關于《氣體分析》教學改革的思考與探索

張凱　胡茂官　呂海波

摘要：本文根據本科生培養計劃和教學大綱要求，筆者從《氣體分析》課程現狀和特點進行分析，探索以提高本科生氣體分析技術理論與實踐的應用能力的教學方法、教學內容和教學手段，重點提出了一些課堂教學以及實驗教學的改革性建議。

關鍵詞：氣體分析；本科生培養；教學改革；實踐應用能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0109-02

一、引言

《氣體分析》是安全和消防等相關專業的學科基礎必須課，它是一門研究和監測作業場所空氣和生活環境空氣質量及安全指數的學科。通過對作業場所空氣和生活環境中空氣的采樣及定性定量分析，確定有毒有害氣體的類別和濃度，從而實現安全生產、預防火災以及保護環境中人群的安全健康。《氣體分析》作為一門以實踐應用為主的學科，而目前的教學卻仍然以理論教學為主，教師講授為主，學生被動學習的一種老套的、僵化的教學模式，但是，這種傳統的教學模式已經無法滿足教學的需求以及培養大綱的要求。因此，本文提出結合現有的多媒體技術平臺以及計算機應用等，改革原有的教師為主的“三中心論”，采用以提高學生自主學習和動手能力的實踐應用教學方式。此教學方式的改革和使用，大大提高了學生的課堂積極性以及獨立思考問題的能力。

二、《氣體分析》課程教學的特點和現狀

1.《氣體分析》的教學特點。《氣體分析》課程是大學安全、消防相關專業學生必修的專業基礎課，其特點是：①它是一門由大學化學、分析化學、儀器分析、環境學及環境監測學等，相關學科知識交叉組成。因此，該學科具有知識、技術密集及多學科交叉的特點[1]。②《氣體分析》同《儀器分析》一樣包含眾多的分析方法，如化學分析法、分光光度法、氣相色譜法、紅外分光光度法、紫外分光光度法、原子發射光譜法、質譜法、色譜質譜聯用（GC-MS）等，這些方法有的雖然只有一字只差，但是原理和使用卻有很大的區別[1]，對于初次接觸這些知識的學生來說，很難抓住課程的重點。③目前，儀器分析方法的發展日新月異，很多新的分析方法和分析技術層出不窮，而在教學中，就需要將一些新的并且常用的技術方法納入教學的范圍，同時，會使所需講授的知識和內容會越來越多，這樣會給有限的課時帶來“教師難講，學生難學，教學質量不好”的問題。④由于課堂上所講授的都是一些比較大的精密儀器，且學校實驗條件有限，只有4學時實驗課，所以，課堂上的教授就變成了紙上談兵，讓學生很容易在本來就困難的課堂上變得迷茫、困惑。（5）為使《氣體分析》與礦業安全、礦業消防專業緊密結合，課程增加了煤礦開采與加工利用過程中氣體檢測及分析的相關知識，如增加了煤礦瓦斯氣體的監測，有限課時內增加的內容無疑增加了課程的負擔。

2.《氣體分析》課程教學現狀。①《氣體分析》教材與行業儀器發展不相匹配：一方面，目前在普通高校教材序列中沒有符合煤炭行業氣體分析的教學教材可用。另一方面，隨著計算機技術的飛速發展和廣泛應用，分析和監測過程中的儀器也日新月異，更替周期也越來越短[1]。但現有的教材內容的更新卻遠遠落后于新型儀器的更新速度。例如色譜分析法通常配備色譜工作站。過去較復雜的數據處理，現在只需要按下按鈕就可以進行數據處理[1]，而許多教材上卻還是在大篇幅的講述一些處理數據的原理與方法。②《氣體分析》課程受教學條件限制，教學效果不符合高精密儀器的教學要求：目前，《氣體分析》的教學已經借助多媒體教學平臺，比以前的板書教學有了很大的提高[2]，能夠用一些形象的圖片來展現一些抽象的東西，但對于現在這些常用的高精密儀器來說，是遠遠不夠的。③學生對氣體分析的認知有很大的誤區，興趣不足：大部分學生錯誤的認為，“氣體分析是一門獨立的學科，沒有多大的實際意義”，“學習這門課程完全可以憑借記憶，不需要花太多功夫去理解就可以學會”等等。而這些不正確的觀念使學生對這門課程認識產生了很大的偏差，同時，也大大降低了學生的學習興趣和積極性。④現有教學模式和當下大學生的特點不相符：目前，大部分高校的教學模式仍采用傳統的教學模式——“三中心論”（以課堂為中心，以教材為中心，以教師為中心）[3]。該模式以“教師講授—學生接受”為主[3-4]，雖然在教的方面具有很高的效率，但是卻沒有做到課堂上老師和學生的積極互動，大大降低了學習效率，也忽略了學生的自主學習能力以及思考能力的培養。⑤考核方式的單一化[6]：目前，許多課程都在學期末以閉卷的方式進行單一考核學生的學習情況，并沒有涉及平時表現情況及實驗成績等，這就造成學生學習的過程中普遍存在“課堂上埋頭記筆記，不參與課堂互動”“不注重實驗環節的學習”等不良現象。同時，試卷客觀題比例較大，容易造成學生“平時松、考前緊、考后忘”[6]的現象，缺乏對學生綜合知識和能力的考察，不利于學生綜合分析能力的提高。

