué)，以期進(jìn)一步易化重難點(diǎn)知識(shí)，提高該部分內(nèi)容的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：儀器分析；波譜解析；信息技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）03-0211-02

《儀器分析》是藥學(xué)、中藥學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生從事本專(zhuān)業(yè)科研、生產(chǎn)工作必備的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要組成部分?！秲x器分析》主要由三部分組成，即電化學(xué)、波譜分析及色譜分析，波譜解析是這三部分中最難掌握的。該部分教學(xué)的主要任務(wù)是講授紫外光譜（UV）、紅外光譜（IR）、核磁共振光譜（NMR）和質(zhì)譜（MS）的基本原理、特征、規(guī)律及圖譜解析技術(shù)，并介紹這四大光譜解析技術(shù)的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生掌握解析簡(jiǎn)單有機(jī)化合物波譜圖，推斷其結(jié)構(gòu)的能力[1]。

由于波譜解析部分各大光譜學(xué)的基本原理及基本內(nèi)容過(guò)于抽象，難以理解掌握，歷來(lái)是教師難教、學(xué)生難學(xué)的一門(mén)課。如何上好這門(mén)課，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，一直是我們探索的問(wèn)題。鑒于波譜解析部分對(duì)多門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課（如中藥化學(xué)或天然藥物化學(xué)）的重要性和未來(lái)考研、工作的實(shí)用性，根據(jù)本門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，我們結(jié)合實(shí)際教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)，將部分本專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用到波譜解析的教學(xué)中，有力地扭轉(zhuǎn)了課程枯燥難懂、空洞抽象的印象，學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)熱情也有了顯著提高。

現(xiàn)將教學(xué)中的體會(huì)總結(jié)如下。

一、軟硬件相結(jié)合的信息技術(shù)應(yīng)用

波譜解析課的主要目的是使學(xué)生學(xué)會(huì)解析圖譜，從圖中推導(dǎo)出有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)信息。在具有紫外光譜、紅外光譜、核磁共振和質(zhì)譜等基礎(chǔ)知識(shí)以后，要熟練地掌握解析圖譜的技巧，必須多做波譜習(xí)題，才能做到熟能生巧[2]，尤其是最后的綜合解析部分，主要以講解習(xí)題和練習(xí)答疑為主。為了帶動(dòng)學(xué)生融入課堂氣氛，筆者堅(jiān)持以板書(shū)的形式講解習(xí)題，此時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題：大量的習(xí)題勢(shì)必產(chǎn)生大量的板書(shū)，教師在書(shū)寫(xiě)板書(shū)時(shí)背對(duì)學(xué)生，不能夠及時(shí)與學(xué)生交流得到反饋；同時(shí)大量板書(shū)所帶來(lái)的清理時(shí)間也使得有限的習(xí)題講解時(shí)間變得更少。為了解決這些問(wèn)題，我們嘗試在波譜解析的習(xí)題講解課上使用數(shù)位板及其配套軟件，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。以前教學(xué)中，數(shù)位板的使用僅僅是在數(shù)字繪圖領(lǐng)域，或其他學(xué)科的微課制作中，現(xiàn)在數(shù)位板被應(yīng)用到了波譜解析的習(xí)題課，我們可以直接在譜圖上解題，更加直觀，教師始終面對(duì)學(xué)生，習(xí)題講解的過(guò)程中，思路連貫，交流順暢，學(xué)生的反饋也可以及時(shí)觀察到。我們也嘗試過(guò)將解題過(guò)程制作成微課播放，但相比之下，在課堂上直接應(yīng)用師生互動(dòng)的效果更好，更能引發(fā)帶動(dòng)學(xué)生思考的積極性。

“錄屏軟件+應(yīng)用軟件”，手機(jī)、數(shù)碼單反、攝像機(jī)、數(shù)位板與錄課筆，軟硬件融為一體的微課錄制系統(tǒng)，使信息技術(shù)運(yùn)用愈發(fā)簡(jiǎn)易便捷。我們也嘗試著將某些小問(wèn)題以微課的形式錄制講解，提供給學(xué)生在課下用以參考。這樣的形式無(wú)疑吸引了更多學(xué)生付出時(shí)間預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)，提高了學(xué)生的自學(xué)能力，不僅對(duì)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)大有裨益，同時(shí)也使波譜解析原本晦澀難懂的原理部分變得更容易接受。從學(xué)生的角度而言，微課不僅可以反復(fù)播放，加深理解和鞏固，還是教師對(duì)學(xué)生一對(duì)一的講解和演示，主觀感受不同于一群學(xué)生共同聽(tīng)課。微課除了在儀器分析的理論教學(xué)中能夠一展所長(zhǎng)，我們也借鑒了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用微課的經(jīng)驗(yàn)[3]，微課的使用得到了進(jìn)一步拓展。

