摘要：本文以苯甲酸的红外光谱实验为例，介绍《仪器分析》实验课程的教学与实践，从理论课程准备、实验前期准备、实验进行及实验后的数据整理等四个方面的课程设计，从而提高学生对仪器分析理论联系实践的能力和综合素质。
关键词：仪器分析；苯甲酸；红外光谱；教学与实践
中图分类号：G642.0 文献标识码：A?摇 文章编号：1674-9324（2012）03-0233-02
随着对生物产制品及食品质量与安全日益重视，《仪器分析》是当下多数生命科学学院相对重视的课程，作为实验性的课程，实验教学是其重要的组成部分，实验教学对于促进理论知识的理解运用，保证整体教学水平起着重要的作用。[1]以本校生命科学学院专业组成为例，含生物工程、生物技术、食品质量与安全和药学四专业，《仪器分析》均是重要的专业基础平台课，而鉴于本校与质量技术监督部门和出入境检验检疫局等相关部门有着非常密切的联系，在如何向有关部门输送和培养专业技能人才的问题上，有关人士一致认为《仪器分析》课程应该作为重点改革和实践的课程，本文就以苯甲酸的红外光谱实验为例，浅谈一下本院关于《仪器分析》课程的实践改革。
一、实验设计与内容
红外光谱实验是属于《仪器分析》课程中“吸收光谱”的教学内容，与“吸收光谱”法-紫外可见吸收光谱不同，后者广泛应用在其它课程如《有机化学》《食品检测技术》等，本文不再赘述。红外光谱分析是有机化合物结构定性的重要工具之一，该实验课程的设计主要包括理论课程准备、实验前期准备、实验进行及实验后的数据整理等四个方面。①理论课程的准备。红外光谱在课程中的位置是在紫外光谱之后，通过介绍其与紫外光谱的区别和联系，让同学们知道二者的异同点，由于要为实验环节做准备，故在理论课程中除了进行红外光谱基础知识的介绍，更重要的对红外光谱中重要的基频吸收峰进行详细的归属和解析，并要和相应的有机化合物进行反复的讲解，如苯甲酸中重要的基频吸收峰有羰基（C=O，νs1700cm-1附近强蜂）、羟基（O-H，νs3300cm-1附近强峰）、苯环的碳碳双键（C=C，s1400-1600cm-1附近2-4个中强吸收峰）以及指纹区的苯环单取代峰（vs700cm-1附近两个中等强度吸收峰）。②实验前期准备。掌握理论知识以后，将集中给学生观看红外光谱的仪器操作视频，重点给学生讲述实验过程中的知识点和要点，如苯甲酸的红外光谱是基于固体样品的分析，故包括固体样品研磨所需的器具-玛瑙研钵；固体压片所需的仪器-压片机以相应的压模；最后介绍红外光谱仪的结构和大致的操作步骤。在该环节中不仅要在课堂上给同学们做逐一讲解，还要求他们在课下利用“网络课程平台”中的视频资源，反复观看和熟悉，为进入实验室实际操作提供必要的准备。③实验进行。红外光谱仪属于价值较为昂贵的仪器之一，本实验采用的日本原装进口岛津IR-Prestige-21型傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR），整机价格达到近20万元人民币，而压片机也高达2万余元。所以在实验进行前要给学生普及安全知识，一定要珍惜仪器资源，特别是价值不菲的进口大型分析仪器更是如此。本环节主要包括两个步骤：第一步压片环节。教师将利用玛瑙研钵、压片机等设备现场示范苯甲酸的压片，并逐一讲解压片时注意的事项。示范完毕后，让学生以3人为一小组进行逐一压片，全部完成后，按照次序依次进行FT-IR样品扫描。第二步扫描环节。首先介绍FT-IR仪器的基本结构和操作方法，然后对压制的片子进行扫描，并对扫描得到的IR图谱与标准图谱库进行搜索和比对，并记录得分。④实验后的数据整理。将实验获得的苯甲酸红外光谱图整理后进行“网络课程”的上传和展示，并完成书面形式的实验报告以便归档。报告整理包括图谱的重要吸收峰归属和得分情况，教师将根据红外图谱吸收峰的明晰程度及得分情况进行分级，并选取结果良好的小组进行讨论和分析，以对红外光谱理论和实践能够得到更好的联系。
