有机化合物光谱解析教学的改革

孙彦君等

摘要：根据学科发展的需要及创新型人才培养的要求，本文提出了从课程体系构建、教学内容、实验教学、教学方法、教学手段、考核方式等方面的具体的改革措施。

关键词：光谱解析；教学；改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）29-0104-02

有机化合物光谱解析作为结构鉴定的重要方法，是主要包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振光谱法、质谱法，是药学、药剂、制药、中药学等专业的一门重要的专业基础课。波谱解析课程由于涉及知识面广、知识点抽象、信息量大、数据的经验性较强，难以用传统的板书教学形式表述清楚。因此，如何调动学生的学习积极性，熟练利用四大光谱的基本理论，分析谱图数据准确的解析化合物的结构，一直是授课教师积极探索的重要课题。

一、合理构建课程体系，激发学习兴趣

波谱解析以无机化学、有机化学、分析化学等课程为基础，知识面广，实用性强，理论抽象，是理论与实际相结合的学科。[1]因此，如何使学生尽快进入角色，激发他们的兴趣和自觉学习的行为，是教学成功的关键因素。学生在学习这门课程的过程中，普遍存在这样的现象：即使理解了四大光谱的基本原理，但让他们运用相关知识去解析具体化合物的谱图时却不知所措。因此，要合理构建课程体系，充分注意四大光谱需要掌握的重点和难点，谱图数据与化合物结构之间的关系。可以引入文献上或网络上的新药研究与结构解析方面的典型事例，如“反应停”事件解释立体结构确定的重要性，由吗啡结构确定长达150余年到当前谱学技术的快速发展，激发学生的学习兴趣，增强学习的动力。

二、关注学科前沿发展，及时更新教学内容

不断调整和更新教学内容，既要注重基本理论知识，又要注重学科前沿技术的发展，使二者很好地衔接起来并融入到课堂教学中，保持课程教学内容的先进性、科学性。例如近红外光谱技术对中药材和中成药的鉴别，核磁共振技术在药物活性筛选过程中的应用，有机化合物立体化学研究方法（CD谱、ORD谱以及Mosher法），二维核磁共振技术（HMBC、HSQC、1H-1HCOSY、NOESY）、二阶导数红外光谱、二维相关红外光谱，等等。同时，注重将教师的最新科研成果转化为教学内容，如将教师在科研工作中获得的新型骨架的天然产物的光谱图，在课堂上进行分析讨论，不仅有助于学生了解典型的天然产物的结构，而且能够使学生充分意识到这门课程的用途。还可以不定期地邀请国内外波谱学专家或天然产物化学家为学生进行专题讲座，介绍学科最新发展动态。

三、加强实践教学改革

有机化合物光谱解析实践性较强，实验课是该课程的重要组成部分，理想的实验教学能加强抽象的理论知识的理解。针对理论课内容理解和消化的关键环节，适当增加实验教学，学生不仅有助于熟练解析谱图，还能够掌握测试四大光谱时样品的预处理、仪器参数的选择等，具体包括对化合物纯度的要求、核磁和紫外光谱测试时溶剂的选择、红外谱图测试溴化钾压片的方法、根据化合物性质如何选择质谱的离子源，测试数据的处理，等等。教师在实验过程中可以针对仪器的注意事项和理论课的内容提出问题，让学生讨论分析，培养他们分析与解决实际问题的能力。实验结束后，要求学生总结四大光谱（UV、IR、NMR、MS）的原理，让他们掌握如何应用现有波谱学知识对实验得到的谱图进行解析的能力。要积极开展设计性实验，集天然产物的提取分离与结构解析为一体，激发学习的积极性与主动性，为学生日后从事科学研究奠定良好的基础。

四、采用启发式、互动式、联系对比式教学方法

有机化合物光谱解析知识点琐碎、内容抽象、大量为经验性数据，初学者普遍反映信息量大、枯燥无味。在传统的单向传授的教学模式中，教师灌输知识点，学生死记硬背，不利于激发学习的积极性和主动性。教学活动只有将教师的讲授和学生的主动思考有机结合起来，才能激发他们的好奇心和求知欲，他们才会对所学的内容记忆深刻。因此，要积极探索启发式、互动式教学方法，引导学生主动分析与思考，并通过精讲巧问来培养他们的独立思考和钻研问题的能力。在讲解具体的基本理论时，以幻灯片的形式将有代表性的化合物的实际测试图谱展示给学生，学生积极调动所学的理论知识，仔细地、深层次地分析光谱的特征信息和内在规律。解析的过程中，学生可以向授课教师提问、自由讨论，最后由学生得出结论，教师对学生得出的结论进行点评。通过这种灵活的互动式的教学方式，使学生更加深入地掌握理论知识。教师还要善于运用联系对比式教学方法，从某一具体化合物的光谱数据出发，总结这种类型的天然产物的光谱学特征，如根据槲皮素的光谱数据总结黄酮醇类化合物光谱特征，使学生掌握的光谱知识系统化，从而提高他们识谱、解谱的能力。

五、不断革新教学手段

随着计算机信息技术的发展，现代多媒体集图像、文字、声音于一体，成为最具潜力的教学手段之一。波谱解析的数据经验性较强，没有具体图谱的感性认识，学生会感到抽象难懂，教师可以将授课内容制成幻灯片，增加各类化合物的特征图谱和化合物的结构，涉及立体化学内容时充分利用分子模型模拟、Flash软件的功能进行教学，增加信息量的传授。将以往从数据到结构的教学模式转变为图谱——数据——结构的教学模式，提高学习效果。

六、多样的考核形式

考试是检验学生对该课程的掌握程度和评价教师教学效果的一种重要方式。[2]为了全面反映学生对知识的融会贯通能力和解决实际问题的能力，在有机波谱分析课程考核模式上进行改革，改变过去一张考卷定成绩的传统方式，采用三个结合的考试模式，即开卷考试和闭卷考试相结合、期末成绩和平时成绩相结合（平时成绩30%，期末成绩70%）、理论成绩和实验成绩相结合（实验课30%，理论课70%）。通过闭卷形式，学生在复习的过程中，自己总结四大光谱的原理，整理分析它们之间的联系与区别，理顺知识脉络，通过这样的复习过程，他们对所学知识的印象会更加深刻。通过开卷考试，主要考察学生对典型的已知小分子化合物的谱图的解析能力。这种评定方式更加突出学生的知能力和素质培养，调动了学生学习的积极性，提高了他们应用基础理论知识去解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]谢彩侠等.有机化合物波谱解析教学模式的改革与探讨[J].中国医药导报，2008，6（22）.

[2]陈广通等.有机化合物波谱分析课程教学方法探讨[J].现代医药卫生，2010，26（14）.