基于紫外—可見吸收光譜儀的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)

周賢菊 相國濤 唐笑 江莎 李麗 羅小兵

1）無毒無害;

2）能溶于水，使用水溶液定量測試;

3）成本低廉;

4）在紫外—可見區(qū)有明顯的吸收峰。

注意：每位小組長必須在實(shí)驗(yàn)前三天提交詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案（含實(shí)驗(yàn)流程和人員分工、時間統(tǒng)籌安排），經(jīng)與實(shí)驗(yàn)教師交流審核后才可以實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)后思考題：

1）實(shí)驗(yàn)測試濃度與設(shè)置濃度有無差異？若有，請分析原因。

2）影響朗伯—比爾定律成立的因素有哪些？在該實(shí)驗(yàn)中有沒有？若有，可以如何避免或減少？

3 教學(xué)模式方法

紫外—可見分光光譜儀價格在幾萬到幾十萬之間，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中屬于大型昂貴設(shè)備，較少可能達(dá)到每生一臺套或每幾名學(xué)生一臺套設(shè)備，一般的高等院所都存在多名學(xué)生共享設(shè)備的問題，因此，基于紫外—可見分光光譜儀的教學(xué)模式需要細(xì)心設(shè)計?？删C合利用課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、堂上投影儀加攝像頭授課方式、課后自主練習(xí)，并結(jié)合恰當(dāng)?shù)目己朔绞揭赃_(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

比如第一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“紫外—可見分光光度計的結(jié)構(gòu)及基本操作”的預(yù)習(xí)部分，要求學(xué)生必須提前從理論上掌握紫外—可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵核心部件及其特點(diǎn)與功能，并要求學(xué)生熟悉簡明操作流程，務(wù)必牢記“光譜掃描過程中不得打開樣品倉門”的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。學(xué)生預(yù)習(xí)效果的考查可通過慕課[5]、雨課堂[6]等網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行，并在網(wǎng)絡(luò)平臺上對考核結(jié)果進(jìn)行重點(diǎn)點(diǎn)評和強(qiáng)調(diào)。堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，光譜儀及電腦前不能圍堵學(xué)生，借助大屏幕投影儀及攝像頭聚焦儀器設(shè)備的核心關(guān)鍵部件及教師的操作示范，30～40名學(xué)生能夠比較清楚地學(xué)習(xí)到相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。當(dāng)然，由于時間限制，不可能讓每一個學(xué)生都有機(jī)會上機(jī)操作。針對這一問題，通過開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生有足夠時間在課后進(jìn)行演練操作和拓展實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)模式能夠充分地保證每名學(xué)生的實(shí)踐動手操作時間和質(zhì)量。

在近幾年的教學(xué)中，教研團(tuán)隊還參考了中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽（CUPT）[7]的形式，在堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中將授課學(xué)生分成三組或者四組，隨機(jī)分配每個小組的正方、反方、評論方角色。通過這樣的教學(xué)模式，讓所有學(xué)生都投入緊張的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，有效解決因儀器設(shè)備不足帶來的學(xué)生主動或者被動“打醬油”等投入不度高的問題。

4 考核方式

考核方式對實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有極大的影響。經(jīng)多年探索發(fā)現(xiàn)，僅僅通過預(yù)習(xí)報告、堂上表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報告這些考核方式不足以加深、加強(qiáng)學(xué)生的能力培養(yǎng)。近年來，教研團(tuán)隊不斷完善考核方式，探索出行之有效的方式，大大提高了教學(xué)質(zhì)量和促進(jìn)了學(xué)生能力的培養(yǎng)。

1）弱化傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程考核環(huán)節(jié)，如預(yù)習(xí)報告、堂上表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報告所占的成績比例。由于紫外—可見吸收光譜實(shí)驗(yàn)多是專業(yè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對課程的認(rèn)同感和喜愛程度較高，傳統(tǒng)的考核環(huán)節(jié)普遍很好。經(jīng)多年實(shí)踐，這些環(huán)節(jié)的成績占比30%比較合適。

2）強(qiáng)化操作考核環(huán)節(jié)所占成績比例。紫外—可見吸收光譜儀在生產(chǎn)、科研等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，本科生走上工作崗位或者繼續(xù)深造學(xué)習(xí)，都有可能再次使用該類設(shè)備。另外，為了削弱實(shí)驗(yàn)課堂上因?qū)W生人數(shù)和儀器臺套數(shù)不匹配帶來的影響，加強(qiáng)操作考核是必須的。整學(xué)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中通過開放實(shí)驗(yàn)室，供學(xué)生平時練習(xí)和拓展訓(xùn)練。操作考核前1～2周設(shè)置操作答疑，實(shí)驗(yàn)室教師和研究生學(xué)長隨時答疑。此外，考慮到操作考核的實(shí)效性，采用學(xué)生隨機(jī)抽取操作考核環(huán)節(jié)的方式，讓學(xué)生掌握所有要求的操作及技巧，但操作考試時只隨機(jī)抽取某個環(huán)節(jié)。這一部分的成績占比40%～50%比較合適。

3）增加理論考試部分。與紫外—可見吸收光譜相關(guān)的理論知識點(diǎn)繁多且重要，在教學(xué)管理過程中越來越發(fā)現(xiàn)理論考核的重用性。這部分占比20%～30%比較合適。

5 結(jié)語

紫外—可見吸收光譜應(yīng)用廣泛，是物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、藥學(xué)等多種大類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，基于紫外—可見吸收光譜儀的實(shí)驗(yàn)值得細(xì)心設(shè)計并不斷革新。筆者教研團(tuán)隊結(jié)合新時代慕課、雨課堂等新手段，借鑒中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的方式，從知識點(diǎn)體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計，通過多年的教學(xué)改革和實(shí)踐，取得顯著的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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