儀器分析作為一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，以分析儀器為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和含量。學(xué)習(xí)儀器分析的原理最終仍是為了儀器的操作使用打基礎(chǔ)，因此儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯的格外重要。

錄制成微課介紹的實(shí)驗(yàn)，比起教師單純講解枯燥的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要生動(dòng)直觀的多。同時(shí)，這種類(lèi)似“一對(duì)一”的演示，也避免了教師在一臺(tái)儀器面前講解時(shí)只有少數(shù)學(xué)生能夠湊在周?chē)?，而多?shù)學(xué)生由于空間局促無(wú)法看清聽(tīng)清的缺點(diǎn)。例如，紫外分光光度計(jì)的使用錄制成微課后，儀器的維護(hù)、使用、清潔等步驟一一詳細(xì)介紹，學(xué)生可以清楚地從錄像中看到調(diào)零校百的方法、測(cè)定前樣品在比色皿中的潤(rùn)洗、比色皿清潔擦拭的方向、比色皿中液體應(yīng)該加入多少才可以使入射光成功透射從而得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

現(xiàn)實(shí)中還有些困難在學(xué)生了解和使用儀器的過(guò)程中產(chǎn)生了巨大的障礙，例如，多數(shù)院校中核磁共振波譜儀由于儀器耗材及其維修養(yǎng)護(hù)均價(jià)格不菲，并未配備，不能夠讓學(xué)生參與該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作。我們可以通過(guò)教師在其他院校或科研院所錄制核磁共振波譜儀實(shí)驗(yàn)操作的微課，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)、了解核磁共振波譜儀的原理、使用方法和注意事項(xiàng)。通過(guò)這樣的微課教學(xué)，學(xué)生不再對(duì)核磁共振波譜儀感到陌生、遙遠(yuǎn)。

通過(guò)微課介入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，并掌握一些分析儀器基本操作和維護(hù)技巧，解決實(shí)驗(yàn)內(nèi)容枯燥、儀器數(shù)量不足、課時(shí)有限、不能讓每一個(gè)學(xué)生操作等問(wèn)題。

二、現(xiàn)代專(zhuān)業(yè)工具軟件的應(yīng)用

波譜解析教學(xué)中存在很難理解的知識(shí)，且具極強(qiáng)的抽象性，往往需要具備較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)和創(chuàng)造性思維能力，才能正確理解并加以應(yīng)用。而專(zhuān)業(yè)工具軟件的出現(xiàn)，可以幫助教師向?qū)W生介紹一些直觀、快捷的方法技巧來(lái)幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí)點(diǎn)，通常會(huì)得到事半功倍的效果。

例如，在學(xué)習(xí)2D-NMR中的NOE效應(yīng)時(shí)，可以應(yīng)用CambridgeSoft公司開(kāi)發(fā)的ChemOffice系列工具包，用其中的ChemDraw模塊先畫(huà)出要舉例的化學(xué)結(jié)構(gòu)，Chem3D模塊將其轉(zhuǎn)化為立體結(jié)構(gòu)，不同的核或官能團(tuán)之間其產(chǎn)生NOE效應(yīng)的必要條件“空間距離近”就變得生動(dòng)直觀，容易被學(xué)生理解。另外，ChemNMR功能可預(yù)測(cè)13C和1H的NMR模擬光譜，為結(jié)構(gòu)綜合解析提供了必要的參考依據(jù)。

具有類(lèi)似繪圖功能及結(jié)構(gòu)解析參考的軟件還有chemaxon公司出品的marvinbeans以及ACD公司出品的ChemSketch。

三、現(xiàn)代數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)的應(yīng)用

新世紀(jì)，社會(huì)信息化已成為不可阻擋的時(shí)代潮流，信息已經(jīng)成為最重要的戰(zhàn)略資源之一。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，社會(huì)信息量激增，信息呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng)趨勢(shì)，信息檢索能力已成為能夠成功解析波譜的一項(xiàng)必備技能。

