第八届浙江省大学生化学竞赛的评析与启示

曾秀琼， 毛侦军， 蔡吉清， 李 宁， 王国平， 方文军， 强根荣

(1.浙江大学 化学实验教学中心，杭州 310058； 2.浙江工业大学 化学实验教学中心，杭州 310014)

0 引 言

化学是一门实验科学，化学实验教学在高校化学教育及化学人才的培养中扮演着至关重要的角色[1-4]，大学生化学竞赛也发挥着越来越显著的作用。随着全国各省市大学生化学竞赛的开展，产生了不同的比赛模式，如“笔试+操作考试”型、创新实验竞赛型、科研论文评比型等。其中，“笔试+操作考试”型较为普遍。笔试内容包括实验室安全知识、实验室常识及四大化学实验理论等内容；实验操作考试内容为大学基础化学实验[5-14]。

浙江省于2004年开始举办大学生化学竞赛，经过10多年的发展，其竞赛模式已经发生了很大的变化，由 “笔试+操作考试” 的简单模式演变成了“研究课题+答辩+笔试+实践能力考核” 的多组合模式[15-16]。现行的“浙江省大学生化学竞赛”以其独特的参赛形式、研究命题和评分规则，对于培养学生的创新能力、提高学生的综合实践能力具有鲜明的特色。下面以第八届浙江省大学生化学竞赛为例进行阐述和评析，为我国大学生化学竞赛提供一些有益的参考和启示。

1 竞赛规则和竞赛研究课题

1.1 参赛形式和要求

浙江省化学会、浙江省制药与化学化工教学指导委员会等机构于2012年讨论通过了“浙江省大学生化学竞赛章程”，并逐年进行完善。根据2016年的竞赛章程，具体参赛形式及要求如下：

(1) 浙江省大学生化学竞赛原则上每年举办一次，一般安排在5～10月。

(2) 参赛者为全日制高等学校在校大学生。以团队形式参赛，鼓励学生多学科参赛。

(3) 参赛队根据竞赛命题和要求完成比赛，比赛内容必须由参赛队员独立完成。参赛队应在规定时间内提交参赛报告、实验记录及文献综述等材料。

(4) 竞赛分为初赛和决赛两个阶段。参赛作品经初审，遴选出各参赛学校的优秀团队参加决赛。决赛在承办高校进行，参赛队伍进行现场答辩，由竞赛评审小组评定成绩。

1.2 竞赛课题及要求

本届竞赛研究课题为“由钛铁矿制备Fe3O4/TiO2复合物及其在光催化降解有机污染物中的应用”。每个参赛代表队以承办方提供的1 000 g钛铁矿样品为原料，在各自高校完成以下五大部分的研究项目：① 从原料中分离铁和二氧化钛，用滴定法分析它们的组分。② 制备Fe3O4/TiO2复合物催化剂，分析复合物的物相与组成。③ 考察催化剂在光催化降解污水有机污染物中的应用，并对催化剂的组成、用量及合成条件进行较系统的优化，探索催化剂回收和循环应用。④ 表征催化剂的各种物性，如用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X-射线能谱(EDX)等分析催化剂的形貌、相结构、表面功能基团及元素组成等。⑤ 测试催化剂的磁性和光催化性能。以可见光(如太阳光)或紫外光为光源，测试催化剂对含罗丹明废水的光降解性能；研究光催化降解罗丹明的动力学，并评价催化剂的光催化活性。

1.3 评分规则

1.3.1初赛评分规则

来自全省30多所高校的217支参赛队在竞赛网站上提交参赛研究报告。采用“双盲”的网上评审模式，每支参赛队的研究报告由3位专家评审，取平均值，总分从高到低依次排名。评分规则为：① 铁和钛的提取物的制备及质量分析(各20分)，包括制备方法、组分分析和产率计算。② Fe3O4/TiO2复合物催化剂的制备与表征(15分)。③ 催化剂的性能测试(10分)，包括用多种光源分别研究催化剂光催化降解罗丹明的活性，并对催化剂的组成、用量、反应条件进行系统优化。④ 其他：文献综述和研究报告(15分)；创新性(20分)，包括提高铁和钛产率的新方法、复合物的制备、组成分析、检测表征，催化剂的回收利用。

1.3.2决赛现场答辩评分规则

根据初赛网评结果，共有 56支参赛队进入最后的现场答辩(即决赛)。每队进行10 min汇报，10 min回答问题。答辩时参赛队的所有队员全部上场，1人汇报，每人至少回答一个大问题。现场答辩的评分规则如下：① 口头报告质量(35分)：包括报告的表述、PPT的制作及报告用时。② 答辩质量(50分)：每一个大问题满分15分，团队精神面貌(5分)。③ 特色亮点(10分)：创新性、系统性和理论深度。④ 其他方面(5分)：实验记录及产品。

