核磁波譜儀的生物工程實驗教學(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驗教學(xué)范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
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)生對該實驗課的學(xué)習(xí)興趣和真正掌握核磁共振波譜分析的實質(zhì)，本文從簡化上機操作步驟創(chuàng)新實驗內(nèi)容、合理規(guī)劃實驗教學(xué)安排、應(yīng)用新技術(shù)多媒體等不同方面進行了實驗教學(xué)的探討。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代儀器分析;核磁波譜分析;實驗教學(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)測定，定量分析和動物學(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，是研究測定有機和無機化合物的重要工具。核磁共振波譜由于價格昂貴，維護成本較高，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)品開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新等方面的工作打下堅實理論基礎(chǔ)和訓(xùn)練學(xué)生實際動手能力。然而，在實際的核磁共振分析實驗教學(xué)過程中，由于大家初次見到實物，課程安排比較緊湊，短時間內(nèi)學(xué)生很難對儀器有著深刻的認(rèn)識，本人試圖通過針對上課中遇到的部分問題不斷改進核磁波譜分析實驗教學(xué)的方式方法。根據(jù)核磁共振波譜分析實驗的特點，采取一些相應(yīng)的措施以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以增強實驗教學(xué)效果。針對實驗教學(xué)中存在的一些問題，進行了一些相關(guān)的實驗研究和探索。
1簡化上機操作步驟、創(chuàng)新上課模式
由于儀器分析課時有限，為了避免出現(xiàn)單人示范，旁人圍觀的現(xiàn)象，保證學(xué)生人人參與上機操作，老師可提前將操作程序設(shè)定好，簡化實驗程序命令，設(shè)置自動測樣模式，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個步驟的命令即可。在等待數(shù)據(jù)測試的過程中，老師可以實時講解一些重要參數(shù)的設(shè)置，以及這些參數(shù)的作用與對測試結(jié)果的影響，通過理論與實踐的操作來增強學(xué)生對儀器的了解。針對采樣獲得的核磁原始數(shù)據(jù)要進行波譜分析，老師可通過專業(yè)軟件將提前錄制好的小視頻上傳到班級群里，讓學(xué)生課后通過視頻指導(dǎo)多加練習(xí)。在安排上課的方面，針對儀器的數(shù)量問題，可以分批授課，通過在教室統(tǒng)一講述相關(guān)理論知識后，分批將學(xué)生帶入儀器室進行上機操作，未進入機房的同學(xué)可以通過機房的監(jiān)控來觀摩學(xué)習(xí)上機操作的學(xué)生。切實保證每個學(xué)生都有上機操作的機會，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)操作貴重儀器的積極性，對大型設(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，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)劃實驗教學(xué)安排
區(qū)別于生物課程的差異，核磁波譜儀器實驗內(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)的模式可能會讓學(xué)生產(chǎn)生儀器高大上，學(xué)生欣賞不敢動手的怪異現(xiàn)象［3］。為了避免這種情況，教學(xué)模式上就要設(shè)計于課堂之上，必須讓每一位學(xué)生都能夠通過實驗獲取知識和能力，為此教師可以通過動態(tài)分組的方式來保證學(xué)生的參與，這樣既解決了儀器不足的問題，又能夠保證學(xué)生積極參與上機操作，同時可以防止小組內(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)生提供相同的動手操作機會又能防止較為弱勢的學(xué)生依賴心的生成。儀器分析實驗課最顯著的特點是學(xué)生數(shù)量多、儀器少、實驗過程較長，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］。基于這樣的事實導(dǎo)致學(xué)生對其課程興趣不足。針對這些問題，教師可以著手在上述方面來提高學(xué)生的興趣。例如，針對學(xué)生數(shù)量多儀器少這一情況，老師通過動態(tài)分組讓每個小組學(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驗課程中來。對于實驗內(nèi)容得選擇上可以通過針對生物工程專業(yè)的特色來選擇實驗樣品，讓學(xué)生通過對本專業(yè)熟悉的樣品來進行測試。同時在數(shù)據(jù)采集的過程中教師設(shè)計一些關(guān)于核磁共振譜圖的相關(guān)問題讓學(xué)生自己探討，這樣既避免了無效的時間等待還解決了譜圖解析的關(guān)聯(lián)問題。通過輪流換組的方式每組來解決一個不同的問題，最后由每組的小組長進行小組總結(jié)歸納，然后匯總形成整個班級的小結(jié)。這樣對于提高了學(xué)生認(rèn)真研究的興趣，學(xué)生掌握相關(guān)的專業(yè)知識提供了一個良好學(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驗相對于色譜類分析儀器時間耗時要相對短一些，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)雜的一個事情［5］。教師可以利用科技發(fā)展帶來的新技術(shù)將計算機教學(xué)引入到核磁共振波譜的學(xué)習(xí)中來。如利用多媒體軟件加入動態(tài)設(shè)置，通過形象化的動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，加深學(xué)生對所學(xué)知識的記憶、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)生的興趣與愛好提升起來，通過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，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，通過學(xué)生下載點擊播放來自主學(xué)習(xí)，這樣既保證了教師上課的進度又督促了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的。只要把握住微課的導(dǎo)向，對于儀器的原理與使用方法及具體操作三個不同的側(cè)重點做到主次分明，這樣才能精煉實驗內(nèi)容，通過應(yīng)用新技術(shù)實現(xiàn)教學(xué)效果。
4結(jié)語
大型儀器分析實驗課程是一門將理論與實踐貫穿的課程，而核磁波譜儀的使用，對于生物工程專業(yè)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)與社會需求，合理規(guī)劃實驗教學(xué)安排，實時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，通過多層次，多角度，改進實驗教學(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調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣，以達到實驗教學(xué)目的，促進學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶岣吆腿姘l(fā)展。
參考文獻
［1］張惠欣，王家喜，周紅勇，等．加強儀器分析實驗教學(xué)改革，促進學(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．儀器分析實驗教學(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中的應(yīng)用［J］．分析儀器，2016(2):58－62．
［6］李巧芳，楊文美．我國微課程研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析［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)
