EduRaman教学拉曼成果发表于ACS化学教育：让光谱仪从“黑箱”走向课堂

近日，厦门大学化学化工学院任斌教授、刘川高级工程师与嘉庚创新实验室、鹭翔嘉仪（厦门）科技有限公司研发团队，围绕本科光谱实验教学中仪器“黑箱化”、学生难以理解光路原理等问题，设计并实施了一套多功能开放式光谱仪及配套课程。相关成果以 “Design and Classroom Implementation of a Multifunctional Open-Path Spectrometer for Undergraduate Education” 为题发表于 Journal of Chemical Education。

厦门大学化学化工学院裴昕迪为该论文共同第一作者。该工作还得到了嘉庚创新实验室高级工程师黄声超博士，教学实验中心吴平平工程师，以及厦门大学化学化工学院王翔教授等老师的支持与帮助。

拉曼光谱因其分子指纹识别和无损检测能力，在化学、材料、生命科学和环境分析等领域具有重要应用。然而，在本科实验教学中，传统光谱仪器往往结构封闭、价格昂贵，学生更多是在软件界面上完成参数设置和数据读取，很难真正理解激光、滤光片、光栅、狭缝、探测器等核心部件如何共同完成一次光谱测量。这也是实验教学中长期存在的“黑箱”问题：学生会使用仪器，却未必真正理解仪器。

针对这一痛点，团队从教学需求出发，设计了一套开放式、模块化、多功能的教学光谱仪。与传统封闭式仪器不同，该仪器将核心光学元件以可观察、可调节、可讲解的方式呈现在学生面前，使学生能够在真实光路中理解光谱仪的工作原理。

论文报道的开放式光谱仪可通过模块切换，实现拉曼光谱、荧光光谱、可见光吸收光谱、化学发光检测和明场显微成像等多种实验功能。

这种设计不仅提高了仪器的教学利用率，也帮助学生建立统一的光学认知框架：不同光谱技术并不是彼此割裂的“技术孤岛”，而是可以通过光源、滤光、色散、检测等核心模块的组合来理解。

在课堂中，学生不仅可以采集光谱数据，还可以参与光路调节、波长校准、样品测量和数据分析等过程，从而把抽象的仪器原理转化为可观察、可操作的实验体验。

该工作并非停留在仪器展示，而是进一步完成了本科实验课程中的课堂实施。课程内容包括激光功率对拉曼信号的影响、乙醇水溶液定量分析、真假宝石鉴定、取代基对羰基拉曼位移的影响，以及学生自主设计的项目式实验。

通过这些实验，学生能够逐步理解光谱采集、定性分析、定量分析和科学报告撰写的完整流程。相比传统“固定参数测一个样品”的实验方式，开放式教学仪器更强调学生对仪器结构、实验逻辑和数据解释的主动理解。

这项工作展示了开放式、模块化教学仪器在本科实验教学中的应用潜力。它不仅为拉曼光谱进入本科实验课堂提供了可实施方案，也为光谱学实验教学的现代化提供了新的思路。

目前，该教学光谱仪已由鹭翔嘉仪（厦门）科技有限公司进一步产品化，形成 EduRaman 教学型多功能拉曼光谱仪，用于支持高校在光谱分析、仪器分析和综合化学实验等课程中的教学改革。

未来，团队将继续围绕开放式仪器、课程设计和实验教学评价开展探索，推动学生从“会使用仪器”进一步走向“理解仪器、设计实验、解释数据”。

厦门大学化学化工学院

裴昕迪