化學信息學課程教學改革初步探討

盧　瑩，張　鑫，汪友明，王　莉

(安徽農(nóng)業(yè)大學 理學院，安徽 合肥 230036)

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化學信息學課程教學改革初步探討

盧瑩，張鑫，汪友明，王莉

(安徽農(nóng)業(yè)大學 理學院，安徽 合肥 230036)

[摘要]針對本科生畢業(yè)后在工作中或攻讀碩士、博士學位期間面臨的檢索文獻及應用專業(yè)化學化工軟件方面的需求，安徽農(nóng)業(yè)大學應用化學系面向三年級本科生開設(shè)了化學信息學專業(yè)課程。總結(jié)教學實踐中的經(jīng)驗和不足，對該課程的教學內(nèi)容和教學模式的改革提出幾點建設(shè)性意見。

[關(guān)鍵詞]化學信息學；教學內(nèi)容；教學形式；教學改革

隨著計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的發(fā)展，化學與信息科學的結(jié)合越來越緊密[1]。1987年，J. M. Lehn教授在其諾貝爾化學獎獲獎報告中首次提出了“化學信息學”這一概念[2]。近30年來，化學信息學作為一門新興的化學學科分支，已經(jīng)成為化學工作者關(guān)注的熱點學科之一[3]。到目前為止，化學信息學還沒有一個統(tǒng)一的定義[4]。筆者認為其較為準確的定義為：化學信息學是利用計算機和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對化學信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播，實現(xiàn)化學信息的提取、轉(zhuǎn)化與共享，揭示化學信息的內(nèi)在實質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系的學科[5]。

上世紀末，北京大學、南京大學、復旦大學、中國科學技術(shù)大學等高校率先在國內(nèi)開設(shè)了化學信息學的相關(guān)課程[6]。安徽農(nóng)業(yè)大學應用化學系也曾開設(shè)過《計算機在化學中的應用》和《文獻檢索》兩門專業(yè)課程?？偨Y(jié)上述兩門課程的教學經(jīng)驗，安徽農(nóng)業(yè)大學應用化學系于2014-2015學年第一學期針對三年級本科生開設(shè)了《化學信息學》專業(yè)課。經(jīng)過一個學期24個學時的教學實踐，筆者對該課程的教學內(nèi)容和形式提出幾方面的改革意見。

1教學內(nèi)容改革

安徽農(nóng)業(yè)大學應用化學系所開設(shè)的《化學信息學》課程選取的教材為化學工業(yè)出版社出版、陳明旦主編的《化學信息學》(第2版)。該教材共分九章，內(nèi)容涵蓋化學信息學概論、印刷類化學文獻信息、常用文摘數(shù)據(jù)庫、常用全文數(shù)據(jù)庫、常用電子期刊、特種信息資源、常用化學事實數(shù)據(jù)庫、化學結(jié)構(gòu)的可視化和三維分子模型設(shè)計。該教材側(cè)重于講述文獻資料檢索和化學制圖方面的知識和技術(shù)，內(nèi)容豐富，實用性強。本課程主要講述該教材涉及的內(nèi)容，并利用少量課時引入了數(shù)據(jù)處理、多媒體影像等教學資料，進行了探索性的嘗試。

總結(jié)一個學期的教學實踐，筆者認為應針對該課程的課時分配做一定的調(diào)整。計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得以往在書山文海中尋找目標文獻的繁雜工作變得越來越簡單，很多門戶網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫都能提供多種多樣的搜索方式，讀者可以根據(jù)自己喜好的方式快速地找到目標文獻，因此應相應減少文獻檢索部分的課時。而不同的儀器和不同的分支學科需要用到不同的專業(yè)軟件，這些軟件的操作需要大量的課時進行講解。此外，根據(jù)課堂效果和學生反饋信息來看，影音資料更能引起學生的學習興趣。針對以上幾方面的問題，可以適當刪減文獻檢索的教學內(nèi)容，增加專業(yè)軟件的講解課時，多引用影音資料配合教學工作。

2課堂教學形式改革

安徽農(nóng)業(yè)大學應用化學系的《化學信息學》課程采用課堂講解和上機實踐兩種模式開展教學。

課堂講解在多媒體教室中進行，文獻檢索部分的內(nèi)容由教師制作ppt課件，將檢索步驟截圖，分步講解?；瘜W制圖和數(shù)據(jù)處理部分的內(nèi)容結(jié)合課件和現(xiàn)場演示兩種形式。教師制作課件，并將相關(guān)軟件安裝在教學計算機上。當課堂內(nèi)容講解到復雜的操作過程時，打開相應的軟件現(xiàn)場展示軟件操作步驟。上機實踐課在計算機房進行，教師指定實踐內(nèi)容，并布置隨堂作業(yè)，學生根據(jù)教師指定的內(nèi)容有針對性地練習上機操作，并隨時針對發(fā)現(xiàn)的問題向教師請教。學生在每次上機課結(jié)束時向服務(wù)器提交隨堂作業(yè)，由教師檢查并根據(jù)作業(yè)完成情況評定平時成績。

