基于“互聯(lián)網+”技術的化學學科競賽平臺開發(fā)研究

劉秋平, 董虹星, 陳文嫻, 薛繼龍, 強根榮

(1. 浙江工業(yè)大學 化學化工國家級實驗教學示范中心, 浙江 杭州 310014；2. 杭州科技職業(yè)技術學院, 浙江 杭州 311402)

化學是一門以實驗為基礎的學科,在教學過程中尤其注重實踐(實驗)能力的培養(yǎng)?；瘜W學科競賽作為課堂教學的補充和延伸,在提高教學質量、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力以及優(yōu)化人才培養(yǎng)結構等方面具有十分重要的作用[1-3]。近年來,國內高校及各省市都組織開展了多樣式的化學學科競賽(邀請賽),有效促進了學生基礎知識、基本能力的掌握和綜合素質的提升,對教學內容的更新,教學模式的改革起到了重要的推動作用[4-7]。化學學科競賽在組織開展過程中,由于受場地、設備及安全等特殊要求的限制,競賽的組織運行過程相對較為復雜,因此學生的參與面受到限制,競賽的整體覆蓋面不是很大。為了有效解決化學學科競賽的制約因素,不同高校(地區(qū))對于競賽的模式、組織過程進行了認真的探索[8-10],形成了各具特色的化學學科競賽模式,浙江省作為國內較早組織化學學科競賽的省份,經過10多年的不斷探索,研究建立了一個基于“互聯(lián)網+”的全省高校競賽平臺,使得浙江省大學生化學學科競賽的運行組織更為嚴密、高效。

1 基于“互聯(lián)網+”的競賽平臺開發(fā)

1.1 開發(fā)“互聯(lián)網+”競賽平臺的必要性

浙江省大學生化學競賽是在2004年浙江省高?；A化學實驗技能大賽的基礎上提升改造而來的[11],2015年被正式列為浙江省大學生科技活動競賽項目。經過14年的磨練與發(fā)展,該項競賽活動已取得了豐碩的成果,在提高浙江省高?；瘜W實驗教學質量和教師實驗教學水平,更新實驗教學內容,促進實驗教學方法改革,加大實驗室建設力度等諸多方面,起到了積極的推動作用,形成了“以賽促教、以賽促學、以賽促改、以賽促建”的良好局面[12]。

14年來,浙江省大學生化學競賽發(fā)生的主要變化有以下5個方面：

(1) 競賽的性質：從最初的由省教育指導委員會和化學學會主辦的“民辦”賽事轉化為浙江省大學生科技競賽委員會共同主辦的“公辦”賽事；

(2) 競賽的周期：從初期的每兩年舉辦一屆發(fā)展為常態(tài)化的每年舉辦一屆；

(3) 競賽的內容：從主要考查參賽學生對基礎化學實驗技能掌握的情況轉變?yōu)槿诨A化學實驗知識、基礎化學實驗技能和項目創(chuàng)新研究能力為一體的綜合性賽事；

(4) 競賽的覆蓋面：從初期的省內12所高校、各校派一支參賽隊伍(每隊4人),發(fā)展到省內近40所高校參賽、各?？勺杂山M隊(每隊4人,限額20支隊伍),覆蓋了化學及化工、材料、制藥等所有近化類專業(yè)；

(5) 競賽的形式：從單一的實驗操作競賽轉變?yōu)椤肮P試、項目研究、研究報告撰寫、實驗操作、答辯”等多環(huán)節(jié)的綜合能力考查，面對這些變化,對競賽秘書處和競賽承辦學校提出了更高、更難的要求,為更加有效地組織和管理競賽,必須要有嚴密的組織體系和架構,具備高效運行的管理平臺,以保障競賽公平、公正地開展。

1.2 基于“互聯(lián)網+”的學科競賽平臺功能

為滿足變化了的新情況、新問題,我們對傳統(tǒng)組織模式進行了改革,將“互聯(lián)網+”技術應用到化學學科競賽之中,建立了競賽專用的網絡平臺,包括以“浙江省大學生化學競賽網站”為主,以QQ、微信等多種信息技術為輔的多渠道信息系統(tǒng),以及融合多種現(xiàn)代化的網絡教育技術組建的“在線考試”“虛擬仿真”等考試系統(tǒng)。網站包括了參賽學生組隊報名系統(tǒng)、項目研究作品遞交系統(tǒng)、專家評審系統(tǒng)等多種網絡模塊,共同組建了一個全省高校共享的、龐大的基于“互聯(lián)網+”的學科競賽平臺(見圖1)。

