化學(xué)實驗競賽對應(yīng)用型本科人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)*

范舟風(fēng) 韓海軍 王軍濤**

（1.湖北科技學(xué)院 湖北 咸寧 437100；2.海南熱帶海洋學(xué)院 海南 三亞 572022）

眾所周知，化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，尤其是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，課程設(shè)置更加偏重于實驗、化學(xué)工程、化學(xué)工藝等。顯然，化學(xué)實驗對于應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生是極其重要的。我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開辦已經(jīng)有十幾年的歷史，在建設(shè)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的過程中需要不斷探索理論和實驗教學(xué)改革，不斷調(diào)整和完善課程設(shè)置，也需要指導(dǎo)學(xué)生積極參與國家和省級等各項化學(xué)化工實驗競賽。

化學(xué)實驗競賽是對學(xué)生基礎(chǔ)實驗理論知識和基本實驗操作技能的綜合考查和檢驗，對選手的綜合專業(yè)實驗素養(yǎng)有著很高的要求，也考查了參賽學(xué)生的臨場心理素質(zhì)和應(yīng)變能力，更是對高?；瘜W(xué)教學(xué)成果的檢驗和評比?？v觀國內(nèi)各省的化學(xué)實驗競賽，一般分為計算機(jī)筆試和現(xiàn)場實驗操作考試兩部分，主要考查化學(xué)實驗理論知識、化學(xué)實驗基本操作技能、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理分析、實驗總結(jié)及撰寫報告等，對學(xué)生的綜合素養(yǎng)有很高的要求，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力方面有著積極作用［1-5］。筆者十幾年以來一直負(fù)責(zé)組織及實施我院學(xué)生化學(xué)實驗競賽的選拔、指導(dǎo)與培訓(xùn)工作，結(jié)合歷次帶隊參賽經(jīng)歷，積累了較為豐富的參賽經(jīng)驗，在此淺談化學(xué)實驗競賽對于應(yīng)用型本科人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用。

一、湖北科技學(xué)院化學(xué)實驗競賽介紹

1998 年全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽（國賽）拉開了我國化學(xué)實驗競賽的序幕，該賽事每2 年舉辦一次。隨后各省市的化學(xué)實驗技能競賽陸續(xù)舉行。湖北省大學(xué)生化學(xué)實驗競賽于2006年舉辦了第一屆，每2 年一次。該賽事由湖北省教育廳主辦，湖北省高等學(xué)?；瘜W(xué)實驗教學(xué)示范中心聯(lián)席會協(xié)辦，省內(nèi)高等院校輪流承辦并組建當(dāng)年的競賽組委會。各參賽學(xué)校先行在自己學(xué)校開展校級初賽（選拔賽）并向組委會提供20名大一、大二、大三的學(xué)生，組委會用電腦在這20 人里面隨機(jī)抽取4 人，參賽學(xué)校再確定其中3 人為正式選手、另一人為替補選手。競賽分為實驗理論部分和實驗現(xiàn)場操作部分，全面考查學(xué)生關(guān)于無機(jī)化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、物理化學(xué)實驗等基礎(chǔ)實驗課程的理論知識及操作能力。其中，實驗理論知識考查是在電腦上答題，實驗操作部分是參賽選手全程實時接受2位監(jiān)考老師的評判打分。

二、競賽反映出當(dāng)前實驗教學(xué)的不足

1.實驗課程體系不完善

開設(shè)化學(xué)實驗的目的一方面是為了檢驗學(xué)生所學(xué)的化學(xué)理論知識，另一方面是為了鍛煉和提高學(xué)生的實驗操作能力，但是具體實施起來效果不一定很理想。以筆者所在院系開設(shè)的“物理化學(xué)實驗”課程為例，該實驗課程根據(jù)“物理化學(xué)”理論課的知識模塊針對化學(xué)本科專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)本科專業(yè)分別開設(shè)了14和16個實驗。其中，對于化學(xué)本科專業(yè)學(xué)生，針對熱力學(xué)知識模塊開設(shè)了恒溫槽的組裝與靈敏度測定、燃燒熱測定、凝固點降低測定分子量、雙液系相圖、二組分金屬相圖、飽和蒸氣壓等6個實驗項目，針對動力學(xué)知識模塊開設(shè)了丙酮碘化和蔗糖水解2個實驗項目，針對電化學(xué)知識模塊開設(shè)了原電池的電動勢測定、離子遷移數(shù)測定、電導(dǎo)法測定難溶鹽的溶解度等3個實驗項目，針對表面和膠體知識模塊開設(shè)了表面張力的測定、溶膠的制備及電泳、高聚物相對分子質(zhì)量的測定等3個實驗項目。另外，對于應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生，在化學(xué)本科專業(yè)的物理化學(xué)實驗項目基礎(chǔ)上，還開設(shè)了磁化率的測定和乙酸乙酯皂化2個實驗項目（針對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在另一門課程“專業(yè)實驗”開設(shè)了電鍍、電沉積、電催化反應(yīng)等其他電化學(xué)實驗項目）。

