崔士強 鄭春紅 蒲守智

摘要：本文探索出了新的基于創(chuàng)新實驗的《波譜解析》課程教學模式，包括波譜解析結(jié)合創(chuàng)新型實驗的教學目的、教學內(nèi)容、方法、途徑及組織形式等。通過基礎(chǔ)理論知識和創(chuàng)新型實驗教學的開展，激發(fā)研究生的學習興趣和創(chuàng)新思維習慣，培養(yǎng)研究生求異探索的科學品質(zhì)、實驗?zāi)芰?、科研思維能力、創(chuàng)造能力、分析問題和解決問題的能力，以及科學研究素養(yǎng)和良好的科學品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：波譜解析；創(chuàng)新實驗；課程建設(shè)；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）06-0122-03

《波譜解析》課程的主要內(nèi)容包括核磁、質(zhì)譜、紅外和紫外的基本原理、基本方法及應(yīng)用，是江西科技師范大學化學一級學科碩士研究生的必修課程。研究生通過本課程的學習，應(yīng)該能夠?qū)σ阎衔锝Y(jié)構(gòu)進行確認，并且能夠?qū)ξ粗袡C化合物結(jié)構(gòu)進行解析。因此，掌握波譜解析的基本原理和方法并熟練地應(yīng)用，已經(jīng)成為化學專業(yè)研究生所必需的技能。

目前，研究生的學習主要是通過對確定知識的掌握和不確定知識的獲得來實現(xiàn)。對確定知識的掌握，即對基礎(chǔ)知識和基本理論的理解固然不容忽視，而對不確定知識的獲得則要更加重視。在對不確定知識獲得的過程中，要充分發(fā)揮人的主觀能動性和創(chuàng)新思維，這個過程對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。所以，開展和實施創(chuàng)新型實驗教學，既可以拓展研究生教學的視野，豐富研究生教學內(nèi)容，又能夠為研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

為了使研究生更好地掌握確定知識握以及獲得不確定知識，在教學內(nèi)容上，我們緊密遵循波譜解析理論的科學體系，與科學、技術(shù)、社會緊密聯(lián)系，開放實驗室，培養(yǎng)研究生的科學探究和創(chuàng)新精神，使《波譜解析》課程與創(chuàng)新型實驗結(jié)合起來，與研究能力結(jié)合起來，與提高學生的考博率結(jié)合起來，與擴大學生的就業(yè)率結(jié)合起來，充分發(fā)揮研究生的主體作用，有利于培養(yǎng)研究生的思維能力、創(chuàng)造性和創(chuàng)新意識。

一、課程體系的構(gòu)建

創(chuàng)新實驗教學內(nèi)容比較抽象，不僅要使研究生真正了解并掌握課程中的基礎(chǔ)理論知識，還需要讓其掌握課程中所涉及的大型儀器的操作，以及創(chuàng)新型實驗的技巧和方法。因此，要從教學內(nèi)容、教學手段和教學方法等方面對課程內(nèi)容進行重新構(gòu)建。

第一，確定教學目標，優(yōu)選教學內(nèi)容，細化知識點，抓住重點突破全局，緊密遵循創(chuàng)新理論的科學體系。由于四大譜學涉及了分析化學、有機化學和物理學等多學科的知識，并且每一種譜學都涉及大量的圖譜數(shù)據(jù)。這些知識點和圖譜數(shù)據(jù)抽象且不成系統(tǒng)，學生要在短時間內(nèi)理解，具有相當?shù)碾y度。因此，我們希望通過對教學內(nèi)容的優(yōu)化和細化，分清主次，以核磁為主，其次是質(zhì)譜和紅外。對于波譜原理和影響因素等基本知識部分，要特別透徹明晰地講授。將授課教師或研究生的研究結(jié)果作為案例引入教學，便于學生將理論知識和實際問題結(jié)合起來，培養(yǎng)研究生的科學研究素養(yǎng)。以實際應(yīng)用為導向，為學生提供大量譜圖供學生課后思考和解析。檢驗學生學習效果的考核，按開、閉卷結(jié)合的方式進行?？傊瑒?chuàng)新實驗《波譜解析》課程的構(gòu)建是對教學方式的探索，也是社會主義新時代對學生創(chuàng)新能力和科研能力培養(yǎng)的要求。在有限的時間內(nèi)最大程度地激發(fā)學生的學習興趣，并全面掌握該課程的主要內(nèi)容，提高學生解決科研實際問題的能力的同時，學生的綜合能力也會獲得較大提高。

