王曉崗, 虞大紅, 許新華, 王國平, 樊雅娟

(1. 同濟(jì)大學(xué) 化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院， 上海 200092； 2. 華東理工大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院， 上海 200237；3. 浙江大學(xué) 化學(xué)系， 杭州 310058)

0 引 言

上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽是由本市各高校輪流承辦的一項(xiàng)地區(qū)性競賽活動。參賽高校包括復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華東師范大學(xué)、華東理工大學(xué)、東華大學(xué)、上海大學(xué)、上海師范大學(xué)等15所含有化學(xué)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(xué)、浙江大學(xué)、中國科技大學(xué)參與，賽事的影響力日益擴(kuò)大。參賽選手隨機(jī)抽取。各參賽學(xué)校在賽前1周向組委會提供一份30人的三年級學(xué)生名單，組委會從中隨機(jī)抽取3人作為各校參賽選手，由于選手是臨賽前隨機(jī)選出的，因此，競賽較為客觀地反映出該校學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和水平[1-2]。

競賽采用筆試和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方式。筆試主要考察學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論及大學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)知識，實(shí)驗(yàn)操作分有機(jī)、物化和無機(jī)(含分析)3個方向，著重考察選手對化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作掌握的熟練程度，以及運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技能和相關(guān)化學(xué)知識完成實(shí)驗(yàn)的綜合能力[3-4]。迄今為止，上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽已舉辦了10屆，該賽事對加強(qiáng)各校之間的交流、擴(kuò)大化學(xué)學(xué)科的影響、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)等發(fā)揮了重要作用。本文就學(xué)科競賽對推動化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方面所起的作用，談一點(diǎn)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(yàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)技能掌握的程度；競賽更像是一面鏡子，折射出學(xué)校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題和存在的不足。參加上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽的選手是從各校隨機(jī)選出的，選手的表現(xiàn)在一定程度上反映了學(xué)生的整體學(xué)習(xí)狀況。而學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和平時的實(shí)驗(yàn)教學(xué)密切相關(guān)。因此，選手在賽場上所暴露出的種種問題，實(shí)際上揭示了平時教學(xué)過程中的種種不足，而這，就為各校開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了較為明確的目標(biāo)和方向[5-8]。

(1) 注重實(shí)驗(yàn)基本操作。在最初的幾屆比賽中，不少同學(xué)動手能力明顯不足，甚至不能正確完成稱量、煤氣燈調(diào)節(jié)、移液管使用、滴定、蒸發(fā)、結(jié)晶、抽濾、減壓蒸餾等一些基本操作。表明學(xué)生在平時缺乏規(guī)范、足夠強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，很重要的原因之一，就是在日常教學(xué)中多人一組，實(shí)驗(yàn)時每人只負(fù)責(zé)自己的部分，久而久之，學(xué)生就會產(chǎn)生惰性思維，實(shí)驗(yàn)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(xué)校在教學(xué)中把原來4人1組、2人1組的實(shí)驗(yàn)逐漸改為獨(dú)立進(jìn)行，學(xué)生的動手機(jī)會顯著增加。

(2) 培養(yǎng)自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。課堂實(shí)驗(yàn)通常有教材和講義，操作細(xì)節(jié)描述得非常詳細(xì)，學(xué)生只要照方抓藥，即可完成實(shí)驗(yàn)。競賽則不然，老師僅給出實(shí)驗(yàn)提綱，學(xué)生需自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，這就要求學(xué)生不僅有扎實(shí)的基本功，而且能把實(shí)驗(yàn)技術(shù)串聯(lián)起來靈活運(yùn)用。競賽的要求促使了課堂教學(xué)的改革，上海交大、同濟(jì)大學(xué)、華東理工、上海大學(xué)等先后開設(shè)了綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)等，通過這一舉措，學(xué)生的臨場應(yīng)變能力和自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫藉憻捄图訌?qiáng)，綜合素養(yǎng)得到提高。

(3) 重視數(shù)據(jù)處理。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、撰寫科學(xué)分析報(bào)告是實(shí)驗(yàn)競賽的重要考核內(nèi)容之一。競賽中發(fā)現(xiàn)，“985”高校，如南大、中科大、復(fù)旦的選手普遍能夠熟練使用Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖和計(jì)算，比較順利地得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。相比較而言，部分學(xué)校的選手只能用Excel完成一些基本數(shù)據(jù)處理和作圖工作，在報(bào)告撰寫環(huán)節(jié)表現(xiàn)出一定差距。相關(guān)學(xué)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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系更為契合時代發(fā)展的需求。

