梁向暉,鐘偉強,毛秋平

(華南理工大學 化學與化工學院，廣東 廣州 510640)

研究生化學實驗課程教學改革探討

梁向暉,鐘偉強,毛秋平

(華南理工大學 化學與化工學院，廣東 廣州 510640)

傳統(tǒng)研究生實驗教學的學術化和程式化培養(yǎng)方案，嚴重制約學生的實踐能力。該文從現(xiàn)代化學分析技術課程教學及研究生培養(yǎng)的現(xiàn)狀出發(fā)，以學生研究前沿的文獻資料作為新的教學內(nèi)容，利用實驗室的先進儀器，組織學生自帶樣品進行測試，采集并解析圖譜，建立教學案例(卡片庫)。該課程教學內(nèi)容及教學方法的改革，有利于提升研究生的創(chuàng)新意識，增進其操作技能，為后續(xù)科研論文的順利開展奠定基礎。

現(xiàn)代化學分析技術；研究生培養(yǎng)；實驗教學改革；能力

研究生實驗教學是高等教育人才培養(yǎng)體系中必不可少的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的研究生實驗教學培養(yǎng)方案，通常采用已有的學術研究成果，進行驗證式實驗教學，并按照實驗教材的順序程式化進行。這種實驗教學模式，內(nèi)容乏味，很難提高學生學習的興趣和實踐能力。研究生實驗教學的目標是培養(yǎng)學生的實踐動手能力，提升學生的創(chuàng)新激情，進而培養(yǎng)其獨立自主的創(chuàng)新能力[1-2]。因此，需對其現(xiàn)有實驗教學模式進行大膽改革。

華南理工大學十分重視研究生實踐能力的培養(yǎng)，提高研究生動手能力，自2010年起，獨立設置了化學類研究生2個學分的選修課——“現(xiàn)代化學分析技術”課程。該課程作為現(xiàn)代物質(zhì)結構分析的一個重要手段, 在各領域中得到了廣泛的應用, 已成為鑒定各種化合物以及測定其結構的最常用方法。通過該實驗課程的學習，極大地提升了學生對學科前沿知識的認知，培養(yǎng)了學生的實際操作技能，同時為其后期的科研論文的順利實施打下了良好的科研基礎。本文闡述了在該課程教學改革方面的探索與認識。

1 化學研究生創(chuàng)新實踐現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)代化學分析技術課程現(xiàn)狀

在國內(nèi)外,“現(xiàn)代化學分析技術”通常作為化學、化工、生命科學、材料科學、環(huán)境科學、醫(yī)藥食品等諸多領域的碩士研究生專業(yè)基礎課。一般側重介紹光、電、色、磁等物理化學方法基礎理論知識；通過授課培訓、實際操作等方式，向?qū)W生講解每一臺儀器設備的基本內(nèi)容，讓學生在較短的時間內(nèi)了解儀器設備構成，培養(yǎng)學生獨立操作如核磁共振儀、X-射線衍射儀等貴重儀器設備的能力，為其從事科研工作打下堅實的基礎。

在華南理工大學，現(xiàn)代化學分析技術課程作為化學與化工學院碩士研究生的學位選修課, 是圓滿完成碩士學位論文的基礎。目前，開設該課程的專業(yè)主要有：有機化學,應用化學,分析化學，無機化學,物理化學,化學工程等。自2010年開設以來，該課程深受各相關專業(yè)碩士生的歡迎與好評(每學期約有60位研究生選修), 同時吸引了本院和外院的博士生來旁聽。甚至有許多學生是帶著科研任務中遇到的實際問題來聽課和參與討論的。該課程的開設，不僅幫助學生解決實際科研中存在的諸多問題, 而且能大大提升學生利用現(xiàn)代化學分析方法和技術解析化合物結構的能力。

