線上全國化工實驗大賽的實踐與思考

劉 放,張振坤,石洪飛,高子健

(吉林化工學(xué)院 石油化工學(xué)院,吉林 吉林 132022)

為貫徹落實全國教育大會精神,推動高等學(xué)?；ゎ悓I(yè)“新工科”建設(shè),提高本科化工類專業(yè)核心課程教育質(zhì)量,加強大學(xué)生綜合素質(zhì)與能力培養(yǎng),提升教育服務(wù)石油和化工行業(yè)發(fā)展水平。教育部高等學(xué)院校化工類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、中國化工教育協(xié)會于2017年聯(lián)合舉辦了首屆全國大學(xué)生化工實驗大賽競賽(以下簡稱化工實驗大賽),大賽為團隊賽,每年舉辦一屆,分為學(xué)校推選、省賽、賽區(qū)初賽、全國總決賽三個階段。初賽分為東北、華北、華東、西北、西南、中南六個賽區(qū)分別進(jìn)行,共有三百多支參賽隊伍,由各賽區(qū)組委會按照要求制定競賽方案,推選出全國總決賽參賽隊伍,總決賽參賽隊伍64支[1-4]。

自2017年舉辦大賽以來,2020年受疫情影響停賽一年,到2022年是第五屆。2021、2022年化工實驗大賽全國總決賽由線下改成了線上,2022年區(qū)賽選拔賽全部采用線上的形式進(jìn)行比賽。

我校2018年承辦了吉林省化工實驗大賽選拔賽,2022年承辦了化工實驗大賽東北賽區(qū)選拔賽。我校已參加五屆化工實驗大賽,作為一所普通本科院校和東北賽區(qū)發(fā)起院校之一,共有三次進(jìn)入國賽。結(jié)合歷屆指導(dǎo)學(xué)生參賽以及籌辦比賽和以裁判員身份裁判比賽經(jīng)歷,針對舉辦比賽的整個環(huán)節(jié)和指導(dǎo)比賽參賽環(huán)節(jié),幾點建議和看法如下:

一、線上比賽的組織與實施

(一) 承辦比賽的組織

全國總決賽大賽組委會主要由教育部高等學(xué)?；ゎ悓I(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員、中國化工教育協(xié)會領(lǐng)導(dǎo)、各承辦賽區(qū)單位領(lǐng)導(dǎo)和總決賽承辦單位代表組成,區(qū)賽組委會成員主要由本賽區(qū)各院校領(lǐng)導(dǎo),省賽組委會成員主要由省內(nèi)各參賽主要院校領(lǐng)導(dǎo)成員。組委會設(shè)立了競賽委員會、專家委員會、組織委員會[2]。

要想成功舉辦線上比賽,賽前必須進(jìn)行周密的策劃和組織,學(xué)校各職能機構(gòu)也要在人力、物力、財力給予大力的支持。因線上比賽,比賽選手和其他院校裁判都無法來到比賽現(xiàn)場,有些協(xié)辦單位受疫情影響也無法到現(xiàn)場工作,所有工作只能通過線上進(jìn)行,這給組織實驗環(huán)節(jié)的比賽帶來一定的困難。整個比賽細(xì)節(jié)的制定主要由組織委員會完成,組織委員會成員主要是承辦大賽的教學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、從事化工原理教學(xué)的全體成員、院辦、學(xué)辦、其他專業(yè)年輕教師等一些工作人員。

(二) 比賽各環(huán)節(jié)準(zhǔn)備工作

一般比賽都是在閉幕式宣布下一屆承辦大賽的院校,交接比賽會旗。為保證比賽的順利進(jìn)行,承辦院校在接到承辦比賽通知后,就開始為舉辦比賽進(jìn)行準(zhǔn)備。組織委員會成員分工作組、生活服務(wù)組、宣傳組、志愿者服務(wù)組等。其中重頭工作組要進(jìn)行比賽各個環(huán)節(jié)方案的制定,主要包括賽前、賽中、賽后各項比賽事宜,包括聯(lián)系大賽組委會成員商討比賽相關(guān)事宜、比賽經(jīng)費預(yù)算、聯(lián)系比賽協(xié)辦公司、制定比賽通知、聯(lián)系各參賽院校報名參加比賽、制定參賽手冊、確定實驗裁判、筆試裁判、仿真裁判,三個比賽環(huán)節(jié)抽簽方案、筆試試題出題工作、筆試使用平臺測試、實驗報告評分標(biāo)準(zhǔn)制定、各項成績統(tǒng)計方案。

