梁向暉,鐘偉強(qiáng),毛秋平

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640)

研究生化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探討

梁向暉,鐘偉強(qiáng),毛秋平

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640)

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

現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)；研究生培養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；能力

研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育人才培養(yǎng)體系中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)方案，通常采用已有的學(xué)術(shù)研究成果，進(jìn)行驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并按照實(shí)驗(yàn)教材的順序程式化進(jìn)行。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，內(nèi)容乏味，很難提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和實(shí)踐能力。研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新激情，進(jìn)而培養(yǎng)其獨(dú)立自主的創(chuàng)新能力[1-2]。因此，需對其現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行大膽改革。

華南理工大學(xué)十分重視研究生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，提高研究生動(dòng)手能力，自2010年起，獨(dú)立設(shè)置了化學(xué)類研究生2個(gè)學(xué)分的選修課——“現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)”課程。該課程作為現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的一個(gè)重要手段, 在各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用, 已成為鑒定各種化合物以及測定其結(jié)構(gòu)的最常用方法。通過該實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，極大地提升了學(xué)生對學(xué)科前沿知識(shí)的認(rèn)知，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際操作技能，同時(shí)為其后期的科研論文的順利實(shí)施打下了良好的科研基礎(chǔ)。本文闡述了在該課程教學(xué)改革方面的探索與認(rèn)識(shí)。

1 化學(xué)研究生創(chuàng)新實(shí)踐現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)課程現(xiàn)狀

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

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

1.2 化學(xué)研究生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)現(xiàn)狀

當(dāng)前，隨著全國研究生招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高等學(xué)校發(fā)展層次不平衡。如“985”“211”學(xué)校，教育部及地方投入了大量的資金，構(gòu)建了一流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并從國內(nèi)外引進(jìn)大量的高素質(zhì)、高水平科研人才，為研究生創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)、研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)；而普通高等院校，由于財(cái)力的原因，實(shí)驗(yàn)設(shè)施簡陋、老化，很難適應(yīng)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)分析的需求；研究生導(dǎo)師自身因?yàn)榭蒲匈Y金有限，導(dǎo)致研究生從事一些低水平、重復(fù)性的科研工作，這不僅浪費(fèi)人才資源，同時(shí)使學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)大打折扣。

另一方面，當(dāng)前研究生教育只重視傳授基本理論和方法，較少關(guān)注現(xiàn)代技術(shù)的不斷創(chuàng)新和根據(jù)研究生導(dǎo)師的研究方向、結(jié)合研究前沿進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生常常只是依照老的實(shí)驗(yàn)教材，進(jìn)行驗(yàn)證式的實(shí)驗(yàn)操作，不僅適應(yīng)不了現(xiàn)代化學(xué)實(shí)踐的需要，而且對學(xué)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(xué)分析與實(shí)驗(yàn)技術(shù)在現(xiàn)代相關(guān)領(lǐng)域研究中所起的重要作用, 結(jié)合我校實(shí)際情況, 并從化學(xué)化工、生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥食品等相關(guān)專業(yè)的發(fā)展趨勢來看, 迫切需要加強(qiáng)研究生現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)課程的改革，建立其大型儀器測試創(chuàng)新實(shí)踐基地。

2 化學(xué)研究生創(chuàng)新實(shí)踐教育舉措

2.1 推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的創(chuàng)新

化學(xué)分析方法發(fā)展迅速, 教學(xué)應(yīng)該引入最新知識(shí)。當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，科研成果不斷涌現(xiàn)。與此相對應(yīng)，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(jī)結(jié)合，就能快速、有效地推動(dòng)研究生的認(rèn)知能力、并提升其研究水平。為適應(yīng)新發(fā)展，“現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)”課程教學(xué)應(yīng)該以導(dǎo)師的研究方向?yàn)橹笇?dǎo)，以最新相關(guān)文獻(xiàn)、資料等為教學(xué)內(nèi)容,建立新的分析方法，使學(xué)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和判斷，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，為學(xué)生從事后期科研論文的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。教師結(jié)合本校相關(guān)領(lǐng)域的課題, 整理和收編科研實(shí)踐中的譜圖以及采集和解析譜圖的經(jīng)驗(yàn), 建立相關(guān)教學(xué)案例(卡片庫), 使學(xué)生有更多機(jī)會(huì)進(jìn)行有效的實(shí)例演習(xí), 以提升學(xué)生解決實(shí)際科研中所遇到問題的能力。

