研究生化学实验课程教学改革探讨

梁向晖,钟伟强,毛秋平

(华南理工大学 化学与化工学院，广东 广州 510640)

研究生化学实验课程教学改革探讨

梁向晖,钟伟强,毛秋平

(华南理工大学 化学与化工学院，广东 广州 510640)

传统研究生实验教学的学术化和程式化培养方案，严重制约学生的实践能力。该文从现代化学分析技术课程教学及研究生培养的现状出发，以学生研究前沿的文献资料作为新的教学内容，利用实验室的先进仪器，组织学生自带样品进行测试，采集并解析图谱，建立教学案例(卡片库)。该课程教学内容及教学方法的改革，有利于提升研究生的创新意识，增进其操作技能，为后续科研论文的顺利开展奠定基础。

现代化学分析技术；研究生培养；实验教学改革；能力

研究生实验教学是高等教育人才培养体系中必不可少的一个环节。传统的研究生实验教学培养方案，通常采用已有的学术研究成果，进行验证式实验教学，并按照实验教材的顺序程式化进行。这种实验教学模式，内容乏味，很难提高学生学习的兴趣和实践能力。研究生实验教学的目标是培养学生的实践动手能力，提升学生的创新激情，进而培养其独立自主的创新能力[1-2]。因此，需对其现有实验教学模式进行大胆改革。

华南理工大学十分重视研究生实践能力的培养，提高研究生动手能力，自2010年起，独立设置了化学类研究生2个学分的选修课——“现代化学分析技术”课程。该课程作为现代物质结构分析的一个重要手段, 在各领域中得到了广泛的应用, 已成为鉴定各种化合物以及测定其结构的最常用方法。通过该实验课程的学习，极大地提升了学生对学科前沿知识的认知，培养了学生的实际操作技能，同时为其后期的科研论文的顺利实施打下了良好的科研基础。本文阐述了在该课程教学改革方面的探索与认识。

1 化学研究生创新实践现状

1.1 现代化学分析技术课程现状

在国内外,“现代化学分析技术”通常作为化学、化工、生命科学、材料科学、环境科学、医药食品等诸多领域的硕士研究生专业基础课。一般侧重介绍光、电、色、磁等物理化学方法基础理论知识；通过授课培训、实际操作等方式，向学生讲解每一台仪器设备的基本内容，让学生在较短的时间内了解仪器设备构成，培养学生独立操作如核磁共振仪、X-射线衍射仪等贵重仪器设备的能力，为其从事科研工作打下坚实的基础。

在华南理工大学，现代化学分析技术课程作为化学与化工学院硕士研究生的学位选修课, 是圆满完成硕士学位论文的基础。目前，开设该课程的专业主要有：有机化学,应用化学,分析化学，无机化学,物理化学,化学工程等。自2010年开设以来，该课程深受各相关专业硕士生的欢迎与好评(每学期约有60位研究生选修), 同时吸引了本院和外院的博士生来旁听。甚至有许多学生是带着科研任务中遇到的实际问题来听课和参与讨论的。该课程的开设，不仅帮助学生解决实际科研中存在的诸多问题, 而且能大大提升学生利用现代化学分析方法和技术解析化合物结构的能力。

1.2 化学研究生实验平台现状

当前，随着全国研究生招生规模的不断扩大，高等学校发展层次不平衡。如“985”“211”学校，教育部及地方投入了大量的资金，构建了一流实验平台，并从国内外引进大量的高素质、高水平科研人才，为研究生创新平台的建设、研究生创新能力的培养打下良好的基础；而普通高等院校，由于财力的原因，实验设施简陋、老化，很难适应现代实验分析的需求；研究生导师自身因为科研资金有限，导致研究生从事一些低水平、重复性的科研工作，这不仅浪费人才资源，同时使学生实践能力、创新能力的培养大打折扣。

另一方面，当前研究生教育只重视传授基本理论和方法，较少关注现代技术的不断创新和根据研究生导师的研究方向、结合研究前沿进行创新实验教学。学生常常只是依照老的实验教材，进行验证式的实验操作，不仅适应不了现代化学实践的需要，而且对学生创新兴趣、创新能力的培养产生消极影响。

基于化学分析与实验技术在现代相关领域研究中所起的重要作用, 结合我校实际情况, 并从化学化工、生命科学、材料科学、环境科学、医药食品等相关专业的发展趋势来看, 迫切需要加强研究生现代化学分析技术课程的改革，建立其大型仪器测试创新实践基地。

2 化学研究生创新实践教育举措

2.1 推动教学内容和教学方法的创新

化学分析方法发展迅速, 教学应该引入最新知识。当今社会，科学技术不断进步，科研成果不断涌现。与此相对应，现代分析仪器日新月异，分析手段不断创新，因此，二者有机结合，就能快速、有效地推动研究生的认知能力、并提升其研究水平。为适应新发展，“现代化学分析技术”课程教学应该以导师的研究方向为指导，以最新相关文献、资料等为教学内容,建立新的分析方法，使学生初步掌握现代仪器的基本原理、操作规程及步骤，以及对实验结果的分析和判断，培养学生解决实际问题的能力，为学生从事后期科研论文的工作打下坚实基础。教师结合本校相关领域的课题, 整理和收编科研实践中的谱图以及采集和解析谱图的经验, 建立相关教学案例(卡片库), 使学生有更多机会进行有效的实例演习, 以提升学生解决实际科研中所遇到问题的能力。

