第八屆浙江省大學(xué)生化學(xué)競賽的評析與啟示

曾秀瓊， 毛偵軍， 蔡吉清， 李 寧， 王國平， 方文軍， 強根榮

(1.浙江大學(xué) 化學(xué)實驗教學(xué)中心，杭州 310058； 2.浙江工業(yè)大學(xué) 化學(xué)實驗教學(xué)中心，杭州 310014)

0 引 言

化學(xué)是一門實驗科學(xué)，化學(xué)實驗教學(xué)在高?；瘜W(xué)教育及化學(xué)人才的培養(yǎng)中扮演著至關(guān)重要的角色[1-4]，大學(xué)生化學(xué)競賽也發(fā)揮著越來越顯著的作用。隨著全國各省市大學(xué)生化學(xué)競賽的開展，產(chǎn)生了不同的比賽模式，如“筆試+操作考試”型、創(chuàng)新實驗競賽型、科研論文評比型等。其中，“筆試+操作考試”型較為普遍。筆試內(nèi)容包括實驗室安全知識、實驗室常識及四大化學(xué)實驗理論等內(nèi)容；實驗操作考試內(nèi)容為大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗[5-14]。

浙江省于2004年開始舉辦大學(xué)生化學(xué)競賽，經(jīng)過10多年的發(fā)展，其競賽模式已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，由 “筆試+操作考試” 的簡單模式演變成了“研究課題+答辯+筆試+實踐能力考核” 的多組合模式[15-16]?，F(xiàn)行的“浙江省大學(xué)生化學(xué)競賽”以其獨特的參賽形式、研究命題和評分規(guī)則，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高學(xué)生的綜合實踐能力具有鮮明的特色。下面以第八屆浙江省大學(xué)生化學(xué)競賽為例進行闡述和評析，為我國大學(xué)生化學(xué)競賽提供一些有益的參考和啟示。

1 競賽規(guī)則和競賽研究課題

1.1 參賽形式和要求

浙江省化學(xué)會、浙江省制藥與化學(xué)化工教學(xué)指導(dǎo)委員會等機構(gòu)于2012年討論通過了“浙江省大學(xué)生化學(xué)競賽章程”，并逐年進行完善。根據(jù)2016年的競賽章程，具體參賽形式及要求如下：

(1) 浙江省大學(xué)生化學(xué)競賽原則上每年舉辦一次，一般安排在5～10月。

(2) 參賽者為全日制高等學(xué)校在校大學(xué)生。以團隊形式參賽，鼓勵學(xué)生多學(xué)科參賽。

(3) 參賽隊根據(jù)競賽命題和要求完成比賽，比賽內(nèi)容必須由參賽隊員獨立完成。參賽隊?wèi)?yīng)在規(guī)定時間內(nèi)提交參賽報告、實驗記錄及文獻綜述等材料。

(4) 競賽分為初賽和決賽兩個階段。參賽作品經(jīng)初審，遴選出各參賽學(xué)校的優(yōu)秀團隊參加決賽。決賽在承辦高校進行，參賽隊伍進行現(xiàn)場答辯，由競賽評審小組評定成績。

1.2 競賽課題及要求

本屆競賽研究課題為“由鈦鐵礦制備Fe3O4/TiO2復(fù)合物及其在光催化降解有機污染物中的應(yīng)用”。每個參賽代表隊以承辦方提供的1 000 g鈦鐵礦樣品為原料，在各自高校完成以下五大部分的研究項目：① 從原料中分離鐵和二氧化鈦，用滴定法分析它們的組分。② 制備Fe3O4/TiO2復(fù)合物催化劑，分析復(fù)合物的物相與組成。③ 考察催化劑在光催化降解污水有機污染物中的應(yīng)用，并對催化劑的組成、用量及合成條件進行較系統(tǒng)的優(yōu)化，探索催化劑回收和循環(huán)應(yīng)用。④ 表征催化劑的各種物性，如用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線粉末衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)、X-射線能譜(EDX)等分析催化劑的形貌、相結(jié)構(gòu)、表面功能基團及元素組成等。⑤ 測試催化劑的磁性和光催化性能。以可見光(如太陽光)或紫外光為光源，測試催化劑對含羅丹明廢水的光降解性能；研究光催化降解羅丹明的動力學(xué)，并評價催化劑的光催化活性。

