王曉崗, 虞大紅, 許新華, 王國平, 樊雅娟

(1. 同濟大學 化學科學與工程學院， 上海 200092； 2. 華東理工大學 化學與分子工程學院， 上海 200237；3. 浙江大學 化學系， 杭州 310058)

0 引 言

上海大學生化學實驗競賽是由本市各高校輪流承辦的一項地區(qū)性競賽活動。參賽高校包括復旦大學、上海交通大學、同濟大學、華東師范大學、華東理工大學、東華大學、上海大學、上海師范大學等15所含有化學類專業(yè)的滬上高校，自第六屆起，組委會還邀請了南京大學、浙江大學、中國科技大學參與，賽事的影響力日益擴大。參賽選手隨機抽取。各參賽學校在賽前1周向組委會提供一份30人的三年級學生名單，組委會從中隨機抽取3人作為各校參賽選手，由于選手是臨賽前隨機選出的，因此，競賽較為客觀地反映出該校學生的學習狀況和水平[1-2]。

競賽采用筆試和實驗操作相結合的方式。筆試主要考察學生的化學實驗理論及大學化學的基礎知識，實驗操作分有機、物化和無機(含分析)3個方向，著重考察選手對化學實驗基本操作掌握的熟練程度，以及運用實驗技能和相關化學知識完成實驗的綜合能力[3-4]。迄今為止，上海大學生化學實驗競賽已舉辦了10屆，該賽事對加強各校之間的交流、擴大化學學科的影響、提高實驗教學質量、促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)等發(fā)揮了重要作用。本文就學科競賽對推動化學實驗教學改革方面所起的作用，談一點看法。

1 通過競賽發(fā)現(xiàn)問題，解決問題

競賽就像一把尺子，用于檢驗學生對實驗理論和實驗技能掌握的程度；競賽更像是一面鏡子，折射出學校在實驗教學環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題和存在的不足。參加上海大學生化學實驗競賽的選手是從各校隨機選出的，選手的表現(xiàn)在一定程度上反映了學生的整體學習狀況。而學生的學習狀況和平時的實驗教學密切相關。因此，選手在賽場上所暴露出的種種問題，實際上揭示了平時教學過程中的種種不足，而這，就為各校開展實驗教學改革提供了較為明確的目標和方向[5-8]。

(1) 注重實驗基本操作。在最初的幾屆比賽中，不少同學動手能力明顯不足，甚至不能正確完成稱量、煤氣燈調節(jié)、移液管使用、滴定、蒸發(fā)、結晶、抽濾、減壓蒸餾等一些基本操作。表明學生在平時缺乏規(guī)范、足夠強度的實驗操作訓練，很重要的原因之一，就是在日常教學中多人一組，實驗時每人只負責自己的部分，久而久之，學生就會產生惰性思維，實驗中相互依賴，相互推諉，在基本操作上也形成短板。為解決這一問題，多數(shù)學校在教學中把原來4人1組、2人1組的實驗逐漸改為獨立進行，學生的動手機會顯著增加。

(2) 培養(yǎng)自主實驗能力。課堂實驗通常有教材和講義，操作細節(jié)描述得非常詳細，學生只要照方抓藥，即可完成實驗。競賽則不然，老師僅給出實驗提綱，學生需自行設計實驗方案，這就要求學生不僅有扎實的基本功，而且能把實驗技術串聯(lián)起來靈活運用。競賽的要求促使了課堂教學的改革，上海交大、同濟大學、華東理工、上海大學等先后開設了綜合化學實驗、開放實驗等，通過這一舉措，學生的臨場應變能力和自主實驗能力得到鍛煉和加強，綜合素養(yǎng)得到提高。

(3) 重視數(shù)據處理。處理實驗數(shù)據、撰寫科學分析報告是實驗競賽的重要考核內容之一。競賽中發(fā)現(xiàn)，“985”高校，如南大、中科大、復旦的選手普遍能夠熟練使用Origin軟件進行數(shù)據處理、繪圖和計算，比較順利地得到了實驗結果。相比較而言，部分學校的選手只能用Excel完成一些基本數(shù)據處理和作圖工作，在報告撰寫環(huán)節(jié)表現(xiàn)出一定差距。相關學校發(fā)現(xiàn)了這一問題，就將Origin軟件的使用等納入了常態(tài)化實驗教學內容，改進后的實驗教學體系更為契合時代發(fā)展的需求。

