基于藍墨云班課開設“化學信息學”的教學實踐初探

畢紅梅，張金艷，李艷鳳

（黑龍江八一農墾大學理學院，黑龍江大慶 163319）

化學是一門古老的科學，在漫長的發展過程中積累了大量的文獻。隨著以計算機與網絡為標志的現代信息技術的迅速發展，化學信息的數量日趨增加，形式也多種多樣。1973年荷蘭的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。國內則由北大徐光憲院士提出了化學信息學的概念。化學信息學是近幾年發展起來的一個新的分支，它是利用計算機技術和計算機網絡技術，對化學信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播，以實現化學信息的提取、轉化和共享，揭示化學信息的實質與內在聯系，促進化學學科的知識創新。當今時代信息具有信息量大、延伸范圍廣、傳播速度快、交叉性強等特點。這些信息的記載、組織與交流對化學的發展起到越來越重要的推動作用。曾經，課堂教學的目的是建立學習金字塔。在信息化時代，應幫助學生建立蛛網式知識結構，才能適應開放式學習，才能真正適應社會的需求。

國外“化學信息學”的教學側重于專業方向教學，交叉性強、涵蓋廣，而國內的教學由于課時的限制，多側重于化學文獻學。簡言之，課程有2個任務：幫助學生順利查閱并管理化學文獻、熟悉并熟練使用相關的化學軟件。從近幾年的教學中發現，“化學信息學”的教學效果并不理想，主要原因為以下幾個方面[1]。

①“化學信息學”課程照搬原來“化學文獻學”的課程內容；②地方性院校的經費有限，在外文數據庫檢索方面受限很多；③學生對文獻的處理、管理能力較差；④學生的英語能力嚴重制約其對英文文獻的檢索、閱讀及管理；⑤教學模式過于單一，主要是教師講授，學生被動聽課；⑥“化學信息學”作為一門化學選修課，教師和學生重視程度不夠。

約翰·杜威曾說過，教育是生活的過程，而不是將來的生活的準備。每個人心目中都有自己理想的大學生活。90后甚至00后大學生是數字的原著民。什么形式的大學教育能真正融入學生的生活呢？什么樣的大學課堂能引起學生的共鳴呢？針對上述問題，可將“化學信息學”課程的教學模式進行探索和改革。

1 采用藍墨云班課的授課方式

眾所周知，人類幾千年的文化知識主要靠書本承載，書本只能記錄語言文字，而網絡承載的知識是三維、立體的，包括音頻、視頻等。以維基百科的發展為例，就可以看出網絡的巨大力量。維基百科創立的目標是向全人類提供自由的百科全書，并希望各地民眾能夠使用自己的母語來參與編輯條目。截至2012年8月，整個維基百科計劃總共有285種獨立運作的語言版本，且已經被認為是最大且最流行的網絡百科全書。對于“化學信息學”來說，涉及的信息量非常大，一本教科書并不能完全覆蓋。若從其他書籍中檢索，檢索的速度和效率都太慢了。課程進行中發現學生查閱化學文獻時，查全率比較低，主要是檢索范圍控制得不好。借助網絡搜索引擎，檢索的速度和效率會大大提高。同時，借助藍墨云班課這一平臺，將檢索以鏈接、小測、頭腦風暴等形式呈現，讓學生活學活用。統計教學過程中所產生的數據，可以對學生的學習情況進行可視化分析，幫助教師更好地進行評估。

2 部分章節的教學可結合雙語教學

結合雙語教學，避免教學內容嚴重滯后于國際新興學科、交叉學科的發展。可從網上搜集相關資料制成雙語教學課件，充當過渡性的雙語教材[2]。檢索外文文獻時，學生的英語水平嚴重限制了檢索的速度和效率。如果使用藍墨云班課進行教學，學生在課上用手機閱讀文獻時，可開啟屏幕取詞，閱讀的效率會更高些。如果能輔之以雙語教學，學生查閱外文文獻的能力會不斷增強。

3 教學與科研相結合

業精于勤。教學過程是一個先做減法再做加法的過程。首先要了解學生掌握多少，應該掌握多少，還需要掌握多少。接著就向著這個減法的結果努力。然后再作加法，一點一點累積。在講解“化學實驗數據統計與譜分析”一章時，可結合教師的科研經歷，將相關數據、所得譜圖等讓學生練習分析。實踐證明，如果結合“多元統計與分析”“概率論”“Matlab編程”“譜圖解析”等[3-5]相關課程，既培養了學生對化學信息的管理，又培養了學生獨立分析問題和解決問題的能力[6-7]。

化學研究中主要面對的三大研究對象是結構確定、分子設計和合成設計。化學信息學的研究內容主要培養學生的信息素質。信息素質是一種涉及信息內容、傳播、分析、信息檢索和評價各方面的綜合能力。這種能力的培養應貫徹到各門課程的教學中。“要讓學生感受和理解知識產生和發展的過程，培養學生的科學精神和創新思維習慣，重視培養學生收集處理信息的能力，獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力”。

教師知識儲備多、能力強固然重要，更重要的是如何讓學生學好。如果說教師至少要有10桶水，才能倒出1桶水。那么，讓學生學會找水才能提高學生的綜合素質。一門選修課開設的好壞，關鍵是看能否承接之前的課程，并有所擴展升華。該課程在管理文獻方面很多能力有待培養，如對實驗過程的理解、對測試手段的把握、對實驗數據的整理和匯總、對實驗結果的分析等；在軟件使用方面，學生對于Chem 3D，Origin，Matlab，Auto CAD等軟件還多半停留在熟悉階段，遠沒有達到熟練程度。同時，化學信息檢索可以結合化學實驗方案設計、課題申報、論文撰寫相結合，培養學生的科研創新思維與能力，并提高其科學研究能力。

國內高校開設化學信息學的時間相對較短，教學經驗較少，這就促使教師在實踐中對該學科的教學內容、課程設置等多思、多想，以促進教學水平的進一步提高，培養更多適應社會的綜合性人才。