實驗技能競賽對化學實驗教學的影響與建議

周再春，劉秋華，申少華，周虎，李國斌

(湖南科技大學 化學化工學院，湖南 湘潭 411201)

1 背景

在知識經濟時代來臨和“科教興國”戰略大背景下，高校教育越來越走向大眾化。為了推進大學生創新精神和工程實踐能力的培養，進一步推動高等教育人才培養模式和實踐教學改革，全面調動大學生積極參與綜合性、設計性、創新性實驗研究的積極性和興趣，給大學生營造一個充分發揮實驗動手能力的平臺，為優秀人才脫穎而出創造條件。促進化學實驗教學內容、教學方法和教學手段的創新，強化大學生實踐能力和創新精神的培養，提高大學生積極參與科學探索和研究的興趣。2009年，誕生了由湖南省教育廳舉辦、省內高校承辦的湖南省普通高校大學生化學實驗技能競賽，屬于全省8 大類似賽事之一。該項競賽每2年舉辦一屆，自第一屆在湖南大學舉行以來，已有來自全省的30所高校(包括部分高校的二級學院)，累計310 多名選手參加了本項競賽。值此湖南省第五屆大學生化學實驗技能競賽的籌備和舉辦之際，筆者憑借在前幾屆競賽中培訓和指導學生的經驗，結合我校近5年在化學實驗教學中的成績和存在的不足作簡單的梳理。希望在未來的教學、培訓和比賽中參考，達到以賽導學、以賽促教的目的，以圖發揮該項賽事更大的綜合效益。

2 大學生化學實驗技能競賽的成績

實驗教學是培養學生動手能力的最主要途徑，具有不可替代的作用［3］。湖南省大學生化學實驗技能競賽的創辦為我省普通高校化學實驗教學改革提供了一個新的契機，經過幾年的共同努力，取得了一系列的成績，達到了不錯的效果。具體體現在以下幾個方面:一是增強了實驗意識。開辦大學生實驗技能競賽的6年來，在學生中逐步形成了一種愛好和參與化學實驗的氛圍，引起了學校層面重視，增加了實驗教學的投入。化學本是一門以實驗為基礎的科學［4］，但大學生對化學實驗的認識卻比較淡薄，出現這個局面一方面要歸因于應試教育，另一方面也與各高校對實驗教學模糊的評價標準和方式有關。二是擴大了實驗教師隊伍。形成了以省大學生實驗技能競賽為導向，院、校兩級參與的實驗技能培訓與指導教師梯隊，維持了實驗教師隊伍的穩定。三是開闊了視野。各單位輪流承辦，互相取長補短，老師和學生都長了見識，使學生在適應未來的生產和科研上有了更大的信心。另外，因為競賽的原因，促使實驗教學更具規范。但是隨著競賽的進行，留下的思考仍比較多。

3 關于大學生化學實驗技能競賽的幾點思考

競賽已舉辦4屆，在取得有目共睹的成績的同時，賽事產生的影響還有待系統的評估，賽事本身也還有改進的空間。作者從以下幾個方面著手，提請相關方深入思考，期待該項賽事產生更大的影響和發揮更大的作用。

3.1 競賽本身導向作用的明確與深化

化學、化工、生物、制藥等領域對綜合性、實用型化學人才的需求在增大，化學人才的全面發展已顯得越來越迫切，這樣，要求大學生所掌握的“基礎知識和基本技能”本身在發生變化。大學生化學實驗技能競賽以強化大學生實踐能力和創新精神為己任，理應引導學生和老師在這些方面有更多的關注和投入。以有機化學實驗為例，綠色化、小量化、綜合性和開發化是有機化學實驗教學改革的必經之路和出路［5］;又如物理化學實驗，傳統的驗證和模仿已不能滿足大學生未來科研和工作的需求［6］。為解決這個問題，可以在競賽內容的設置上加強這個導向，即提高實驗設計技能的份量。綜合前4屆的試題，還有較大的提升空間。以第二屆和第三屆的無機及分析考題為例，兩次考試都是草酸金屬配合物的制備及測定，考察的主要是操作技能，基本沒有考察到實驗設計方面的技能。又如有些有機化學實驗，在比賽中，考生花費大量的時間在攪拌、升溫和降溫這些機械的步驟上，難以體現考生的綜合實驗技能。我們認為，通過對競賽內容的規范完全可以達到這個目的，既考慮比賽內容的基礎性，又考察在操作技能和設計技能之間尋求一個平衡。

3.2 實驗教學內容的規范與完善

化學是一門中心科學，其實驗方法和內容不盡用在化學和化工領域，在生物、醫藥、冶金、材料等領域也有很強的輻射作用。對于某些具體的操作，必須考慮它們的普適性和專用性。如實驗室的常規操作——滴管取樣，在無機化學實驗中要求滴管豎直(適用于水溶液體系)，而在有機化學實驗中，滴管的豎直不適合取用低沸點溶劑，實際操作需保持滴管有一定的傾斜才不至于滴漏。當下，這兩個學科的界限越來越模糊，一個最基本的操作卻在教學中產生了矛盾。再譬如重結晶操作，只需改變溶劑種類、溫度或擴散方式的任意一個條件，重結晶的操作、耗時、效果及晶體類型和成分都會不同，而這個內容在無機和有機兩個教學環境中是各說各話，缺乏通用性。類似的基本操作還有過濾、色譜分析等，不一而足，亟需進行系統的梳理。不同學科中，實驗教學內容如何取舍與優化、教學活動如何連貫;在不同方向中，同樣一個內容如何側重教學，如重結晶、過濾、離子檢驗、速率常數測定等都在不同學科的教材中出現，側重點卻不清晰。這些都是實驗教學中一直存在的問題。

