新疆高?！痘瘜W(xué)信息學(xué)》課程教學(xué)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(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆　阿拉爾　843300； 2 塔里木大學(xué)南疆化工重點實驗室，新疆　阿拉爾　843300)

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新疆高?！痘瘜W(xué)信息學(xué)》課程教學(xué)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(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾843300； 2 塔里木大學(xué)南疆化工重點實驗室，新疆阿拉爾843300)

本文介紹了國內(nèi)外《化學(xué)信息學(xué)》課程開設(shè)的情況，結(jié)合我院化學(xué)信息學(xué)教學(xué)情況，指出新疆高校為了滿足新疆地區(qū)和化學(xué)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展應(yīng)積極開設(shè)《化學(xué)信息學(xué)》課程。教學(xué)過程應(yīng)鼓勵學(xué)生自學(xué)，教師上課引導(dǎo)；理論教學(xué)與實驗實踐教學(xué)相結(jié)合，理論課允許使用計算機(jī)；采用自由、開放的考核方式。上述幾點有助于學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握化學(xué)信息學(xué)基礎(chǔ)理論知識，全面的反映教學(xué)效果，對化學(xué)信息學(xué)及相關(guān)課程教學(xué)有指導(dǎo)意義。

新疆高校；化學(xué)信息學(xué)；教學(xué)

化學(xué)信息學(xué)(Chemical Informatics)是化學(xué)學(xué)科近年來迅速發(fā)展起來的一門新興交叉分支學(xué)科，它是隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的[1]?；瘜W(xué)信息學(xué)主要是運用計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對化學(xué)信息進(jìn)行設(shè)計、創(chuàng)造、組織、處理、檢索、分析、傳播和使用等[2]，該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)文獻(xiàn)檢索能力，化學(xué)文獻(xiàn)整理能力，化學(xué)信息的可視化，化學(xué)計算能力等，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升。1973年在荷蘭的Noordwijkerhout召開的“化學(xué)信息學(xué)的計算機(jī)表征與處理”會議上，提出了“化學(xué)信息學(xué)”這一內(nèi)容。之后，在1987年，諾貝爾化學(xué)獎獲得者J.M.Lehn 教授首次提出“化學(xué)信息學(xué)”的概念。隨后，各國研究者不斷對“化學(xué)信息學(xué)”進(jìn)行新的定義，對化學(xué)信息學(xué)研究的內(nèi)容進(jìn)行劃定，不論如何定義，如何劃定研究內(nèi)容，化學(xué)信息學(xué)都是在用信息學(xué)的方法解決化學(xué)問題。鑒于《化學(xué)信息學(xué)》的重要性，近年來國內(nèi)外高校逐漸的在本科和研究生教育中開設(shè)這一課程。

1　國內(nèi)外《化學(xué)信息學(xué)》課程情況

1.1國外高?！痘瘜W(xué)信息學(xué)》課程情況

隨著化學(xué)信息學(xué)學(xué)科不斷的發(fā)展成熟，歐洲、美國、澳大利亞等國家和地區(qū)的一些高校相繼開設(shè)《化學(xué)信息學(xué)》的課程，甚至開設(shè)化學(xué)信息學(xué)專業(yè)。國外的大學(xué)與信息學(xué)相關(guān)的課程開設(shè)比較全面，有助于學(xué)生培養(yǎng)化學(xué)信息學(xué)的能力和素養(yǎng)。

開設(shè)本科化學(xué)信息學(xué)專業(yè)并在本科生培養(yǎng)課程中設(shè)置化學(xué)信息學(xué)課程的大學(xué)包括：英國Sheffield 大學(xué)和美國Indiana大學(xué)等大學(xué)。英國Sheffield 大學(xué)開設(shè)了化學(xué)信息學(xué)本科專業(yè)，為此專業(yè)開設(shè)課程包括：各種化學(xué)基礎(chǔ)知識課程、基礎(chǔ)化學(xué)信息學(xué)、腳本語言等課程。美國Indiana大學(xué)也開設(shè)本科化學(xué)信息學(xué)專業(yè)，開設(shè)課程除了必須的基礎(chǔ)課外，還包括一些化學(xué)信息課程，如：化學(xué)信息學(xué)Ⅰ、化學(xué)信息學(xué)Ⅱ(分子模擬方向)、化學(xué)信息資源和檢索、化學(xué)信息的計算機(jī)資源等課程[3-4]。

