《药物结构解析》中“核磁共振光谱法”说课设计

张 玲

(山东中医药大学药学院，山东济南 250355)

说课，是授课教师在备课的基础上讲述自己的教学设计。教师通过说课设计对所授课程的性质与学生特点、教学内容的难点和重点、拟采用的教学方法和教学手段等进行逐一细化介绍，提高了教师的备课质量和教学效率［1－2］。《药物结构解析》是研究应用紫外光谱、红外光谱、核磁共振光谱和质谱等现代物理手段研究有机化合物化学结构的一门学科，是现代有机化合物结构测定最主要的理论依据。该课程是我校为药学专业和药物制剂专业本科层次的学生开设的一门专业课，旨在培养学生具备初步的解析药物结构的能力，同时此门课程也可供中药学、制药工程等专业的学生学习与巩固相关专业课程提供自学与借鉴的理论储备。其中的“核磁共振光谱法”这部分内容一直是解析药物结构实际应用的重点和学生学习掌握的难点，笔者对《药物结构解析》课程中的“核磁共振光谱法”这部分内容进行说课，从教材与学情分析，教学内容分析，教法与学法，教学过程4个方面介绍本部分内容说课的设计依据和具体过程。

1 教材与学情分析

1．1 教材分析

科学研究在不断的发展更新，教材的使用也在不断更新，本课程对原有教材进行补充、更新，目前使用了最新的卫生部“十二五”规划教材《波谱解析》(孔令义主编，人民卫生出版社)教材。该教材知识结构框架清楚，系统性强;波谱技术的原理讲解深入浅出;列举的解析实例简单易懂，代表性强，并且摒弃了落伍的波谱图，采用了最新格式的波谱图;每章附有课后练习题和参考答案，利于学生学习巩固该章内容。教材中将“核磁共振光谱法”这部分内容分成三章进行介绍，分别是核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和二维核磁共振谱，三章内容设置即相互关联又各有不同，循序渐进的将“核磁共振光谱法”这种解析药物结构的手段的应用串联起来。

1．2 学情分析

学生是学习的主体，认真研究学生的能力水平、知识背景、实际需求和认知倾向，为学生设计适合其需求的教学活动，能显著的提高教学效率。《药物结构解析》课程授课对象为我校处于大三上学期学习阶段的药学和药物制剂本科专业学生，要求学生具备相关化学知识基础，此阶段的学生已适应并能自我调整大学的学习生活，自主学习能力及逻辑思维能力较强。从学生的知识背景看，该专业学生已系统学习了无机化学、有机化学、分析化学等相关基础课程，并且在仪器分析中对本课程涉及到的4大波谱也有了初步的介绍。从学生的实际需求看，本学期该专业学生同时学习的课程《天然药物化学》中作为重点和难点的各类化合物的结构鉴定部分的内容也会涉及到《药物结构解析》中的知识的应用，因此学好并掌握了《药物结构解析》中解析药物结构的方法对相关课程的学习帮助很大，学生学习的积极性很高。因此在介绍“核磁共振光谱法”这部分内容时，应着重根据学生已有的化学基础，引导学生克服怕难的心理，突破主要理解难点和要点，并结合实际应用中常用的化合物解析实例，提高学生对本部分内容的掌握程度。

2 教学内容分析

“核磁共振光谱法”在解析化合物的结构时起着举足轻重的作用，据以往的教学经验，学生普遍对这部分内容学习时有着“打怵”的心理，因此授课时主要通过一系列的基本原理的融汇贯通介绍，引导学生在理解的基础上掌握产生核磁共振现象的原因，屏蔽效应，什么是化学位移值，以及影响化学位移的因素有哪些等知识点，从而克服心理障碍。因此根据实际情况，核磁共振的基本原理介绍和核磁共振氢谱的应用将是授课重点，将会起到醍醐灌顶的作用。

核磁共振的基本原理将围绕着一条主线逐一展开，主线框架如图1。

图1 核磁共振的基本原理主线框架

化学位移是解析核磁共振光谱的主要参数，化学位移与外加磁场强度的关系示意图可用如图2坐标示意图表示。

图2 化学位移坐标示意图

由此可以总结出有利于理解分析化学位移的一条规律:核外电子云密度越大，屏蔽效应越强，要维持核原有的频率共振，则外磁场强度必须增强得越多，共振信号在高场出现，δ小 ;核外电子云密度越小，屏蔽效应越弱，共振需要的磁场强度越小，在低场出现，δ大。