1.2 化學研究生實驗平臺現(xiàn)狀

當前，隨著全國研究生招生規(guī)模的不斷擴大，高等學校發(fā)展層次不平衡。如“985”“211”學校，教育部及地方投入了大量的資金，構建了一流實驗平臺，并從國內(nèi)外引進大量的高素質(zhì)、高水平科研人才，為研究生創(chuàng)新平臺的建設、研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下良好的基礎；而普通高等院校，由于財力的原因，實驗設施簡陋、老化，很難適應現(xiàn)代實驗分析的需求；研究生導師自身因為科研資金有限，導致研究生從事一些低水平、重復性的科研工作，這不僅浪費人才資源，同時使學生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)大打折扣。

另一方面，當前研究生教育只重視傳授基本理論和方法，較少關注現(xiàn)代技術的不斷創(chuàng)新和根據(jù)研究生導師的研究方向、結合研究前沿進行創(chuàng)新實驗教學。學生常常只是依照老的實驗教材，進行驗證式的實驗操作，不僅適應不了現(xiàn)代化學實踐的需要，而且對學生創(chuàng)新興趣、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)產(chǎn)生消極影響。

基于化學分析與實驗技術在現(xiàn)代相關領域研究中所起的重要作用, 結合我校實際情況, 并從化學化工、生命科學、材料科學、環(huán)境科學、醫(yī)藥食品等相關專業(yè)的發(fā)展趨勢來看, 迫切需要加強研究生現(xiàn)代化學分析技術課程的改革，建立其大型儀器測試創(chuàng)新實踐基地。

2 化學研究生創(chuàng)新實踐教育舉措

2.1 推動教學內(nèi)容和教學方法的創(chuàng)新

化學分析方法發(fā)展迅速, 教學應該引入最新知識。當今社會，科學技術不斷進步，科研成果不斷涌現(xiàn)。與此相對應，現(xiàn)代分析儀器日新月異，分析手段不斷創(chuàng)新，因此，二者有機結合，就能快速、有效地推動研究生的認知能力、并提升其研究水平。為適應新發(fā)展，“現(xiàn)代化學分析技術”課程教學應該以導師的研究方向為指導，以最新相關文獻、資料等為教學內(nèi)容,建立新的分析方法，使學生初步掌握現(xiàn)代儀器的基本原理、操作規(guī)程及步驟，以及對實驗結果的分析和判斷，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，為學生從事后期科研論文的工作打下堅實基礎。教師結合本校相關領域的課題, 整理和收編科研實踐中的譜圖以及采集和解析譜圖的經(jīng)驗, 建立相關教學案例(卡片庫), 使學生有更多機會進行有效的實例演習, 以提升學生解決實際科研中所遇到問題的能力。

“現(xiàn)代化學分析技術”課程不能囿于現(xiàn)有教學模式，但又不能完全脫離。在理論教學上需重視教學內(nèi)容的新穎性、先進性，在實踐教學上需結合現(xiàn)代儀器的新特點、新方法，是一種全新新型教學模式。該課程共開設32學時，其中，教師課堂理論講授16學時；設計性、創(chuàng)新性實驗16學時。課堂講授包括：大型儀器實驗室安全及現(xiàn)代化學分析技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(2 學時)；紫外、紅外光譜儀(2學時)；氣相、氣-質(zhì)聯(lián)用儀(2學時)；離子色譜、高效液相色譜儀(2學時)；原子吸收、等離子體原子發(fā)射儀(2學時)，熱重差熱聯(lián)用熱分析儀(2學時)；粒度儀、X-射線衍射儀(2學時)，以及核磁共振儀(2學時)。在16學時的設計性、創(chuàng)新性實驗中，著重加強實踐教學, 提高學生綜合技能的培養(yǎng)。由于X-射線衍射儀和核磁共振儀的價格比較昂貴, 在國內(nèi)多數(shù)開設的儀器分析課程中, 甚至學生在實際科研中, 學生沒有機會動手操作這些貴重儀器。而在國外, 這些儀器對研究生, 甚至本科生都是開放的。為了提高本校研究生的綜合技能和素質(zhì), 該課程利用化學與化工學院的資源, 組織學生帶上自己科研中的樣品進行操作培訓, 采集樣品圖譜。在教師的現(xiàn)場指導下, 學生能快速掌握從選擇合適的分析方法, 準備樣品, 采集圖譜, 處理數(shù)據(jù)到最后解析圖譜的一般程序。研究生實驗教學實施5年來，取得了較好的教學效果。如核磁共振儀，學生學會了利用Mestrenova譜圖處理軟件處理核磁原始數(shù)據(jù)的能力，運用ChemDraw進行譜圖模擬、進而進行譜圖解析的能力，使學生深刻認識到二維譜圖在結構鑒定中的重要作用，提高了學生譜圖分析和解釋問題的能力。

