陳珠靈, 魏巧華, 湯 儆, 張玉榮, 丁開寧, 游 毅, 袁耀鋒

(福州大學(xué) 化學(xué)學(xué)院,福建 福州 350108)

化學(xué)是一門實驗性的學(xué)科,化學(xué)實驗教學(xué)在高校本科人才的培養(yǎng)中具有舉足輕重的地位[1-12]。為了推進(jìn)福建省高?；瘜W(xué)實驗教學(xué)與改革,促進(jìn)化學(xué)創(chuàng)新型“一流”人才的教育與培養(yǎng),福建省教育廳批準(zhǔn)成立福建省化學(xué)實驗競賽平臺,福建省化學(xué)會和福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院國家級實驗教學(xué)示范中心于2016年4月27日至30日共同承辦了“第一屆福建省大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽”。來自廈門大學(xué)、福州大學(xué)、福建師范大學(xué)、華僑大學(xué)等福建省內(nèi)16所高校的教師和學(xué)生積極參與了該賽事,同時臺灣淡江大學(xué)也派出6位學(xué)生前來交流參賽。雖然已有20多個省、自治區(qū)和直轄市開展了各種類型的高?；瘜W(xué)實驗競賽[1-3],但在福建省化學(xué)實驗競賽則剛剛起步。該賽事的成功舉辦不僅在全福建省高校范圍內(nèi)引起了廣大師生的極大關(guān)注,而且促進(jìn)了福建省高校與臺灣高校在實驗教學(xué)方面的積極合作和交流。本文通過對福建省第一屆大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽的命題思路、試題特點、組織工作、競賽結(jié)果進(jìn)行分析與探討,對存在的問題,提出相應(yīng)的改進(jìn)意見和建議。

1 福建省第一屆大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽賽事概況

1.1 邀請賽命題思路

自從1998年南開大學(xué)舉辦首屆“全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽” (以下簡稱“全國化學(xué)邀請賽”)以來,其比賽模式對我國高?；瘜W(xué)學(xué)科實驗教學(xué)產(chǎn)生的積極作用得到了廣大高校師生的廣泛認(rèn)可[4-5]。為了提高我省化學(xué)實驗教學(xué)水平,2015年6月召開了福建省各高校化學(xué)實驗教學(xué)示范中心聯(lián)席會議,確定了我省的第一屆大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽的比賽模式基本以“全國化學(xué)邀請賽”的模式進(jìn)行,包含實驗理論筆試(30%)與實驗操作考試(70%)2部分,試題內(nèi)容涉及無機(jī)及分析化學(xué)、物理化學(xué)和有機(jī)化學(xué)4個基礎(chǔ)學(xué)科,隨后福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院成立了命題小組。

命題組認(rèn)真學(xué)習(xí)和調(diào)研前10屆“全國化學(xué)邀請賽”以及各省化學(xué)實驗競賽的命題模式以及福建省各高校實驗教學(xué)特點,經(jīng)過多次充分討論,確立以“規(guī)范操作,控制難度,貼近生活,重視能力”為本次邀請賽的總體命題思路。試題內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計著重考查參賽本科生的4個基本能力:基本實驗技能、基本實驗方法、基礎(chǔ)實驗知識和基本安全規(guī)范；考慮到參賽各高校實驗教學(xué)的情況,操作試題應(yīng)做到一體化、多層次、有難度,也要有區(qū)分度,確保參賽選手在規(guī)定的時間內(nèi)能基本完成比賽任務(wù),同時可以考查參賽學(xué)生的觀察能力、動手能力、表達(dá)能力以及創(chuàng)造能力等綜合能力；試題的設(shè)計盡量貼近生活,充分體現(xiàn)化學(xué)科學(xué)的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展及其在社會前進(jìn)中的應(yīng)用。