在理解并掌握了以上核磁共振基本原理的内容以后，再理解并掌握影响核磁共振氢谱化学位移的主要因素，并能根据化学位移值初步推断氢的类型;掌握磁不等同的氢或碳核、1HNMR谱裂分情况、偶合常数，掌握低级偶合中相邻基团的结构特征，并能初步识别高级偶合系统。

核磁共振碳谱的内容在掌握了核磁共振氢谱的内容基础上就容易的多，本章内容需要熟悉各种碳谱的测定技术及能提供的信息和用途;掌握各种类型的碳原子的化学位移范围;掌握13C－NMR谱用于有机化合物结构测定一般程序，并能综合应用图谱提供的各种信息初步判断化合物的结构特点。

二维核磁共振谱是在对一维核磁共振氢谱和碳谱的充分分析的基础上用于解析复杂化合物的有效途径，二维核磁共振谱的解析需要大量的实践工作的训练，本章对二维核磁共振谱的内容要求初步了解2D－NMR测定的基本原理，掌握各种二维核磁共振谱的用途和解析方法。

3 教法和学法［3－4］

根据课程性质和学生特点设计科学实用并富有实效的教法和学法将会大大提高授课和学习效率，达到事半功倍的效果。

3．1 教法

启发式教学:启发学生在已有的化学基础上对核磁共振的基本原理按照主线逐一进行理解分析，最终总结归纳出化学位移信息与结构的关系，以不变应万变，避免了死记硬背长时间出现的偏差。通过此种启发式教学法使学生理解掌握核磁共振的本质，克服“打怵”的心理，让学生学会学习，为后续的学习打下良好的基础。

计算机辅助教学:在课程的备课和教学过程中，通过CHEMDRAW等计算机软件，绘制化合物的分子式与结构式，模拟化合物的2D/3D结构、构象、核磁共振图谱等，辅助分析化合物的结构，提高学生对于光谱特征与结构之间关系的感官认知，培养学生解析结构的能力。

实例教学法:《药物结构解析》的特点就是教材中会有大量波谱图实例，授课教师经过多年的教学和科研也积累了大量化合物的波谱图实例，授课过程中通过大量代表性化合物的核磁共振氢谱和碳谱图的实例解析，反复强化所学内容，进一步增强学生“能解析出结构”的信心。

反馈教学法:通过提问和课后练习等环节的教学效果反馈，查漏补缺，答疑解惑，个别辅导，以期达到较好的教学效果。

3．2 学法

自主、探究式学习:学生要改被动为主动，深入探究解析结构所用波谱手段的原理，在理解的基础上一步步推理，避免死记硬背。

举一反三式学习:“举一”即揭示规律，掌握方法，“反三”按图索骥，触类旁通，既能发挥教师的主导作用，又能发挥学生的主体作用，培养了自学能力。

学会利用网络教学环境:充分利用我校BlackBoard网络教学平台和学校图书馆提供的维普、清华同方、万方、超星数字图书等多种数据库资源，查阅相关资料和图谱，实现网络互动教学和学生课外自主学习，培养科学严谨的治学态度。

4 教学过程

本部分内容授课时长为14学时，具体教学过程如下。

首先引导学生回顾上次课的内容，指出核磁共振光谱与之前学过的紫外光谱和红外光谱的共同点是都属于吸收光谱，即化合物吸收了某一波长的光从低能级跃迁到高能级，从而产生吸收光谱，进而指明不同点是核磁共振光谱是原子核的能级跃迁产生的吸收光谱，从而导入新课。核磁共振的基本原理(3学时)，是本部分授课的重点，讲授时采用启发式教学以逻辑主线贯穿，层层递进，注重化学位移与屏蔽效应、信号磁场强度关系的推理过程。

核磁共振氢谱的主要参数(2学时)，本部分重点介绍氢核化学位移的影响因素、不同氢核化学位移值范围、峰的裂分与偶合常数，借助计算机辅助教学软件，模拟化合物的2D/3D结构、核磁共振氢图谱等，增强学生对核磁共振氢谱的感官认知。

核磁共振氢谱在结构解析中的应用(3学时)，本部分内容采用实例教学法做大量结构解析练习，结合《天然药物化学》课程中蒽醌类、黄酮类化合物的结构解析实例，让理论转化成解析结构的实战能力。

核磁共振碳谱(4学时)，采用类比法介绍碳谱与氢谱的相似推理过程和各种碳谱的测定技术及能提供的信息和用途，采用计算机辅助教学和实例教学介绍碳谱在结构解析中的应用。

二维核磁共振谱(2学时)，主要讲授各种二维核磁共振谱的用途和解析方法。

每次授课结束及时回答学生提出的问题，提醒学生课后复习和练习，下次授课前讲授课后练习题，根据教学效果反馈对授课内容查漏补缺。