第五屆浙江省大學生化學學科競賽的體會和思考

曾秀瓊，李秀玲，何巧紅，趙華絨，張嘉捷，方文軍

（浙江大學 化學實驗教學中心，浙江 杭州 310058）

我國教育改革和發展規劃綱要明確提出“著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力”，這3種能力是成功人才的必備條件。在高層次化學人才的教育與培養中，學生的實踐能力、創新意識和科學素養，以及綜合分析問題和解決問題的能力有待加強和提高。化學是一門實驗性學科，化學實驗教學在高校本科人才培養中具有舉足輕重的地位［1－5］；因此，各種形式的大學生化學競賽對推進高校化學實驗教學與改革，促進化學創新性人才的教育與培養起到了重要作用。化學（或化學化工）實驗技能大賽已成為高校大學生最重要學科競賽之一［6－8］。

1 國內省市級大學生化學競賽的歷史

1998年南開大學舉辦了首屆“全國大學生化學實驗邀請賽”，對全國高校化學學科的實驗教學產生了很大的沖擊力。受其影響，各種形式的大學生化學競賽如雨后春筍般地大量涌現出來［9－12］。國內部分省市大學生化學競賽情況見表1，其考核形式主要為實驗理論（筆試）考試與實驗操作技能考核相結合。

表1 國內部分省市大學生化學競賽情況表

“浙江省高校基礎化學實驗技能競賽”始于2004年，在國內同類競賽中起步較早，由浙江大學和浙江工業大學共同發起。該競賽旨在突出基礎化學實驗在本科教學過程中的重要地位、提高學生動手操作實驗的能力和綜合素質。前四屆競賽均由2小時實驗理論（筆試）考試和6小時實驗操作技能考核組成。每屆均吸引了浙江省內近30所高校、100多名選手參加。

為了更好地培養學生的創新能力，提高學生的實踐能力和綜合素質，深化大學生化學學科競賽內容與競賽方式的改革，2012年該賽事正式更名為“浙江省大學化學學科競賽”。

2 浙江省大學化學學科競賽的規則和做法

2.1 競賽的規則

為了適應創新與競賽升級的需要，2011年底召開了浙江省各高校化學實驗教學中心主任參加的實驗競賽專題討論會，通過了以下幾條主要競賽規則：

（1）競賽內容為創新性的或圍繞新化合物合成表征全過程的實驗，題目在競賽開始時向各高校代表隊同時發布；

（2）為了體現競賽的真實性和規范性，各高校代表隊應該作好實驗方案、實驗原始記錄、實驗過程錄像，并及時上傳，實驗地點為選手自己的學校實驗室；

（3）獎項只設團體獎，每個代表隊由4名參賽學生組成，其中個人的排名由各高校自行決定；

（4）競賽的最終成績由綜合實驗（占60%～70%）和現場答辯（占20%～30%）的分數決定，現場答辯在承辦學校進行。

2.2 競賽的做法

2012年競賽的題目是“鋅灰泥組成分析及制備七水硫酸鋅的研究”，由承辦方溫州大學化學與材料工程學院向每個參賽代表隊同時提供一定質量的鋅灰泥樣品，要求先對樣品進行全組份分析，然后以樣品為原料進行浸取、除雜、析出等操作步驟來合成七水硫酸鋅產品。設計方案和實驗過程提倡創新性、有效性、綠色環保和經濟可行性。競賽分為兩個階段進行。

第一階段為各代表隊自主完成的綜合實驗：首先在6月23日接到鋅灰泥樣品開始實驗，6月28日將設計方案和實驗記錄（填寫在由承辦方提供的、蓋有紅章的競賽實驗報告專用紙上）、組成分析結果寄回溫州大學；其次制備七水硫酸鋅，并將制備方案、測試結果、實驗記錄（填寫在競賽實驗報告專用紙上）以及產品于7月8日前寄回；最后完成研究報告和錄像剪輯，于7月10日前寄回。