2.2 推動大型儀器測試創(chuàng)新實踐基地建設

近年來，為適應新形勢發(fā)展，國內(nèi)各高校紛紛投入巨資建設新型實驗教學實踐基地，積極開展科技創(chuàng)新活動，為研究生實驗教學新模式提供創(chuàng)新平臺[3-5]。實驗室經(jīng)過學校多年的財經(jīng)投入，擁有了一批先進的大型儀器設備，為廣大教師、研究生科學研究和實驗教學建立了較好的測試創(chuàng)新實踐基地。該基地的大型儀器設備主要包括:用于樣品結構和組成表征的紅外、紫外、核磁共振儀、X-射線衍射儀、等離子體原子發(fā)射光譜儀、離子色譜儀等；用于樣品高效分離的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、高效液相色譜儀等；以及樣品熱物性、粒度、電性分析的熱重-差熱聯(lián)用分析儀、粒度儀、電化學工作站等。多年來，這些大型儀器設備一直向廣大師生開放，實現(xiàn)科學、規(guī)范地為教學科研服務，取得了豐富的科研成果[6-7]。依托該實驗平臺，教師不斷地豐富實驗教學內(nèi)容，提高實驗教學工作水平；學生依據(jù)其研究方向、結合學術前沿，進行相關內(nèi)容、產(chǎn)品的測試，不僅為其后期研究課題的選題打下良好的科研基礎，而且通過課程實踐，極大地提升了學生對相關儀器設備的自主學習能力、動手操作技能，培養(yǎng)學生的觀察力、開拓創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新水平。借助該實驗平臺，教學與科研有機融合，完善了人才培養(yǎng)方式與創(chuàng)新教育模式。

2.3 提高學生綜合素養(yǎng)和擇業(yè)水平

目前，化學研究生擇業(yè)的主要方向為化學、化工相關企業(yè)、科研機構及高等院校等。這些行業(yè)考察并接納學生的主要依據(jù)就是學生的綜合素質(zhì)及科研能力。如結合導師研究方向和科學前沿，學生能獨立開展文獻檢索，并能初步提出科學問題；學生在教學實踐中養(yǎng)成良好的實驗觀察、數(shù)據(jù)記錄習慣；培養(yǎng)學生團結協(xié)作、實事求是的科研作風等；科研素質(zhì)提升的外在表現(xiàn)就是學生科研能力的提高。如查閱文獻、提高科技英語閱讀、寫作的能力；學生在測試過程中觀察能力、分析能力、特別是動手能力的培養(yǎng)；撰寫實驗報告的能力等。

現(xiàn)代社會是知識經(jīng)濟和市場經(jīng)濟的有機融合?；瘜W研究生為適應這個開放、現(xiàn)代、繁榮的社會，順應這個發(fā)展潮流，需提升自己的綜合素養(yǎng)和技能，使自己在將來的擇業(yè)上立于不敗之地。華南理工大學為化學研究生開設的新型化學實驗課程教學，就是為學生后期順利開展研究課題提供預演。學生借助新型實驗教學實踐平臺，進行獨立上機操作，不僅能驗證實驗測試原理、測試方法及測試步驟，更能培養(yǎng)掌握和操作大型儀器設備的技能，掌握現(xiàn)代先進儀器的檢測手段，為將來走向工作崗位打下堅實的基礎[8-10]。