“现代化学分析技术”课程不能囿于现有教学模式，但又不能完全脱离。在理论教学上需重视教学内容的新颖性、先进性，在实践教学上需结合现代仪器的新特点、新方法，是一种全新新型教学模式。该课程共开设32学时，其中，教师课堂理论讲授16学时；设计性、创新性实验16学时。课堂讲授包括：大型仪器实验室安全及现代化学分析技术现状与发展趋势(2 学时)；紫外、红外光谱仪(2学时)；气相、气-质联用仪(2学时)；离子色谱、高效液相色谱仪(2学时)；原子吸收、等离子体原子发射仪(2学时)，热重差热联用热分析仪(2学时)；粒度仪、X-射线衍射仪(2学时)，以及核磁共振仪(2学时)。在16学时的设计性、创新性实验中，着重加强实践教学, 提高学生综合技能的培养。由于X-射线衍射仪和核磁共振仪的价格比较昂贵, 在国内多数开设的仪器分析课程中, 甚至学生在实际科研中, 学生没有机会动手操作这些贵重仪器。而在国外, 这些仪器对研究生, 甚至本科生都是开放的。为了提高本校研究生的综合技能和素质, 该课程利用化学与化工学院的资源, 组织学生带上自己科研中的样品进行操作培训, 采集样品图谱。在教师的现场指导下, 学生能快速掌握从选择合适的分析方法, 准备样品, 采集图谱, 处理数据到最后解析图谱的一般程序。研究生实验教学实施5年来，取得了较好的教学效果。如核磁共振仪，学生学会了利用Mestrenova谱图处理软件处理核磁原始数据的能力，运用ChemDraw进行谱图模拟、进而进行谱图解析的能力，使学生深刻认识到二维谱图在结构鉴定中的重要作用，提高了学生谱图分析和解释问题的能力。

2.2 推动大型仪器测试创新实践基地建设

近年来，为适应新形势发展，国内各高校纷纷投入巨资建设新型实验教学实践基地，积极开展科技创新活动，为研究生实验教学新模式提供创新平台[3-5]。实验室经过学校多年的财经投入，拥有了一批先进的大型仪器设备，为广大教师、研究生科学研究和实验教学建立了较好的测试创新实践基地。该基地的大型仪器设备主要包括:用于样品结构和组成表征的红外、紫外、核磁共振仪、X-射线衍射仪、等离子体原子发射光谱仪、离子色谱仪等；用于样品高效分离的气相色谱-质谱联用仪、高效液相色谱仪等；以及样品热物性、粒度、电性分析的热重-差热联用分析仪、粒度仪、电化学工作站等。多年来，这些大型仪器设备一直向广大师生开放，实现科学、规范地为教学科研服务，取得了丰富的科研成果[6-7]。依托该实验平台，教师不断地丰富实验教学内容，提高实验教学工作水平；学生依据其研究方向、结合学术前沿，进行相关内容、产品的测试，不仅为其后期研究课题的选题打下良好的科研基础，而且通过课程实践，极大地提升了学生对相关仪器设备的自主学习能力、动手操作技能，培养学生的观察力、开拓创新意识，提高创新水平。借助该实验平台，教学与科研有机融合，完善了人才培养方式与创新教育模式。

2.3 提高学生综合素养和择业水平

目前，化学研究生择业的主要方向为化学、化工相关企业、科研机构及高等院校等。这些行业考察并接纳学生的主要依据就是学生的综合素质及科研能力。如结合导师研究方向和科学前沿，学生能独立开展文献检索，并能初步提出科学问题；学生在教学实践中养成良好的实验观察、数据记录习惯；培养学生团结协作、实事求是的科研作风等；科研素质提升的外在表现就是学生科研能力的提高。如查阅文献、提高科技英语阅读、写作的能力；学生在测试过程中观察能力、分析能力、特别是动手能力的培养；撰写实验报告的能力等。

现代社会是知识经济和市场经济的有机融合。化学研究生为适应这个开放、现代、繁荣的社会，顺应这个发展潮流，需提升自己的综合素养和技能，使自己在将来的择业上立于不败之地。华南理工大学为化学研究生开设的新型化学实验课程教学，就是为学生后期顺利开展研究课题提供预演。学生借助新型实验教学实践平台，进行独立上机操作，不仅能验证实验测试原理、测试方法及测试步骤，更能培养掌握和操作大型仪器设备的技能，掌握现代先进仪器的检测手段，为将来走向工作岗位打下坚实的基础[8-10]。

3 结束语

研究生是我国发展生产力、进行科技攻关的主力军。化学研究生是化学、化工、材料、环保等领域的中坚。传统实验教学模式已无法适应这变化多端、日新月异的科学社会。因此，对现有实验教学内容和方法的改革势在必行。化学实验教学改革立足学术前缘、结合导师的研究方向，以高校现代先进仪器设备作为教学平台，通过独立上机的操作方式、结合课堂理论，培养学生独立从事科学研究的能力，提升学生从事科学研究的综合素养,形成了以学生为主体的实践教学模式[11-12]。为学生更好地融入创新型社会打下牢固的基础。

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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

华南理工大学学位与研究生教育改革研究项目(yjjg2014003)；华南理工大学校级教研教改项目(Y9160640)；华南理工大学探索性实验教学项目(Y9160040)。

梁向晖(1972-)，女，硕士，高级实验师，主要从事实验室建设和实践教学方面的研究。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.035