三、《氣體分析》課程教學改革措施

1.做好課程總結和梳理，盡快出版具有礦業安全特色的《礦業工程氣體分析》。教材是教師與學生之間教與學的橋梁，是體現教學內容的載體[5]。因此，經過梳理近三年來的教學總結和教學內容，以近三年積累的教學成果和已有的《氣體分析自編教材》為基礎，編寫并出版《礦業工程氣體分析》教材。教材除符合《儀器分析》和《環境監測學》中氣體監測的一般原則，應重點增加煤礦開采、加工和利用過程中氣體污染物的產生、危害和檢測的基本原理和手段。以體現我校本科生的學科背景，緊扣礦業安全工程和消防工程專業的特色和行業背景。

2.針對課程特點，調整授課方式。由于本課程中講解了許多精密的儀器分析方法，但是這些抽象的知識很難用語言來講述清晰明白，因此就要憑借現有的資源來進行多媒體教學。在使用多媒體平臺教學的過程中，力所能及制作動態圖或者視頻來使一些抽象的儀器分析知識具體化，同時也達到活躍課堂氛圍的效果。比如，在講解氣相色譜儀的工作原理時，在課堂上播放“次維特實驗”動態視頻，氣相色譜的工作原理以及動態流程圖，學生通過這些動態的形象化的實驗原理和操作步驟，并且經過老師講解。這些抽象復雜的知識就會變得易于接受，并且會記憶深刻。還可以借助網絡上的資源，比如，在實驗前讓學生觀看實驗視頻等。與此同時，老師應和化環、資源學院專業實驗室聯系，課下學生可參觀和觀摩的實驗室。另一方面，老師應該根據課程的重難點，合理分配授課時間，盡量在有限的教學時間內，以最高的效率完成教學任務。endprint

3.明細課程特點，積極調動學生自主學習能力，突出課程重點。針對該課程知識點較散以及過于抽象的特點，在課堂積極調動學生的自主性，根據每章教學特點，引導學生已提問的形式構建師生教學題庫；具體方式是：每章結束后課程作業將全班分為若干小組，每個小組自主提問并將題目和答案提交至題庫，并隨機下載其他組所出的題目進行作答，全程由任課教師建立網絡資源庫并全程掌握進度。目的是讓學生去主動的思考學習，而不是簡單跟著老師的安排去學習。另一方面，在各個分析方法的講解過程中，對比各個方法的相同點和不同點，強調對比和功能對比記憶；在眾多分析方法中應該分清重點和非重點，如分光光度法，氣相色譜法、紅外分光光度法，GC-MS等常用的方法應做較詳細的介紹，而像原子發射光譜法等分析方法做簡單的介紹即可。

4.加強實驗教學，提高創新技能。氣體分析是一門理論和實驗相結合的學科。實驗是培養學生科學作風，動手能力和創新精神的重要手段，同時也是學生主動地將實踐和理論相結合的重要途徑。我們主要是在實驗內容和教學模式上做出相應的改革，打破傳統的僵化封閉的教學模式，向開放、主動、多元的新型教學模式積極地轉變。引導分組，根據教師提供的器材和研究對象，結合教材所講授的內容，由學生自主設計實驗方案和實驗內容，教師同堂做一組標準實驗。實驗后，每組實驗與教師標準實驗進行對比，找出實驗差異，并進行優缺性對比。提出改進方案。每組的實驗報告，要求有獨特性和創新性，以提高學生的學習興趣。鼓勵學生可以帶著自己的課題去實驗室，實驗室將在材料、儀器設備上給予支持，并且有老師指導完善設計方案等。

5.轉變考核方式，提高綜合分析能力。期末考核是對學生學習情況的一個檢查和總結，所以，應當改變原有的單一化的考核方式[7]，采用多元化的考核評價方式。學期考試、課堂參與互動情況、出勤率以及作業完成情況等相結合的考核方式，能夠有效的避免因單一化的考試模式帶來的弊端，并且能有效的提高的學生的自主學習和綜合分析能力。

四、結論

《氣體分析》是一門重視動手能力和分析能力的課程，課程涉及多個學科，因此，要在多媒體教學的基礎上，采用改革式的教學模式，突出“實踐教學”調動“學生興趣”、突出“教學重點”和優化“教學手段”的教學方法，調動學生自主學習的興趣，提高學生獨立思考以及動手的能力，使學生得到全面發展。

參考文獻：

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[6]聶力.大學數學教學質量現狀及提高對策[J].首都經濟貿易大學學報，2014，6（20）.

[7]李升福，聞海波.淺談儀器分析教學改革[J].中國科教創新導刊，2010，10（28）.endprint