新疆高校《化學信息學》課程教學的幾點思考*

李秀敏,穆金城，周忠波，戴　旭，馬洪坤

(1 塔里木大學生命科學學院，新疆　阿拉爾　843300； 2 塔里木大學南疆化工重點實驗室，新疆　阿拉爾　843300)

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新疆高校《化學信息學》課程教學的幾點思考*

李秀敏1,2,穆金城1,2，周忠波1,2，戴旭1,2，馬洪坤1,2

(1 塔里木大學生命科學學院，新疆阿拉爾843300； 2 塔里木大學南疆化工重點實驗室，新疆阿拉爾843300)

本文介紹了國內外《化學信息學》課程開設的情況，結合我院化學信息學教學情況，指出新疆高校為了滿足新疆地區和化學相關學科的發展應積極開設《化學信息學》課程。教學過程應鼓勵學生自學，教師上課引導；理論教學與實驗實踐教學相結合，理論課允許使用計算機；采用自由、開放的考核方式。上述幾點有助于學生學習、掌握化學信息學基礎理論知識，全面的反映教學效果，對化學信息學及相關課程教學有指導意義。

新疆高校；化學信息學；教學

化學信息學(Chemical Informatics)是化學學科近年來迅速發展起來的一門新興交叉分支學科，它是隨著計算機技術和網絡技術的不斷發展而逐漸發展起來的[1]。化學信息學主要是運用計算機和網絡技術，對化學信息進行設計、創造、組織、處理、檢索、分析、傳播和使用等[2]，該課程旨在培養學生化學文獻檢索能力，化學文獻整理能力，化學信息的可視化，化學計算能力等，促進學生綜合能力的提升。1973年在荷蘭的Noordwijkerhout召開的“化學信息學的計算機表征與處理”會議上，提出了“化學信息學”這一內容。之后，在1987年，諾貝爾化學獎獲得者J.M.Lehn 教授首次提出“化學信息學”的概念。隨后，各國研究者不斷對“化學信息學”進行新的定義，對化學信息學研究的內容進行劃定，不論如何定義，如何劃定研究內容，化學信息學都是在用信息學的方法解決化學問題。鑒于《化學信息學》的重要性，近年來國內外高校逐漸的在本科和研究生教育中開設這一課程。

1　國內外《化學信息學》課程情況

1.1國外高校《化學信息學》課程情況

隨著化學信息學學科不斷的發展成熟，歐洲、美國、澳大利亞等國家和地區的一些高校相繼開設《化學信息學》的課程，甚至開設化學信息學專業。國外的大學與信息學相關的課程開設比較全面，有助于學生培養化學信息學的能力和素養。

開設本科化學信息學專業并在本科生培養課程中設置化學信息學課程的大學包括：英國Sheffield 大學和美國Indiana大學等大學。英國Sheffield 大學開設了化學信息學本科專業，為此專業開設課程包括：各種化學基礎知識課程、基礎化學信息學、腳本語言等課程。美國Indiana大學也開設本科化學信息學專業，開設課程除了必須的基礎課外，還包括一些化學信息課程，如：化學信息學Ⅰ、化學信息學Ⅱ(分子模擬方向)、化學信息資源和檢索、化學信息的計算機資源等課程[3-4]。

開設碩士化學信息學專業并在在碩士培養課程中設置了化學信息學課程的大學包括：英國UMIST大學、Sheffield 大學和美國的Indiana大學。UMIST是一年的課程，包括：化學信息源；化學信息學應用；計算機輔助分子設計(Ⅰ、Ⅱ)；數據庫設計；生物信息學基礎；光譜及藥物開發等。這些課程適用于全日制的學生也同時適用于在職學生遠程教育學習。Sheffield大學的化學信息學相關課程包括：化學信息學(Ⅰ、Ⅱ)；計算機程序(Ⅰ、Ⅱ)；40信息存儲及檢索；信息系統模型；分子模擬等模塊。在最早開展化學信息學教育是Indiana大學。美國Indiana大學為了更好的開展化學信息學教育，建設信息學學院(School of Infor-matics)，為碩士生開設的課程包括：媒體藝術及科學、人與計算機的交互作用、健康信息學、生物信息學、信息學導論及信息管理、化學信息學、化學信息學程序、化學信息技術、計算化學和分子模擬等[3-4]。

可見，國外高校設立化學信息學專業，注重對學生的綜合能力的培養，在開設基礎課程的同時，增開大量化學信息學類課程，所教授的內容包括：化學信息的加工和處理；化學信息的檢索、管理、組織和使用；分子結構的編輯、描述、二維三維結構的構建；計算化學；分子模擬；化學數據庫建設等，滿足學生對化學信息學知識的渴望與追求，開拓了學生的視野。