1.3 評分規(guī)則

1.3.1初賽評分規(guī)則

來自全省30多所高校的217支參賽隊在競賽網(wǎng)站上提交參賽研究報告。采用“雙盲”的網(wǎng)上評審模式，每支參賽隊的研究報告由3位專家評審，取平均值，總分從高到低依次排名。評分規(guī)則為：① 鐵和鈦的提取物的制備及質(zhì)量分析(各20分)，包括制備方法、組分分析和產(chǎn)率計算。② Fe3O4/TiO2復(fù)合物催化劑的制備與表征(15分)。③ 催化劑的性能測試(10分)，包括用多種光源分別研究催化劑光催化降解羅丹明的活性，并對催化劑的組成、用量、反應(yīng)條件進行系統(tǒng)優(yōu)化。④ 其他：文獻綜述和研究報告(15分)；創(chuàng)新性(20分)，包括提高鐵和鈦產(chǎn)率的新方法、復(fù)合物的制備、組成分析、檢測表征，催化劑的回收利用。

1.3.2決賽現(xiàn)場答辯評分規(guī)則

根據(jù)初賽網(wǎng)評結(jié)果，共有 56支參賽隊進入最后的現(xiàn)場答辯(即決賽)。每隊進行10 min匯報，10 min回答問題。答辯時參賽隊的所有隊員全部上場，1人匯報，每人至少回答一個大問題?，F(xiàn)場答辯的評分規(guī)則如下：① 口頭報告質(zhì)量(35分)：包括報告的表述、PPT的制作及報告用時。② 答辯質(zhì)量(50分)：每一個大問題滿分15分，團隊精神面貌(5分)。③ 特色亮點(10分)：創(chuàng)新性、系統(tǒng)性和理論深度。④ 其他方面(5分)：實驗記錄及產(chǎn)品。

1.3.3其他

自2015年第七屆起，決賽環(huán)節(jié)增加了實踐能力考核，每隊臨時抽取1人進行歷時3h的無機化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗或物理化學(xué)實驗。本次第八屆競賽又新增了化學(xué)知識測試，每隊臨時抽取一人參加。

為了鼓勵團隊合作精神，淡化名次，“浙江省大學(xué)生化學(xué)競賽”不設(shè)個人獎，只設(shè)團體獎。最終成績由現(xiàn)場答辯(60%)、化學(xué)知識測試(20%)和實踐能力考核(20%)匯總，按成績高低決出一等獎、二等獎和三等獎。

2 評析與建議

2.1 有利于學(xué)生綜合能力的提高

經(jīng)歷初賽和決賽后，選手們的綜合能力得到大大提高。

(1) 提高了科學(xué)研究的綜合能力。歷時50多天的初賽中，選手們得到了歷練。研究課題涵蓋的實驗內(nèi)容較多，涉及原料的處理、除雜、簡單無機化合物的制備、復(fù)合無機物的制備、產(chǎn)品組成的測定、光降解實驗、動力學(xué)研究等，涵蓋了無機化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、儀器分析實驗及物理化學(xué)實驗等眾多科目及其實驗技能。

(2) 提高了撰寫科研論文的能力。在研究報告的撰寫中，學(xué)生的綜合表達能力得到很大的提高。研究報告分引言、試劑和儀器、實驗方法、測定結(jié)果及分析等部分，要求學(xué)生將涉及的實驗原理、實驗數(shù)據(jù)及處理、誤差分析及結(jié)論等逐項展開。

(3) 提高了展示與表達的能力。PPT制作過程中，學(xué)生不但學(xué)會了模板的設(shè)計、顏色的選擇及搭配、文字的字體及大小，同時也學(xué)會了如何利用PPT更好地展現(xiàn)自己的研究成果。

2.2 有利于實驗教學(xué)質(zhì)量的提高

隨著各高校參賽學(xué)生人數(shù)的增加，老師們不但經(jīng)歷了初賽階段研究課題的指導(dǎo)，而且也參與了決賽階段的實驗培訓(xùn)，這些經(jīng)歷都對實驗教學(xué)產(chǎn)生了很好的促進作用。如本屆實驗考核內(nèi)容分別為正-溴丁烷的提純和二草酸合銅酸鉀的制備等，較好地考察了學(xué)生的萃取、干燥、蒸餾、溶解、減壓過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等基礎(chǔ)化學(xué)實驗的知識及操作。此外，每次閉幕式上的實驗操作點評以及同期舉行的實驗教學(xué)研討會給老師們也帶來比較大的啟發(fā)。