1.2 邀請賽試題特點

本次競賽分為筆試部分和實驗操作部分,試題內(nèi)容涉及無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)4大基礎(chǔ)化學(xué),試題內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計既重視對基礎(chǔ)知識和基本技能的考查,又重視對綜合實驗?zāi)芰涂茖W(xué)素質(zhì)的考察。

1.2.1 筆試試題的特點

本次競賽的筆試試題涉及4大基礎(chǔ)化學(xué),其中無機(jī)與分析化學(xué)占40%、有機(jī)化學(xué)占40%、物理化學(xué)占20%?？疾閮?nèi)容包含本科生化學(xué)實驗中涉及到的實驗安全知識、實驗原理、基本操作等方面的基本知識。重點考查無機(jī)化學(xué)實驗中無機(jī)反應(yīng)的基本原理、實驗現(xiàn)象、元素性質(zhì)、多種共存金屬離子的分離等；分析化學(xué)實驗中的定量分析的誤差、數(shù)據(jù)處理以及有效數(shù)字的概念等；有機(jī)化學(xué)實驗的基本操作在具體分離純化過程中的合理選擇與應(yīng)用、設(shè)計簡單的有機(jī)物合成實驗過程；物化實驗中通過設(shè)計簡單的牛奶熱值的測定實驗來考核學(xué)生的綜合設(shè)計實驗?zāi)芰Α?/p>

1.2.2 實驗操作試題的特點

本次競賽實驗操作試題重點在考查參賽學(xué)生的實驗?zāi)芰?含基本操作能力和產(chǎn)品的質(zhì)量與分析能力?；静僮髂芰χ饕疾閰①悓W(xué)生按給定實驗步驟進(jìn)行實驗的能力；重點考察天平稱量、抽濾、沉淀洗滌、溶液配制、移液、滴定、樣品的研磨、壓片、鋼瓶、氧彈等正確的基本實驗操作。同時該賽注重考查參賽學(xué)生的安全和環(huán)保意識,觀察實驗現(xiàn)象、準(zhǔn)確記錄并科學(xué)處理實驗數(shù)據(jù),正確表達(dá)實驗結(jié)果及對結(jié)果進(jìn)行評價的綜合能力。實驗操作考試歷時8 h,設(shè)有無機(jī)及分析化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗和物理化學(xué)實驗等組別。

在本次邀請賽的總體命題思路“規(guī)范操作,控制難度,貼近生活,重視能力”的指導(dǎo)下,無機(jī)及分析實驗項目選擇貼近生活的試題:“廢舊易拉罐制備明礬及其鋁含量的測定”[6],這一試題既可以較全面考查參賽選手的實驗操作技能(如稱量、過濾、溶液配制、移液及滴定等),同時試題中設(shè)置了一些考點,如Al2(SO4)3溶液的保溫問題、明礬的結(jié)晶的注意事項、基準(zhǔn)試劑稱量方法和返滴定法測定產(chǎn)品中鋁含量的計算公式等。

有機(jī)化學(xué)實驗試題為“二溴化六甲基丙二銨有機(jī)物的制備”[7],重點在考查參賽選手的基本實驗操作技能(蒸餾、回餾、重結(jié)晶、萃取洗滌、抽濾等),同時試題中也考查參賽學(xué)生對化學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力,例如,在第一步 1,3-二溴丙烷合成中,參賽學(xué)生需要思考判斷初產(chǎn)物是否蒸出完全；萃取洗滌過程中,有機(jī)層是在分液漏斗的上層還是下層；用氯化鈣干燥初產(chǎn)物時干燥劑的用量和干燥時間等。另外,還在試卷中設(shè)置問答題,例如,在萃取分液中用濃硫酸洗滌洗去什么以及原理是什么,最后用乙酸乙酯為什么可以使產(chǎn)物析出等。