從實際教學效果來看，筆者認為可以考慮全程在計算機房開展教學，并且在教師座位上方安裝攝像器材，讓學生能夠?qū)崟r看到教師的操作步驟。這樣學生可以在教師講解的過程中隨時練習操作方法，方便學生更快地掌握專業(yè)軟件和文獻檢索的具體操作細節(jié)。此外，由于不同專業(yè)不同學術(shù)背景的教師所熟悉的數(shù)據(jù)庫和專業(yè)軟件各不相同，課程的主講教師可以由兩到三位教師擔任，讓學生得到更專業(yè)和權(quán)威的信息。

3開展遠程教育

隨著大學全面擴招，本科生課堂教學面臨日益嚴峻的場地不足的問題，許多課程課時數(shù)隨之受到限制。而計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與化學學科交叉日益緊密，各種新的化學軟件相繼問世，這就需要足夠的課時數(shù)來講解軟件的使用方法?；瘜W信息學這門課程的性質(zhì)決定了其教學過程離不開計算機和網(wǎng)絡(luò)，而這也給該課程的遠程教育提供了便利。基于上述特點，可以考慮采用遠程教育的方式講解部分課程內(nèi)容。學生和教師通過網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)教學和互動，師生可以在任何時間選擇任何有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域開展教學。在教學過程中，教學督導也可以連接到網(wǎng)絡(luò)課堂中，檢查監(jiān)督教師的授課情況和學生的學習過程，通過遠程教育可以達到課堂講解同樣的教學效果，同時也可以解決教室資源不足的問題。

4考試方式的改革

《化學信息學》課程的性質(zhì)決定了其考試必須依靠計算機和網(wǎng)絡(luò)才能開展，傳統(tǒng)的在教室中的閉卷考試形式不能適用于該門課程。由于計算機和網(wǎng)絡(luò)文件具有易于復制的特點，使得該課程的考試必須在教師監(jiān)督下進行，否則考試成績難于體現(xiàn)學生的真實水平。安徽農(nóng)業(yè)大學應用化學系開設(shè)的《化學信息學》采用平時成績加期末上機考試綜合評定的考試方式。平時成績和期末上機考試在總評分數(shù)中所占的比重分別為40%和60%。平時成績由學生的到課情況和隨堂作業(yè)完成質(zhì)量兩部分來考量。期末考試在機房進行，考試內(nèi)容包括文獻檢索和化學軟件應用兩部分?？荚嚱Y(jié)束后學生將答卷提交到服務(wù)器，由教師批改給出成績。

筆者在期末考試中主要考試內(nèi)容包括文獻檢索和化學制圖兩個方面的內(nèi)容。文獻檢索全部為客觀題，考試成績易于量化。而化學制圖中有很多主觀因素，包括圖形的比例、字體的大小、細節(jié)的處理等方面，想要公平客觀地評定分數(shù)難度較大。由于考試時間的限制，很多化學軟件的使用未列入考試內(nèi)容。筆者認為該門課程可以取消期末考試，采取分段考試的方式來評定課程分數(shù)。每個章節(jié)結(jié)束后即安排一次1到2個課時的小型考試，以使考試內(nèi)容更為全面，成績更能反應學生的真實水平。

[參考文獻]

[1]郭力，李曉霞．Internet網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與資源[M]．北京：科學出版社，1996．

[2]宋心琦．21世紀理論化學的重要課題之我見[J]．大學化學，1999，14(1)：15-19．

[3]徐光憲．關(guān)于化學信息學的探索與思考[J]．中國科學 B輯：化學，2007，37(1)：6-11．

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

[5]陳泓，曹慶文，李夢龍．化學信息學發(fā)展現(xiàn)狀[J]．化學研究與應用，2004，16(4)：453-455．

[6]邵學廣，蔡文生.化學信息學及其課程建設(shè)[J]. 大學化學，2002，17(3): 12-15.

Preliminary Study on Teaching Reform of Chemoinformatics

LU Ying, ZHANG Xin, WANG Youming, WANG Li

(SchoolofScience,AnhuiUniversityofAgriculture,Hefei230036,China)

Abstract：In order to help the undergraduates develop the ability of document retrieval and application of chemical software, the curriculum of Chemoinformatics is offered in Chemistry Department in Anhui University of Agriculture. Summary of practical teaching experience and insufficiencies, some suggestions are proposed on the reform of the teaching content and teaching mode.

Key words：Chemoinformatics; teaching content; teaching form; teaching reform

[中圖分類號]G420

[文獻標識碼]B

[文章編號]1674-2273(2015)06-0094-02

作者簡介][第一 盧瑩(1980-)，女，合肥人，博士，主要研究方向為電化學和電分析化學。

[基金項目]安徽農(nóng)業(yè)大學2014年校級質(zhì)量工程項目

[收稿日期]2015-05-10