第二，教學手段多樣化，基礎(chǔ)知識以多媒體教學為主，抽象的實驗內(nèi)容通過構(gòu)建虛擬仿真實驗室給予形象化，從而改變傳統(tǒng)的教學模式?！恫ㄗV解析》課程的知識點繁雜而且抽象，需要分析大量的圖譜案例。如果按照傳統(tǒng)的板書教學手段，在有限的課時內(nèi)很難完成本課程全部的教學工作量，教學效果也會大打折扣。學生在面對各類圖譜時，很難將其與分子結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。因此，我們采用多種教學手段。首先，通過多媒體輔助教學，將抽象的基礎(chǔ)知識具體化，使學生更快更好地掌握基礎(chǔ)知識，提高學生的學習興趣。其次，通過構(gòu)建虛擬實驗室，把譜圖的獲得過程直接生動地展示給學生，以此提高學生操作儀器的能力，同時避免由于不了解儀器的構(gòu)造和操作規(guī)程而損壞儀器。最后，通過構(gòu)建圖譜和分子結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，結(jié)合動畫向?qū)W生展示各種譜圖的綜合解析過程，增加學生對圖譜解析過程的感性認識，從而更加熟練地將波譜解析應(yīng)用到實際科研當中。

第三，基礎(chǔ)理論與創(chuàng)新型實驗同步相結(jié)合，綜合科學研究的綜合實驗，結(jié)合研究生的研究方向設(shè)計創(chuàng)新實驗，使學生能夠親自操作每一種波譜解析儀器，讓學生懂得如何應(yīng)用現(xiàn)有譜學知識和儀器，對創(chuàng)新實驗中的已知化合物進行確認，以及對實驗過程中的未知化合物結(jié)構(gòu)進行表征，從而為研究生學習期間的科研活動奠定堅實的基礎(chǔ)。同時，結(jié)合研究生的研究方向，優(yōu)選教學內(nèi)容，細化知識點，把課程內(nèi)容融入研究項目，讓研究生在科研實驗過程中牢固掌握和應(yīng)用譜學知識，為其后續(xù)的科研活動服務(wù)。

另外，結(jié)合我校教師科研項目，開放研究實驗室以及現(xiàn)有的波譜解析儀器等，讓研究生在有機合成、產(chǎn)物分離和結(jié)構(gòu)表征等方面進行系統(tǒng)化的創(chuàng)新研究學習，以培養(yǎng)研究生的探索精神和實際科研能力，從而提高研究生的創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)。

綜上所述，基于創(chuàng)新實驗的《波譜解析》課程構(gòu)建思路如圖1所示。

二、課程體系的實施

本課程體系的實施是按“學習過程”“教學過程”和“教學目標”三個模塊進行的，如圖2所示。一般來說，研究生的學習過程是按照“認知—探究—論證—創(chuàng)新”的方式逐級進行的。這是一個循序漸進的過程，從最開始的接受知識到理解知識，然后對知識的驗證，最后是發(fā)現(xiàn)問題，創(chuàng)造新的知識。

1.在“認知”階段，教學過程主要采用的是課堂理論教學，涉及各種波譜解析儀器的基本原理、發(fā)展概況及特點，儀器各部件的適應(yīng)性等。這些內(nèi)容屬于學習的初級階段，學生主要通過識記獲得并初步掌握基礎(chǔ)理論知識。

2.在“探究”階段，通過多媒體或動畫對抽象的基本理論、儀器結(jié)構(gòu)以及操作方法等內(nèi)容具體化，探究儀器的操作規(guī)程，激發(fā)學生的學習興趣，加深、鞏固學生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握。這不但讓學生知其然，還要知其所以然。

3.在“論證”階段，開設(shè)與課程相對應(yīng)的實驗課程，通過讓研究生實際操作波譜解析儀器，讓其對所學的基本原理和操作方法進行驗證，并熟練掌握各種儀器的操作。既能讓研究生較牢固地掌握基本理論知識，又能讓其掌握儀器操作技能，真正地把分子結(jié)構(gòu)、譜圖和儀器聯(lián)系起來，學以致用，不再紙上談兵。