第二階段為10月5—7日進行的現場答辯，要求8分鐘PPT陳述，7分鐘回答問題。現場答辯評委由12位浙江省內高校分析化學和無機化學專業的專家組成，負責向參賽選手就大學化學實驗基本知識及本次競賽綜合實驗涉及到的知識點及難點提問。

3 新模式對學生的要求和挑戰

本次自主綜合實驗階段安排在暑假初期，不但時間長、歷時近20天，而且任務重、工作量大，對各參賽代表隊是一個很大的挑戰。承辦方提供的鋅灰泥來源于工廠的生產固廢，除氧化鋅、氧化鋁和氧化鐵3種主要成分外，還含有十幾種未知金屬離子和非金屬離子。

由于原料為實際的未知樣品，不可能按現成實驗教材或文獻報道的方法按部就班地進行分析。參賽學生在實驗過程中，需要積極開動腦筋、認真思考。如，第一天經多途徑均無法熔（融）樣時，我系代表隊選手就提出，原料中是否含有高溫下無法熔（融）的組分？第二天他們采用X粉末衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）等手段對樣品進行分析，結果發現確實存在極難熔（融）的α－Al2O3組分。他們馬上修改方案，使樣品完全熔融，保證了后續實驗的順利進行，為競賽爭取了寶貴的時間。

在研究報告的撰寫中，學生的綜合表達能力也得到很大的提高。研究報告分引言、試劑和儀器、實驗方法、測定結果及分析等部分，要求學生將涉及的實驗原理、實驗數據及處理、誤差分析及結論等逐項展開。

在PPT制作過程中，學生不但學會了模板的設計、顏色的選擇及搭配、文字的字體及大小，同時也學會了如何利用PPT更好地展現自己的研究成果。

4 新模式帶來的啟發

4.1 對化學實驗教學提出了更嚴格的要求

本次競賽要求全程攝像，以監督實驗操作情況，并保證“公平、公正”的競賽環境。但在提交上來的錄像中，發現有學生違反實驗安全及基本操作不規范等情況。如，不穿實驗服做實驗的、實驗室里存放食品的、把燒杯直接放在明火電爐加熱的、使用強酸強堿不帶護目鏡的、把試劑直接放入容量瓶中溶解定容的、滴定方法和姿勢不對的，等等。

學生的實驗操作規范性和安全意識不是短時間內能形成的，需要在長期的學習過程中養成，因此實驗操作規范與否是實驗教學質量的一種體現。暴露出來的問題明顯地反映了平時的實驗教學中沒有強化實驗室安全意識及規范操作的教育，對高校化學實驗教學敲了警鐘。

4.2 對指導教師提出了更高的要求

實驗競賽的指導模式和一般實驗教學的指導模式完全不同，后者只要在規定的學時內指導規定的實驗內容，出現的意外情況少、易解決。實驗競賽涉及的知識面廣、指導時間長、實驗過程出現的問題多。在整個競賽過程中，雖然指導教師一直充當輔助角色，但是對指導教師的要求卻更高。

（1）競賽初期，指導教師要協助學生分析設計方案、確定可行方案。雖然指導教師會有比較成熟的實驗方案，但不能簡單地教授給學生，讓學生照著做。指導教師只能利用自身教學和科研的經驗，幫助學生避免一些不切實際的方案，使他們少走彎路，為競賽爭取時間。

（2）實驗進行中，指導教師要作為一個組織者，啟發學生認真分析出現的問題、及時修改實驗方案。本次競賽沒有一個標準的實驗方案及測試方法，很容易出現一些預料之外的問題，使實驗無法進行下去。每當遇到這種情況，指導教師要及時地把學生組織起來，一起分析討論、共同解決。

（3）原料和產品組分分析中，許多微量組分無法用學生熟悉的化學分析方法進行測試；而要采用他們比較陌生的大型儀器分析方法，如原子發射（AES）、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、等離子體質譜（ICP－MS）、原子吸收（AAS）、差熱分析（TG）和離子色譜（IC）等。指導教師要指點學生查閱相關資料，使他們不但能了解這些大型儀器的基本原理、操作方法和測試條件，而且能對測試結果進行分析和歸納。