大賽內(nèi)容包括化工原理筆試、化工單元仿真、化工原理實驗三個部分。化工原理筆試,考試時間120分鐘,滿分100分,由每個隊員分別獨立完成。筆試成績考試內(nèi)容包括流體流動、流體輸送機械、傳熱及設(shè)備、傳質(zhì)過程基礎(chǔ)、吸收、蒸餾、氣液傳質(zhì)分離設(shè)備、干燥。線上筆試采用考試平臺進(jìn)行考試,南京工業(yè)大學(xué)和四川大學(xué)國賽及很多賽區(qū)均采用易測平臺進(jìn)行。易測在線評測教學(xué)平臺是國家級立項課題,由化學(xué)工業(yè)出版社主持開發(fā)的集成課堂教學(xué)、課堂練習(xí)、課后作業(yè)、答疑、考試、統(tǒng)計評估等功能為一體的數(shù)字化在線試題測評工具,使筆試環(huán)節(jié)變得比線下筆試方便快捷[4]。

化工單元仿真操作為機考,考試分兩場,考試時間各90分鐘,滿分都為100分。此賽項由“化工單元仿真操作”和“化工原理實驗仿真操作”兩部分組成,由每個隊員獨立完成?；卧抡嬗蓶|方仿真提供比賽軟件平臺,仿真內(nèi)容為化工原理實驗室安全虛擬仿真、精餾塔工藝3D仿真、吸收-解吸工藝3D仿真。化工原理實驗仿真由歐倍爾軟件公司提供比賽軟件平臺,包括流化床干燥實驗3D仿真、液液萃取塔實驗3D仿真、恒壓過濾3D仿真實驗。具體考試項目由裁判組監(jiān)督、軟件開發(fā)技術(shù)人員從上述仿真內(nèi)容清單中隨機抽取后組卷,總考試時間為3小時,包括東方仿真軟件考試1.5小時,歐倍爾軟件考試1.5小時。所有參賽選手進(jìn)行相同的化工單元仿真比賽題目?；ぴ韺嶒灧抡?每名學(xué)生各操作一個實驗題目[3]。

線上遠(yuǎn)程化工原理實驗操作比賽環(huán)節(jié)難度相對很大,比賽是3個小時,包括遠(yuǎn)程實驗操作和實驗報告撰寫二個環(huán)節(jié)。作為承辦方,筆試和仿真同線下比賽相比難度不大,實驗操作環(huán)節(jié)難度很大。2021年南京工業(yè)大學(xué)承辦的化工實驗大賽全國總決賽首次采取了線上比賽的方式進(jìn)行,線上實驗操作比賽環(huán)節(jié)采用了本校實驗裝置,本校研究生作為現(xiàn)場實驗操作志愿者,參賽選手線上遠(yuǎn)程指導(dǎo)志愿者代替自己在現(xiàn)場為其進(jìn)行實驗裝置操作。因?qū)嶒灢僮骶€上比賽選手與志愿者進(jìn)行溝通交流合作難度很大,比賽效果不是很理想,比賽過程中網(wǎng)絡(luò)也常?？D,同時這種比賽方式也需要大量的人力和物力,采用這種方式在疫情期間大多數(shù)院校更是很難實現(xiàn)。

2022年四川大學(xué)承辦的化工實驗大賽全國總決賽及大部分承辦區(qū)賽的院校,基于線上比賽的特點,使用了歐倍爾軟件公司提供的天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實驗中心研發(fā)的化工流動、傳熱、精餾、吸收和解吸遠(yuǎn)程智能實驗裝置。遠(yuǎn)程智能實驗特點構(gòu)建了一個功能強大、資源豐富、容易操作、還原度高、人機交互的線上實驗室平臺,解決了疫情期間實驗裝置現(xiàn)場使用過多的工作人員帶來的困擾。比賽裝置現(xiàn)場只有天大的幾位老師就可以完成比賽。競賽成績的計算方法見表1。

表1 競賽總成績計算方法

(三) 力保比賽的公平性方案

筆試環(huán)節(jié)為保證線上筆試比賽的公平性,筆試試題國賽和區(qū)賽由少數(shù)的出題老師共同參與完成,批閱過程由平臺自動完成,沒有人工參與,比賽試題答案均以選擇題的形式給出,所有參賽選手在比賽前統(tǒng)一在筆試平臺進(jìn)行演練測試。

