馬江波

摘 要：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到考古文物研究中科技方法與傳統(tǒng)方法的異同，是培養(yǎng)文物與博物館學(xué)專業(yè)學(xué)生自然科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容。本文根據(jù)重慶師范大學(xué)考古學(xué)及博物館學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的實(shí)際情況，通過(guò)設(shè)計(jì)紅外光譜實(shí)驗(yàn)，對(duì)紅外光譜實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了初步分析，在實(shí)際教學(xué)中取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：考古文物；紅外光譜儀；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

一、序言

考古文博類科學(xué)是文理交叉的學(xué)科，實(shí)踐性很強(qiáng)，理論課程教學(xué)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、田野發(fā)掘教學(xué)和博物館實(shí)習(xí)教學(xué)是考古文博類專業(yè)本科教育的基本教學(xué)體系。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)。以重慶師范大學(xué)考古學(xué)及博物館學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為例，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)，中心構(gòu)建了四大板塊、三個(gè)層次的教學(xué)體系。四大板塊即：田野考古、科技考古、文物保護(hù)和博物館學(xué)。在每個(gè)板塊，均設(shè)置基礎(chǔ)技能型、綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型等三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。四大板塊、三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，與每門課的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)、校內(nèi)實(shí)驗(yàn)與校外基地實(shí)踐、學(xué)校培養(yǎng)與國(guó)家文物保護(hù)項(xiàng)目相結(jié)合，構(gòu)建適應(yīng)我國(guó)考古學(xué)和文物與博物館學(xué)本科專業(yè)人才的培養(yǎng)模式。四大板塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互獨(dú)立又有交叉，儀器分析占有重要的比例，是其中科技考古類和文物保護(hù)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要內(nèi)容。

紅外光譜又稱分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，屬分子吸收光譜樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，分子吸收其中一些頻率的輻射，使振一轉(zhuǎn)能級(jí)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相應(yīng)于這些區(qū)域的透射光強(qiáng)減弱，記錄百分透過(guò)率T%對(duì)波數(shù)或波長(zhǎng)的曲線。利用紅外光譜對(duì)物質(zhì)分子進(jìn)行的分析和鑒定將一束不同波長(zhǎng)的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長(zhǎng)的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對(duì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定[1]，目前廣泛應(yīng)用于考古文物科技分析的多個(gè)領(lǐng)域，如青銅器、陶瓷器、玉器、漆器、紡織品等[2]。掌握紅外光譜相關(guān)知識(shí)，利用分析儀器對(duì)文物潛藏信息進(jìn)行認(rèn)知，是文物與博物館學(xué)專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)和人才培養(yǎng)工作的重要內(nèi)容。

重慶師范大學(xué)文物與博物館學(xué)本科專業(yè)招生文理兼收，但文科生偏多，由于文科生理科知識(shí)相對(duì)薄弱，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)有一定難度。針對(duì)上述情況，我們對(duì)紅外光譜實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和探索，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生能掌握紅外光譜儀的操作方法，正確使用儀器、準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)、正確解讀圖譜、科學(xué)表達(dá)結(jié)果，并能培養(yǎng)本專業(yè)科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，使學(xué)生熟知紅外光譜儀在文物研究中的作用。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

紅外光譜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)方式采用基本理論講解、分析儀器介紹、實(shí)驗(yàn)操作演示、學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的辦法。加深學(xué)生對(duì)紅外光譜儀的熟悉程度，知道該方法在文物研究中的應(yīng)用原理，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。

針對(duì)學(xué)生理科基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，動(dòng)手能力缺乏，傳統(tǒng)文物研究方法和科技方法差異較大的現(xiàn)實(shí)情況。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)擬定為讓學(xué)生了解紅外光譜實(shí)驗(yàn)的基本原理，熟悉紅外光譜儀的基本操作方法；掌握實(shí)驗(yàn)樣品的制作、分析測(cè)試和譜圖的解讀方法；具備應(yīng)用分析儀器研究古代文物，并了解與傳統(tǒng)研究方法的差異和相結(jié)合研究的方法。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

結(jié)合化學(xué)材料類紅外光譜實(shí)驗(yàn)教學(xué)[3]，通過(guò)前期準(zhǔn)備，在文物材料分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)過(guò)程步驟為：課件講解→觀看視頻→實(shí)驗(yàn)演示→制作樣品→上機(jī)測(cè)試→解讀譜圖→表述結(jié)果→發(fā)表見(jiàn)解[4]。

課件講解：利用多媒體課件讓學(xué)生首先了解紅外光譜儀和基本原理，講解樣品的制備過(guò)程和注意事項(xiàng)，重點(diǎn)講述固體樣品的制備，譜圖的解讀方法等理論知識(shí)。

觀看視頻：給學(xué)生播放知名高校實(shí)驗(yàn)中心的多媒體教學(xué)視頻，讓學(xué)生結(jié)合前面理論講解熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。觀看過(guò)程中要留心注意實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教師強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，并講解樣品處理不當(dāng)對(duì)紅外譜圖的影響及解決方法等。