物理化學(xué)實驗試題從當(dāng)今能源與環(huán)境的主題出發(fā),結(jié)合物理化學(xué)參數(shù)測定在社會生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用,試題定為“主焦煤及無煙煤燃燒熱值及其含硫量的測定”。 該試題既能考查參賽學(xué)生對燃燒熱值測定的基本物理化學(xué)實驗原理和實驗方法的理解,又能考查學(xué)生對煤中硫含量的測定分析方法的掌握情況,突破常規(guī)物理化學(xué)實驗只測定物理化學(xué)參數(shù)的局限,綜合性強(qiáng),能較好地反映出參賽學(xué)生對化學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。

1.3 邀請賽組織工作

與理論競賽不同,實驗競賽牽涉的面非常廣,為了確保競賽公平、公正、合理有序地進(jìn)行,競賽籌備組提早一年進(jìn)行了命題的準(zhǔn)備工作,首先在福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院范圍內(nèi)遴選命題組和實驗后勤組成員,成立了命題小組和實驗后勤組。命題小組專家具有副高以上職稱的教師組成,他們具有較豐富的實驗和理論教學(xué)經(jīng)驗,確保競賽命題的科學(xué)性；實驗后勤組由年輕的實驗指導(dǎo)教師組成,確保實驗準(zhǔn)備工作的有效進(jìn)行。命題組初步制定命題后,與實驗后勤組一起進(jìn)行了詳細(xì)的條件摸索,并邀請廈門大學(xué)資深教授進(jìn)行審題,最后確定試題。

競賽時需要大量的監(jiān)考和評分的教師,為了保障競賽的公平和公正,在組織工作中,加強(qiáng)了對實驗監(jiān)考教師的遴選和培訓(xùn)工作。監(jiān)考的教師從具有講師以上職稱的專業(yè)教師中遴選,并按各個命題小組制定的實驗監(jiān)考教師評分細(xì)則與注意事項進(jìn)行了嚴(yán)格的培訓(xùn)。每個科目分別有4～5名主監(jiān)考教師和4名輔助監(jiān)考教師組成監(jiān)考組。同時,與相關(guān)的教師簽證保密協(xié)議,以確保實驗試題的嚴(yán)格保密。在競賽期間還成立了由北京大學(xué)、廈門大學(xué)以及福州大學(xué)的專家組成的巡考組,對整個競賽過程進(jìn)行全程監(jiān)督和巡查,確保整個競賽過程的公平和公正。

2 競賽結(jié)果與分析

本次競賽包含實驗理論筆試與實驗操作考試,滿分均以100分計。競賽的總成績由30%筆試成績和70%實驗操作成績構(gòu)成。圖1為福建省內(nèi)16所參賽高校48位參賽學(xué)生的筆試、操作和總成績統(tǒng)計分布圖。

圖1 48位參賽學(xué)生的筆試、操作和總成績統(tǒng)計分布圖

從圖1可以看出:

(1) 筆試成績總體不理想,60分以下的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的52.1%,41.7%的學(xué)生在60～69分?jǐn)?shù)段；高分人數(shù)太少,80分以上的僅有3人,均來自廈門大學(xué),說明我省其他地方院校學(xué)生的實驗理論基礎(chǔ)不夠扎實,與廈門大學(xué)的學(xué)生相比差距較大。分析筆試試卷發(fā)現(xiàn),參賽學(xué)生對實驗室安全知識、實驗基本原理、有機(jī)基本操作在分離純化中的合理選擇與應(yīng)用等知識掌握普遍較好,但在無機(jī)元素性質(zhì)方面的知識掌握程度較弱,特別是設(shè)計性實驗非常弱,說明我省各高校的學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰ω酱訌?qiáng)。

