将网络数据库应用于仪器分析教学的研究

摘要：各种分析谱图库是各领域的科研人员根据多年的分析测试结果收集、总结并建立起来的，为后来人们对样品的分析和检测提供了大量的数据信息和参考依据，它的实用性和应用的广泛性使分析谱图库在仪器分析领域占有非常重要的地位。随着网络的广泛应用，各个谱图库的检索更加方便快捷，如果把这种实际的应用式检索方法和仪器分析教学相结合，必然会增强学生的实际分析能力，拓宽学生的分析视野，最终使学生更好的把仪器分析知识运用实际样品的研究和生产当中。

关键词：仪器分析；谱图库；检索方法

中图分类号：G642.0　文献标志码：A　文章编号：1674-9324（2012）10-0159-02

仪器分析自20世纪60年代以来发展速度极快，新的仪器、新的方法不断涌现。仪器分析法吸收了当代科学技术的最新成就。不仅强化和改善了原有仪器的性能，而且推出了很多新分析测试仪器，为科学研究和生产实际提供了更多、更新、更全面的信息，成为现代实验化学的重要支柱[1]。随着信息时代的到来和计算机应用技术的飞速发展，仪器分析已经成为分析化学的主体，仪器分析正向着更高的灵敏度和选择性，更高的自动化和智能化，更高的准确度和更快的分折速度方向发展．分析化学经历第三次变革，发展为一门建立在化学、物理学、数学、计算机科学、精密仪器制造科学等学科基础上的综合性科学。目前分析化学发展到了分析科学阶段。

仪器分析形成和发展的过程可以既括为50年代仪器化、60年代电子化、70年代计算机化、80年代智能化、90年代信息化。21世纪必将是仪器分析的进一步信息智能化时代[2]。目前在世界范围内，许多科研机构和研究型大学，为了系统完善分析数据，纷纷建立了相关仪器及领域的分析数据库，这其中包括了NIST　Chemistry　WebBook　（免费）[http：//webbook.nist.gov/chemistry/，是美国国家标准与技术研究所（NIST）的标准参考数据库（Standard　Reference　Data）中的化学部分，该站点被认为是网上著名的物性化学数据库]，粉末衍射模式数据库PowBase（Powder　Patterns　Database，http：//sdpd.univ-lemans.fr/powbase/），SDBS：NIMC有机物谱图库（http：//riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi），中国应用化学数据库（http：///），英国化学数据服务中心CDS（Chemical　Database　Service，http：//cds.dl.ac.uk/cds/cds.shtml），有机化合物数据库Organic　Compounds　Database，Virginia　Tech（http：//www.colby.edu/chemistry/cmp/cmp.html）等近百个大型分析数据平台。这些数据基础，对于我们进行材料检测、分析及材料加工都是具有非常重要的指导意义。另外，根据近几年对我们对学校在读的本科生、研究生及一些毕业生在科研或工作中对于分析测试方面情况的了解，他们对于这些分析数据平台的了解少，使用的就更少，这无疑是损失了对我们分析测试非常有用的工具。所以，我们今天的仪器分析教学，应该在教授学生相关专业的分析仪器同时，培养他们独立分析结果并检索相关质料的能力，教授他们如何查询和使用这些信息，这对于高校毕业生的科研能力是一种提高。而最根本的意义在于能够教导学生主动去寻找一切对于学习和工作有用的网络科学资源，而这种能力的培养将会使学生受益终生，这也是高校教师开展教学研究的重要意义所在[3]。

一、网络谱图数据库的整理

系统的将世界范围内的免费对外开放的分析数据平台进行总结归纳，将不同学科涉及的不同类型的仪器分析结果进行分类，并根据相应数据库的信息量进行筛选，找出最有效而且信息量最大的几个网络分析谱图数据库作为常用检索网址，并把检索方法进行记录。

二、检索方法的教授

我们采用了课堂讲授并实际演示的方法，把不同的网络分析谱图库的检索方法教给学生。并分别给学生不同的化合物名称，让他们独立的检索，并把得到的谱图进行分析，作为课后作业来检验学生的掌握情况，对于学生科学探究能力的培养要按“循序渐进，逐渐培养”的原则[4，5]。

根据不同专业学生所需要掌握的仪器分析内容不同，有目的、有针对性地给学生讲述相关仪器分析数据库的检索方法，使学生不但会应用相关的分析仪器来对样品的各种性能进行分析测试，还能够应用最新的数据资源进行比对或检索有用的分析信息。例如：Spectral　Database　for　Organic　Compounds　SDBS是一个免费数据库网站，由日本国家先进工业科学与技术研究机构建立的，具体网址是abasehttp：//riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi。在这个网站上可以查询有机化合物的物理性质（30，000约种化合物）、标准红外光谱图（IR约47，300张）、拉曼光谱图（Raman约3，500张）、标准质谱图（MS约19，600张）、标准核磁碳谱（13C　NMR约11，000张）和氢谱（1H　NMR约13，500张）图、电子自旋共振谱（ESR　ca2，000spectra），信息量非常大，而且随着科学的发展谱图库的内容也随之增加，为广大化学及相关专业的科研工作带来极大的便利。它的检索方式很简单可以直接通过化合物英文名称检索、通过化合物分子式检索、通过化合物分子量分部范围检索、通过化合物CAS号检索，还可以通过化合物SDSB码检索，根据个人习惯和现有信息选择最方便的检索方式，就可以得到相应化合物的各种谱图信息，为科研和生产起指导作用。这个谱图库适合有机化学相关专业的同学学习，所以在教授有机相关专业仪器分析实验时，重点介绍这个谱图库的检索方法。同样的还有适合无机化学方向谱图库检索网站如：粉末衍射模式数据库PowBase（Powder　Patterns　Database）（免费），物性、质谱、晶体结构数据库（Kelvin，Dalton，Angstrom），JST（免费）等等。