開設(shè)碩士化學(xué)信息學(xué)專業(yè)并在在碩士培養(yǎng)課程中設(shè)置了化學(xué)信息學(xué)課程的大學(xué)包括：英國UMIST大學(xué)、Sheffield 大學(xué)和美國的Indiana大學(xué)。UMIST是一年的課程，包括：化學(xué)信息源；化學(xué)信息學(xué)應(yīng)用；計算機(jī)輔助分子設(shè)計(Ⅰ、Ⅱ)；數(shù)據(jù)庫設(shè)計；生物信息學(xué)基礎(chǔ)；光譜及藥物開發(fā)等。這些課程適用于全日制的學(xué)生也同時適用于在職學(xué)生遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)。Sheffield大學(xué)的化學(xué)信息學(xué)相關(guān)課程包括：化學(xué)信息學(xué)(Ⅰ、Ⅱ)；計算機(jī)程序(Ⅰ、Ⅱ)；40信息存儲及檢索；信息系統(tǒng)模型；分子模擬等模塊。在最早開展化學(xué)信息學(xué)教育是Indiana大學(xué)。美國Indiana大學(xué)為了更好的開展化學(xué)信息學(xué)教育，建設(shè)信息學(xué)學(xué)院(School of Infor-matics)，為碩士生開設(shè)的課程包括：媒體藝術(shù)及科學(xué)、人與計算機(jī)的交互作用、健康信息學(xué)、生物信息學(xué)、信息學(xué)導(dǎo)論及信息管理、化學(xué)信息學(xué)、化學(xué)信息學(xué)程序、化學(xué)信息技術(shù)、計算化學(xué)和分子模擬等[3-4]。

可見，國外高校設(shè)立化學(xué)信息學(xué)專業(yè)，注重對學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)，在開設(shè)基礎(chǔ)課程的同時，增開大量化學(xué)信息學(xué)類課程，所教授的內(nèi)容包括：化學(xué)信息的加工和處理；化學(xué)信息的檢索、管理、組織和使用；分子結(jié)構(gòu)的編輯、描述、二維三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建；計算化學(xué)；分子模擬；化學(xué)數(shù)據(jù)庫建設(shè)等，滿足學(xué)生對化學(xué)信息學(xué)知識的渴望與追求，開拓了學(xué)生的視野。

1.2國內(nèi)高?！痘瘜W(xué)信息學(xué)》課程情況

國外高校在化學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域無論是研究還是教學(xué)均開展的有聲有色。國內(nèi)雖然沒有開設(shè)化學(xué)信息學(xué)專業(yè)高校，但是在我國，早在1998年，化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會就將化學(xué)信息學(xué)列入到化學(xué)教學(xué)和應(yīng)用化學(xué)教學(xué)的基本內(nèi)容當(dāng)中[5]。近年來，國內(nèi)各高校逐漸認(rèn)識到了化學(xué)信息學(xué)這一學(xué)科的重要性，相繼有北京大學(xué)，南京大學(xué)，中國科技大學(xué)、南開大學(xué)等多所大學(xué)開設(shè)化學(xué)信息學(xué)課程。在北京大學(xué)化學(xué)院已開設(shè)本科生及研究生的化學(xué)信息學(xué)課程，制定了化學(xué)信息學(xué)講義。本科生的化學(xué)信息學(xué)以文獻(xiàn)檢索為主要內(nèi)容，適當(dāng)增加一些數(shù)據(jù)處理及實驗設(shè)計的內(nèi)容。研究生的化學(xué)信息學(xué)課程主要包括數(shù)據(jù)處理及計算機(jī)模擬技術(shù)等方面內(nèi)容[3-4]。各高校老師參考國外優(yōu)秀教材，從國內(nèi)各高校的教學(xué)實際情況出發(fā)，出版多種符合國內(nèi)教學(xué)要求的化學(xué)信息學(xué)教材，目前主要的教材有中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)邵學(xué)廣老師主編《化學(xué)信息學(xué)》、廈門大學(xué)陳明旦老師《化學(xué)信息學(xué)》、四川大學(xué)李夢龍老師《化學(xué)信息學(xué)》、南京大學(xué)丁彥斌老師《化學(xué)信息學(xué)》、海南大學(xué)付云芝老師《實用化學(xué)信息學(xué)》、南京大學(xué)繆強(qiáng)老師《化學(xué)信息學(xué)導(dǎo)論》等。為了促進(jìn)我國化學(xué)信息學(xué)學(xué)科的發(fā)展，國內(nèi)主要的機(jī)構(gòu)和學(xué)校均多次召開學(xué)術(shù)會議，在 2000年、 2001分別舉辦了兩次化學(xué)信息學(xué)學(xué)術(shù)會議，在2005年10月，舉辦了“化學(xué)計量學(xué)與化學(xué)信息學(xué)發(fā)展與隊伍建設(shè)研討會”，近年來，每次中國化學(xué)學(xué)會組織的學(xué)術(shù)年會，均設(shè)定化學(xué)信息學(xué)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(xué)科發(fā)展?；瘜W(xué)信息學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展期。