(2) 實驗操作成績在60分以下有12位,其中有10位來自物理化學(xué)實驗組,2位來自有機(jī)實驗組,占總?cè)藬?shù)的25.0%；60～70分之間的有9位(物理化學(xué)和無機(jī)及分析實驗組各4位,有機(jī)實驗組1位),占總?cè)藬?shù)的18.8%；70～79分之間的有17位(物理化學(xué)實驗組2位,無機(jī)及分析實驗組7位,有機(jī)實驗組8位),占總?cè)藬?shù)的35.4%；80分以上的有10位(有機(jī)和無機(jī)及分析實驗組各5位),占總?cè)藬?shù)的20.8%。無機(jī)及分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)實驗組操作成績的分布比較合理,而物理化學(xué)實驗組的操作考試成績總體偏低,說明本次競賽無機(jī)及分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)實驗組的操作試題難度和評分標(biāo)準(zhǔn)是適宜的,基本符合化學(xué)實驗競賽的目的和要求；而物理化學(xué)實驗操作試題難度較大、綜合性強(qiáng),大多數(shù)的參賽學(xué)生沒有認(rèn)真審題,認(rèn)為只要按常規(guī)物理化學(xué)實驗課的要求,完成物理化學(xué)參數(shù)燃燒熱的測定實驗就好,而忽略了該賽題還要求對硫含量進(jìn)行滴定分析測定,將吸收了主焦煤燃燒產(chǎn)生的SO2及SO3的Na2CO3溶液直接倒掉,導(dǎo)致實驗的完成度不夠。另外心理因素也是影響物化實驗組操作成績的一個重要因素。從監(jiān)考教師反饋的信息看,大部分參賽學(xué)生看到這種綜合性強(qiáng)的實驗,沒有心理準(zhǔn)備、競賽全程比較緊張而未能發(fā)揮出正常的水平。這與學(xué)生心理承受能力不強(qiáng)、平日心理訓(xùn)練匱乏不無關(guān)系。

(3) 總體成績偏低,60%的參數(shù)學(xué)生成績在60～79分之間,高分學(xué)生的比例較小。部分選手操作成績較差,基本定位了參賽學(xué)生實驗?zāi)芰Φ幕舅?。有些選手的基本操作得分較高,但綜合能力題得分低,特別是物化實驗組的選手,導(dǎo)致了競賽總成績不高。這種結(jié)果客觀反映了我省高校本科生的綜合分析問題的能力比較欠缺,化學(xué)實驗教學(xué)水平亟待提高。

3 實驗教學(xué)改革的幾點建議

福建省第一屆大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽的競賽結(jié)果和成績反映出了我省地方高?；瘜W(xué)實驗教學(xué)水平還有待提高,化學(xué)專業(yè)本科學(xué)生普遍存在實驗理論基礎(chǔ)不夠扎實、化學(xué)實驗規(guī)范化操作有待加強(qiáng)、綜合分析解決問題的能力及數(shù)據(jù)處理能力亟待提高等問題。針對這些問題,特提出以下建議[8-13]:

(1) 改變學(xué)生“照方抓藥”的做實驗習(xí)慣,調(diào)動學(xué)生主觀能動性去查找和借鑒相關(guān)的文獻(xiàn)資料,讓學(xué)生積極參與化學(xué)實驗內(nèi)容設(shè)計、化學(xué)實驗規(guī)范化操作要領(lǐng)的分析以及化學(xué)基本理論的解釋等教學(xué)活動,讓學(xué)生不僅知其然,也知其所以然,變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”,加強(qiáng)學(xué)生自主思考和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

(2) 改變實驗教學(xué)模式,采用講授式、互動式及討論式等混合教學(xué)模式,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)展學(xué)生的思維潛力與創(chuàng)新能力。

(3) 完善教學(xué)內(nèi)容,在大學(xué)二、三年級的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中,增設(shè)綜合性實驗教學(xué)項目,著重以基本技能訓(xùn)練為主,注重學(xué)生實驗?zāi)芰?、?shù)據(jù)處理能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng),突出創(chuàng)新能力與實際操作能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練,提高我省地方各高校本科生的綜合分析解決問題的能力,促進(jìn)“一流”化學(xué)人才培養(yǎng)與教育。

