第五届浙江省大学生化学学科竞赛的体会和思考

2013-05-03曾秀琼李秀玲何巧红赵华绒张嘉捷方文军

实验技术与管理 2013年6期

曾秀琼，李秀玲，何巧红，赵华绒，张嘉捷，方文军

（浙江大学化学实验教学中心，浙江杭州 310058）

我国教育改革和发展规划纲要明确提出“着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力”，这3种能力是成功人才的必备条件。在高层次化学人才的教育与培养中，学生的实践能力、创新意识和科学素养，以及综合分析问题和解决问题的能力有待加强和提高。化学是一门实验性学科，化学实验教学在高校本科人才培养中具有举足轻重的地位［1－5］；因此，各种形式的大学生化学竞赛对推进高校化学实验教学与改革，促进化学创新性人才的教育与培养起到了重要作用。化学（或化学化工）实验技能大赛已成为高校大学生最重要学科竞赛之一［6－8］。

1 国内省市级大学生化学竞赛的历史

1998年南开大学举办了首届“全国大学生化学实验邀请赛”，对全国高校化学学科的实验教学产生了很大的冲击力。受其影响，各种形式的大学生化学竞赛如雨后春笋般地大量涌现出来［9－12］。国内部分省市大学生化学竞赛情况见表1，其考核形式主要为实验理论（笔试）考试与实验操作技能考核相结合。

表1 国内部分省市大学生化学竞赛情况表

“浙江省高校基础化学实验技能竞赛”始于2004年，在国内同类竞赛中起步较早，由浙江大学和浙江工业大学共同发起。该竞赛旨在突出基础化学实验在本科教学过程中的重要地位、提高学生动手操作实验的能力和综合素质。前四届竞赛均由2小时实验理论（笔试）考试和6小时实验操作技能考核组成。每届均吸引了浙江省内近30所高校、100多名选手参加。

为了更好地培养学生的创新能力，提高学生的实践能力和综合素质，深化大学生化学学科竞赛内容与竞赛方式的改革，2012年该赛事正式更名为“浙江省大学化学学科竞赛”。

2 浙江省大学化学学科竞赛的规则和做法

2.1 竞赛的规则

为了适应创新与竞赛升级的需要，2011年底召开了浙江省各高校化学实验教学中心主任参加的实验竞赛专题讨论会，通过了以下几条主要竞赛规则：

（1）竞赛内容为创新性的或围绕新化合物合成表征全过程的实验，题目在竞赛开始时向各高校代表队同时发布；

（2）为了体现竞赛的真实性和规范性，各高校代表队应该作好实验方案、实验原始记录、实验过程录像，并及时上传，实验地点为选手自己的学校实验室；

（3）奖项只设团体奖，每个代表队由4名参赛学生组成，其中个人的排名由各高校自行决定；

（4）竞赛的最终成绩由综合实验（占60%～70%）和现场答辩（占20%～30%）的分数决定，现场答辩在承办学校进行。

2.2 竞赛的做法

2012年竞赛的题目是“锌灰泥组成分析及制备七水硫酸锌的研究”，由承办方温州大学化学与材料工程学院向每个参赛代表队同时提供一定质量的锌灰泥样品，要求先对样品进行全组份分析，然后以样品为原料进行浸取、除杂、析出等操作步骤来合成七水硫酸锌产品。设计方案和实验过程提倡创新性、有效性、绿色环保和经济可行性。竞赛分为两个阶段进行。

第一阶段为各代表队自主完成的综合实验：首先在6月23日接到锌灰泥样品开始实验，6月28日将设计方案和实验记录（填写在由承办方提供的、盖有红章的竞赛实验报告专用纸上）、组成分析结果寄回温州大学；其次制备七水硫酸锌，并将制备方案、测试结果、实验记录（填写在竞赛实验报告专用纸上）以及产品于7月8日前寄回；最后完成研究报告和录像剪辑，于7月10日前寄回。

第二阶段为10月5—7日进行的现场答辩，要求8分钟PPT陈述，7分钟回答问题。现场答辩评委由12位浙江省内高校分析化学和无机化学专业的专家组成，负责向参赛选手就大学化学实验基本知识及本次竞赛综合实验涉及到的知识点及难点提问。