這些問題是作者在作指導老師的經歷中發現的一部分，也就是說，這些問題的暴露得益于大學生實驗技能競賽這個平臺。所以競賽這個平臺也可能是解決“教學內容在不同學科的不通用、在不同領域的不兼容”這個問題的最佳場所。借助這個平臺，進行教學研討，鼓勵不同學科的老師與學生在教學過程中多發現，多總結，普查現行實驗教材和教學中的不足、過時甚至錯誤，初步實現四大基礎課實驗教材的內容全面、思路統一、表述規范。

3.3 實驗教學設施的淘汰與換代

與實驗教學內容類似，實驗教學設施的優化和更新也不容怠慢［7］。在普通高校，現代化的科研設備與落后的教學設施形成了很大的反差。大學生參與到老師的科研活動中后，需要一個較長的適應過程。這種反差并不是經費投入的反差造成的，而是在大學生實驗教學中專業管理的缺位。以天平為例，光電天平和托盤天平基本退出科研的舞臺，電子天平因其快速、準確、經濟和輕巧等優勢全面替代了前述兩種天平，而現實情況是，實驗室還會依慣例購置部分托盤天平。再如攪拌操作，電磁攪拌有操作簡便、結構簡單、安全衛生等諸多優點，雖不能全面替代機械攪拌，但對于實驗教學中的微量和半微量反應，電磁攪拌的優勢明顯，而在實際的教學中，電磁攪拌器的普及率并不高。一個典型的案例是，在2013年的第四屆大學生實驗技能競賽中，主辦單位就沒有為溴丁烷的制備提供攪拌器，比賽中由選手自行手動攪拌。實驗設施過時的類似情況還很多，如過濾與抽濾的運用、電爐與電熱套加熱等等。

實驗教學內容的優化與方法的改進都是以實驗設施作為載體來實現的。上述問題的解決并不需要產生額外的經濟負擔，有些換代甚至可以節省開支，而教學效果卻能事半功倍。大學生實驗技能競賽活動的開展給新一輪實驗設施的更新和換代提供了一個機遇。化學實驗的“基礎知識和基本技能”在變化，基本儀器也需相應的變化。

3.4 加強實驗教師隊伍建設

化學實驗教學因為教學時間較長、教學秩序難維護和教學效果見效慢，加之安全因素等原因，一直不受大學老師青睞，所以圍繞實驗教學的課程改進、實驗理論的創新和實驗效果的評估與考核等問題的解決也進展緩慢。問題核心無非是教師的積極性、學生的興趣和合理的評價，三者互相關聯，核心在于教師。以筆者所在學院為例，通過近幾年的努力，我院以湖南省大學生實驗技能競賽為導向，以學工辦和教務辦為龍頭，以一、二年級學生為主體，結合興趣小組、知識競猜、大學生創新研究等形式在學院內層層培訓和鍛煉，產生了一批優秀的后備學生軍。一批年輕老師在其中扮演了主角，他們的指導對象具體了、培訓內容明確了，培養的學生在比賽時可參賽、要深造時信心更足，期間還可加入各老師的團隊進行全方位的科研訓練。這種情況下，教師的積極性得到了保護，但是這個模式的具體操作環節還有許多不確定因素，綜合效應還需進一步評估，尤其是對教師勞動的合理評價方面。大學生實驗技能競賽在鼓勵、引導和鞏固一批優秀的實驗教師方面應當大有作為，可參照全國大學生化學實驗競賽和“挑戰杯”等活動的操作模式［8］，加強實驗教師隊伍建設。

4 結語

化學實驗技能競賽自創辦以來就在不斷地進行改革，從根本上促進了化學實驗方面的素質教育、能力培養、設備更新和隊伍穩定。本文根據前4屆省大學生實驗技能競賽對我校實驗教學的影響和作者在指導比賽過程中的經驗體會，結合本校實驗教學現狀，在湖南省第五屆大學生實驗技能競賽籌訓前夕，對比賽過程中產生的問題和提供的機遇作一初步梳理，同時給出了筆者的一些看法和建議。化學實驗教學是個系統工程，本文的梳理希望能為今后的技能競賽和實驗教學改革提供有益的參考。

［1］周再春，劉秋華.雜化電子的離域和軌道雜化的起因［J］.大學化學，2012(6):77－79.

［2］劉秋華，周再春.同位素效應對物質結構和性質的影響［J］.大學化學，2011(3):58－59.

［3］李國斌，易平貴，劉勝利，等.加強實驗室團隊建設培養高素質創新人才［J］.當代教育理論與實踐，2011(8):36－37.

［4］申少華，田俐，肖秋國，等.產學研相結合，加強材料化學專業實踐教學［J］.實驗科學與技術，2012(3):87－89.

［5］申少華，周虎，李國斌，等.大學生創新訓練中心現有基礎與建設思路研究［J］.廣州化工，2014(21):204－205.

［6］李國斌，陳勇.《物理化學實驗》教學探索與實踐［J］.實驗科學與技術，2013(4):72－74.

［7］李國斌.加強高校大型精密儀器設備管理的探索與實踐［J］.當代教育理論與實踐，2012(8):43－44.

［8］趙云岺，歐陽津，劉正平，等.化學實驗競賽在實驗教學和人才培養中的作用［J］.化學教育，2012(4):64.