“現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)”課程不能囿于現(xiàn)有教學(xué)模式，但又不能完全脫離。在理論教學(xué)上需重視教學(xué)內(nèi)容的新穎性、先進(jìn)性，在實(shí)踐教學(xué)上需結(jié)合現(xiàn)代儀器的新特點(diǎn)、新方法，是一種全新新型教學(xué)模式。該課程共開設(shè)32學(xué)時(shí)，其中，教師課堂理論講授16學(xué)時(shí)；設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。課堂講授包括：大型儀器實(shí)驗(yàn)室安全及現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(2 學(xué)時(shí))；紫外、紅外光譜儀(2學(xué)時(shí))；氣相、氣-質(zhì)聯(lián)用儀(2學(xué)時(shí))；離子色譜、高效液相色譜儀(2學(xué)時(shí))；原子吸收、等離子體原子發(fā)射儀(2學(xué)時(shí))，熱重差熱聯(lián)用熱分析儀(2學(xué)時(shí))；粒度儀、X-射線衍射儀(2學(xué)時(shí))，以及核磁共振儀(2學(xué)時(shí))。在16學(xué)時(shí)的設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中，著重加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué), 提高學(xué)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(jià)格比較昂貴, 在國內(nèi)多數(shù)開設(shè)的儀器分析課程中, 甚至學(xué)生在實(shí)際科研中, 學(xué)生沒有機(jī)會(huì)動(dòng)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(xué)與化工學(xué)院的資源, 組織學(xué)生帶上自己科研中的樣品進(jìn)行操作培訓(xùn), 采集樣品圖譜。在教師的現(xiàn)場指導(dǎo)下, 學(xué)生能快速掌握從選擇合適的分析方法, 準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施5年來，取得了較好的教學(xué)效果。如核磁共振儀，學(xué)生學(xué)會(huì)了利用Mestrenova譜圖處理軟件處理核磁原始數(shù)據(jù)的能力，運(yùn)用ChemDraw進(jìn)行譜圖模擬、進(jìn)而進(jìn)行譜圖解析的能力，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到二維譜圖在結(jié)構(gòu)鑒定中的重要作用，提高了學(xué)生譜圖分析和解釋問題的能力。

2.2 推動(dòng)大型儀器測試創(chuàng)新實(shí)踐基地建設(shè)

近年來，為適應(yīng)新形勢發(fā)展，國內(nèi)各高校紛紛投入巨資建設(shè)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐基地，積極開展科技創(chuàng)新活動(dòng)，為研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式提供創(chuàng)新平臺(tái)[3-5]。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過學(xué)校多年的財(cái)經(jīng)投入，擁有了一批先進(jìn)的大型儀器設(shè)備，為廣大教師、研究生科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)教學(xué)建立了較好的測試創(chuàng)新實(shí)踐基地。該基地的大型儀器設(shè)備主要包括:用于樣品結(jié)構(gòu)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(xué)工作站等。多年來，這些大型儀器設(shè)備一直向廣大師生開放，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、規(guī)范地為教學(xué)科研服務(wù)，取得了豐富的科研成果[6-7]。依托該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教師不斷地豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作水平；學(xué)生依據(jù)其研究方向、結(jié)合學(xué)術(shù)前沿，進(jìn)行相關(guān)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(chǔ)，而且通過課程實(shí)踐，極大地提升了學(xué)生對相關(guān)儀器設(shè)備的自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、開拓創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新水平。借助該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教學(xué)與科研有機(jī)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(xué)生綜合素養(yǎng)和擇業(yè)水平

目前，化學(xué)研究生擇業(yè)的主要方向?yàn)榛瘜W(xué)、化工相關(guān)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及高等院校等。這些行業(yè)考察并接納學(xué)生的主要依據(jù)就是學(xué)生的綜合素質(zhì)及科研能力。如結(jié)合導(dǎo)師研究方向和科學(xué)前沿，學(xué)生能獨(dú)立開展文獻(xiàn)檢索，并能初步提出科學(xué)問題；學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐中養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)據(jù)記錄習(xí)慣；培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、實(shí)事求是的科研作風(fēng)等；科研素質(zhì)提升的外在表現(xiàn)就是學(xué)生科研能力的提高。如查閱文獻(xiàn)、提高科技英語閱讀、寫作的能力；學(xué)生在測試過程中觀察能力、分析能力、特別是動(dòng)手能力的培養(yǎng)；撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力等。

現(xiàn)代社會(huì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)和市場經(jīng)濟(jì)的有機(jī)融合?；瘜W(xué)研究生為適應(yīng)這個(gè)開放、現(xiàn)代、繁榮的社會(huì)，順應(yīng)這個(gè)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(xué)為化學(xué)研究生開設(shè)的新型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，就是為學(xué)生后期順利開展研究課題提供預(yù)演。學(xué)生借助新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，進(jìn)行獨(dú)立上機(jī)操作，不僅能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)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(shè)備的技能，掌握現(xiàn)代先進(jìn)儀器的檢測手段，為將來走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[8-10]。

3 結(jié)束語

研究生是我國發(fā)展生產(chǎn)力、進(jìn)行科技攻關(guān)的主力軍?；瘜W(xué)研究生是化學(xué)、化工、材料、環(huán)保等領(lǐng)域的中堅(jiān)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已無法適應(yīng)這變化多端、日新月異的科學(xué)社會(huì)。因此，對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革勢在必行?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革立足學(xué)術(shù)前緣、結(jié)合導(dǎo)師的研究方向，以高?，F(xiàn)代先進(jìn)儀器設(shè)備作為教學(xué)平臺(tái)，通過獨(dú)立上機(jī)的操作方式、結(jié)合課堂理論，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力，提升學(xué)生從事科學(xué)研究的綜合素養(yǎng),形成了以學(xué)生為主體的實(shí)踐教學(xué)模式[11-12]。為學(xué)生更好地融入創(chuàng)新型社會(huì)打下牢固的基礎(chǔ)。

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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(xué)學(xué)位與研究生教育改革研究項(xiàng)目(yjjg2014003)；華南理工大學(xué)校級教研教改項(xiàng)目(Y9160640)；華南理工大學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目(Y9160040)。

梁向暉(1972-)，女，碩士，高級實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)方面的研究。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.035