地方高校《化學(xué)信息學(xué)》課程改革的思考

田正芳,蔣小春,熊緒杰

(黃岡師范學(xué)院 化工學(xué)院，湖北 黃州 438000)

地方高校《化學(xué)信息學(xué)》課程改革的思考

田正芳,蔣小春,熊緒杰

(黃岡師范學(xué)院 化工學(xué)院，湖北 黃州 438000)

《化學(xué)信息學(xué)》作為化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中有著重要的意義。隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，隨著教學(xué)對(duì)象和教學(xué)要求的不斷變化，這門(mén)課程面臨的挑戰(zhàn)越來(lái)越大。本文從地方高校的實(shí)際出發(fā)，針對(duì)課程內(nèi)容上存在的問(wèn)題，在信息資源、計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)能力、學(xué)生就業(yè)多元化等四個(gè)方面進(jìn)行思考，充分利用現(xiàn)有資源，發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性，提出相應(yīng)的解決辦法，通過(guò)課程教學(xué)實(shí)踐，為課程的教學(xué)改革提出建議。

地方高校；《化學(xué)信息學(xué)》；課程改革；教學(xué)實(shí)踐

幾乎在所有的化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中,《化學(xué)信息學(xué)》都作為化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程，一般為2學(xué)分32學(xué)時(shí)。在上個(gè)世紀(jì)的高校化學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，這門(mén)課程其實(shí)是《文獻(xiàn)檢索》和《計(jì)算機(jī)在化學(xué)化工中的應(yīng)用》兩門(mén)課程的融合，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展，信息的內(nèi)涵變得更為寬泛，文獻(xiàn)檢索不再是繁重的紙質(zhì)勞動(dòng)，這兩門(mén)課程開(kāi)始融合。國(guó)外最早是諾貝獎(jiǎng)得主Jean-Marie Lehn提出了狹義的化學(xué)信息學(xué)概念，國(guó)內(nèi)則由北京大學(xué)徐光憲院士提出了化學(xué)信息學(xué)的概念，由此國(guó)內(nèi)高校紛紛開(kāi)始將《化學(xué)信息學(xué)》列入教學(xué)計(jì)劃，開(kāi)始教學(xué)大綱的編制、教材的編寫(xiě)[1-6]。《化學(xué)信息學(xué)》課程從設(shè)立開(kāi)始，課程內(nèi)容和授課方式就在不斷的變化中，不知不覺(jué)中幾乎所有的高校都把這門(mén)課從理論教學(xué)課程改變成了實(shí)踐性課程。盡管這門(mén)課程在高校的開(kāi)設(shè)時(shí)間不長(zhǎng)，但對(duì)于化學(xué)化工類(lèi)學(xué)生的影響卻是巨大的。

對(duì)于重點(diǎn)高校，由于有著充分的網(wǎng)絡(luò)信息資源和完備的教育資源體系，這門(mén)課程的教學(xué)安排相對(duì)自如；而對(duì)于地方高校，特別是地處在地市州的高校，由于學(xué)校的財(cái)力有限，學(xué)校能提供的信息資源和教學(xué)輔助設(shè)備非常有限，這門(mén)課程的教學(xué)就面臨較大的問(wèn)題。針對(duì)地方師范類(lèi)院校的《化學(xué)信息學(xué)》課程的建設(shè)，論文作者們?cè)陂L(zhǎng)期教授該課程的基礎(chǔ)上，做出了如下思考。