3 結束語

研究生是我國發(fā)展生產(chǎn)力、進行科技攻關的主力軍?；瘜W研究生是化學、化工、材料、環(huán)保等領域的中堅。傳統(tǒng)實驗教學模式已無法適應這變化多端、日新月異的科學社會。因此，對現(xiàn)有實驗教學內(nèi)容和方法的改革勢在必行?；瘜W實驗教學改革立足學術前緣、結合導師的研究方向，以高?，F(xiàn)代先進儀器設備作為教學平臺，通過獨立上機的操作方式、結合課堂理論，培養(yǎng)學生獨立從事科學研究的能力，提升學生從事科學研究的綜合素養(yǎng),形成了以學生為主體的實踐教學模式[11-12]。為學生更好地融入創(chuàng)新型社會打下牢固的基礎。

[1] 崔明子，任桂英.淺談數(shù)字化語言實驗室的發(fā)展與管理[J].中國輕工教育，2009(3): 72-73.

[2] 滿秀華.數(shù)字網(wǎng)絡語音室的管理維護與應用[J].計算機光盤軟件與應用，2012(11): 150-151.

[3] 左鐵鏞.高等學校實驗室建設的作用與思考[J].實驗室研究與探索，2011，30(4): 1-5.

[4] 范冬梅.從創(chuàng)新能力的培養(yǎng)談研究生實驗教育的改革[J].實驗室研究與探索，2008，27(8): 7-9.

[5] 蔣德瓏，王克文，尹淑萍.研究生創(chuàng)新實驗實踐基地建設的探索與研究[J].實驗室科學，2011，14(3): 164-166.

[6]熊慶，陳華，李夢龍，等.構建實驗室大型儀器網(wǎng)絡預約平臺[J].實驗科學與技術，2010，8(3)：187-189.

[7]周玉巖，秦兆勇，戚國強.大型儀器設備資源共享平臺的構筑與應用實踐[J].實驗技術與管理，2010，27(9)：202-204.

[8] 劉麗葵，賀麗蘋.提升高校大型科研儀器在研究生培養(yǎng)中效能的思考[J].實驗技術與管理，2012，29(2): 203-205.

[9] 湯云暉，王波.大型儀器設備實驗教學與本科生、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，17: 129-131.

[10] 任新鋼，李曉林.大型精密儀器全天候開放使用的實踐[J].實驗技術與管理，2007，24(8): 151-153.

[11] 姜翠玉，呂志鳳，王芳珠，等.研究型化學實驗教學體系的構建與實踐[J].實驗室研究與探索,2015,34(4)：174-178.

[12] NATHAN T W.Heteronuclear multidimensional protein NMR in a teaching laboratory[J].Journal of Chemical Education,2015,93(5):1687-1691.

Exploration on the Teaching Reform of Chemical Experiment Course for Postgraduates

LIANG Xianghui,ZHONG Weiqiang,MAO Qiuping

(School of Chemistry and Chemical Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)

The traditional academic and stylized training programs for postgraduate experimental teaching seriously restricts the practical ability of students.In this paper,based on the current situation of graduate students’ course teaching in modern chemical analysis technology and of the cultivation of postgraduates, we take the literature of student research frontier as a new teaching content, use laboratory advanced instruments to organize students to take samples for testing, collect and analye the map, and establish teaching case (Card library).The reform teaching content and teaching method is helpful to improve the innovation consciousness of the graduate students and enhance their operation skills, and lay the foundation for the future research papers.

modern chemical analysis technology; postgraduate training; experimental teaching reform; ability

2015-06-02；修改日期:2017-01-10

華南理工大學學位與研究生教育改革研究項目(yjjg2014003)；華南理工大學校級教研教改項目(Y9160640)；華南理工大學探索性實驗教學項目(Y9160040)。

梁向暉(1972-)，女，碩士，高級實驗師，主要從事實驗室建設和實踐教學方面的研究。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.035