上述物理化學(xué)實驗項目的設(shè)置基本上可以滿足化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)要求，但是對于省級化學(xué)實驗競賽，上述實驗項目設(shè)置是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。以湖北省大學(xué)生化學(xué)實驗競賽為例，其競賽大綱明確規(guī)定了物理化學(xué)實驗部分需要考察的實驗項目還有:甲基紅的酸離解平衡常數(shù)的測定、極化曲線的測定、偶極矩的測定等等。據(jù)初步了解，國內(nèi)實驗教學(xué)條件較好的綜合性大學(xué)一般給“物理化學(xué)實驗”課程設(shè)置18-20個實驗。對比可知，筆者院系針對物理化學(xué)實驗項目的設(shè)置數(shù)量及知識模塊分配并不完善，還有進(jìn)一步增長的空間。因此，以省級化學(xué)實驗競賽為契機(jī)，筆者院系加強(qiáng)了物理化學(xué)實驗本科教學(xué)改革，針對化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)均增加了2個實驗項目，在競賽集訓(xùn)期間會額外補充其他實驗項目。

2.實驗基本操作不規(guī)范不嚴(yán)謹(jǐn)

筆者在歷屆物理化學(xué)實驗競賽集訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)，即使是通過校內(nèi)化學(xué)實驗競賽選拔出來的相對優(yōu)秀的學(xué)生，在實驗集訓(xùn)過程中仍然會出現(xiàn)一些不規(guī)范的基本操作。例如:稱量和使用電子分析天平的過程中忘記關(guān)閉天平的玻璃門，用燒杯溶解藥品時攪拌玻璃棒出現(xiàn)叮叮當(dāng)當(dāng)響聲，電爐加熱燒杯時忘了墊石棉網(wǎng)，甚至在有機(jī)實驗冷凝回流時忘了通冷卻水，等等。這些不規(guī)范的基本操作在集訓(xùn)過程中時有出現(xiàn)，說明在“無機(jī)化學(xué)實驗”“有機(jī)化學(xué)實驗”“分析化學(xué)實驗”等先行實驗課程教學(xué)過程中，由于學(xué)生人數(shù)多，實驗老師人手不夠，不能及時一一嚴(yán)格指出每個學(xué)生的不規(guī)范之處，導(dǎo)致在參賽時才暴露出不規(guī)范的操作。由于參加集訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)較少，借著實驗集訓(xùn)的機(jī)會，集訓(xùn)老師很容易發(fā)現(xiàn)這些問題，可以將問題及時整理、記錄下來，反饋給先行實驗課程的老師們，同時耐心糾正學(xué)生們的不規(guī)范實驗操作。

3.臨場心理素質(zhì)有待提高

競賽現(xiàn)場是考場，考場猶如戰(zhàn)場，部分學(xué)生難免緊張，甚至個別參賽選手偶然出現(xiàn)小的操作失誤之后，壓力大增而驚慌失措，進(jìn)而導(dǎo)致更大的操作失誤，最終致使臨場實驗操作能力發(fā)揮欠佳，影響競賽成績。

筆者院系曾經(jīng)派出一位平時實驗表現(xiàn)非常優(yōu)秀的學(xué)生，該學(xué)生在大一大二期間的實驗課上表現(xiàn)優(yōu)異，其實驗理論知識和獨立操作技能獲得了多位實驗老師的一致好評，是當(dāng)年筆者院系推崇的“種子選手”，師生一致預(yù)期該生將獲得良好的競賽成績。當(dāng)時該生幸運通過了電腦隨機(jī)抽簽，如期參加了省級實驗競賽。根據(jù)在當(dāng)時競賽結(jié)束后的反饋分析，該生在第一階段的實驗理論測試成績非常好（電腦上答題），進(jìn)入第二階段的實驗現(xiàn)場操作階段，該生偶然發(fā)生了一點實驗操作失誤，2 位監(jiān)考打分的老師同時注意到了該生的失誤，并拿筆在紙上記錄了下來（給選手扣分）。不巧的是，該生也注意到2位監(jiān)考老師的記錄動作，意識到自己在當(dāng)時的小步驟上被扣分了。通常情況下，參賽選手在某一個實驗小步驟被扣分并不會顯著影響其實驗總成績，只要其余部分發(fā)揮正常，其不利影響幾乎可以忽略。很不幸的是，該生膽小，臨場心理緊張，壓力大，導(dǎo)致注意力無法完全集中，在后續(xù)的實驗步驟中出現(xiàn)一連串失誤，最終發(fā)揮失利，其競賽成績遠(yuǎn)低于預(yù)期。