實(shí)驗(yàn)演示：由實(shí)驗(yàn)教師演示樣品的制備過(guò)程，鑒于陶器殘片較為常見(jiàn)，紅外光譜在其研究中也較多見(jiàn)[5]，本實(shí)驗(yàn)以考古工地帶回的古代陶器殘片為實(shí)驗(yàn)樣本。

制作樣品：將學(xué)生五個(gè)人分為一組，每組合作制一個(gè)樣品，制樣過(guò)程中老師予以指導(dǎo)和點(diǎn)撥。

上機(jī)測(cè)試：在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生親手操作儀器分析樣品，在分析過(guò)程中教師再次強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。

解讀圖譜：指導(dǎo)學(xué)生針對(duì)自己制作的樣品所得圖譜進(jìn)行解讀，讓學(xué)生熟記主要的文物中含有礦物的圖譜。

表述結(jié)果：針對(duì)文物的考古背景，結(jié)合考古類型學(xué)、文化因素分析等方法，綜合判斷，科學(xué)表述研究結(jié)果。

發(fā)表見(jiàn)解：讓學(xué)生自由發(fā)言，發(fā)表對(duì)紅外光譜在文物研究中應(yīng)用的見(jiàn)解，實(shí)驗(yàn)教師對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)重難點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)同課堂教學(xué)的理論講解不同，實(shí)際動(dòng)手操作是其主要特征，根據(jù)教學(xué)總結(jié)，以下幾點(diǎn)為教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（一）制作樣品

考古學(xué)、文物與博物館學(xué)專業(yè)學(xué)生在未進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，基本沒(méi)有接觸過(guò)分析儀器，對(duì)紅外光譜儀也是初步認(rèn)識(shí)，作為實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)步驟，樣品的制備是教學(xué)的重點(diǎn)。為了增強(qiáng)學(xué)生的積極性，依舊五人一組，每組同學(xué)合作制備一個(gè)陶片固體樣品。在學(xué)生動(dòng)手制作過(guò)程中，反復(fù)強(qiáng)調(diào)制樣要點(diǎn)，加深學(xué)生的記憶，并明白制樣失誤可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。

（二）解讀譜圖

紅外光譜譜圖的解讀是該實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)同時(shí)也是難點(diǎn)。結(jié)合同學(xué)們自己制作的實(shí)驗(yàn)樣品分析得出的圖譜，給同學(xué)講解紅外光譜譜圖的基本解讀原理，并結(jié)合顏料、瓷器、絲綢等其他文物紅外光譜譜圖給予比較講解，觸類旁通、舉一反三。在讓學(xué)生組互相評(píng)價(jià)對(duì)方的分析結(jié)果并提出意見(jiàn)。

（三）紅外光譜在文物研究中的應(yīng)用

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和圖譜解讀，讓學(xué)生熟悉紅外光譜的整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，并知道在文物研究中的簡(jiǎn)單應(yīng)用后，給學(xué)生講解紅外光譜在文物研究中的優(yōu)缺點(diǎn)。指引學(xué)生思考，從文物研究的目的和文物材質(zhì)探討紅外光譜分析技術(shù)在文物研究中的實(shí)際應(yīng)用，和傳統(tǒng)方法的區(qū)別在什么地方。古代文物樣品多為混合物，單一的分析方法并不是能夠完全準(zhǔn)確判斷其材料屬性，往往要結(jié)合多種分析儀器，如拉曼光譜分析儀、X射線衍射儀、X射線熒光儀等。儀器分析所得圖譜解讀，在表述結(jié)果時(shí)要結(jié)合考古文化背景予以細(xì)致的分析，不然會(huì)偏離歷史事實(shí)。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)紅外光譜實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)教學(xué)方法，在考古文博類教學(xué)中取得了良好的教學(xué)成效。不僅夯實(shí)了考古文博類專業(yè)學(xué)生對(duì)紅外光譜理論知識(shí)的理解，而且初步掌握了紅外光譜實(shí)驗(yàn)的制樣、測(cè)試和讀譜方法，對(duì)紅外光譜在文物科技分析中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)有了深入認(rèn)識(shí)，為今后紅外光譜分析技術(shù)在考古文物研究中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為大學(xué)實(shí)踐教學(xué)中的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行有效設(shè)計(jì)和改新，是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的重要途徑?，F(xiàn)代分析儀器在文物研究中的應(yīng)用越來(lái)越廣，通過(guò)進(jìn)一步的有效探索和改進(jìn)，重慶師范大學(xué)考古文博類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)將會(huì)取得長(zhǎng)足的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙志剛.紅外光譜分析原理及在礦山地質(zhì)中的應(yīng)用淺析.化工管理，2015年第2期.

[2] 武望婷等.紅外光譜在文物鑒定及保護(hù)中的應(yīng)用. 首都博物館，2009年00期.

[3] 胡萬(wàn)群.三步式紅外光譜實(shí)驗(yàn)教學(xué)法. 光譜實(shí)驗(yàn)室，2010 年第2期.

[4] 實(shí)驗(yàn)流程參考：陳彪. 科技考古課程中紅外光譜實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討.沿海企業(yè)與科技，2011年第4期.

[5] 王倩倩等. WDXRF和 FTIR對(duì)古滇國(guó)遺址出土陶器的初步分析，光譜實(shí)驗(yàn)室，2013年第6期.