4.在“創(chuàng)新”階段，通過結(jié)合研究生的研究方向設(shè)計創(chuàng)新實驗，提升專業(yè)實踐創(chuàng)新能力，為研究生后續(xù)開展各自方向的科學研究奠定良好的基礎(chǔ)。在此過程中，完成對研究生獨立科研能力、創(chuàng)新能力等方面綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，為其能夠成為優(yōu)秀的研究生奠定堅實的基礎(chǔ)。

三、教學效果的評價

為了準確地測評學生的實際學習情況，了解此次課程教學效果，在期末開展了調(diào)查。調(diào)查對象為我校已經(jīng)完成《波譜解析》課程學習的2017級部分化學專業(yè)研究生，共51人。對調(diào)查中的主要問題分析如下。

1.對課程的認識和教學效果的評價。大多數(shù)學生認為這門課程重要（重要61%，很重要14%，一般25%），認為課程很難和較難的分別占32%和36%，說明要牢固掌握本課程內(nèi)容，對學生來說還有一定的困難。對于多媒體教學和虛擬仿真實驗室使用效果的評價，認為效果很好的占51%，較好的占36%，說明靈活運用多媒體輔助教學和虛擬仿真實驗室，確實可以激發(fā)學生的學習興趣，較高地提升教學效果，幫助學生較好地掌握課程內(nèi)容。

2.對于儀器操作技能的評價。所有的學生都認為有必要在每一章結(jié)束后安排相應(yīng)的實驗儀器操作（很有必要78%，有必要22%）。能夠獨立操作四種波譜解析儀器的同學占12%，能夠獨立操作三種波譜解析儀器的占16%，能夠獨立操作二種波譜解析儀器的占23%，能夠獨立操作一種波譜解析儀器的占49%。可以看出，在學習基礎(chǔ)知識的同時，同學們都希望通過實驗環(huán)節(jié)加深對所學的知識掌握，并希望親身接觸實驗儀器、操作儀器，獲得操作技能。每一位研究生在課程結(jié)束時，至少能夠獨自操作一種波譜解析儀器。同時，我們也可以看到，在有限的課時內(nèi)，要全部掌握四種波譜解析儀器的操作還是有一定的困難的。

此外，通過基于創(chuàng)新實驗的《波譜解析》課程建設(shè)與研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的實施，學校培養(yǎng)了一批實踐能力強、綜合素質(zhì)高的研究型人才。不管是直接就業(yè)還是繼續(xù)深造，用人單位和深造單位都給予了高度評價，認為我校畢業(yè)的研究生不僅較好地掌握各種儀器的使用，而且動手能力、科研能力以及創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)較高。用人單位和深造單位對我校畢業(yè)研究生有較高的評價，每年都有很多單位要求推薦畢業(yè)生到他們單位工作或繼續(xù)攻讀博士學位。這些成績的取得，為即將畢業(yè)的研究生的就業(yè)和繼續(xù)深造奠定了堅實的基礎(chǔ)。

四、結(jié)論

通過對創(chuàng)新實驗《波譜解析》課程的建設(shè)，大部分研究生能夠運用所學知識對本研究方向所涉及的化合物結(jié)構(gòu)進行解析，并能夠?qū)⒌玫降臄?shù)據(jù)應(yīng)用到論文的發(fā)表和畢業(yè)論設(shè)計文當中。通過該課程的實施，雖然取得了一定的成績，大部分研究生對該課程的學習表現(xiàn)出較大的興趣，但也要認識到仍有相當一部分研究生對于這門課程的學習依然有一定的困難。這些問題需要教師不斷地改進教學手段，革新教學方式和方法，建立一套緊密遵循創(chuàng)新理論的科學體系，增加研究生學習和探索的主動性，讓學生在全面、系統(tǒng)地掌握波譜解析基礎(chǔ)知識的同時，掌握幾種波譜解析儀器的操作，真正做到理論學習和科學實踐相結(jié)合，培養(yǎng)科研能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)較高的研究生。

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