圖1 浙江省大學生化學競賽網(網頁及后臺界面)

“浙江省大學生化學競賽網站”主要由前臺欄目和后臺欄目組成(見圖2)。前臺欄目主要負責競賽相關信息發(fā)布,競賽組織報名,競賽作品遞交、評審等各個競賽環(huán)節(jié)。后臺欄目主要負責網站的日常管理和維護。網站用戶主要有三類：管理員(系統(tǒng)管理員、各高校管理員)、學生(參賽學生、非參賽學生)、專家(作品評審專家)。學生用戶采用組委會、學生團隊兩級管理模式,即競賽初期由學生自行組隊,確定隊長,組隊后由隊長進行隊伍注冊并添加隊伍成員(團隊自我管理,每隊4人)；注冊隊伍需經過競賽組委會資格審核(由各校管理員負責審核),通過審核后才可參加競賽。作品遞交系統(tǒng)和作品評審系統(tǒng)主要用于學生項目研究作品的遞交和評審,決定其是否具有入圍決賽的資格。學生在規(guī)定時間內完成項目研究作品,隊長通過作品遞交系統(tǒng)上交至競賽組委會。作品以匿名形式遞交,評審系統(tǒng)根據(jù)上交作品,隨機分配給評審專家進行評審,每一作品由系統(tǒng)分配給不少于三名評審專家,并且通過設置,系統(tǒng)自動回避了作品所在學校的專家的評審。根據(jù)評審結果確定最終入圍決賽的名單。

圖2 基于“互聯(lián)網+”的學科競賽平臺功能圖

溝通平臺主要分兩大部分,其一為競賽組織管理溝通平臺,以QQ、微信等智能終端建立的即時通信交流群,主要實現(xiàn)競賽的前期籌備,競賽實施過程的組織協(xié)調,以及競賽后期交流;其二為學生競賽咨詢交流平臺,主要以競賽網站中的咨詢交流板塊為主,可以加強各競賽隊伍(或各高校學生)之間的學習交流,同時也可實現(xiàn)學生和組委會(或教師)之間的溝通交流。

理論知識考核平臺主要由兩大系統(tǒng)組成,其一為在線考試系統(tǒng),在線考試系統(tǒng)由競賽試題庫及在線考試平臺組成,在競賽初期由競賽組委會隨機抽取試題庫中的試題,針對參與競賽的學生進行測試；其二為虛擬仿真系統(tǒng),主要由北京歐倍爾軟件技術開發(fā)有限公司提供的大型儀器虛擬仿真實驗平臺來實現(xiàn),通過大型儀器的虛擬仿真實驗項目考查學生對大型儀器知識的學習和掌握情況。

將“互聯(lián)網+”技術融入學科競賽,在傳統(tǒng)的“線下”競賽模式的基礎上,增加“線上”競賽模塊,使競賽形式和內容更為豐富,競賽的組織和管理更為有序高效,為浙江省大學生化學競賽增添了新的活力。

2 “互聯(lián)網+”競賽平臺具備的優(yōu)勢

2.1 “互聯(lián)網+”平臺的開發(fā)使競賽組織管理更便捷、高效

自2015年以來,結合“互聯(lián)網+”等技術形成了基于“互聯(lián)網+”的競賽平臺后,競賽組織管理過程更為便捷高效。如前所述,截止目前參與競賽的高校已近40所,已基本覆蓋全省設有化學及近化類專業(yè)(實驗室)的所有高校,報名參賽的學生隊伍超過500支(見圖3),部分高校相關專業(yè)的學生參與化學學科競賽的人數(shù)超過50%(以大二學生為主)。

圖3 歷屆競賽參賽情況

隨著參賽學生規(guī)模的不斷擴大,參與競賽指導的教師隊伍也不斷擴大,從早期的以實驗中心教師為主的指導模式,轉變?yōu)楦鲗W科專任教師為主要力量的指導教師隊伍。無論從學校管理層面,或者是在校的專任教師,還是相關專業(yè)廣大學生,對化學學科競賽有了充分的認同,各高校對化學學科競賽的人力及財力的投入也不斷增加,也促進了競賽的良好發(fā)展。面對這樣一個大規(guī)模的“全省性統(tǒng)一行動”,無論是競賽報名、審核,還是作品遞交、評審,“互聯(lián)網+”競賽平臺都有獨到的優(yōu)勢。

