《藥物結構解析》中“核磁共振光譜法”說課設計

張 玲

(山東中醫藥大學藥學院，山東濟南 250355)

說課，是授課教師在備課的基礎上講述自己的教學設計。教師通過說課設計對所授課程的性質與學生特點、教學內容的難點和重點、擬采用的教學方法和教學手段等進行逐一細化介紹，提高了教師的備課質量和教學效率［1－2］。《藥物結構解析》是研究應用紫外光譜、紅外光譜、核磁共振光譜和質譜等現代物理手段研究有機化合物化學結構的一門學科，是現代有機化合物結構測定最主要的理論依據。該課程是我校為藥學專業和藥物制劑專業本科層次的學生開設的一門專業課，旨在培養學生具備初步的解析藥物結構的能力，同時此門課程也可供中藥學、制藥工程等專業的學生學習與鞏固相關專業課程提供自學與借鑒的理論儲備。其中的“核磁共振光譜法”這部分內容一直是解析藥物結構實際應用的重點和學生學習掌握的難點，筆者對《藥物結構解析》課程中的“核磁共振光譜法”這部分內容進行說課，從教材與學情分析，教學內容分析，教法與學法，教學過程4個方面介紹本部分內容說課的設計依據和具體過程。

1 教材與學情分析

1．1 教材分析

科學研究在不斷的發展更新，教材的使用也在不斷更新，本課程對原有教材進行補充、更新，目前使用了最新的衛生部“十二五”規劃教材《波譜解析》(孔令義主編，人民衛生出版社)教材。該教材知識結構框架清楚，系統性強;波譜技術的原理講解深入淺出;列舉的解析實例簡單易懂，代表性強，并且摒棄了落伍的波譜圖，采用了最新格式的波譜圖;每章附有課后練習題和參考答案，利于學生學習鞏固該章內容。教材中將“核磁共振光譜法”這部分內容分成三章進行介紹，分別是核磁共振氫譜、核磁共振碳譜和二維核磁共振譜，三章內容設置即相互關聯又各有不同，循序漸進的將“核磁共振光譜法”這種解析藥物結構的手段的應用串聯起來。

1．2 學情分析

學生是學習的主體，認真研究學生的能力水平、知識背景、實際需求和認知傾向，為學生設計適合其需求的教學活動，能顯著的提高教學效率。《藥物結構解析》課程授課對象為我校處于大三上學期學習階段的藥學和藥物制劑本科專業學生，要求學生具備相關化學知識基礎，此階段的學生已適應并能自我調整大學的學習生活，自主學習能力及邏輯思維能力較強。從學生的知識背景看，該專業學生已系統學習了無機化學、有機化學、分析化學等相關基礎課程，并且在儀器分析中對本課程涉及到的4大波譜也有了初步的介紹。從學生的實際需求看，本學期該專業學生同時學習的課程《天然藥物化學》中作為重點和難點的各類化合物的結構鑒定部分的內容也會涉及到《藥物結構解析》中的知識的應用，因此學好并掌握了《藥物結構解析》中解析藥物結構的方法對相關課程的學習幫助很大，學生學習的積極性很高。因此在介紹“核磁共振光譜法”這部分內容時，應著重根據學生已有的化學基礎，引導學生克服怕難的心理，突破主要理解難點和要點，并結合實際應用中常用的化合物解析實例，提高學生對本部分內容的掌握程度。

2 教學內容分析

“核磁共振光譜法”在解析化合物的結構時起著舉足輕重的作用，據以往的教學經驗，學生普遍對這部分內容學習時有著“打怵”的心理，因此授課時主要通過一系列的基本原理的融匯貫通介紹，引導學生在理解的基礎上掌握產生核磁共振現象的原因，屏蔽效應，什么是化學位移值，以及影響化學位移的因素有哪些等知識點，從而克服心理障礙。因此根據實際情況，核磁共振的基本原理介紹和核磁共振氫譜的應用將是授課重點，將會起到醍醐灌頂的作用。

核磁共振的基本原理將圍繞著一條主線逐一展開，主線框架如圖1。

圖1 核磁共振的基本原理主線框架

化學位移是解析核磁共振光譜的主要參數，化學位移與外加磁場強度的關系示意圖可用如圖2坐標示意圖表示。

圖2 化學位移坐標示意圖

由此可以總結出有利于理解分析化學位移的一條規律:核外電子云密度越大，屏蔽效應越強，要維持核原有的頻率共振，則外磁場強度必須增強得越多，共振信號在高場出現，δ小 ;核外電子云密度越小，屏蔽效應越弱，共振需要的磁場強度越小，在低場出現，δ大。

