化学实验竞赛对应用型本科人才创新能力的培养*

范舟风 韩海军 王军涛**

（1.湖北科技学院 湖北 咸宁 437100；2.海南热带海洋学院 海南 三亚 572022）

众所周知，化学是以实验为基础的科学，尤其是应用化学专业，课程设置更加偏重于实验、化学工程、化学工艺等。显然，化学实验对于应用化学专业的学生是极其重要的。我校应用化学专业开办已经有十几年的历史，在建设应用化学专业的过程中需要不断探索理论和实验教学改革，不断调整和完善课程设置，也需要指导学生积极参与国家和省级等各项化学化工实验竞赛。

化学实验竞赛是对学生基础实验理论知识和基本实验操作技能的综合考查和检验，对选手的综合专业实验素养有着很高的要求，也考查了参赛学生的临场心理素质和应变能力，更是对高校化学教学成果的检验和评比。纵观国内各省的化学实验竞赛，一般分为计算机笔试和现场实验操作考试两部分，主要考查化学实验理论知识、化学实验基本操作技能、数据记录及数据处理分析、实验总结及撰写报告等，对学生的综合素养有很高的要求，对于培养学生的创造性思维和创新能力方面有着积极作用［1-5］。笔者十几年以来一直负责组织及实施我院学生化学实验竞赛的选拔、指导与培训工作，结合历次带队参赛经历，积累了较为丰富的参赛经验，在此浅谈化学实验竞赛对于应用型本科人才创新能力培养的作用。

一、湖北科技学院化学实验竞赛介绍

1998 年全国大学生化学实验邀请赛（国赛）拉开了我国化学实验竞赛的序幕，该赛事每2 年举办一次。随后各省市的化学实验技能竞赛陆续举行。湖北省大学生化学实验竞赛于2006年举办了第一届，每2 年一次。该赛事由湖北省教育厅主办，湖北省高等学校化学实验教学示范中心联席会协办，省内高等院校轮流承办并组建当年的竞赛组委会。各参赛学校先行在自己学校开展校级初赛（选拔赛）并向组委会提供20名大一、大二、大三的学生，组委会用电脑在这20 人里面随机抽取4 人，参赛学校再确定其中3 人为正式选手、另一人为替补选手。竞赛分为实验理论部分和实验现场操作部分，全面考查学生关于无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验等基础实验课程的理论知识及操作能力。其中，实验理论知识考查是在电脑上答题，实验操作部分是参赛选手全程实时接受2位监考老师的评判打分。

二、竞赛反映出当前实验教学的不足

1.实验课程体系不完善

开设化学实验的目的一方面是为了检验学生所学的化学理论知识，另一方面是为了锻炼和提高学生的实验操作能力，但是具体实施起来效果不一定很理想。以笔者所在院系开设的“物理化学实验”课程为例，该实验课程根据“物理化学”理论课的知识模块针对化学本科专业和应用化学本科专业分别开设了14和16个实验。其中，对于化学本科专业学生，针对热力学知识模块开设了恒温槽的组装与灵敏度测定、燃烧热测定、凝固点降低测定分子量、双液系相图、二组分金属相图、饱和蒸气压等6个实验项目，针对动力学知识模块开设了丙酮碘化和蔗糖水解2个实验项目，针对电化学知识模块开设了原电池的电动势测定、离子迁移数测定、电导法测定难溶盐的溶解度等3个实验项目，针对表面和胶体知识模块开设了表面张力的测定、溶胶的制备及电泳、高聚物相对分子质量的测定等3个实验项目。另外，对于应用化学专业学生，在化学本科专业的物理化学实验项目基础上，还开设了磁化率的测定和乙酸乙酯皂化2个实验项目（针对应用化学专业在另一门课程“专业实验”开设了电镀、电沉积、电催化反应等其他电化学实验项目）。

上述物理化学实验项目的设置基本上可以满足化学和应用化学专业的实验教学要求，但是对于省级化学实验竞赛，上述实验项目设置是远远不够的。以湖北省大学生化学实验竞赛为例，其竞赛大纲明确规定了物理化学实验部分需要考察的实验项目还有:甲基红的酸离解平衡常数的测定、极化曲线的测定、偶极矩的测定等等。据初步了解，国内实验教学条件较好的综合性大学一般给“物理化学实验”课程设置18-20个实验。对比可知，笔者院系针对物理化学实验项目的设置数量及知识模块分配并不完善，还有进一步增长的空间。因此，以省级化学实验竞赛为契机，笔者院系加强了物理化学实验本科教学改革，针对化学和应用化学专业均增加了2个实验项目，在竞赛集训期间会额外补充其他实验项目。

2.实验基本操作不规范不严谨

笔者在历届物理化学实验竞赛集训过程中发现，即使是通过校内化学实验竞赛选拔出来的相对优秀的学生，在实验集训过程中仍然会出现一些不规范的基本操作。例如:称量和使用电子分析天平的过程中忘记关闭天平的玻璃门，用烧杯溶解药品时搅拌玻璃棒出现叮叮当当响声，电炉加热烧杯时忘了垫石棉网，甚至在有机实验冷凝回流时忘了通冷却水，等等。这些不规范的基本操作在集训过程中时有出现，说明在“无机化学实验”“有机化学实验”“分析化学实验”等先行实验课程教学过程中，由于学生人数多，实验老师人手不够，不能及时一一严格指出每个学生的不规范之处，导致在参赛时才暴露出不规范的操作。由于参加集训的学生人数较少，借着实验集训的机会，集训老师很容易发现这些问题，可以将问题及时整理、记录下来，反馈给先行实验课程的老师们，同时耐心纠正学生们的不规范实验操作。