2.2 “互聯(lián)網+”平臺的開發(fā)使競賽形式多樣化、智能化

由于“互聯(lián)網+”平臺的開發(fā),實現(xiàn)了競賽內容和競賽形式的多樣性變化(見圖4)。在基本知識考核環(huán)節(jié),運用“互聯(lián)網+”競賽平臺中的在線考試系統(tǒng)(目前有網頁和微信兩種端口進行登錄),隨機抽取后臺題庫中的試題進行組卷,將考核過程從“線下”轉變?yōu)椤熬€上”,對學生知識的考核更加全面,避免了全省學生的“集中運動”,實現(xiàn)異地同時考試?？己私Y束后,系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)(如答題時間、出錯情況等)可以分析不同學校學生對基本知識的掌握情況,對今后的教學也具有很好的參考作用。

在線上“卷面”考核的同時,為更好地學習掌握大型分析儀器的基本知識和操作技能,在競賽過程中引入大型分析儀器的虛擬仿真實驗,通過“虛實結合”的實驗過程考核,解決了競賽過程中缺乏大型儀器操作考核的弊端。

在綜合能力考核環(huán)節(jié),競賽采用“課題研究”為主的方式,包括學生自行組織研究小組,課題研究前期準備、方案設計、組織實施、報告撰寫等各個環(huán)節(jié)。文獻綜述、研究報告在隱去學生姓名、指導教師姓名、學校名稱等信息后在規(guī)定時間節(jié)點前上傳,過了時間節(jié)點網站自動關閉。作品與上傳者報名時的身份信息關聯(lián),專家評審時只能看到作品編號,實現(xiàn)了智能化操作。

圖4 兩種不同模式下的學生競賽過程示意圖

2.3 “互聯(lián)網+”平臺的開發(fā)使組織交流更為頻繁、靈活

建立基于“互聯(lián)網+”技術競賽網絡平臺,實現(xiàn)了信息發(fā)布、競賽報名、在線考試、作品遞交、作品評審等多個流程的自動化智能管理。如利用網絡平臺發(fā)布競賽信息,簡化了競賽組織過程中的信息傳遞過程；利用網絡平臺在線報名,競賽組織過程更為便捷,學生更為積極主動；利用網絡平臺在線考試,簡化初賽(理論知識)考核過程,“隨機組卷、虛實結合”的形式使考核更全面；利用網絡平臺遞交作品,網絡化的投遞便捷安全,避免了傳統(tǒng)投遞的繁瑣及不安全因素,服務器強大的儲存功能解決了紙質作品長期儲存的空間問題,節(jié)約了競賽的成本；利用網絡在線評審——采用“雙盲”評審競賽作品,所有作品和評審專家匿名,使得競賽更公平公正,成績更具說服力。

“互聯(lián)網+”技術競賽網絡平臺設有“聯(lián)席會”板塊,借助此板塊,隨時發(fā)布浙江省高校化學化工實驗教學中心聯(lián)席會的相關信息,各高校由“一年一度”變?yōu)椤半S時隨地+集中研討”交流,形成了“簡單事情即時交流,復雜問題集中研討”的形式,教學交流更趨常態(tài)化,從教學改革、課程建設到實驗室建設,相互借鑒、資源共享,一方面促進了競賽各項工作的不斷完善,另一方面也推動了浙江省高?；瘜W實驗教學改革和實驗中心的發(fā)展,也擴大了省內的國家級實驗教學示范中心的輻射面。

3 結語

“互聯(lián)網+”技術的融入,為化學學科競賽注入了新的動力,方便了競賽的運行和管理,推動競賽過程的多樣化,使浙江省大學生化學學科競賽健康有序地開展,在豐富大學生課外科技活動內涵的同時,也促進了浙江省高?；瘜W實驗教學的發(fā)展。當然,“互聯(lián)網+”技術在競賽中的應用也存在一些問題和不足,比如在如何有效地保障網絡平臺的安全性,如何凸顯競賽平臺的教育教學功能等方面還有待進一步完善。隨著“互聯(lián)網+”技術的不斷發(fā)展,浙江省大學生化學學科競賽平臺也將會不斷地優(yōu)化,在今后的人才培養(yǎng)中將發(fā)揮更大的作用。