仿真比賽環(huán)節(jié)所有參賽選手的比賽成績都沒有人工參與,比賽前由東方仿真和歐倍爾兩家公司提供賬號進(jìn)行練習(xí),并有專門的工作人員負(fù)責(zé)在線答疑解惑,確保參賽選手對比賽內(nèi)容及要求做到充分了解和正確使用軟件平臺進(jìn)行線上比賽。承辦方也會制定相關(guān)的比賽細(xì)則并在比賽前發(fā)給各參賽隊伍[4]。

實驗比賽環(huán)節(jié),2022年國賽及區(qū)賽實驗場地裁判均由天津大學(xué)的老師進(jìn)行現(xiàn)場裁決,實驗操作評分標(biāo)準(zhǔn)也由他們制定,承辦院校也沒有實驗操作評分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則。實驗紀(jì)律裁判和批閱實驗報告裁判均由五年以上講授化工原理理論課和指導(dǎo)化工原理實驗課的老師擔(dān)任。在比賽過程中存在爭議時,由比賽裁判長競賽委員會成員組進(jìn)行裁決。安排實驗在線紀(jì)律裁判和批閱實驗報告裁判時應(yīng)回避本校老師裁判自己院校的參賽隊伍,參賽隊伍在比賽前抽取實驗題目都是隨機性的,確保比賽的公平性原則。實驗報告評分標(biāo)準(zhǔn)也是在批閱前發(fā)給批閱教師,批閱教師不批閱本校參賽學(xué)生實驗報告,盡量做到比賽在批閱報告環(huán)節(jié)的公平性。

比賽總成績統(tǒng)計后由競賽組委會專家組成員審閱并觀看比賽各環(huán)節(jié)視頻是否存在異議,無異議后方能在閉幕式公布比賽名次。

二、承辦線上化工實驗大賽存在的問題及對策分析

(一) 增加經(jīng)驗交流

線上比賽進(jìn)行的次數(shù)少,舉辦方和參賽方對如何更好地舉辦比賽和參賽也都是在探索中進(jìn)行。所以即將承辦比賽的院校和承辦過比賽的院校及協(xié)辦比賽的相關(guān)單位要多進(jìn)行經(jīng)驗交流,吸取在大賽過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn),避免各個比賽環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤。比如筆試環(huán)節(jié)、仿真環(huán)節(jié)、實驗操作環(huán)節(jié)如何抽簽,學(xué)生實驗報告如何上交,上交后如何發(fā)給裁判批閱。所有比賽細(xì)節(jié)都需要精心細(xì)致策劃,需要在比賽前提前和參賽選手做好測試,各項比賽細(xì)則在大賽通知上一定要說明。

(二) 精心設(shè)計實驗比賽內(nèi)容

如果省賽、區(qū)賽、國賽使用相同的實驗裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程比賽,對如何設(shè)計同一裝置操作內(nèi)容各級比賽要有差異性也提出挑戰(zhàn),實驗比賽內(nèi)容需要精心策劃,確保實驗比賽環(huán)節(jié)考核學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力、運用理論分析問題、解決問題能力。

(三) 對比賽各環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題做好預(yù)案

針對選手在比賽中出現(xiàn)的一些突發(fā)問題,要及時做好處理避免比賽過程中出現(xiàn)的意外情況對比賽帶來影響,賽前就要分析比賽中可能出現(xiàn)的問題,出現(xiàn)了問題如何處理做好預(yù)案。成功地舉辦一次大賽,在籌備比賽過程中,需要學(xué)校各職能部門的大力支持與協(xié)作,籌備工作組投入大量的時間和精力進(jìn)行籌備,是一個勞神費心的過程。

三、指導(dǎo)學(xué)生參加線上比賽的幾點建議

(一) 選拔參賽選手

一般通過校內(nèi)筆試選拔出兩支隊伍參加省賽,每支隊伍有三名學(xué)生,省賽后一支隊伍進(jìn)入?yún)^(qū)賽,區(qū)賽晉級后才能進(jìn)入國賽。校內(nèi)選拔報名人數(shù)少選拔余地就小,所以在日常教學(xué)過程中也要對學(xué)生做好化工實驗大賽的宣傳,激發(fā)學(xué)生參賽的熱情,教學(xué)院方面也要給予大力的支持,在學(xué)生入黨、評獎學(xué)金方面給予參賽獲獎學(xué)生相應(yīng)的政策,給參加選拔賽的同學(xué)發(fā)放紀(jì)念品等形式鼓勵學(xué)生踴躍參賽。

