核磁波譜儀的生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了核磁波譜儀的生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要:核磁共振波譜分析作為現(xiàn)代儀器分析的重要組成部分，具有不可替代的地位。而現(xiàn)代儀器分析是開(kāi)設(shè)儀器分析類課程必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。為了提高學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)興趣和真正掌握核磁共振波譜分析的實(shí)質(zhì)，本文從簡(jiǎn)化上機(jī)操作步驟創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、應(yīng)用新技術(shù)多媒體等不同方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代儀器分析;核磁波譜分析;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

核磁共振波譜儀是一種利用不同元素原子核性質(zhì)的差異分析物質(zhì)的磁學(xué)式分析儀器。這種儀器廣泛用于化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定，定量分析和動(dòng)物學(xué)研究等方面［1］。它與紫外、紅外、質(zhì)譜和元素分析等技術(shù)配合，是研究測(cè)定有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的重要工具。核磁共振波譜由于價(jià)格昂貴，維護(hù)成本較高，而且主要是用于科研方向［2］。本科生接觸較少，導(dǎo)致對(duì)這種儀器的不熟練，只能紙上談兵。作為生物相關(guān)專業(yè)的本科生熟悉和掌握各種現(xiàn)代儀器分析的原理和技術(shù)，是他們應(yīng)該具備的專業(yè)基本素質(zhì)，這將為相關(guān)專業(yè)學(xué)生在今后從事科學(xué)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新等方面的工作打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和訓(xùn)練學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。然而，在實(shí)際的核磁共振分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，由于大家初次見(jiàn)到實(shí)物，課程安排比較緊湊，短時(shí)間內(nèi)學(xué)生很難對(duì)儀器有著深刻的認(rèn)識(shí)，本人試圖通過(guò)針對(duì)上課中遇到的部分問(wèn)題不斷改進(jìn)核磁波譜分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式方法。根據(jù)核磁共振波譜分析實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，采取一些相應(yīng)的措施以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，進(jìn)行了一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和探索。

1簡(jiǎn)化上機(jī)操作步驟、創(chuàng)新上課模式

由于儀器分析課時(shí)有限，為了避免出現(xiàn)單人示范，旁人圍觀的現(xiàn)象，保證學(xué)生人人參與上機(jī)操作，老師可提前將操作程序設(shè)定好，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)程序命令，設(shè)置自動(dòng)測(cè)樣模式，學(xué)生只需按照步驟裝樣、設(shè)置文件名稱、選定氘代試劑、提交采集4個(gè)步驟的命令即可。在等待數(shù)據(jù)測(cè)試的過(guò)程中，老師可以實(shí)時(shí)講解一些重要參數(shù)的設(shè)置，以及這些參數(shù)的作用與對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，通過(guò)理論與實(shí)踐的操作來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)儀器的了解。針對(duì)采樣獲得的核磁原始數(shù)據(jù)要進(jìn)行波譜分析，老師可通過(guò)專業(yè)軟件將提前錄制好的小視頻上傳到班級(jí)群里，讓學(xué)生課后通過(guò)視頻指導(dǎo)多加練習(xí)。在安排上課的方面，針對(duì)儀器的數(shù)量問(wèn)題，可以分批授課，通過(guò)在教室統(tǒng)一講述相關(guān)理論知識(shí)后，分批將學(xué)生帶入儀器室進(jìn)行上機(jī)操作，未進(jìn)入機(jī)房的同學(xué)可以通過(guò)機(jī)房的監(jiān)控來(lái)觀摩學(xué)習(xí)上機(jī)操作的學(xué)生。切實(shí)保證每個(gè)學(xué)生都有上機(jī)操作的機(jī)會(huì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)操作貴重儀器的積極性，對(duì)大型設(shè)備不再有望而卻步的畏懼心理。待所有學(xué)生操作完畢，教師再將學(xué)生帶入教室利用多媒體演示和講解處理圖譜的方法與注意事項(xiàng)，包括譜圖的傅里葉轉(zhuǎn)化、基線和相位調(diào)節(jié)、積分、譜圖的解析方法等。

