化學實驗競賽對應用型本科人才創新能力的培養*

范舟風 韓海軍 王軍濤**

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

眾所周知，化學是以實驗為基礎的科學，尤其是應用化學專業，課程設置更加偏重于實驗、化學工程、化學工藝等。顯然，化學實驗對于應用化學專業的學生是極其重要的。我校應用化學專業開辦已經有十幾年的歷史，在建設應用化學專業的過程中需要不斷探索理論和實驗教學改革，不斷調整和完善課程設置，也需要指導學生積極參與國家和省級等各項化學化工實驗競賽。

化學實驗競賽是對學生基礎實驗理論知識和基本實驗操作技能的綜合考查和檢驗，對選手的綜合專業實驗素養有著很高的要求，也考查了參賽學生的臨場心理素質和應變能力，更是對高校化學教學成果的檢驗和評比。縱觀國內各省的化學實驗競賽，一般分為計算機筆試和現場實驗操作考試兩部分，主要考查化學實驗理論知識、化學實驗基本操作技能、數據記錄及數據處理分析、實驗總結及撰寫報告等，對學生的綜合素養有很高的要求，對于培養學生的創造性思維和創新能力方面有著積極作用［1-5］。筆者十幾年以來一直負責組織及實施我院學生化學實驗競賽的選拔、指導與培訓工作，結合歷次帶隊參賽經歷，積累了較為豐富的參賽經驗，在此淺談化學實驗競賽對于應用型本科人才創新能力培養的作用。

一、湖北科技學院化學實驗競賽介紹

1998 年全國大學生化學實驗邀請賽（國賽）拉開了我國化學實驗競賽的序幕，該賽事每2 年舉辦一次。隨后各省市的化學實驗技能競賽陸續舉行。湖北省大學生化學實驗競賽于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，湖北省高等學校化學實驗教學示范中心聯席會協辦，省內高等院校輪流承辦并組建當年的競賽組委會。各參賽學校先行在自己學校開展校級初賽（選拔賽）并向組委會提供20名大一、大二、大三的學生，組委會用電腦在這20 人里面隨機抽取4 人，參賽學校再確定其中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場操作部分，全面考查學生關于無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗、物理化學實驗等基礎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位監考老師的評判打分。

二、競賽反映出當前實驗教學的不足

1.實驗課程體系不完善

開設化學實驗的目的一方面是為了檢驗學生所學的化學理論知識，另一方面是為了鍛煉和提高學生的實驗操作能力，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的“物理化學實驗”課程為例，該實驗課程根據“物理化學”理論課的知識模塊針對化學本科專業和應用化學本科專業分別開設了14和16個實驗。其中，對于化學本科專業學生，針對熱力學知識模塊開設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，針對動力學知識模塊開設了丙酮碘化和蔗糖水解2個實驗項目，針對電化學知識模塊開設了原電池的電動勢測定、離子遷移數測定、電導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了表面張力的測定、溶膠的制備及電泳、高聚物相對分子質量的測定等3個實驗項目。另外，對于應用化學專業學生，在化學本科專業的物理化學實驗項目基礎上，還開設了磁化率的測定和乙酸乙酯皂化2個實驗項目（針對應用化學專業在另一門課程“專業實驗”開設了電鍍、電沉積、電催化反應等其他電化學實驗項目）。

上述物理化學實驗項目的設置基本上可以滿足化學和應用化學專業的實驗教學要求，但是對于省級化學實驗競賽，上述實驗項目設置是遠遠不夠的。以湖北省大學生化學實驗競賽為例，其競賽大綱明確規定了物理化學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的測定、極化曲線的測定、偶極矩的測定等等。據初步了解，國內實驗教學條件較好的綜合性大學一般給“物理化學實驗”課程設置18-20個實驗。對比可知，筆者院系針對物理化學實驗項目的設置數量及知識模塊分配并不完善，還有進一步增長的空間。因此，以省級化學實驗競賽為契機，筆者院系加強了物理化學實驗本科教學改革，針對化學和應用化學專業均增加了2個實驗項目，在競賽集訓期間會額外補充其他實驗項目。