1.3.3其他

自2015年第七届起，决赛环节增加了实践能力考核，每队临时抽取1人进行历时3h的无机化学实验、有机化学实验或物理化学实验。本次第八届竞赛又新增了化学知识测试，每队临时抽取一人参加。

为了鼓励团队合作精神，淡化名次，“浙江省大学生化学竞赛”不设个人奖，只设团体奖。最终成绩由现场答辩(60%)、化学知识测试(20%)和实践能力考核(20%)汇总，按成绩高低决出一等奖、二等奖和三等奖。

2 评析与建议

2.1 有利于学生综合能力的提高

经历初赛和决赛后，选手们的综合能力得到大大提高。

(1) 提高了科学研究的综合能力。历时50多天的初赛中，选手们得到了历练。研究课题涵盖的实验内容较多，涉及原料的处理、除杂、简单无机化合物的制备、复合无机物的制备、产品组成的测定、光降解实验、动力学研究等，涵盖了无机化学实验、分析化学实验、仪器分析实验及物理化学实验等众多科目及其实验技能。

(2) 提高了撰写科研论文的能力。在研究报告的撰写中，学生的综合表达能力得到很大的提高。研究报告分引言、试剂和仪器、实验方法、测定结果及分析等部分，要求学生将涉及的实验原理、实验数据及处理、误差分析及结论等逐项展开。

(3) 提高了展示与表达的能力。PPT制作过程中，学生不但学会了模板的设计、颜色的选择及搭配、文字的字体及大小，同时也学会了如何利用PPT更好地展现自己的研究成果。

2.2 有利于实验教学质量的提高

随着各高校参赛学生人数的增加，老师们不但经历了初赛阶段研究课题的指导，而且也参与了决赛阶段的实验培训，这些经历都对实验教学产生了很好的促进作用。如本届实验考核内容分别为正-溴丁烷的提纯和二草酸合铜酸钾的制备等，较好地考察了学生的萃取、干燥、蒸馏、溶解、减压过滤、蒸发浓缩、冷却结晶等基础化学实验的知识及操作。此外，每次闭幕式上的实验操作点评以及同期举行的实验教学研讨会给老师们也带来比较大的启发。

2.3 存在的问题

2.3.1命题问题

本届研究命题中的实验项目太多。每个参赛队只有4名选手，且在正常的学期时间，学生要忙于上课、考试，只能利用课余及周末；此外实验内容及表征手段存在一定的局限性。

(1) 原料处理及提取步骤涉及的危险步骤太多，如强酸或强碱、高温和高压操作。本次的钛铁矿来自工业矿渣，绝大部分参赛队采用95%～98%的浓H2SO4于220 ℃加热1～2 h、再用热水浸取的方法；还有部分参赛队采用强氧化剂及高温高压处理。这些前处理方法极易造成危险，给化学实验室安全带来了极大的隐患[17-18]。

(2) 表征催化剂性能时，需要借助扫描电镜、X-射线能谱仪、X-射线多晶衍射仪等高端仪器，使得参赛成本大大提高。每个参赛队按命题要求完成所有的测试需4 000元，如果一个高校参赛队在10支以上，光测试费就要4万元，再加上药品和耗材等开支，一般省级普通高校难以承担。此外，部分高校缺乏大型仪器，使得在测试表征阶段举步维艰。

(3) 评分规则的不透明，使得参赛队在有限时间里、面对众多的研究内容难分伯仲。实验条件好、科研水平高的参赛队集中在后半段催化剂合成、表征及光降解优化等具有创新和挑战性的内容；其他参赛队则集中在前半段的原料处理、提取及铁或二氧化钛的组成测定等基础性内容。但初赛评分规则中前半段研究内容足足占了50%的分值，使得很多综合能力强、创新水平高的参赛队反而未能进入决赛。

2.3.2实践能力考核的问题

在这次实践能力考核中还是暴露学生掌握的实验基础中的一些问题，如有机实验考核中，面对提供的多种萃取溶剂，学生不会选择；不能正确判断被萃取物在上层还是下层，以致得不到产物；选用干燥剂时出错，造成产量偏低或没有达到干燥目的；蒸馏时不知控制温度，使得速度过快，没有前馏分。无机实验考核中，溶解原料时，加热温度过高；水蒸气浴加热时，大烧杯里的水过多或过少，使得水溢出或蒸汽量少；酒精灯的使用不熟练，不知利用外焰加热。

2.4 体会和建议

针对以上问题，建议在未来的省竞赛中要注意以下一些问题：

(1) 竞赛研究课题的命题上，研究内容应适合大二、大三本科生的知识及能力范围，不能变成单纯的高校之间大型仪器、实验室条件或指导教师科研水平等方面的比拼。建议少采用或不采用现代化的大型仪器，而立足常规的化学分析或小仪器分析。