校內(nèi)選拔筆試出題環(huán)節(jié)也很重要,因大賽筆試題考得比較靈活,側(cè)重工程實踐應(yīng)用能力、理論與實踐相結(jié)合分析問題、解決問題能力,對基礎(chǔ)知識靈活運用熟練程度,計算能力等,所以在筆試選拔出題內(nèi)容上要多花功夫,從而通過筆試選拔出優(yōu)秀的選手。對筆試成績好的同學(xué)再次進(jìn)行優(yōu)選淘汰,我校一般選擇有考研意向的同學(xué),因按課程設(shè)置參加比賽的同學(xué)化工原理課程上個學(xué)期已經(jīng)完成,多數(shù)不想考研的同學(xué)已沒有太大動力為參加比賽深入學(xué)習(xí)化工原理課程。針對線上比賽內(nèi)容和特點,選拔比賽選手也要結(jié)合學(xué)生的化工仿真成績和計算機操作水平,因線上比賽尤其仿真和實驗環(huán)節(jié),對計算機操作能力的非常重要[5-7]。

(二) 教師的精心指導(dǎo)和團隊配合

參賽隊伍選拔出來以后,老師的精心指導(dǎo)和三名學(xué)生的團隊配合至關(guān)重要。學(xué)生對大賽的環(huán)節(jié)知道得不多,指導(dǎo)教師要從比賽的三項內(nèi)容上進(jìn)行指導(dǎo)。由于課程已經(jīng)結(jié)束一個學(xué)期,很多同學(xué)對所學(xué)知識有所遺忘,線上指導(dǎo)和面對面指導(dǎo)不同,老師和學(xué)生之間,選手之間都通過線上進(jìn)行溝通,要比線下指導(dǎo)難度加大。由于受疫情影響,很多學(xué)生連本校的實驗裝置都沒有操作過,理論課內(nèi)容也是線上學(xué)習(xí),和以往的線下教學(xué)比,學(xué)習(xí)效果要差很多。結(jié)合參賽學(xué)生的實際情況,指導(dǎo)教師要投入大量的時間和精力,先在理論基礎(chǔ)知識訓(xùn)練牢固的基礎(chǔ)上,精選大量的習(xí)題加強訓(xùn)練,建立答疑群及時解決學(xué)生遇到的問題,提高學(xué)生運用理論知識分析問題、解決問題的能力,并找到學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)加以有針對性地指導(dǎo)。

仿真實驗環(huán)節(jié),主要讓學(xué)生自己練習(xí),有問題先是相互之間溝通,解決不了的地方老師再進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)。

實驗比賽環(huán)節(jié)團隊配合至關(guān)重要,線上比賽提前就要進(jìn)行明確的分工,職責(zé)清晰。同時即便分工,每位選手也必須掌握整個實驗的操作和數(shù)據(jù)處理過程,這樣在比賽出現(xiàn)問題和比賽情況發(fā)生變化時,才能依靠團隊的智慧加以解決。指導(dǎo)老師要對學(xué)生實驗操作和實驗報告處理做好相關(guān)指導(dǎo),對同學(xué)比賽過程中如何更好地配合給出更多的建議,對參賽學(xué)生實驗操作、撰寫實驗報告、實驗數(shù)據(jù)處理計算過程、圖表、思考題的回答,繪圖軟件的使用等各個方面加以指導(dǎo)[3]。

比賽前做好各個方面的準(zhǔn)備,預(yù)防比賽中可能出現(xiàn)的問題,以及出現(xiàn)問題怎么辦?比如計算機的配置必須滿足比賽需求,計算機軟件要提前進(jìn)行安裝測試,手機電量要充滿,防止考試機位出現(xiàn)問題、對比賽使用的筆試、仿真、實驗操作平臺的要熟練使用,考試時機位的正確擺放調(diào)整,熟悉大賽整個比賽環(huán)節(jié)時間安排和各項規(guī)定和要求。因比賽考核的是團隊成績,任何一個選手任何比賽環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都會導(dǎo)致整個比賽的失敗[8-10]。

四、結(jié)束語

通過化工實驗大賽這個平臺,對學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力、安全意識、理論聯(lián)系實際、團隊合作精神、抗挫折精神的培養(yǎng)起到了推動作用,也加快了各高?；ぴ韺嶒炇医ㄔO(shè)的步伐,擴大了校企之間、高校之間的合作與交流,從比賽中存在的問題入手,促進(jìn)了化工原理教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、方式、方法、教育理念的改革,提高了教師的教學(xué)能力和水平,為培養(yǎng)高素質(zhì)人才打下堅實的基礎(chǔ)。