（一）有機(jī)化合物圖譜庫(kù)

日本的SDBS有機(jī)化合物譜圖庫(kù)，（http：//sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi）免費(fèi)提供大量有機(jī)化合物的光譜數(shù)據(jù)，不僅可以通過(guò)化合物名稱(chēng)、分子量或CAS號(hào)等信息查詢(xún)相關(guān)化合物的紅外、紫外、質(zhì)譜及核磁光譜，而且可以輸入實(shí)驗(yàn)所得光譜數(shù)據(jù)查詢(xún)相應(yīng)化合物。

西班牙的Natural Products 13C NMR Database（http：//c13.usal.es/c13/usuario/views/inicio.jsp？lang=en&country=EN）可以免費(fèi)提供一些天然產(chǎn)物的13C譜數(shù)據(jù)。

弗吉尼亞理工大學(xué)有機(jī)化合物數(shù)據(jù)庫(kù)Organic Compounds Database，Virginia Tech（http：//www.colby.edu/chemistry/cmp/cmp.html）界面類(lèi)似日本的SDBS，目前可以免費(fèi)查詢(xún)到2483個(gè)有機(jī)化合物的圖譜數(shù)據(jù)。

有機(jī)小分子生物活性數(shù)據(jù)PubChem（http：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）被整合進(jìn)了美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（NCBI），作為NCBI一個(gè)子項(xiàng)存在，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的化學(xué)組成資料集可經(jīng)由FTP免費(fèi)下載，部分化合物的光譜數(shù)據(jù)可以從中檢索到。

我國(guó)開(kāi)發(fā)的微碳譜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.nmrdata.com/）是有機(jī)化合物核磁共振碳譜數(shù)據(jù)庫(kù)的索引，目前收載有機(jī)化合物727167個(gè)，并設(shè)有化合物名稱(chēng)、作者、植物名稱(chēng)、分子式等多種檢索模式。

（二）可檢索到包含相關(guān)化合物數(shù)據(jù)文章的搜索引擎

多數(shù)搜索引擎是免費(fèi)的，但是否可以得到全文取決于高校或科研單位所購(gòu)買(mǎi)的數(shù)據(jù)庫(kù)的權(quán)限。中文數(shù)據(jù)檢索查詢(xún)網(wǎng)站主要有中國(guó)知網(wǎng)（http：//www.cnki.net/）、維普網(wǎng)（http：//www.cqvip.com/）等。本專(zhuān)業(yè)常用的國(guó)外知名數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)列舉如下：SciFinder Scholar（https：//scifinder.cas.org）是美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（ACS）旗下的化學(xué)文摘服務(wù)社CAS（Chemical Abstract Service）所出版的《Chemical Abstract》化學(xué)文摘的在線版數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)版，除可查詢(xún)每日更新的CA數(shù)據(jù)回溯至1907年外，更提供讀者自行以圖形結(jié)構(gòu)式檢索，它是全世界最大、最全面的化學(xué)和科學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

Pubmed（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/）是以NCBI開(kāi)發(fā)的MEDLINE為數(shù)據(jù)庫(kù)的生物醫(yī)藥搜索引擎，是目前應(yīng)用最為廣泛的免費(fèi)搜索引擎。

另外，谷歌學(xué)術(shù)搜索引擎（https：//scholar.google.com）也十分方便快捷，更適合已知文章或資料名稱(chēng)的搜索。

四、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代社會(huì)中，無(wú)以計(jì)數(shù)的信息化新技術(shù)層出不窮，使教師運(yùn)用信息技術(shù)的門(mén)檻越來(lái)越低，教育技術(shù)應(yīng)用能力也越來(lái)越強(qiáng)，這都為進(jìn)一步推進(jìn)信息技術(shù)與課程深度融合提供了便利條件。怎樣充分利用科學(xué)的現(xiàn)代信息技術(shù)和方法，及時(shí)提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力，跟上學(xué)科前沿研究的步伐，是每一個(gè)教育工作者必須思考的問(wèn)題?，F(xiàn)代化的教育需要現(xiàn)代化的技術(shù)手段和方法，需要與時(shí)俱進(jìn)才能培養(yǎng)出合格人才。

參考文獻(xiàn)：

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