2合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排

區(qū)別于生物課程的差異，核磁波譜儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少了許多的的趣味性，如果按部就班的按照其專業(yè)課堂教學(xué)的模式可能會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生儀器高大上，學(xué)生欣賞不敢動(dòng)手的怪異現(xiàn)象［3］。為了避免這種情況，教學(xué)模式上就要設(shè)計(jì)于課堂之上，必須讓每一位學(xué)生都能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取知識(shí)和能力，為此教師可以通過(guò)動(dòng)態(tài)分組的方式來(lái)保證學(xué)生的參與，這樣既解決了儀器不足的問(wèn)題，又能夠保證學(xué)生積極參與上機(jī)操作，同時(shí)可以防止小組內(nèi)總由一人作為主導(dǎo)的局面。這樣的方式既能向每位學(xué)生提供相同的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)又能防止較為弱勢(shì)的學(xué)生依賴心的生成。儀器分析實(shí)驗(yàn)課最顯著的特點(diǎn)是學(xué)生數(shù)量多、儀器少、實(shí)驗(yàn)過(guò)程較長(zhǎng)，步驟繁多、超控感差、譜圖信息處理比較復(fù)雜、直接結(jié)果較少［4］。基于這樣的事實(shí)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)其課程興趣不足。針對(duì)這些問(wèn)題，教師可以著手在上述方面來(lái)提高學(xué)生的興趣。例如，針對(duì)學(xué)生數(shù)量多儀器少這一情況，老師通過(guò)動(dòng)態(tài)分組讓每個(gè)小組學(xué)生分別邊操作示范邊講解相關(guān)原理，這樣既能保證操作者加強(qiáng)理解與記憶，又能使得小組內(nèi)的人能夠提高注意力參與到實(shí)驗(yàn)課程中來(lái)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得選擇上可以通過(guò)針對(duì)生物工程專業(yè)的特色來(lái)選擇實(shí)驗(yàn)樣品，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)本專業(yè)熟悉的樣品來(lái)進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中教師設(shè)計(jì)一些關(guān)于核磁共振譜圖的相關(guān)問(wèn)題讓學(xué)生自己探討，這樣既避免了無(wú)效的時(shí)間等待還解決了譜圖解析的關(guān)聯(lián)問(wèn)題。通過(guò)輪流換組的方式每組來(lái)解決一個(gè)不同的問(wèn)題，最后由每組的小組長(zhǎng)進(jìn)行小組總結(jié)歸納，然后匯總形成整個(gè)班級(jí)的小結(jié)。這樣對(duì)于提高了學(xué)生認(rèn)真研究的興趣，學(xué)生掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)提供了一個(gè)良好學(xué)習(xí)氛圍。

3應(yīng)用新技術(shù)多媒體

核磁共振波譜分析實(shí)驗(yàn)相對(duì)于色譜類分析儀器時(shí)間耗時(shí)要相對(duì)短一些，但讓學(xué)生從本質(zhì)上理解并掌握核磁波譜的分析技術(shù)是比較復(fù)雜的一個(gè)事情［5］。教師可以利用科技發(fā)展帶來(lái)的新技術(shù)將計(jì)算機(jī)教學(xué)引入到核磁共振波譜的學(xué)習(xí)中來(lái)。如利用多媒體軟件加入動(dòng)態(tài)設(shè)置，通過(guò)形象化的動(dòng)畫效果將儀器的基本結(jié)構(gòu)和儀器的基本原理以及電路系統(tǒng)，更加直觀地表現(xiàn)出來(lái)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的記憶、理解和掌握。虛擬仿真系統(tǒng)的建立是一種高效的輔助教學(xué)方法，它既解決了儀器“少”與學(xué)生“多”的矛盾，又能將學(xué)生的興趣與愛(ài)好提升起來(lái)，通過(guò)直觀形象的模擬操作，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式枯燥的特點(diǎn)，能夠增加課堂的趣味性與教學(xué)的靈活性。隨著微課與慕課的興起，作為一種新型的教學(xué)形式［6］，同樣可以將其有機(jī)的融入到現(xiàn)代教學(xué)中。教師將制作好的微視頻共享在微信或QQ群中，通過(guò)學(xué)生下載點(diǎn)擊播放來(lái)自主學(xué)習(xí)，這樣既保證了教師上課的進(jìn)度又督促了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的。只要把握住微課的導(dǎo)向，對(duì)于儀器的原理與使用方法及具體操作三個(gè)不同的側(cè)重點(diǎn)做到主次分明，這樣才能精煉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果。

4結(jié)語(yǔ)

大型儀器分析實(shí)驗(yàn)課程是一門將理論與實(shí)踐貫穿的課程，而核磁波譜儀的使用，對(duì)于生物工程專業(yè)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)與社會(huì)需求，合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排，實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)多層次，多角度，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，應(yīng)用新技術(shù)教學(xué)(如微課)。從內(nèi)容與形式上雙管齊下來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣吆腿姘l(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］張惠欣，王家喜，周紅勇，等．加強(qiáng)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)［J］．化工高等教育，2014，139(5):61－78．

［2］李郤里．現(xiàn)代儀器分析課程教學(xué)方法的改革探索［J］．河南化工，2014，31(12):55－57．

［3］劉本志，王敏．儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與研究［J］．教育教學(xué)論壇，2014(18):246．

［4］林春梅．《現(xiàn)代儀器分析》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐［J］．考試周刊，2011(18):21－22．

［5］呂玉光，宋笛，于莉莉，等．現(xiàn)代核磁共振技術(shù)教學(xué)研究及其在分析檢測(cè)中的應(yīng)用［J］．分析儀器，2016(2):58－62．

［6］李巧芳，楊文美．我國(guó)微課程研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析［J］．教育科學(xué)論壇，2014(5):12－14.

作者:張星宇 劉芳 吳超 盤俊 符勝敏 單位:湖南科技學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院 新田縣第二中學(xué)