二、实验效果与反响
《仪器分析》与其它课程不同，依托的是价值昂贵的大型分析仪器，多年以来，大型分析仪器的实验教学大都采用“演示法”，教师提前做好实验设计和实验准备工作，从实验原理、步骤到注意事项、甚至实验结果都面面俱到地讲解。[2]因为内容量太大，基础知识难懂，且学生预习不认真或不预习，上课积极性较差，很难记住教师“苦口婆心”讲的内容，所以部分学生不可能在头脑里形成完整的分析流程和实验思路，未能收到令人满意的教学效果。而在利用压片法绘制苯甲酸的红外光谱实验课程中，根据实验的特点，利用理论课、实验课前、课中和课后等多方面的交叉实践，指引学生将红外吸收光谱的理论知识体系熟练地应用在实验过程和结果的分析报告中，此外，利用网络课程平台，积极地与学生互动，调动学生的学习热情，取得较好的效果，这是由于一方面学生有机会亲自动手操作红外样品制备中的压片机和傅立叶变换红外光谱仪，所以同学们几乎个个都热情高涨。另一方面同学们用亲手压的苯甲酸薄片，扫描得出相应的图谱，再根据图谱情况判断压制的片子是否最佳。整个过程都由学生独立完成，既培养动手操作能力，也培养了独立思考和信息处理的能力。
利用压片法扫描苯甲酸的红外吸收光谱图是本学院《仪器分析》实验课程中实践性和特征性最强的一次代表性的实验课程，并作为我院“食品与质量安全教育部示范中心”网络课程展示的甄选课程，虽取得了一定的优良效果，但还是有不足之处：①红外光谱样品的制备包括多种手段，除了压片法外还有液膜法、薄膜法等，由于时间和空间有限，不能集中设计实验环节；②亦作为整个《仪器分析》课程的薄弱环节，相应的大型仪器分析设备和实验室教师太少，远不能满足日益增长的本科生数量对本课程的教学要求。总之，《仪器分析》作为实践性非常强的一门专业平台基础课，对于提高学生的理论联系实际的能力、动手能力均有重要的促进作用，相比较枯燥的理论知识而言，如何科学和合理设计实验教学的内容和流程，将对提高这门课程的易懂性和学生的学习兴趣起到至关重要的作用。苯甲酸的红外光谱实验利用苯甲酸这一物质结构简单、容易辨析、重复性好的特点，是使学生熟练掌握固体样品的红外光谱样品制备方法的良好对象，本课程也着重发挥了“网络课程”的优势，上传数据不仅使实验结果得到非常好的反馈，也提高了学生们主动学习的积极性和创造力，对于缓解目前《仪器分析》课程中大型分析仪器匮乏以及师资资源的不足亦有着重要的支持作用。在培养面向21世纪人才的过程中，不仅要培养学生系统的理论基础和实验技能，更重要的是培养学生分析问题、解决问题的能力、创新精神、求职欲望和团队合作精神。[3]应当引导学生从学科交叉中得到创新的启发，学习从庞杂的知识体系中提炼出最有价值信息的能力，使他们能从不同的仪器分析方法中归纳出共性和个性，学会举一反三、触类旁通。
参考文献：
[1]杜彬，林小虎，任学军，等.《仪器分析》实验教学的探索与实践[J].食品工程，2007，（1）：12-14.
[2]罗朝晖，陈旭，欧贤红.大型分析仪器开放式实验教学的探索[J].广西医科大学学报，2007，（S1）：156-157.
[3]于京华，葛慎光，魏琴，等.仪器分析实验教学的改革与实践[J].理工高教研究，2008，27（2）：137-138.