在理解并掌握了以上核磁共振基本原理的內容以后，再理解并掌握影響核磁共振氫譜化學位移的主要因素，并能根據化學位移值初步推斷氫的類型;掌握磁不等同的氫或碳核、1HNMR譜裂分情況、偶合常數，掌握低級偶合中相鄰基團的結構特征，并能初步識別高級偶合系統。

核磁共振碳譜的內容在掌握了核磁共振氫譜的內容基礎上就容易的多，本章內容需要熟悉各種碳譜的測定技術及能提供的信息和用途;掌握各種類型的碳原子的化學位移范圍;掌握13C－NMR譜用于有機化合物結構測定一般程序，并能綜合應用圖譜提供的各種信息初步判斷化合物的結構特點。

二維核磁共振譜是在對一維核磁共振氫譜和碳譜的充分分析的基礎上用于解析復雜化合物的有效途徑，二維核磁共振譜的解析需要大量的實踐工作的訓練，本章對二維核磁共振譜的內容要求初步了解2D－NMR測定的基本原理，掌握各種二維核磁共振譜的用途和解析方法。

3 教法和學法［3－4］

根據課程性質和學生特點設計科學實用并富有實效的教法和學法將會大大提高授課和學習效率，達到事半功倍的效果。

3．1 教法

啟發式教學:啟發學生在已有的化學基礎上對核磁共振的基本原理按照主線逐一進行理解分析，最終總結歸納出化學位移信息與結構的關系，以不變應萬變，避免了死記硬背長時間出現的偏差。通過此種啟發式教學法使學生理解掌握核磁共振的本質，克服“打怵”的心理，讓學生學會學習，為后續的學習打下良好的基礎。

計算機輔助教學:在課程的備課和教學過程中，通過CHEMDRAW等計算機軟件，繪制化合物的分子式與結構式，模擬化合物的2D/3D結構、構象、核磁共振圖譜等，輔助分析化合物的結構，提高學生對于光譜特征與結構之間關系的感官認知，培養學生解析結構的能力。

實例教學法:《藥物結構解析》的特點就是教材中會有大量波譜圖實例，授課教師經過多年的教學和科研也積累了大量化合物的波譜圖實例，授課過程中通過大量代表性化合物的核磁共振氫譜和碳譜圖的實例解析，反復強化所學內容，進一步增強學生“能解析出結構”的信心。

反饋教學法:通過提問和課后練習等環節的教學效果反饋，查漏補缺，答疑解惑，個別輔導，以期達到較好的教學效果。

3．2 學法

自主、探究式學習:學生要改被動為主動，深入探究解析結構所用波譜手段的原理，在理解的基礎上一步步推理，避免死記硬背。

舉一反三式學習:“舉一”即揭示規律，掌握方法，“反三”按圖索驥，觸類旁通，既能發揮教師的主導作用，又能發揮學生的主體作用，培養了自學能力。

學會利用網絡教學環境:充分利用我校BlackBoard網絡教學平臺和學校圖書館提供的維普、清華同方、萬方、超星數字圖書等多種數據庫資源，查閱相關資料和圖譜，實現網絡互動教學和學生課外自主學習，培養科學嚴謹的治學態度。

4 教學過程

本部分內容授課時長為14學時，具體教學過程如下。

首先引導學生回顧上次課的內容，指出核磁共振光譜與之前學過的紫外光譜和紅外光譜的共同點是都屬于吸收光譜，即化合物吸收了某一波長的光從低能級躍遷到高能級，從而產生吸收光譜，進而指明不同點是核磁共振光譜是原子核的能級躍遷產生的吸收光譜，從而導入新課。核磁共振的基本原理(3學時)，是本部分授課的重點，講授時采用啟發式教學以邏輯主線貫穿，層層遞進，注重化學位移與屏蔽效應、信號磁場強度關系的推理過程。

核磁共振氫譜的主要參數(2學時)，本部分重點介紹氫核化學位移的影響因素、不同氫核化學位移值范圍、峰的裂分與偶合常數，借助計算機輔助教學軟件，模擬化合物的2D/3D結構、核磁共振氫圖譜等，增強學生對核磁共振氫譜的感官認知。

核磁共振氫譜在結構解析中的應用(3學時)，本部分內容采用實例教學法做大量結構解析練習，結合《天然藥物化學》課程中蒽醌類、黃酮類化合物的結構解析實例，讓理論轉化成解析結構的實戰能力。

核磁共振碳譜(4學時)，采用類比法介紹碳譜與氫譜的相似推理過程和各種碳譜的測定技術及能提供的信息和用途，采用計算機輔助教學和實例教學介紹碳譜在結構解析中的應用。

二維核磁共振譜(2學時)，主要講授各種二維核磁共振譜的用途和解析方法。

每次授課結束及時回答學生提出的問題，提醒學生課后復習和練習，下次授課前講授課后練習題，根據教學效果反饋對授課內容查漏補缺。