在第一屆上海大學生化學實驗競賽的時，部分學生因為完成不了實驗中途逃兵。近幾屆比賽中，不僅所有學生戰(zhàn)酷暑堅持完成了整個比賽，在出題難度大致相當?shù)那闆r下，不及格率逐年下降，比賽成績也大大提升。

2 競賽促進實驗教學硬件設施檔次提升

上海大學生化學實驗競賽由各高校輪流承辦。為確保比賽的順利進行，東道主除了在組織、出題、考務、后勤等方面投入較多人力財力外，必須擁有滿足競賽用的實驗室軟硬件條件，才能辦出各校自身的亮點和特色[9]。第一屆實驗競賽時，華東理工大學結合本科教學評估和奉賢校區(qū)建設，投入60余萬元用于賽事籌備，購置了一批進口全自動內校天平。隨后各屆東道主，華東師范大學、上海交通大學、上海大學、東華大學等各投入200～300萬元來改善實驗室環(huán)境和增購儀器。2013年上海師范大學的投入經費則達到700萬元，將整個化學實驗室修繕一新。2015、2016年華東理工及上海大學分別作為第二次承辦單位各投入數(shù)十萬元購買了一大批高質量玻璃儀器。

正是由于這些專項資金的投入，改善了教學環(huán)境，提升了實驗教學硬件設施檔次，為教學質量進一步提高創(chuàng)造了條件。以我校為例，為迎接2014年大學生化學實驗競賽，化學院專門投入100多萬，并將其中70多萬用于裝備物化基礎實驗室，對原先陳舊、過時的物化實驗教學儀器進行升級換代，具體做法是：① 直接從廠家購買了成套的基礎教學設備，將儀器與計算機和網絡連接，實現(xiàn)了實驗數(shù)據自動記錄和網絡化傳送。② 自行研制開發(fā)新儀器。根據自己實驗教學內容的特點，自行設計教學儀器裝置，然后與廠家合作，進行商品化生產。儀器的更新?lián)Q代極大地改善了教學的硬件條件，提高了教學效率和實驗層次。依托這些新的儀器設備，教師開發(fā)出多個有特色的原創(chuàng)性實驗項目，相關研究工作相繼獲得校級、市級教學成果獎。

3 競賽促交流，攜手提高化學實驗教學質量

舉辦上海大學生化學實驗競賽的同時，組委會還召開化學實驗教學研討會，與會教師就實驗教學、人才培養(yǎng)、實驗隊伍建設、教學科研互動、大型儀器共享、實驗室建設等議題展開交流討論。與諸多會議泛泛而談不同的是，每屆研討會確立1～2個主題，各高校針對這些主題，結合自身實踐案例，交流這方面的經驗，因而討論有的放矢，針針見血，不少交流的案例成為上海乃至國內高?；瘜W實驗教學改革的樣板。

(1) 實驗課程的設置。國外大學的化學實驗課程設置呈多樣性，如哈佛大學化學與化學生物學系除設有基礎化學實驗外，還單獨開設了一學期的Advanced laboratory課程，完成該課程且學業(yè)優(yōu)秀的學生，可進入專業(yè)課題組進行研究性實踐課的學習。耶魯大學、普渡大學、牛津大學及劍橋大學等則采取與理論課程融合及單獨設課相結合方式，每校不同，各具特點。與之相反，國內高?；瘜W實驗教學以傳統(tǒng)模式為主，課程設置千篇一律，缺乏學校個性特色。經充分調研，復旦大學化學系率先提出了建設個性化、多樣化實驗課程的教改思路，即根據生源、人才需求的不同，開展有針對性的分類實驗教學。這一做法在國內高校中引起較大反響。

(2) “抓兩頭”實驗教學方法。浙江大學的老師介紹了諸多實驗教學經驗，“抓兩頭”教學法就是其中之一[10]。所謂“兩頭”，一是“實驗預習”，二是“實驗總結”。實驗教學效果的好壞在很大程度上取決于預習的情況。因此，實驗前要求學生充分預習，撰寫實驗方案，將測量的方法思路和操作流程以提綱形式表達出來。學生只有思路清晰，對實驗目的、內容、操作要點等做到心中有數(shù)，才能有效地完成教學訓練目的。實驗總結不僅僅是寫一個報告，更重要的是要通過這一環(huán)節(jié)訓練學生科學思維、邏輯推理、判斷分析及正確表達等方面的能力。因此，實驗報告要求學生分析原始實驗數(shù)據，并對測量方法、測量過程中可能產生的誤差及其原因進行分析，依據邏輯判斷，獲得合理的實驗結論，最終再把實驗結果科學規(guī)范地撰寫出來。抓住了實驗教學的“兩頭”，可極大地提高教學效果和教學效率。