2.實驗基本操作不規范不嚴謹

筆者在歷屆物理化學實驗競賽集訓過程中發現，即使是通過校內化學實驗競賽選拔出來的相對優秀的學生，在實驗集訓過程中仍然會出現一些不規范的基本操作。例如:稱量和使用電子分析天平的過程中忘記關閉天平的玻璃門，用燒杯溶解藥品時攪拌玻璃棒出現叮叮當當響聲，電爐加熱燒杯時忘了墊石棉網，甚至在有機實驗冷凝回流時忘了通冷卻水，等等。這些不規范的基本操作在集訓過程中時有出現，說明在“無機化學實驗”“有機化學實驗”“分析化學實驗”等先行實驗課程教學過程中，由于學生人數多，實驗老師人手不夠，不能及時一一嚴格指出每個學生的不規范之處，導致在參賽時才暴露出不規范的操作。由于參加集訓的學生人數較少，借著實驗集訓的機會，集訓老師很容易發現這些問題，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，同時耐心糾正學生們的不規范實驗操作。

3.臨場心理素質有待提高

競賽現場是考場，考場猶如戰場，部分學生難免緊張，甚至個別參賽選手偶然出現小的操作失誤之后，壓力大增而驚慌失措，進而導致更大的操作失誤，最終致使臨場實驗操作能力發揮欠佳，影響競賽成績。

筆者院系曾經派出一位平時實驗表現非常優秀的學生，該學生在大一大二期間的實驗課上表現優異，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，是當年筆者院系推崇的“種子選手”，師生一致預期該生將獲得良好的競賽成績。當時該生幸運通過了電腦隨機抽簽，如期參加了省級實驗競賽。根據在當時競賽結束后的反饋分析，該生在第一階段的實驗理論測試成績非常好（電腦上答題），進入第二階段的實驗現場操作階段，該生偶然發生了一點實驗操作失誤，2 位監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位監考老師的記錄動作，意識到自己在當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，導致注意力無法完全集中，在后續的實驗步驟中出現一連串失誤，最終發揮失利，其競賽成績遠低于預期。

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

三、競賽促進實驗教學課程體系設置的改革與完善

針對前文第2小節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教師有針對性地討論、整改。以筆者院系的“物理化學實驗”課程為例，根據省級實驗競賽大綱，在本科實驗教學過程中，不但增加了一些常規物理化學實驗項目，還給實驗集訓的學生增加了另外一些實驗項目，以及針對集訓學生開展了綜合物理化學創新實驗，從實驗方案設計、藥品合成與制備、數據采集與作圖處理等方面全面鍛煉了學生。

四、競賽促進實驗教學硬件設備的購置升級

實驗競賽一方面檢驗了參賽的各位學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實驗教學水平和能力，這兩者都與實驗教學硬件設備具有一定的關聯度。以筆者院系的“物理化學實驗”教學為例，在早年實驗教學過程中，由于缺少實驗儀器設備，常常出現3 人一組，甚至4 人一組的情況。這導致在實驗過程中，雖然學生進行了分工合作，但是學生只負責自己的實驗部分，例如有的學生只負責稱量和配制溶液，有的學生只負責操作主要設備，有的學生只負責記錄數據，很容易使學生出現懈怠和依賴思想，并不能使每個學生獲得充分的實驗操作機會，不利于學生實驗動手能力的培養。以實驗競賽為導向，為了提高學生的實驗操作能力，院系增加了實驗教學經費，采購了一大批實驗儀器設備，目前物理化學實驗全部是2人一組，并針對部分實驗項目適當提倡學生開展單人單組（大部分物理化學實驗項目需要2人一組協同開展）。隨著實驗教學硬件設備的提升，學生的實驗操作能力顯著提高。

五、競賽促進實驗教學師資隊伍建設的提升

化學實驗通常教學時間較長，經過多輪實踐教學改革，筆者學校的化學實驗項目一律設置為3課時，但是部分化學實驗項目在有限的3 課時里是無法完成的。以“物理化學實驗”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生花費4-5課時才能完成。這就要求實驗教師具有更強的敬業精神和奉獻精神。為了提高“物理化學實驗”課程的本科教學效果，筆者院系以省級化學實驗競賽為導向，吸引了實驗教學經驗豐富且具有較強奉獻精神的中老年教師為實驗課程的負責人，組建了人員結構穩定的“老—中—青”教師團隊，激發了團隊的教學使命感，夯實了教學主體責任，提升了實驗教學質量，也為后續省級實驗集訓減輕了工作負擔。

六、結語

化學實驗競賽可以促進本科基礎實驗教學水平的提升，也可以大力提升學生的動手能力和積極思考能力，還能鍛煉學生的團隊協作能力、穩定學生的心理素質。從多年來組織學生參與省級化學實驗競賽的經驗來看，化學實驗競賽是高校本科實驗教學的有益補充，對于提高實驗教學質量和創新人才培養水平有著顯著的作用。