3 新模式对学生的要求和挑战

本次自主综合实验阶段安排在暑假初期，不但时间长、历时近20天，而且任务重、工作量大，对各参赛代表队是一个很大的挑战。承办方提供的锌灰泥来源于工厂的生产固废，除氧化锌、氧化铝和氧化铁3种主要成分外，还含有十几种未知金属离子和非金属离子。

由于原料为实际的未知样品，不可能按现成实验教材或文献报道的方法按部就班地进行分析。参赛学生在实验过程中，需要积极开动脑筋、认真思考。如，第一天经多途径均无法熔（融）样时，我系代表队选手就提出，原料中是否含有高温下无法熔（融）的组分？第二天他们采用X粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对样品进行分析，结果发现确实存在极难熔（融）的α－Al2O3组分。他们马上修改方案，使样品完全熔融，保证了后续实验的顺利进行，为竞赛争取了宝贵的时间。

在研究报告的撰写中，学生的综合表达能力也得到很大的提高。研究报告分引言、试剂和仪器、实验方法、测定结果及分析等部分，要求学生将涉及的实验原理、实验数据及处理、误差分析及结论等逐项展开。

在PPT制作过程中，学生不但学会了模板的设计、颜色的选择及搭配、文字的字体及大小，同时也学会了如何利用PPT更好地展现自己的研究成果。

4 新模式带来的启发

4.1 对化学实验教学提出了更严格的要求

本次竞赛要求全程摄像，以监督实验操作情况，并保证“公平、公正”的竞赛环境。但在提交上来的录像中，发现有学生违反实验安全及基本操作不规范等情况。如，不穿实验服做实验的、实验室里存放食品的、把烧杯直接放在明火电炉加热的、使用强酸强碱不带护目镜的、把试剂直接放入容量瓶中溶解定容的、滴定方法和姿势不对的，等等。

学生的实验操作规范性和安全意识不是短时间内能形成的，需要在长期的学习过程中养成，因此实验操作规范与否是实验教学质量的一种体现。暴露出来的问题明显地反映了平时的实验教学中没有强化实验室安全意识及规范操作的教育，对高校化学实验教学敲了警钟。

4.2 对指导教师提出了更高的要求

实验竞赛的指导模式和一般实验教学的指导模式完全不同，后者只要在规定的学时内指导规定的实验内容，出现的意外情况少、易解决。实验竞赛涉及的知识面广、指导时间长、实验过程出现的问题多。在整个竞赛过程中，虽然指导教师一直充当辅助角色，但是对指导教师的要求却更高。

（1）竞赛初期，指导教师要协助学生分析设计方案、确定可行方案。虽然指导教师会有比较成熟的实验方案，但不能简单地教授给学生，让学生照着做。指导教师只能利用自身教学和科研的经验，帮助学生避免一些不切实际的方案，使他们少走弯路，为竞赛争取时间。

（2）实验进行中，指导教师要作为一个组织者，启发学生认真分析出现的问题、及时修改实验方案。本次竞赛没有一个标准的实验方案及测试方法，很容易出现一些预料之外的问题，使实验无法进行下去。每当遇到这种情况，指导教师要及时地把学生组织起来，一起分析讨论、共同解决。

（3）原料和产品组分分析中，许多微量组分无法用学生熟悉的化学分析方法进行测试；而要采用他们比较陌生的大型仪器分析方法，如原子发射（AES）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、等离子体质谱（ICP－MS）、原子吸收（AAS）、差热分析（TG）和离子色谱（IC）等。指导教师要指点学生查阅相关资料，使他们不但能了解这些大型仪器的基本原理、操作方法和测试条件，而且能对测试结果进行分析和归纳。

4.3 有利于创新型人才的培养

从拿到锌灰泥原料的那一刻开始，4位参赛学生就成为整个竞赛过程中的绝对主角。他们担负起查阅资料、设计实验方案、实施实验方案、处理和分析实验数据、撰写研究报告、制作PPT等一系列的任务。这些任务是他们在计划内的实验教学中开展不了的，使他们的创新能力和综合实验技能得到很好的强化和升华。

从本次“第五届浙江省大学生化学学科竞赛”不难看出，竞赛模式下的人才培养和实验教学模式下的人才培养大不相同。常规的实验教学更侧重于某个具体实验技能的培养，帮助学生更好地掌握理论知识，训练扎实的基本实验技能；而竞赛模式下的人才培养更注重于学生的文献查阅能力、实验方案的设计思路、对实际问题的分析和解决能力、实验数据的处理和归纳能力、论文的撰写及表达能力、PPT的制作和表述能力等。因此，竞赛能大大提高学生的学习积极性，提高学生的创新能力与创新思维，提高学生的综合实验技能，并培养学生的团队合作精神，为他们今后从事科研工作奠定了基础。