1 課程內(nèi)容上存在的主要問(wèn)題及思考

1.1 信息資源方面

1.1.1 化學(xué)化工信息資源的匱乏帶來(lái)教學(xué)內(nèi)容的欠缺

隨著科技進(jìn)步，化學(xué)化工信息數(shù)量正在以爆炸式的速度增長(zhǎng)。由于國(guó)外大型出版商的壟斷性出版體系，國(guó)內(nèi)只有少量的重點(diǎn)高校院所才能購(gòu)買(mǎi)諸如ACS、RSC、Elsevier、Wiley、Springer、Taylor & Franics等與化學(xué)化工相關(guān)的國(guó)際電子資源庫(kù)，以及 SCI、EI、CA、Reaxys等搜索型的數(shù)據(jù)庫(kù)，有的重點(diǎn)高校的文獻(xiàn)保障系統(tǒng)甚至比國(guó)外最著名的大學(xué)都全。而地方高校由于國(guó)外電子資源數(shù)據(jù)庫(kù)價(jià)格昂貴，絕大多數(shù)地方高校只能購(gòu)買(mǎi)一些便宜的數(shù)據(jù)庫(kù)，有的院校甚至連基本的中文數(shù)據(jù)庫(kù)都沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)，導(dǎo)致教學(xué)中關(guān)于文獻(xiàn)檢索和信息整理等只能淪為PPT上的圖片，學(xué)生沒(méi)有任何實(shí)際性的檢索操作，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法有效獲得較全的信息，進(jìn)而對(duì)研究的問(wèn)題沒(méi)有全面的認(rèn)識(shí)。

1.1.2 改革的思考

針對(duì)上述情況，論文作者們充分利用現(xiàn)有資源，開(kāi)發(fā)各種途徑使得學(xué)生能對(duì)文獻(xiàn)檢索能有充分認(rèn)識(shí)。第一、利用高校圖書(shū)館網(wǎng)頁(yè)。如北京大學(xué)圖書(shū)館網(wǎng)頁(yè)、哈佛大學(xué)圖書(shū)館網(wǎng)頁(yè)中的數(shù)據(jù)庫(kù)資源鏈接，讓學(xué)生在課堂上充分了解化學(xué)化工類(lèi)文獻(xiàn)(期刊、工具書(shū)等)，并且不局限所用教材中所列舉的雜志，期望學(xué)生對(duì)整個(gè)化學(xué)化工的文獻(xiàn)系統(tǒng)有全面的認(rèn)識(shí)。第二、充分利用網(wǎng)絡(luò)免費(fèi)資源。如各種學(xué)術(shù)搜索網(wǎng)站(如Google scholar、百度學(xué)術(shù)等)；各種學(xué)術(shù)論壇(如小木蟲(chóng)等)；各種課題組網(wǎng)站(如國(guó)際著名學(xué)者網(wǎng)頁(yè)等)；利用各種開(kāi)源資料系統(tǒng)(如Directory of Open Access Journals等)；還有新的網(wǎng)絡(luò)手段，如微博(中國(guó)科學(xué)網(wǎng))、微信平臺(tái)(如X-mol、材料人等)。從上述的免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源的介紹中，讓學(xué)生能充分了解查閱文獻(xiàn)的各種方法。第三、利用學(xué)校圖書(shū)館中的文獻(xiàn)傳遞系統(tǒng)，讓學(xué)生對(duì)圖書(shū)館中的資源使用效率提高。

1.2 計(jì)算機(jī)軟件方面

1.2.1 計(jì)算機(jī)軟件的快速進(jìn)步帶來(lái)的教學(xué)內(nèi)容的不斷變化

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種應(yīng)用軟件不斷出現(xiàn)，《化學(xué)信息學(xué)》課程中涉及的各類(lèi)軟件也越來(lái)越多。面對(duì)眾多的應(yīng)用軟件，選擇什么樣的軟件作為教學(xué)內(nèi)容是教師面臨的重要挑戰(zhàn)，特別是許多應(yīng)用軟件還在不斷升級(jí)，選擇什么樣的軟件版本同樣也是老師面臨的選擇。而對(duì)于地方高校，由于受到財(cái)力的限制，許多軟件(特別是一些大型應(yīng)用軟件)學(xué)校并沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)，大型應(yīng)用軟件的介紹性學(xué)習(xí)也是教師面臨的選擇。

1.2.2 改革的思考

針對(duì)上述情況，論文作者們經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐，采用以下幾種原則對(duì)軟件教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)行選擇。

第一、從同類(lèi)型軟件中選擇其中的一種，以軟件的通用性為考慮的第一原則。如在數(shù)據(jù)處理和科學(xué)繪圖的軟件中，論文作者從專(zhuān)業(yè)角度做了如下選擇，化學(xué)專(zhuān)業(yè)選擇Origin軟件，化工專(zhuān)業(yè)選擇Matlab軟件；如化學(xué)繪圖軟件，選擇Chemoffice中的Chemdraw作為主講軟件；如三維繪圖軟件，選擇Chemoffice中的Chem3D軟件；如分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)繪圖軟件，選擇diamond軟件。