2.3 存在的問題

2.3.1命題問題

本屆研究命題中的實驗項目太多。每個參賽隊只有4名選手，且在正常的學(xué)期時間，學(xué)生要忙于上課、考試，只能利用課余及周末；此外實驗內(nèi)容及表征手段存在一定的局限性。

(1) 原料處理及提取步驟涉及的危險步驟太多，如強酸或強堿、高溫和高壓操作。本次的鈦鐵礦來自工業(yè)礦渣，絕大部分參賽隊采用95%～98%的濃H2SO4于220 ℃加熱1～2 h、再用熱水浸取的方法；還有部分參賽隊采用強氧化劑及高溫高壓處理。這些前處理方法極易造成危險，給化學(xué)實驗室安全帶來了極大的隱患[17-18]。

(2) 表征催化劑性能時，需要借助掃描電鏡、X-射線能譜儀、X-射線多晶衍射儀等高端儀器，使得參賽成本大大提高。每個參賽隊按命題要求完成所有的測試需4 000元，如果一個高校參賽隊在10支以上，光測試費就要4萬元，再加上藥品和耗材等開支，一般省級普通高校難以承擔(dān)。此外，部分高校缺乏大型儀器，使得在測試表征階段舉步維艱。

(3) 評分規(guī)則的不透明，使得參賽隊在有限時間里、面對眾多的研究內(nèi)容難分伯仲。實驗條件好、科研水平高的參賽隊集中在后半段催化劑合成、表征及光降解優(yōu)化等具有創(chuàng)新和挑戰(zhàn)性的內(nèi)容；其他參賽隊則集中在前半段的原料處理、提取及鐵或二氧化鈦的組成測定等基礎(chǔ)性內(nèi)容。但初賽評分規(guī)則中前半段研究內(nèi)容足足占了50%的分值，使得很多綜合能力強、創(chuàng)新水平高的參賽隊反而未能進入決賽。

2.3.2實踐能力考核的問題

在這次實踐能力考核中還是暴露學(xué)生掌握的實驗基礎(chǔ)中的一些問題，如有機實驗考核中，面對提供的多種萃取溶劑，學(xué)生不會選擇；不能正確判斷被萃取物在上層還是下層，以致得不到產(chǎn)物；選用干燥劑時出錯，造成產(chǎn)量偏低或沒有達到干燥目的；蒸餾時不知控制溫度，使得速度過快，沒有前餾分。無機實驗考核中，溶解原料時，加熱溫度過高；水蒸氣浴加熱時，大燒杯里的水過多或過少，使得水溢出或蒸汽量少；酒精燈的使用不熟練，不知利用外焰加熱。

2.4 體會和建議

針對以上問題，建議在未來的省競賽中要注意以下一些問題：

(1) 競賽研究課題的命題上，研究內(nèi)容應(yīng)適合大二、大三本科生的知識及能力范圍，不能變成單純的高校之間大型儀器、實驗室條件或指導(dǎo)教師科研水平等方面的比拼。建議少采用或不采用現(xiàn)代化的大型儀器，而立足常規(guī)的化學(xué)分析或小儀器分析。

(2) 參賽組織上，應(yīng)適當(dāng)控制各高校的參賽隊數(shù)量。本次為自由組隊、自由報名，個別高校甚至產(chǎn)生了30多支參賽隊，占化學(xué)(化工)及其他近化類專業(yè)學(xué)生總數(shù)的一半以上。這必然對初期實驗階段的管理和監(jiān)控造成極大的安全隱患，或者一個指導(dǎo)老師帶好幾支參賽隊，進行“流水作業(yè)”，某個參賽隊只完成其中1～2項實驗內(nèi)容，而實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果共享。對其他參賽隊造成了不公平。

(3) 評分規(guī)則上，應(yīng)提前告知研究課題各實驗內(nèi)容的分值，使參賽隊能明確工作方向及分配工作量；此外要建立更合理的評分細(xì)則，避免同一高校的不同參賽隊共享實驗數(shù)據(jù)或結(jié)果。