鑒于上述該生的失誤并非偶發(fā)個例，參賽學(xué)生普遍面臨臨場心理壓力較大的問題。因此，筆者院系自此加強(qiáng)了對集訓(xùn)學(xué)生的心理干預(yù)，從不同角度鍛煉提升學(xué)生的心理抗壓能力。例如，在校內(nèi)集訓(xùn)期間組織模擬幾次實驗操作考試，特別是讓學(xué)生不熟悉的其他專業(yè)的化學(xué)實驗老師擔(dān)任考試評委，學(xué)生反饋對于提升心理抗壓能力確有幫助。

三、競賽促進(jìn)實驗教學(xué)課程體系設(shè)置的改革與完善

針對前文第2小節(jié)里面提到的實驗課程體系不完善的問題，院系多次組織實驗課程的相關(guān)教師有針對性地討論、整改。以筆者院系的“物理化學(xué)實驗”課程為例，根據(jù)省級實驗競賽大綱，在本科實驗教學(xué)過程中，不但增加了一些常規(guī)物理化學(xué)實驗項目，還給實驗集訓(xùn)的學(xué)生增加了另外一些實驗項目，以及針對集訓(xùn)學(xué)生開展了綜合物理化學(xué)創(chuàng)新實驗，從實驗方案設(shè)計、藥品合成與制備、數(shù)據(jù)采集與作圖處理等方面全面鍛煉了學(xué)生。

四、競賽促進(jìn)實驗教學(xué)硬件設(shè)備的購置升級

實驗競賽一方面檢驗了參賽的各位學(xué)生的實驗理論和實驗操作技能，另一方面也檢驗了各參賽高校的化學(xué)實驗教學(xué)水平和能力，這兩者都與實驗教學(xué)硬件設(shè)備具有一定的關(guān)聯(lián)度。以筆者院系的“物理化學(xué)實驗”教學(xué)為例，在早年實驗教學(xué)過程中，由于缺少實驗儀器設(shè)備，常常出現(xiàn)3 人一組，甚至4 人一組的情況。這導(dǎo)致在實驗過程中，雖然學(xué)生進(jìn)行了分工合作，但是學(xué)生只負(fù)責(zé)自己的實驗部分，例如有的學(xué)生只負(fù)責(zé)稱量和配制溶液，有的學(xué)生只負(fù)責(zé)操作主要設(shè)備，有的學(xué)生只負(fù)責(zé)記錄數(shù)據(jù)，很容易使學(xué)生出現(xiàn)懈怠和依賴思想，并不能使每個學(xué)生獲得充分的實驗操作機(jī)會，不利于學(xué)生實驗動手能力的培養(yǎng)。以實驗競賽為導(dǎo)向，為了提高學(xué)生的實驗操作能力，院系增加了實驗教學(xué)經(jīng)費，采購了一大批實驗儀器設(shè)備，目前物理化學(xué)實驗全部是2人一組，并針對部分實驗項目適當(dāng)提倡學(xué)生開展單人單組（大部分物理化學(xué)實驗項目需要2人一組協(xié)同開展）。隨著實驗教學(xué)硬件設(shè)備的提升，學(xué)生的實驗操作能力顯著提高。

五、競賽促進(jìn)實驗教學(xué)師資隊伍建設(shè)的提升

化學(xué)實驗通常教學(xué)時間較長，經(jīng)過多輪實踐教學(xué)改革，筆者學(xué)校的化學(xué)實驗項目一律設(shè)置為3課時，但是部分化學(xué)實驗項目在有限的3 課時里是無法完成的。以“物理化學(xué)實驗”項目為例，雙液系相圖的測定、凝固點降低法測定分子量、氧彈燃燒熱的測定等等，這些實驗項目通常需要學(xué)生花費4-5課時才能完成。這就要求實驗教師具有更強(qiáng)的敬業(yè)精神和奉獻(xiàn)精神。為了提高“物理化學(xué)實驗”課程的本科教學(xué)效果，筆者院系以省級化學(xué)實驗競賽為導(dǎo)向，吸引了實驗教學(xué)經(jīng)驗豐富且具有較強(qiáng)奉獻(xiàn)精神的中老年教師為實驗課程的負(fù)責(zé)人，組建了人員結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的“老—中—青”教師團(tuán)隊，激發(fā)了團(tuán)隊的教學(xué)使命感，夯實了教學(xué)主體責(zé)任，提升了實驗教學(xué)質(zhì)量，也為后續(xù)省級實驗集訓(xùn)減輕了工作負(fù)擔(dān)。

六、結(jié)語

化學(xué)實驗競賽可以促進(jìn)本科基礎(chǔ)實驗教學(xué)水平的提升，也可以大力提升學(xué)生的動手能力和積極思考能力，還能鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、穩(wěn)定學(xué)生的心理素質(zhì)。從多年來組織學(xué)生參與省級化學(xué)實驗競賽的經(jīng)驗來看，化學(xué)實驗競賽是高校本科實驗教學(xué)的有益補充，對于提高實驗教學(xué)質(zhì)量和創(chuàng)新人才培養(yǎng)水平有著顯著的作用。