4.4 存在的一些问题和建议

纵观本次竞赛，发现还存在一些不足之处，需要改进和完善。

（1）为了保证实验过程的真实性，承办方提供了盖有红章的竞赛专用实验记录纸。但部分学生在实验过程中并不采用竞赛专用报告纸进行记录，只是事后照抄一遍。同时存在学生实验记录不规范，数据随意涂改等不良现象。

（2）部分高校受到大型实验仪器、实验室条件的限制，无法开展更深入的分析和探索。如有代表队直至竞赛结束都无法将锌灰泥全部熔融，直接影响了全分析结果，也使得后面的制备实验受到影响。

（3）竞赛给高校带来的受益面窄、影响力小。目前每个学校只派一个由4人组成的代表队，各校只需从300～400名化学化工专业学生中选拔出最好的4位学生参赛，无法反映一个学校化学实验教学的整体水平和真实质量。

针对以上问题，建议在未来的大学生化学学科竞赛中应该做好以下几点：

（1）对实验过程进行实时监控。如将每天的实验报告记录纸扫描、上传到承办方备案，或采取“同城监督”的方法，即同处一地的2个高校互派人员上门进行抽查。

（2）在选题上应该使各校参赛学生水平得到最大程度的发挥，而不是比拼高校实力（如大型仪器、实验室条件、指导教师的科研能力等），要让所有参赛高校都能顺利地完成全部实验。

（3）增加参赛队数量和参赛人数或抽签决定参赛选手名单，以更好地考察各高校化学实验教学的整体水平和质量。

5 结束语

从2011年底的实验竞赛专题讨论会到2012年10月的现场答辩，“第五届浙江省大学生化学学科竞赛”全新改版并顺利进行，这标志着该赛事已经迈入了一个全新的化学创新实验大赛时代。第五届竞赛共有24支高校代表队参加，评出一等奖4名。

大学生化学学科竞赛为浙江省高校提供了一个交流化学实验教学经验和提高教学质量的平台，激发了学生热爱化学和从事化学研究的热情，有利于培养学生的综合实验技能、创新能力及创新思维。但如何使该竞赛真正成为传统化学实验教学的有益补充、有利于高校整体实验教学质量的提高，同时符合“检验化学实验教学改革的成果，加强交流，总结经验，探索培养和提高本科生创新能力的思路、途径和方法”的竞赛宗旨，其组织形式、参赛模式、竞赛方式和评分方法等还需要进一步探索和完善。

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［1］王春玲，孙尔康.大学化学实验培养学生创新能力的探索［J］.实验技术与管理，2011，28（10）：27－30.

［2］强根荣，盛卫坚.化学实验教学的改革与实践［J］.实验室研究与探索，2010，29（11）：107－109.

［3］张树永，张剑荣，陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探［J］.大学化学，2009，24（4）：24－28.

［4］董琴琴，陆国志.充分发挥化学实验教学作用加强学生创造能力培养［J］.吉林师范大学学报：自然科学版，2012（3）：137－139.

［5］万坚，宋丹丹，涂海洋，等.在基础化学实验教学实践中培养学生综合素质［J］.实验技术与管理，2012，29（5）：166－167.

［6］邢宏龙，朱文晶，徐国财，等.普通高校开展化学实验技能竞赛的实践与思考［J］.高教论坛，2011（12）：23－25.

［7］袁振，白磊，刘金昌，等.浅谈如何利用学科竞赛提高大学生的创新能力［J］.中国科技创新导刊，2011（34）：36－37.

［8］赵云岑，欧阳津，刘正平，等.化学实验竞赛在实验教学和人才培养中的作用［J］.大学化学，2012（3）：64－65.

［9］王屹，谢桂艳.广西高校大学生化学实验技能竞赛的评析［J］.广西师范学院学报：自然科学版，2004，21（2）：125－128.

［10］王屹，常雪松.广西高校大学生化学论文设计竞赛的实践与研究［J］.广西师范学院学报：自然科学版，2010，27（2）：115－118.