3.临场心理素质有待提高

竞赛现场是考场，考场犹如战场，部分学生难免紧张，甚至个别参赛选手偶然出现小的操作失误之后，压力大增而惊慌失措，进而导致更大的操作失误，最终致使临场实验操作能力发挥欠佳，影响竞赛成绩。

笔者院系曾经派出一位平时实验表现非常优秀的学生，该学生在大一大二期间的实验课上表现优异，其实验理论知识和独立操作技能获得了多位实验老师的一致好评，是当年笔者院系推崇的“种子选手”，师生一致预期该生将获得良好的竞赛成绩。当时该生幸运通过了电脑随机抽签，如期参加了省级实验竞赛。根据在当时竞赛结束后的反馈分析，该生在第一阶段的实验理论测试成绩非常好（电脑上答题），进入第二阶段的实验现场操作阶段，该生偶然发生了一点实验操作失误，2 位监考打分的老师同时注意到了该生的失误，并拿笔在纸上记录了下来（给选手扣分）。不巧的是，该生也注意到2位监考老师的记录动作，意识到自己在当时的小步骤上被扣分了。通常情况下，参赛选手在某一个实验小步骤被扣分并不会显著影响其实验总成绩，只要其余部分发挥正常，其不利影响几乎可以忽略。很不幸的是，该生胆小，临场心理紧张，压力大，导致注意力无法完全集中，在后续的实验步骤中出现一连串失误，最终发挥失利，其竞赛成绩远低于预期。

鉴于上述该生的失误并非偶发个例，参赛学生普遍面临临场心理压力较大的问题。因此，笔者院系自此加强了对集训学生的心理干预，从不同角度锻炼提升学生的心理抗压能力。例如，在校内集训期间组织模拟几次实验操作考试，特别是让学生不熟悉的其他专业的化学实验老师担任考试评委，学生反馈对于提升心理抗压能力确有帮助。

三、竞赛促进实验教学课程体系设置的改革与完善

针对前文第2小节里面提到的实验课程体系不完善的问题，院系多次组织实验课程的相关教师有针对性地讨论、整改。以笔者院系的“物理化学实验”课程为例，根据省级实验竞赛大纲，在本科实验教学过程中，不但增加了一些常规物理化学实验项目，还给实验集训的学生增加了另外一些实验项目，以及针对集训学生开展了综合物理化学创新实验，从实验方案设计、药品合成与制备、数据采集与作图处理等方面全面锻炼了学生。

四、竞赛促进实验教学硬件设备的购置升级

实验竞赛一方面检验了参赛的各位学生的实验理论和实验操作技能，另一方面也检验了各参赛高校的化学实验教学水平和能力，这两者都与实验教学硬件设备具有一定的关联度。以笔者院系的“物理化学实验”教学为例，在早年实验教学过程中，由于缺少实验仪器设备，常常出现3 人一组，甚至4 人一组的情况。这导致在实验过程中，虽然学生进行了分工合作，但是学生只负责自己的实验部分，例如有的学生只负责称量和配制溶液，有的学生只负责操作主要设备，有的学生只负责记录数据，很容易使学生出现懈怠和依赖思想，并不能使每个学生获得充分的实验操作机会，不利于学生实验动手能力的培养。以实验竞赛为导向，为了提高学生的实验操作能力，院系增加了实验教学经费，采购了一大批实验仪器设备，目前物理化学实验全部是2人一组，并针对部分实验项目适当提倡学生开展单人单组（大部分物理化学实验项目需要2人一组协同开展）。随着实验教学硬件设备的提升，学生的实验操作能力显著提高。

五、竞赛促进实验教学师资队伍建设的提升

化学实验通常教学时间较长，经过多轮实践教学改革，笔者学校的化学实验项目一律设置为3课时，但是部分化学实验项目在有限的3 课时里是无法完成的。以“物理化学实验”项目为例，双液系相图的测定、凝固点降低法测定分子量、氧弹燃烧热的测定等等，这些实验项目通常需要学生花费4-5课时才能完成。这就要求实验教师具有更强的敬业精神和奉献精神。为了提高“物理化学实验”课程的本科教学效果，笔者院系以省级化学实验竞赛为导向，吸引了实验教学经验丰富且具有较强奉献精神的中老年教师为实验课程的负责人，组建了人员结构稳定的“老—中—青”教师团队，激发了团队的教学使命感，夯实了教学主体责任，提升了实验教学质量，也为后续省级实验集训减轻了工作负担。

六、结语

化学实验竞赛可以促进本科基础实验教学水平的提升，也可以大力提升学生的动手能力和积极思考能力，还能锻炼学生的团队协作能力、稳定学生的心理素质。从多年来组织学生参与省级化学实验竞赛的经验来看，化学实验竞赛是高校本科实验教学的有益补充，对于提高实验教学质量和创新人才培养水平有着显著的作用。