在第一屆上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽的時，部分學(xué)生因?yàn)橥瓿刹涣藢?shí)驗(yàn)中途逃兵。近幾屆比賽中，不僅所有學(xué)生戰(zhàn)酷暑堅(jiān)持完成了整個比賽，在出題難度大致相當(dāng)?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(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件設(shè)施檔次提升

上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽由各高校輪流承辦。為確保比賽的順利進(jìn)行，東道主除了在組織、出題、考務(wù)、后勤等方面投入較多人力財(cái)力外，必須擁有滿足競賽用的實(shí)驗(yàn)室軟硬件條件，才能辦出各校自身的亮點(diǎn)和特色[9]。第一屆實(shí)驗(yàn)競賽時，華東理工大學(xué)結(jié)合本科教學(xué)評估和奉賢校區(qū)建設(shè)，投入60余萬元用于賽事籌備，購置了一批進(jìn)口全自動內(nèi)校天平。隨后各屆東道主，華東師范大學(xué)、上海交通大學(xué)、上海大學(xué)、東華大學(xué)等各投入200～300萬元來改善實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和增購儀器。2013年上海師范大學(xué)的投入經(jīng)費(fèi)則達(dá)到700萬元，將整個化學(xué)實(shí)驗(yàn)室修繕一新。2015、2016年華東理工及上海大學(xué)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(zhì)量玻璃儀器。

正是由于這些專項(xiàng)資金的投入，改善了教學(xué)環(huán)境，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件設(shè)施檔次，為教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提高創(chuàng)造了條件。以我校為例，為迎接2014年大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽，化學(xué)院專門投入100多萬，并將其中70多萬用于裝備物化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，對原先陳舊、過時的物化實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器進(jìn)行升級換代，具體做法是：① 直接從廠家購買了成套的基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)備，將儀器與計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動記錄和網(wǎng)絡(luò)化傳送。② 自行研制開發(fā)新儀器。根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)教學(xué)儀器裝置，然后與廠家合作，進(jìn)行商品化生產(chǎn)。儀器的更新?lián)Q代極大地改善了教學(xué)的硬件條件，提高了教學(xué)效率和實(shí)驗(yàn)層次。依托這些新的儀器設(shè)備，教師開發(fā)出多個有特色的原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，相關(guān)研究工作相繼獲得校級、市級教學(xué)成果獎。

3 競賽促交流，攜手提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

舉辦上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽的同時，組委會還召開化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會，與會教師就實(shí)驗(yàn)教學(xué)、人才培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)科研互動、大型儀器共享、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)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(jié)合自身實(shí)踐案例，交流這方面的經(jīng)驗(yàn)，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(nèi)高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的樣板。

(1) 實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置。國外大學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置呈多樣性，如哈佛大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系除設(shè)有基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)外，還單獨(dú)開設(shè)了一學(xué)期的Advanced laboratory課程，完成該課程且學(xué)業(yè)優(yōu)秀的學(xué)生，可進(jìn)入專業(yè)課題組進(jìn)行研究性實(shí)踐課的學(xué)習(xí)。耶魯大學(xué)、普渡大學(xué)、牛津大學(xué)及劍橋大學(xué)等則采取與理論課程融合及單獨(dú)設(shè)課相結(jié)合方式，每校不同，各具特點(diǎn)。與之相反，國內(nèi)高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以傳統(tǒng)模式為主，課程設(shè)置千篇一律，缺乏學(xué)校個性特色。經(jīng)充分調(diào)研，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系率先提出了建設(shè)個性化、多樣化實(shí)驗(yàn)課程的教改思路，即根據(jù)生源、人才需求的不同，開展有針對性的分類實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這一做法在國內(nèi)高校中引起較大反響。