1.2國內高校《化學信息學》課程情況

國外高校在化學信息學領域無論是研究還是教學均開展的有聲有色。國內雖然沒有開設化學信息學專業高校，但是在我國，早在1998年，化學教學指導委員會就將化學信息學列入到化學教學和應用化學教學的基本內容當中[5]。近年來，國內各高校逐漸認識到了化學信息學這一學科的重要性，相繼有北京大學，南京大學，中國科技大學、南開大學等多所大學開設化學信息學課程。在北京大學化學院已開設本科生及研究生的化學信息學課程，制定了化學信息學講義。本科生的化學信息學以文獻檢索為主要內容，適當增加一些數據處理及實驗設計的內容。研究生的化學信息學課程主要包括數據處理及計算機模擬技術等方面內容[3-4]。各高校老師參考國外優秀教材，從國內各高校的教學實際情況出發，出版多種符合國內教學要求的化學信息學教材，目前主要的教材有中國科學技術大學邵學廣老師主編《化學信息學》、廈門大學陳明旦老師《化學信息學》、四川大學李夢龍老師《化學信息學》、南京大學丁彥斌老師《化學信息學》、海南大學付云芝老師《實用化學信息學》、南京大學繆強老師《化學信息學導論》等。為了促進我國化學信息學學科的發展，國內主要的機構和學校均多次召開學術會議，在 2000年、 2001分別舉辦了兩次化學信息學學術會議，在2005年10月，舉辦了“化學計量學與化學信息學發展與隊伍建設研討會”，近年來，每次中國化學學會組織的學術年會，均設定化學信息學分會，讓與會的科研工作者和教育工作者共同分享和探討該學科發展。化學信息學已經進入了快速發展期。

目前，國內化學信息學教授的內容和國外存在一些差異。國內主要教授的內容是化學信息的獲取，包括文獻的檢索與整理；數據的處理，主要是化學結構的可視化；簡單的計算機模擬計算，還有一些軟件的使用，如文獻管理軟件(Endnote、Biblioscape、Note Express等)、origin軟件、化學公式編輯軟件(Chem draw、IS Isdraw、Chem window等)、化學結構可視化軟件(Chem 3D、DS ViewerPro、HyperChem等)等，但不包括數據庫設計內容。國內的化學信息學課程教學內容相對簡單、容易理解、便于學生掌握，符合我國的國情，但是我國化學信息學的發展和國外相比還存在一定的差距，仍存在很大的發展空間，伴隨計算機技術和網絡技術的發展，在這個高速發展的信息時代，相信化學信息學學科的發展必然會越來越成熟，應用領域越來越廣泛，教學內容和手段必將越來越完善。

2　《化學信息學》的教學思考

2.1鼓勵學生自學，教師上課引導

中國自古以來的教學就是老師教、學生學的“填鴨式”教學，隨著新中國的成立，這種現象逐漸得到改觀，但仍有部分教師仍采用這種教學模式，特別是在大學課堂。大學是一個開放的學習平臺，他不應該拘謹于教與學這兩者之間，應該主動去開發學生的自主的學習能力，讓學生主動去學習掌握知識，最大發揮學生的主觀能動性。這也是國外大學采用“啟發式”教學的原因。化學信息學是一門交叉學科，里面包含著非常豐富化學和信息學的知識。隨著計算機技術和網絡技術的發展，化學信息學的發展也是迅速的，許多教材上的知識都在不斷的更新。這些原因導致老師需要不斷的更新課堂的內容，理論內容不斷增多，而又不同于教材，學生不可能在短時間內掌握這些知識，而且一旦課堂上某些地方沒有聽懂，學生對后面的知識就會完全失去興趣。所以，鼓勵學生自學，尤其是一些需要計算機操作的部分，要求提前預習，然后教師在上課時注重引導、啟發，最大的開發學生的學習興趣。這種教學方式，有助于學生對化學信息學內容的掌握。

2.2理論教學與實驗實踐教學相結合，理論課允許使用計算機

國家現在培養的都是理論素質過硬、創新思維豐富、動手能力極強的復合型人才。大學教育體現的就是復合型人才的培養，本科教育和研究生教育均設置了豐富的實驗實踐教學課程。毛主席說過“實踐是檢驗真理的唯一標準”，理論要與實踐相結合，兩者相輔相成，密不可分。實驗實踐教學可以促進學生對理論知識的掌握和理解，促進學生對知識的應用。化學信息學是一門實踐性很強的課程，沒有實踐，學生就根本不能很好的掌握基本理論知識。化學信息學適宜采用多媒體教學，理論課堂內容豐富，信息量大，大多需要上機實踐，學生才能對所學的知識能夠充分的掌握并且應用。結合各校的實際情況，建議2學時理論課配套2學時上機，同時允許理論課可以使用計算機，整個學期教學下來，學生對知識掌握的程度好于傳統教學方式。如果條件允許，可以完全采用機房上機教學，每次課理論部分講授詳略得當，留有一定的時間讓學生練習，消化，效果會更好。