第二、對(duì)同一種軟件的不同版本中，以實(shí)用為原則，選取合適的軟件版本，而不是追求軟件的最新版本。由于教學(xué)對(duì)象是本科生，并不是專(zhuān)業(yè)研究人員，所以對(duì)學(xué)生的要求是掌握軟件的基本功能，而不是熟練應(yīng)用。如Matlab軟件，作者就選擇的Matlab5.0作為教學(xué)內(nèi)容，而沒(méi)有選擇更新的版本，這樣的選擇主要是適應(yīng)學(xué)校提供的計(jì)算機(jī)軟硬件條件，同樣也能達(dá)到較好的教學(xué)效果。如Origin軟件教學(xué)中，作者仍然選擇Origin7.0作為教學(xué)內(nèi)容，作為Origin軟件的經(jīng)典版本，里面的功能介紹已經(jīng)能完全滿(mǎn)足本科生教學(xué)的需要，所以沒(méi)有必要為了追求軟件的新功能而采用最新版本的軟件。

第三、隨著計(jì)算化學(xué)的發(fā)展，《化學(xué)信息學(xué)》中涉及的計(jì)算化學(xué)的內(nèi)容越來(lái)越多，大型的計(jì)算軟件如Gaussian、Material studio等越來(lái)越多的應(yīng)用到化學(xué)化工的研究和模擬中。這些軟件因?yàn)閮r(jià)格昂貴，普通高校基本沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)，但作為教學(xué)內(nèi)容仍不可少，故論文作者們還是把上述軟件作為介紹內(nèi)容放在了教學(xué)中。

1.3 計(jì)算機(jī)能力方面

1.3.1 學(xué)生計(jì)算機(jī)能力的不足帶來(lái)的教學(xué)深度的欠缺

隨著中國(guó)高等教育的大眾化，地方師范類(lèi)院校招到的學(xué)生大多數(shù)來(lái)自于城鎮(zhèn)中學(xué)和農(nóng)村中學(xué)，由于在中學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中幾乎沒(méi)有計(jì)算機(jī)課程的學(xué)習(xí)，故學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)能力較差，加之高校課程改革減負(fù)，化學(xué)化工類(lèi)學(xué)生在大學(xué)一二年級(jí)中所接受的計(jì)算機(jī)培訓(xùn)也嚴(yán)重不足，導(dǎo)致在《化學(xué)信息學(xué)》 的教學(xué)需要花費(fèi)較多的時(shí)間來(lái)提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)基本能力。

1.3.2 改革的思考

針對(duì)上述情況，論文作者們?cè)诮虒W(xué)中不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)能力的訓(xùn)練。第一、在教學(xué)內(nèi)容中加入基本辦公軟件的教學(xué)內(nèi)容，如本科畢業(yè)論文的撰寫(xiě)模板的編寫(xiě)，如何制作畢業(yè)論文PPT等。第二、增加一些常用軟件的介紹。如常用的圖片編輯軟件Photoshop，常用的簡(jiǎn)單動(dòng)畫(huà)制作軟件Flash。第三、針對(duì)學(xué)生普遍的編程能力不足，不再?gòu)?qiáng)調(diào)程序編寫(xiě)，而是利用Matlab等軟件中的模型功能，函數(shù)功能，提高學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力。

1.4 就業(yè)多元化方面

1.4.1 學(xué)生就業(yè)多元化帶來(lái)的教學(xué)重點(diǎn)的艱難選擇

隨著學(xué)生就業(yè)多元化，高等院校的教學(xué)改革面臨更多更大的挑戰(zhàn)。學(xué)生的就業(yè)技能需求已經(jīng)深深影響到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。不同的就業(yè)方向意味著不同的教學(xué)內(nèi)容需求，教師所面臨的挑戰(zhàn)就更大。針對(duì)不同的學(xué)生，在掌握共同技能的基礎(chǔ)上突出需求，在較短的課時(shí)內(nèi)滿(mǎn)足學(xué)生要求已經(jīng)成為對(duì)任課教師的教學(xué)能力的考驗(yàn)。