(4) 評委專家應(yīng)進行評審之前培訓(xùn)。本次競賽初評只是以郵件形式，告知評委評分規(guī)則，而評委的學(xué)術(shù)領(lǐng)域各不相同。部分評委對光催化及有機物降解領(lǐng)域不甚通曉，對于催化劑用量超過有機污染物的量這么明顯的錯誤也避而不見，使得同一份研究報告，不同評委打出的分值相差很大。

3 結(jié) 語

第八屆浙江省大學(xué)生化學(xué)競賽已經(jīng)圓滿結(jié)束了，本次參賽高校和參賽隊的數(shù)量均達到了歷史新高。全新的競賽模式激發(fā)了學(xué)生熱愛化學(xué)和從事化學(xué)研究的熱情，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗技能、創(chuàng)新能力及創(chuàng)新思維，使競賽成為傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)的有益補充。競賽暴露出來的問題，將督促組委會改進參賽章程和評分細(xì)則；推進高?；瘜W(xué)實驗教學(xué)與改革，進一步探索和完善教學(xué)模式，提高實驗教學(xué)的整體水平。

參考文獻(References)：

[1] 強根榮，盛衛(wèi)堅．化學(xué)實驗教學(xué)的改革與實踐[J]．實驗室研究與探索，2010，29(11)：107-109．

[2] 萬 堅，宋丹丹，涂海洋，等．在基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)實踐中培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)[J]．實驗技術(shù)與管理，2012，29(5)：166-167．

[3] 張樹永，張劍榮，陳六平．大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)改革的基本問題和措施初探[J]．大學(xué)化學(xué)，2009，24(4)：24-28．

[4] 董琴琴，陸國志．充分發(fā)揮化學(xué)實驗教學(xué)作用加強學(xué)生創(chuàng)造能力培養(yǎng)[J]．吉林師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012(3)：137-139．

[5] 朱作賓，金 濤，周鼎義，等．高校強化學(xué)生能力培養(yǎng)的可行途徑-以寧波大學(xué)為例[J]．寧波大學(xué)學(xué)報(教育科學(xué)版)，2012，34(5)：76-79．

[6] 楊巧文，王啟寶，袁 振，等．大學(xué)生化學(xué)實驗競賽的指導(dǎo)體會[J]．廣東化工，2016，43(1)：147-148．

[7] 周再春，劉秋華，申少華，等．實驗技能競賽對化學(xué)實驗教學(xué)的影響與建議[J]．當(dāng)代教育理論與實踐，2015，7(8)：113-115．

[8] 袁 振，白 磊，劉金昌，等．淺談如何利用學(xué)科競賽提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力[J]．中國科技創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011(34)：36-37．

[9] 蘇鐵軍，李克華．獨立學(xué)院提高化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量的路徑設(shè)計與實踐[J]．廣東化工，2013，40(2)：131-132.

[10] 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]．大學(xué)化學(xué)，2012(3)：64-65．

[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] 王 屹，常雪松．廣西高校大學(xué)生化學(xué)論文設(shè)計競賽的實踐與研究[J]．廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010，27(2)：115-118．

[13] 張秀清，劉 崢，王桂霞，等．化學(xué)實驗技能競賽推動實驗教學(xué)改革[J]．教育教學(xué)論壇，2016(30)：281-282.

[14] 蔡毅飛，薛 來，周 娟．化學(xué)實驗競賽促進實驗教學(xué)改革[J]．實驗室研究與探索，2010，29(3)：139-141.

[15] 強根榮，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.

[16] 曾秀瓊，李秀玲，何巧紅，等．第五屆浙江省大學(xué)生化學(xué)學(xué)科競賽的體會和思考[J]．實驗技術(shù)與管理，2013，30(6)：167-169．

[17] 楊 玲. 化學(xué)實驗室人身防護的探討[J]. 實驗室研究與探索，2013，32(9)：248-250．

[18] 鄭春龍，李五一．中外高校實驗室安全教育教材建設(shè)的比較[J]．實驗室研究與探索，2011，30(11)：181-184.

好奇——創(chuàng)新意識的萌芽；

興趣——創(chuàng)新思維的營養(yǎng)；

質(zhì)疑——創(chuàng)新行為的舉措；

探索——創(chuàng)新學(xué)習(xí)的方法。