(3) 交流特色，創(chuàng)新實驗教學模式。研討會上，各校還相繼交流實驗教學方面的特色。比如，南京大學將化工仿真實訓、科研素養(yǎng)訓練引入化工實踐教學，建立了“仿真實訓 + 現(xiàn)場實習 + 科研素養(yǎng)訓練”的新模式[11]，以此來取代傳統(tǒng)的“現(xiàn)場參觀”方式，培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新意識及大工程觀。上海交通大學則將實驗內容和前沿領域結合起來，依據學科專業(yè)的不同，開設了一系列的綜合化學實驗課程；華東師范大學以普通化學為基礎，引入可視化、微觀化技術，建立了集科學性和趣味性為一體的中學生化學實驗基地；華東理工大學在自主性實驗教學儀器開發(fā)、虛擬仿真實驗室建設等方面取得系列成果等。迄今為止，化學實驗教學研討會已舉辦了10屆，收到的論文超過200余篇。其中，多篇論文發(fā)表在Journal of Chemical Education、實驗室研究與探索、實驗技術與管理、實驗室科學、高等化工教育等刊物上[12-14]。

(4) 競賽建友誼，交流促提高。競賽不僅給各校學生提供了一個走出校門、展示自我、展示才華的舞臺，也為廣大教師搭建了一個相互學習、相互交流的平臺。多年的參賽，絕大多數(shù)的教師成為相識的朋友，每次競賽成為老朋友每年一次熱鬧的聚會。除了在研討會上交流各?；瘜W實驗教學領域中的最新經驗和進展外，老師們在競賽后還就實驗教學中心的建設等進行短期的交流互訪，甚至就一些感興趣的課題進行合作研究和探討。

以我校化學化工實驗教學中心為例，通過競賽的牽線搭橋，中心的老師先后參觀了中國科技大學、浙江大學、復旦大學等兄弟院校的實驗中心，經實地考察、現(xiàn)場交流及教學觀摩，老師們學到了不少新的東西。比如，中國科技大學的實驗室管理很有特點，他們將實驗中心的大中型儀器進行了聯(lián)網，然后在每臺儀器前面接上一個電源控制器，控制器中輸入校園卡信息，學生需使用某儀器時，只需刷一刷校園卡，就可打開電源，啟動儀器。這時電腦會記錄下儀器的使用情況，實現(xiàn)了儀器的自動計時收費和智能化管理。此外，中國科技大學實驗室環(huán)境的建設也給人留下深刻印象，實驗室窗明幾凈，還放置了多種綠色植物，一改人們對化學有害有毒的傳統(tǒng)偏見，從內涵及外延上均體現(xiàn)出綠色化學的理念。從中國科技大學回來后，及時引進了這套先進的計時收費系統(tǒng)，極大地提高了儀器的使用效率。再如，浙江大學非常注重實驗安全方面的教育，除了在實驗過程中嚴格要求學生配帶面具、護目鏡、手套等安全防護器材外，每學期還進行數(shù)次安全演習。這些優(yōu)點被我校一一學習和吸收。

在走出交流的同時，我校也相繼接待了浙江大學、復旦大學、上海交通大學、華東理工大學、上海大學等兄弟院校的來訪，向同行們介紹了自己在實驗教學、實驗教改及實驗室建設方面的經驗。其中，在大型儀器教學功能開發(fā)、本科生開放實驗教學、創(chuàng)新實驗項目研究等方面的工作引起了同行的興趣，浙江大學的一些老師多次來校，和相關教師進行交流，并達成多個合作研究意向。近年來，合作的教師在大型儀器共享、教材編寫、創(chuàng)新項目申報、學生交流等方面取得系列研究成果[15-16]。

4 結 語

不知不覺間，上海大學生化學實驗競賽已走過了10年，其規(guī)模和影響力愈來愈大，該賽事為廣大師生搭建了學習和交流的平臺，對于推動上海地區(qū)各高校的實驗教學改革、促進本科教學質量的提高發(fā)揮了積極的、重要的作用。