基于OBE理念的《波譜分析》課程教學改革

劉賽文 張 勁

(湖南城市學院 材料與化學工程學院，湖南 益陽 413000)

成果導向教育理念(outcome-based education, OBE)的教學設計和教學實施是以學生通過教育過程最后所取得的學習成果為目標，重在培養學生適應未來、適應社會的綜合能力。這些成果是學生畢業后能“帶走”的實際能力。OBE理念強調教師應明確想讓學生取得什么樣的學習成果；為什么要讓學生取得這樣的學習成果；如何有效地幫助學生取得這些學習成果；如何知道學生已經取得了這些成果[1]。結合《波譜分析》課程的教學現狀，將OBE理念運用到該課程的教學改革實踐中，以“反向設計，正向實施”為原則，確定該課程學習目標，并設計實施波譜分析教學改革方法及路徑，有效解決以往該課程教學中存在的問題，充分調動學生的主觀能動性，提升學生的自主學習和解決問題的能力。

1 明確教學目的，優化教學內容

波譜分析方法在化學工程與工藝專業學生的畢業論文環節和考研中是必不可少的。本課程主要包括紫外光譜、紅外光譜、核磁共振氫譜、核磁共振碳譜和質譜五大部分。首先明確各部分內容對預期學習產出的貢獻程度，精煉授課內容。(1)由于紫外光譜和紅外光譜能夠提供的結構信息有限，在教學過程中會適當縮減這兩部分的課時數，重點突出核磁共振光譜和質譜的相關內容。(2)在每一種波譜中可弱化基礎理論和公式推導，詳授譜圖與化合物結構的關系和吸收波長的影響因素，重點教會學生識譜和解譜，即能夠通過分析譜圖準確推斷出化合物結構。(3)增加常用化學軟件的相關知識，使學生會處理相應的紅外光譜和核磁共振譜等數據。例如，在講解紅外光譜內容時，介紹 Origin 軟件的使用方法，教會學生運用原始實驗數據作圖并識圖；在核磁共振譜部分演示ChemOffice軟件的操作，教會學生使用Chemdraw畫出化合物的結構式，并利用其核磁預測功能來輔助解譜[2]。(4)引導學生充分利用網絡資源，讓學生掌握譜圖數據庫的檢索，與標準譜圖進行匹對。例如，在日本的SDBS數據庫網站上輸入化合物的名稱、分子式或CAS號，可以免費獲取各類化合物的譜圖。

2 改革教學模式，改進教學方法

2.1 教主于學

教學要以學生為主體，教師引導學生去認識、發展、實踐和創新。學生在分析化學和有機化學課程中已經學過紫外光譜和紅外光譜的基本原理，可以適當運用翻轉課堂，給予學生在課堂上展示學習成果的時間。教師將課堂時間主要用于解決學生在“備課”過程中遇到的難點問題，給學生提供高效、有針對性的輔導建議，使學生不僅學了，而且會了。

2.2 多方融合

把傳統教學方式的優勢和數字化教學的優勢結合起來，兩者互補，才能獲得最佳的學習效果。例如分子振動形式、Larmor進動、屏蔽和去屏蔽效應等枯燥的概念和原理，用Flash動畫的形式展現，便于學生理解。由于儀器結構復雜，傳統的圖片缺乏立體感，學生很難對儀器構造有直觀的認識，利用網絡上制作精良的動畫和模型，多角度、立體式地展示儀器的工作原理和過程，可以深入了解儀器[3]。利用微信、QQ可進行在線討論和答疑；依托數字教育平臺，可上傳課件、作業、學習資料，與學生進行課堂互動。

2.3 寓教于樂

能否調動學生學習的主動性、發現培養學習的興趣是教學能否取得成功的關鍵。波譜分析知識記憶內容較多，在教學過程中編制口訣，可“化繁冗為簡短，變凌亂為有序”，使難記的知識朗朗上口，容易引起學生興趣[4]。例如，烷烴紅外光譜的波數范圍口訣為：“識圖先學飽和烴，3000以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亞甲基。1470碳氫彎，1380甲基顯。兩個甲基同一碳，1380分二半。面內搖擺720，長鏈亞甲可現行。”

在教學中開展一些游戲性質的活動，能活躍氣氛，提高興趣，使教學收到良好的效果。在學習紅外光譜、核磁共振氫譜和核磁共振碳譜的吸收峰歸屬時，設計如下游戲：班上同學分為8組，每一組同學記住一個或幾個官能團的吸收峰范圍，請學生“對口令”，老師說出官能團，相對應得學生說出峰值范圍。

2.4 案例精舉

在教學過程中引入典型案例，激發學生興趣。2015年屠呦呦因發現治療瘧疾的新藥物療法，為人類做出巨大貢獻，被授予諾貝爾生理學或醫學獎。屠呦呦團隊在1972年得到了抗瘧有效成分，通過波譜分析確定了青蒿素的化學結構，它是一種含有過氧基團的倍半萜內酯，青蒿素從此走向全世界。在引入案例的同時，講解怎么運用波譜分析確定新化合物的結構，培養學生分析問題、解決問題的能力。

2.5 學以致用

本課程最終目標是培養學生解析四大光譜的能力，為以后工作或科研打下堅實基礎。首先，教師講解結構與譜圖的關系，并傳授解譜技巧。然后向有機化學老師收集科研課題中發現的未知化合物的相關譜圖，再讓學生以小組為單位通過查閱文獻和利用所學知識對新化合物結構進行最終確認。最后，在課堂上對解譜過程和結果進行匯報講解，并回答老師和同學提出的問題。學生在運用所學知識解決實際問題的過程中可獲得成就感，調動其學習積極性，提高邏輯思維能力、分析問題和解決問題的能力。教師在與學生討論和交流的環節，可發現學生學習中的短板，從而及時調整課程教學內容，使理論與實踐相輔相成。

3 優化評價體系，考察實踐能力

OBE教學模式下，波譜分析課程從過程性考核和多元化考核兩方面入手，建立有效的評價體系。

過程性考核模式強調對學生學習波譜分析過程中的學習狀態和階段性學習成果的考核。每個單元學習結束后，設定與其對應的試題進行階段性測試，過程性考核的運用旨在強化學生平時學習知識的積累，促使學生及時掌握課程基礎知識。

多元化考核包括撰寫文獻綜述、實驗測試及期末考試等多種形式。(1)學生結合授課內容追蹤波譜學科研究前沿技術及應用，通過查閱文獻，選取自己所喜歡的方向，寫出兩千字左右的綜述性論文。旨在啟發學生思考問題的能力，同時了解該領域的熱點問題。(2)學生對有機化學實驗中自己制備的化合物進行紅外光譜檢測并確定其結構，考查學生制樣和測樣的能力。(3)期末考試以開卷形式考查學生綜合解譜能力，以結合所學知識分析譜圖獲取化合物結構信息并正確推出化合物結構為評分標準。多元化的考核模式更加科學與合理，保證了學生對基本理論及知識的掌握，培養了學生的綜合能力和探索精神。

4 結語

成果導向教育是一種適應于社會經濟快速發展的教育。波譜分析教學改革通過科學設計教學內容、積極探索教學方法和靈活運用教學手段使學生獲得最大能力，能夠利用波譜分析方法對未知化合物的結構進行解析，在科學研究和生產工作中解決實際問題，真正實現以學生的學習成果為導向的課程目標。