在这些谱图数据库中有部分是免费的，可以方便同学们检索，而且数据库的检索方法很简单易操作。

三、学生掌握利用情况反馈

本项研究的实施范围为我校材料化学、生物技术、食品质量与安全、化学工程与工艺、高分子专业本科生，食品、农产品加工、粮食油脂、造纸、应用化学、环境工程、环境科学、生物化工等专业硕士研究生，受教学生人数约为300人/年。

在学生当中收集反馈信息，调查了解这种教授方法是否能使学生真正掌握对于网络分析资源的检索方法，并且能否运用到自己的学习和研究当中，鼓励学生进行科研探索[6]，培养学生分析问题和解决问题的能力[7]。我们在材料化学和化学工程与工艺两个专业进行检索方法掌握和运用情况调查，在学生大三和研究生一年级时进行教授，在学生大四或研三的做毕业论文时进行信息收集，根据他们专业的方向进行划分，调查得到75%的学生能够运用网络分析谱图库检索来比对所作实验的分析谱图，根据比对结果可以判断出实验的完成情况，普遍认为对自己的毕业论文的完成起到很重要的指导作用，尤其在结果的分析和讨论方面。

目前各用人单位迫切需求既有扎实宽广的理论基础知识，又有较强实践能力的高校毕业生[8-11]。因此充分利用实验室资源，培养和提高学生的综合素质就成为仪器分析教学的重中之重[12]，就此我们根据毕业生工作和继续深造所需的仪器分析知识和能力，确定实验教学内容和重点，以拟定与仪器分析相关的网络共享的各种分析谱图数据库的检索学习范围，并确定在轻工、化工类专业教学改革中的作用。同时根据所得的反馈信息，对教学方式、方法进行调整和改进，总结出更能被同学接受的方法和模式。

四、本项研究的意义

1.提高学生的科研能力，在教学实践过程中使学生掌握利用世界范围内的仪器分析相关数据库信息，并且通过所得信息对自己的工作和研究进行指导和对比。能够最大化的利用国际的信息平台，使学生的科研分析能力等到相应的提高。

2.增强学生的自主学习能力，通过自己对信息的检索和使用，同时能够提高学生对科学的研究热情和自信。同时使教学内容与最新科技同步，并可以通过实际工作和科研需要来指导教学，使学生所学更加有的放矢。

3.创新的教学理念，结合实验课教学和仪器分析相关数据库资源，让学生自己设定检索目标，查找相关信息。学生除了在课堂内的听说教学及课堂外的复习巩固知识以外，还可以通过网络数据平台对自己学的内容进行检查分析，达到真正的学以致用的目的。

参考文献：

[1]刘兰英.仪器分析[M].北京：中国商业出版社，2008.

[2]周梅村.仪器分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.

[3]赵德钧.试谈高校教师积极开展教学研究的重要意义[J].教育教学论坛，2012，（8）：61-62.

[4]邱翠云.在生物学教学中培养学生探究能力的尝试[J].新课程学习，2010（9）：43．

[5]李德荣，张志勇.发挥植物学课程优势培养学生实验能力[J].实验室研究与探索，2011，30（9）：283-286.

[6]李红光，张雨竹.加强实践教学内涵建设培养应用型创新人才[J].实验室研究与探索，2011，30（8）：139-142.

[7]袁悦，王岩.要学专业物理学实验课程体系的改革与实践[J].实验室科学，2011，14（5）：17-19.

[8]姜澄宇.一流大学必须建设一个强大的实验体系[J].实验室研究与探索，2006，25（9）：1034-1038．

[9]吕亚萍.实验教学培养学生创新能力的作用和方法[J].实验室研究与探索，2001，20（6）：23-25.

[10]任山，欧阳红群.开放、综合性材料专业实验课的探讨[J]．中山大学学报论丛，2004，24（3）：72-74．

[11]裴立德，张大玉.结合型实验教学改革的研究与实践[J].实验技术与管理，2001，18（6）：4-6．

[12]徐钦民，张涛.工科专业大学创新创业型素质培养与实践[J].实验室科学，2011，14（5）：4-6．

基金项目：大连工业大学教改项目（项目编号：JGLX1066）

通信作者：田晶（1966-），女，吉林四平人，博士，教授，主要从事仪器分析教学及科研。Email：tianjing@dlpu.edu.cn。

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