4.3 有利于創新型人才的培養

從拿到鋅灰泥原料的那一刻開始，4位參賽學生就成為整個競賽過程中的絕對主角。他們擔負起查閱資料、設計實驗方案、實施實驗方案、處理和分析實驗數據、撰寫研究報告、制作PPT等一系列的任務。這些任務是他們在計劃內的實驗教學中開展不了的，使他們的創新能力和綜合實驗技能得到很好的強化和升華。

從本次“第五屆浙江省大學生化學學科競賽”不難看出，競賽模式下的人才培養和實驗教學模式下的人才培養大不相同。常規的實驗教學更側重于某個具體實驗技能的培養，幫助學生更好地掌握理論知識，訓練扎實的基本實驗技能；而競賽模式下的人才培養更注重于學生的文獻查閱能力、實驗方案的設計思路、對實際問題的分析和解決能力、實驗數據的處理和歸納能力、論文的撰寫及表達能力、PPT的制作和表述能力等。因此，競賽能大大提高學生的學習積極性，提高學生的創新能力與創新思維，提高學生的綜合實驗技能，并培養學生的團隊合作精神，為他們今后從事科研工作奠定了基礎。

4.4 存在的一些問題和建議

縱觀本次競賽，發現還存在一些不足之處，需要改進和完善。

（1）為了保證實驗過程的真實性，承辦方提供了蓋有紅章的競賽專用實驗記錄紙。但部分學生在實驗過程中并不采用競賽專用報告紙進行記錄，只是事后照抄一遍。同時存在學生實驗記錄不規范，數據隨意涂改等不良現象。

（2）部分高校受到大型實驗儀器、實驗室條件的限制，無法開展更深入的分析和探索。如有代表隊直至競賽結束都無法將鋅灰泥全部熔融，直接影響了全分析結果，也使得后面的制備實驗受到影響。

（3）競賽給高校帶來的受益面窄、影響力小。目前每個學校只派一個由4人組成的代表隊，各校只需從300～400名化學化工專業學生中選拔出最好的4位學生參賽，無法反映一個學校化學實驗教學的整體水平和真實質量。

針對以上問題，建議在未來的大學生化學學科競賽中應該做好以下幾點：

（1）對實驗過程進行實時監控。如將每天的實驗報告記錄紙掃描、上傳到承辦方備案，或采取“同城監督”的方法，即同處一地的2個高校互派人員上門進行抽查。

（2）在選題上應該使各校參賽學生水平得到最大程度的發揮，而不是比拼高校實力（如大型儀器、實驗室條件、指導教師的科研能力等），要讓所有參賽高校都能順利地完成全部實驗。

（3）增加參賽隊數量和參賽人數或抽簽決定參賽選手名單，以更好地考察各高校化學實驗教學的整體水平和質量。

5 結束語

從2011年底的實驗競賽專題討論會到2012年10月的現場答辯，“第五屆浙江省大學生化學學科競賽”全新改版并順利進行，這標志著該賽事已經邁入了一個全新的化學創新實驗大賽時代。第五屆競賽共有24支高校代表隊參加，評出一等獎4名。

大學生化學學科競賽為浙江省高校提供了一個交流化學實驗教學經驗和提高教學質量的平臺，激發了學生熱愛化學和從事化學研究的熱情，有利于培養學生的綜合實驗技能、創新能力及創新思維。但如何使該競賽真正成為傳統化學實驗教學的有益補充、有利于高校整體實驗教學質量的提高，同時符合“檢驗化學實驗教學改革的成果，加強交流，總結經驗，探索培養和提高本科生創新能力的思路、途徑和方法”的競賽宗旨，其組織形式、參賽模式、競賽方式和評分方法等還需要進一步探索和完善。

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