(2) “抓兩頭”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。浙江大學(xué)的老師介紹了諸多實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，“抓兩頭”教學(xué)法就是其中之一[10]。所謂“兩頭”，一是“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)”，二是“實(shí)驗(yàn)總結(jié)”。實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的好壞在很大程度上取決于預(yù)習(xí)的情況。因此，實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生充分預(yù)習(xí)，撰寫實(shí)驗(yàn)方案，將測量的方法思路和操作流程以提綱形式表達(dá)出來。學(xué)生只有思路清晰，對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、操作要點(diǎn)等做到心中有數(shù)，才能有效地完成教學(xué)訓(xùn)練目的。實(shí)驗(yàn)總結(jié)不僅僅是寫一個報(bào)告，更重要的是要通過這一環(huán)節(jié)訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維、邏輯推理、判斷分析及正確表達(dá)等方面的能力。因此，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生分析原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對測量方法、測量過程中可能產(chǎn)生的誤差及其原因進(jìn)行分析，依據(jù)邏輯判斷，獲得合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最終再把實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)規(guī)范地撰寫出來。抓住了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“兩頭”，可極大地提高教學(xué)效果和教學(xué)效率。

(3) 交流特色，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。研討會上，各校還相繼交流實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的特色。比如，南京大學(xué)將化工仿真實(shí)訓(xùn)、科研素養(yǎng)訓(xùn)練引入化工實(shí)踐教學(xué)，建立了“仿真實(shí)訓(xùn) + 現(xiàn)場實(shí)習(xí) + 科研素養(yǎng)訓(xùn)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(xué)生的工程創(chuàng)新意識及大工程觀。上海交通大學(xué)則將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和前沿領(lǐng)域結(jié)合起來，依據(jù)學(xué)科專業(yè)的不同，開設(shè)了一系列的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程；華東師范大學(xué)以普通化學(xué)為基礎(chǔ)，引入可視化、微觀化技術(shù)，建立了集科學(xué)性和趣味性為一體的中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)基地；華東理工大學(xué)在自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器開發(fā)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面取得系列成果等。迄今為止，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shí)驗(yàn)室研究與探索、實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理、實(shí)驗(yàn)室科學(xué)、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(xué)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(xué)習(xí)、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(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域中的最新經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)展外，老師們在競賽后還就實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)等進(jìn)行短期的交流互訪，甚至就一些感興趣的課題進(jìn)行合作研究和探討。

以我校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)、浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等兄弟院校的實(shí)驗(yàn)中心，經(jīng)實(shí)地考察、現(xiàn)場交流及教學(xué)觀摩，老師們學(xué)到了不少新的東西。比如，中國科技大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室管理很有特點(diǎn)，他們將實(shí)驗(yàn)中心的大中型儀器進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)，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(xué)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(shí)現(xiàn)了儀器的自動計(jì)時收費(fèi)和智能化管理。此外，中國科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的建設(shè)也給人留下深刻印象，實(shí)驗(yàn)室窗明幾凈，還放置了多種綠色植物，一改人們對化學(xué)有害有毒的傳統(tǒng)偏見，從內(nèi)涵及外延上均體現(xiàn)出綠色化學(xué)的理念。從中國科技大學(xué)回來后，及時引進(jìn)了這套先進(jìn)的計(jì)時收費(fèi)系統(tǒng)，極大地提高了儀器的使用效率。再如，浙江大學(xué)非常注重實(shí)驗(yàn)安全方面的教育，除了在實(shí)驗(yàn)過程中嚴(yán)格要求學(xué)生配帶面具、護(hù)目鏡、手套等安全防護(hù)器材外，每學(xué)期還進(jìn)行數(shù)次安全演習(xí)。這些優(yōu)點(diǎn)被我校一一學(xué)習(xí)和吸收。

在走出交流的同時，我校也相繼接待了浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海大學(xué)等兄弟院校的來訪，向同行們介紹了自己在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教改及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的經(jīng)驗(yàn)。其中，在大型儀器教學(xué)功能開發(fā)、本科生開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究等方面的工作引起了同行的興趣，浙江大學(xué)的一些老師多次來校，和相關(guān)教師進(jìn)行交流，并達(dá)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(xiàng)目申報(bào)、學(xué)生交流等方面取得系列研究成果[15-16]。

4 結(jié) 語

不知不覺間，上海大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(xué)習(xí)和交流的平臺，對于推動上海地區(qū)各高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、促進(jìn)本科教學(xué)質(zhì)量的提高發(fā)揮了積極的、重要的作用。