(2) 参赛组织上，应适当控制各高校的参赛队数量。本次为自由组队、自由报名，个别高校甚至产生了30多支参赛队，占化学(化工)及其他近化类专业学生总数的一半以上。这必然对初期实验阶段的管理和监控造成极大的安全隐患，或者一个指导老师带好几支参赛队，进行“流水作业”，某个参赛队只完成其中1～2项实验内容，而实验数据和结果共享。对其他参赛队造成了不公平。

(3) 评分规则上，应提前告知研究课题各实验内容的分值，使参赛队能明确工作方向及分配工作量；此外要建立更合理的评分细则，避免同一高校的不同参赛队共享实验数据或结果。

(4) 评委专家应进行评审之前培训。本次竞赛初评只是以邮件形式，告知评委评分规则，而评委的学术领域各不相同。部分评委对光催化及有机物降解领域不甚通晓，对于催化剂用量超过有机污染物的量这么明显的错误也避而不见，使得同一份研究报告，不同评委打出的分值相差很大。

3 结 语

第八届浙江省大学生化学竞赛已经圆满结束了，本次参赛高校和参赛队的数量均达到了历史新高。全新的竞赛模式激发了学生热爱化学和从事化学研究的热情，有利于培养学生的综合实验技能、创新能力及创新思维，使竞赛成为传统化学实验教学的有益补充。竞赛暴露出来的问题，将督促组委会改进参赛章程和评分细则；推进高校化学实验教学与改革，进一步探索和完善教学模式，提高实验教学的整体水平。

参考文献(References)：

[1] 强根荣，盛卫坚．化学实验教学的改革与实践[J]．实验室研究与探索，2010，29(11)：107-109．

[2] 万 坚，宋丹丹，涂海洋，等．在基础化学实验教学实践中培养学生综合素质[J]．实验技术与管理，2012，29(5)：166-167．

[3] 张树永，张剑荣，陈六平．大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J]．大学化学，2009，24(4)：24-28．

[4] 董琴琴，陆国志．充分发挥化学实验教学作用加强学生创造能力培养[J]．吉林师范大学学报(自然科学版)，2012(3)：137-139．

[5] 朱作宾，金 涛，周鼎义，等．高校强化学生能力培养的可行途径-以宁波大学为例[J]．宁波大学学报(教育科学版)，2012，34(5)：76-79．

[6] 杨巧文，王启宝，袁 振，等．大学生化学实验竞赛的指导体会[J]．广东化工，2016，43(1)：147-148．

[7] 周再春，刘秋华，申少华，等．实验技能竞赛对化学实验教学的影响与建议[J]．当代教育理论与实践，2015，7(8)：113-115．

[8] 袁 振，白 磊，刘金昌，等．浅谈如何利用学科竞赛提高大学生的创新能力[J]．中国科技创新导刊，2011(34)：36-37．

[9] 苏铁军，李克华．独立学院提高化学实验教学质量的路径设计与实践[J]．广东化工，2013，40(2)：131-132.

[10] 赵云岑，欧阳津，刘正平，等．化学实验竞赛在实验教学和人才培养中的作用[J]．大学化学，2012(3)：64-65．

[11 ] 李 钒，刘淑珍，张丽娟，等．组织大学生参加化学实验竞赛的体会[J]．实验室研究与探索，2012，31(5)：122-124．

[12] 王 屹，常雪松．广西高校大学生化学论文设计竞赛的实践与研究[J]．广西师范学院学报(自然科学版)，2010，27(2)：115-118．

[13] 张秀清，刘 峥，王桂霞，等．化学实验技能竞赛推动实验教学改革[J]．教育教学论坛，2016(30)：281-282.

[14] 蔡毅飞，薛 来，周 娟．化学实验竞赛促进实验教学改革[J]．实验室研究与探索，2010，29(3)：139-141.

[15] 强根荣，赵华绒．以联席会和竞赛为载体构建实验教学改革交流的新平台[J]．大学化学，2015，30(6)：17-20.

[16] 曾秀琼，李秀玲，何巧红，等．第五届浙江省大学生化学学科竞赛的体会和思考[J]．实验技术与管理，2013，30(6)：167-169．

[17] 杨 玲. 化学实验室人身防护的探讨[J]. 实验室研究与探索，2013，32(9)：248-250．

[18] 郑春龙，李五一．中外高校实验室安全教育教材建设的比较[J]．实验室研究与探索，2011，30(11)：181-184.

好奇——创新意识的萌芽；

兴趣——创新思维的营养；

质疑——创新行为的举措；

探索——创新学习的方法。