(4) 我省地方高校應(yīng)以承辦或協(xié)辦省化學(xué)實驗邀請賽為契機(jī)促進(jìn)實驗平臺的軟硬件建設(shè)。把化學(xué)實驗

競賽納入日常的實驗教學(xué)日程中,讓更多的學(xué)生和教師參與,教師與學(xué)生圍繞競賽問題共同努力,可以達(dá)到互相啟發(fā)、教學(xué)相長的效果。

4 結(jié)語

福建省第一屆大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽為我省高校提供了一個交流化學(xué)實驗教學(xué)經(jīng)驗和提高教學(xué)質(zhì)量的平臺,激發(fā)了本科生熱愛化學(xué)和從事化學(xué)研究的熱情,促進(jìn)化學(xué)創(chuàng)新型“一流”人才的教育與培養(yǎng)。但如何使該競賽真正成為傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)的有益補充、有利于我省高校整體實驗教學(xué)質(zhì)量的提高,同時符合“促進(jìn)福建省各高?；瘜W(xué)實驗教學(xué)改革,培養(yǎng)本科生學(xué)習(xí)化學(xué)實驗和從事化學(xué)實驗研究的興趣,探索培養(yǎng)和提高本科生創(chuàng)新能力的思路、途徑和方法”的競賽宗旨,其組織形式、參賽模式和競賽方式等還需進(jìn)一步探索和完善。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] 曾秀瓊, 趙華絨, 譚桂娥, 等.我國大學(xué)生化學(xué)實驗競賽模式的評析與思考[J]. 實驗技術(shù)與管理,2015,32(4):179-196.

[2] 鄒曉蓉,陶呈安,朱慧,等. 化學(xué)實驗競賽對化學(xué)實驗教學(xué)改革的啟示[J]. 高教學(xué)刊, 2016(6):140-141.

[3] 趙 斌,章文偉,張劍榮.第10屆全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽情況分析與思考[J]. 大學(xué)化學(xué), 2016,31(11)：111-117.

[4] 強(qiáng)根榮,趙華絨. 以聯(lián)席會和競賽為載體構(gòu)建實驗教學(xué)改革交流的新平臺[J]. 大學(xué)化學(xué), 2015,30(6)：17-20.

[5] 朱亞先,洪煒,吳麗晶, 等.本科生科研能力培養(yǎng)之探索[J]. 中國大學(xué)教學(xué), 2016(10):24-30.

[6] 張玉榮,魏巧華,湯儆,等.福建省首屆大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽無機(jī)及分析化學(xué)實驗解析[J]. 大學(xué)化學(xué), 2017,32(5)：89-92.

[7] 吳少華,游毅,魏巧華,等.福建省首屆大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽有機(jī)化學(xué)實驗解析[J]. 大學(xué)化學(xué), 2017,32(11)：75-80.

[8] 王曉崗,趙國華,許新華,等.談化學(xué)實驗競賽對實驗教學(xué)的促進(jìn)作用[J]. 實驗室科學(xué), 2013,16(2):206-208.

[9] 趙云岑,歐陽津,劉正平,等.化學(xué)實驗競賽在實驗教學(xué)和人才培養(yǎng)中的作用[J]. 化學(xué)教育, 2012(3):64-68.

[10] 沈永雯,俞娥,梁永民. 分層次、多元化創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建[J]. 大學(xué)化學(xué), 2014,29(1):26-28.

[11] 李釩,劉淑珍,張麗娟,等.組織大學(xué)生參加化學(xué)實驗競賽的體會[J].實驗室研究與探索, 2012,31(5):122-124.

[12] 高紹康,陳建中,李浩宏,等.建設(shè)有地方高校特色的國家級化學(xué)化工實驗教學(xué)示范中心[J]. 實驗技術(shù)與管理, 2012,29(3):5-8.

[13] 邢宏龍,朱文晶,徐國財. 普通高校開展化學(xué)實驗技能競賽的實踐與思考[J]. 高教論壇, 2011(12):23-25.