2.3自由、開放的考核方式

考核是教學的必要環節，它是課程教學質量的重要檢驗手段，且對教學工作具有一定的指導意義。每一門課程都有自己的考核方式，學生們都希望能夠通過考核并取得優異的成績。傳統的考核方式是終結性考核制度，即以最終的考試或者考核結果為課程考核結果，這種考核方式無法及時、全面反應教師教學情況，尤其是反應教學效率低下等情況[6]，也不能真實的反應出學生的學習情況。近年來，受教師考核和職稱評定的雙重壓力影響，部分高校教師教學精力不足，批改作業不及時，甚至不留作業，課程缺乏平時考核，導致學生缺少學習動力，學習風氣不佳[7]。在大學，不能采取單一的終結性考核方式，應該注重多種考核方式相結合，全面權衡各考核內容的比重，以達到最優的考核效果，獲得最佳的考核結果。有的學校期末考試占50%，平時占50%,平時又包括考勤，作業，隨堂考試

等。有的學校期末考試占40%，增加平時考試的比例，考試次數不定。基于此，結合化學信息學的實踐性強的特點，考核方式適宜采用上機+平時+論文比例分別為40%、20%、40%，三者的比例也可以根據各高校的具體情況而定。上機主要是根據每次理論課的內容，做相應的練習，練習內容不局限于教師制定的內容，最后提交上機報告，老師在上機結束前，進行點評，課上點評也可以督促學生，提升學習動力。根據學生的學習態度和完成質量，給學生一個上機成績。課程結課論文，在一定程度上體現了學生對知識的掌握情況，而且國內化學信息學課程主要鍛煉學生科技論文的寫作能力。所以，論文的內容不限制，但是對論文格式要嚴格要求，完全參照科技論文的寫作要求，而且詳細、全面反應出課程教授的內容：利用數據庫進行文獻分析、檢索與處理，利用origin等軟件進行數據處理、做圖，利用文獻管理軟件(Endnote、Biblioscape、Note Express等)進行參考文獻整理、插入，利用化學軟件(Chem draw、Chem 3D等)進行公式的編輯和化學結構的可視化等。這樣的考核方式，筆者認為可以較全面的反映出教師的教學質量、學生的學習效果。

3　結　語

化學信息學是一門多學科交叉的前沿學科，在培養化學化工應用型、創新型、復合型人才方面起著重要的作用。伴隨著化學信息學教學內容需要不斷的更新，教學方式需要不斷的完善，考核方式需要不斷的改革創新，教學水平需要不斷的提高，國內化學信息學的教學發展日趨成熟。化學信息學主講教師需要取長補短，吸取各優秀課程的精華，融匯貫通于化學信息學的教學之中。新疆目前處于高速的發展期，國家大力扶持新疆的發展，人才的需求種類和需求量不斷的增加。隨著計算機和網絡技術的發展，新疆對化學及化學信息學類人才的需求會急劇增加，所以，新疆高校應積極開展化學信息學類課程。相信不久的將來，化學信息學在祖國的發展、經濟建設、人才培養方面的作用會逐漸突顯出來，尤其是新疆的建設，而且會越來越重要。

[1]解征.化學信息學的研究進展[J].安徽化工,2008,34(1):21.

[2]Gasteiger J,Engel T.Chemoinformatics:A Textbook.NY:Wiley-VCH,2003.

[3]徐筱杰.化學信息學的涵義及教育[J].大學化學,2002,17(1):38-41.

[4]陳明旦.化學信息學.2版[M].北京:化學工業出版社,2011.

[5]高盤良,姚天揚.當前化學教學改革若干問題的意見[J].大學化學,2000,15(2):26.

[6]羅三桂,劉莉莉.我國高校課程考核改革趨勢分析[J].中國大學教育,2014,(12):71-73.

[7]王勝今,趙俊芳.我國高等教育大眾化七年盤點與反思[J].高等教育研究,2009(4):25-33.

Some Thoughts on Teaching of Chemical Informatics in the University of Xinjiang*

LI Xiu-min1,2,MU Jin-cheng1,2,ZHOU Zhong-bo1,2,DAI Xu1,2,MA Hong-kun1,2

(1 College of life Science,Tarim University,Xinjiang Alar 843300; 2 Key Laboratory of Chemical Engineering in South Xinjiang,Tarim University,Xinjiang Alar 843300,China)

The course development of chemical informatics at home and abroad was introduced.According to the teaching of chemical informatics in our college,it should positively open chemical informatics in order to promoting development of Xinjiang region and development of chemical in the universities of Xinjiang.The students should be encouraged to self-learning at teachers guided,combined theory with practice,allowed to use the computer on theory course.The free and open testing methods were used.These thoughts will help students to study and master the basic knowledge of chemical informatics and fully reflect the effect of education.There is a guiding significance in the education of chemical informatics and relevant courses.

universities of Xinjiang;chemical informatics;education

北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室開放課題項目(CRE2013C304);塔里木大學校長基金項目(TDZKSS201418)。

李秀敏(1986-)，女，碩士，講師，研究方向工業催化。

穆金城(1987-)，男，碩士，講師，研究方向綠色氧化、工業催化。

G642

A

1001-9677(2016)04-0182-03