1.4.2 改革的思考

針對(duì)上述問(wèn)題，論文作者們根據(jù)學(xué)生需求，制定了相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，在教學(xué)中分模塊進(jìn)行。例如，針對(duì)就業(yè)導(dǎo)向?yàn)橹行W(xué)教師的學(xué)生，以計(jì)算機(jī)基本能力(Office、Chemoffice)作為重點(diǎn)，主要涉獵Photoshop、Flash等常用軟件，使得學(xué)生具備充分的能力適應(yīng)現(xiàn)有的中小學(xué)教學(xué)中的教案編寫(xiě)、課件制作；針對(duì)就業(yè)導(dǎo)向?yàn)檫M(jìn)一步深造準(zhǔn)備讀碩士、博士的學(xué)生，以科學(xué)數(shù)據(jù)處理和科學(xué)繪圖Origin、Chemoffice、Matlab、Diamond、Gaussian等為重點(diǎn)，主要涉獵3Dmax等專(zhuān)業(yè)軟件，使得學(xué)生在將來(lái)的學(xué)習(xí)中具備一定的科學(xué)數(shù)據(jù)處理和繪圖能力；針對(duì)其它的就業(yè)導(dǎo)向的學(xué)生，以信息搜集、信息處理和信息表達(dá)為訓(xùn)練目的，使得學(xué)生在從事其它工作時(shí)具備對(duì)信息的敏感、信息的快速處理能力和信息表達(dá)能力。

2 課程教學(xué)方式上的思考

除了對(duì)《化學(xué)信息學(xué)》課程的信息資源、計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)能力、學(xué)生就業(yè)多元化等四個(gè)方面進(jìn)行深入思考，論文作者們還在課程的教學(xué)方式上做了以下的改革，以應(yīng)對(duì)《化學(xué)信息學(xué)》課程所面臨的挑戰(zhàn)。

第一、采用全程計(jì)算機(jī)教學(xué)，并且提供網(wǎng)絡(luò)搜索功能。在文獻(xiàn)信息的介紹、檢索等內(nèi)容上，讓學(xué)生自己在計(jì)算機(jī)上搜索相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)頁(yè)、觀看文章的摘要，并讓學(xué)生自己利用免費(fèi)資源找到需要的文獻(xiàn)。

第二、采用教學(xué)與練習(xí)相結(jié)合的方式。在軟件教學(xué)上，教師主要講解軟件的基本功用，利用具體實(shí)例示范操作。如用已知的數(shù)據(jù)用Origin繪制化合物的紅外圖譜和熒光光譜圖、如用Chem3D軟件模擬二甲苯的分子軌道圖等。

第三、通過(guò)制作軟件學(xué)習(xí)視頻，提供給學(xué)生，讓學(xué)生在課外得到學(xué)習(xí)。

第四、采用計(jì)算機(jī)考試的方式，實(shí)際考察學(xué)生的動(dòng)手能力。教師編制類(lèi)似國(guó)家計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的試題庫(kù)，學(xué)生隨機(jī)抽取試題，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成考試內(nèi)容，達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

[1] 繆強(qiáng)．化學(xué)信息學(xué)導(dǎo)論[M]．北京：高等教育出版社，2001.

[2] 丁言斌，王晶．化學(xué)信息學(xué)[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011．

[3] 付云芝，向修棟，廖雙泉，等．實(shí)用化學(xué)信息學(xué)[M]．北京：中國(guó)物資出版社，2009．

[4] 王榮民，杜正銀．化學(xué)化工信息及網(wǎng)絡(luò)資源的檢索與利用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012．

[5] 李夢(mèng)龍，文志寧，熊慶．化學(xué)信息學(xué)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011．

[6] 李謙，毛立群，房曉敏．計(jì)算機(jī)在化學(xué)化工中的應(yīng)用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014．

責(zé)任編輯 王菊平

2016-11-23 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2017.03.17

田正芳，男，山西沁縣人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)信息學(xué)。

黃岡師范學(xué)院課堂教學(xué)改革項(xiàng)目(2014kg20)。

O6-4；G4

A

1003-8078(2017)03-0076-03