目前，國內(nèi)化學(xué)信息學(xué)教授的內(nèi)容和國外存在一些差異。國內(nèi)主要教授的內(nèi)容是化學(xué)信息的獲取，包括文獻(xiàn)的檢索與整理；數(shù)據(jù)的處理，主要是化學(xué)結(jié)構(gòu)的可視化；簡單的計算機(jī)模擬計算，還有一些軟件的使用，如文獻(xiàn)管理軟件(Endnote、Biblioscape、Note Express等)、origin軟件、化學(xué)公式編輯軟件(Chem draw、IS Isdraw、Chem window等)、化學(xué)結(jié)構(gòu)可視化軟件(Chem 3D、DS ViewerPro、HyperChem等)等，但不包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計內(nèi)容。國內(nèi)的化學(xué)信息學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容相對簡單、容易理解、便于學(xué)生掌握，符合我國的國情，但是我國化學(xué)信息學(xué)的發(fā)展和國外相比還存在一定的差距，仍存在很大的發(fā)展空間，伴隨計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在這個高速發(fā)展的信息時代，相信化學(xué)信息學(xué)學(xué)科的發(fā)展必然會越來越成熟，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，教學(xué)內(nèi)容和手段必將越來越完善。

2　《化學(xué)信息學(xué)》的教學(xué)思考

2.1鼓勵學(xué)生自學(xué)，教師上課引導(dǎo)

中國自古以來的教學(xué)就是老師教、學(xué)生學(xué)的“填鴨式”教學(xué)，隨著新中國的成立，這種現(xiàn)象逐漸得到改觀，但仍有部分教師仍采用這種教學(xué)模式，特別是在大學(xué)課堂。大學(xué)是一個開放的學(xué)習(xí)平臺，他不應(yīng)該拘謹(jǐn)于教與學(xué)這兩者之間，應(yīng)該主動去開發(fā)學(xué)生的自主的學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生主動去學(xué)習(xí)掌握知識，最大發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。這也是國外大學(xué)采用“啟發(fā)式”教學(xué)的原因?；瘜W(xué)信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，里面包含著非常豐富化學(xué)和信息學(xué)的知識。隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)信息學(xué)的發(fā)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?qū)е吕蠋熜枰粩嗟母抡n堂的內(nèi)容，理論內(nèi)容不斷增多，而又不同于教材，學(xué)生不可能在短時間內(nèi)掌握這些知識，而且一旦課堂上某些地方?jīng)]有聽懂，學(xué)生對后面的知識就會完全失去興趣。所以，鼓勵學(xué)生自學(xué)，尤其是一些需要計算機(jī)操作的部分，要求提前預(yù)習(xí)，然后教師在上課時注重引導(dǎo)、啟發(fā)，最大的開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這種教學(xué)方式，有助于學(xué)生對化學(xué)信息學(xué)內(nèi)容的掌握。

2.2理論教學(xué)與實驗實踐教學(xué)相結(jié)合，理論課允許使用計算機(jī)

國家現(xiàn)在培養(yǎng)的都是理論素質(zhì)過硬、創(chuàng)新思維豐富、動手能力極強(qiáng)的復(fù)合型人才。大學(xué)教育體現(xiàn)的就是復(fù)合型人才的培養(yǎng)，本科教育和研究生教育均設(shè)置了豐富的實驗實踐教學(xué)課程。毛主席說過“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，理論要與實踐相結(jié)合，兩者相輔相成，密不可分。實驗實踐教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生對理論知識的掌握和理解，促進(jìn)學(xué)生對知識的應(yīng)用?；瘜W(xué)信息學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的課程，沒有實踐，學(xué)生就根本不能很好的掌握基本理論知識?；瘜W(xué)信息學(xué)適宜采用多媒體教學(xué)，理論課堂內(nèi)容豐富，信息量大，大多需要上機(jī)實踐，學(xué)生才能對所學(xué)的知識能夠充分的掌握并且應(yīng)用。結(jié)合各校的實際情況，建議2學(xué)時理論課配套2學(xué)時上機(jī)，同時允許理論課可以使用計算機(jī)，整個學(xué)期教學(xué)下來，學(xué)生對知識掌握的程度好于傳統(tǒng)教學(xué)方式。如果條件允許，可以完全采用機(jī)房上機(jī)教學(xué)，每次課理論部分講授詳略得當(dāng)，留有一定的時間讓學(xué)生練習(xí)，消化，效果會更好。

2.3自由、開放的考核方式

考核是教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，它是課程教學(xué)質(zhì)量的重要檢驗手段，且對教學(xué)工作具有一定的指導(dǎo)意義。每一門課程都有自己的考核方式，學(xué)生們都希望能夠通過考核并取得優(yōu)異的成績。傳統(tǒng)的考核方式是終結(jié)性考核制度，即以最終的考試或者考核結(jié)果為課程考核結(jié)果，這種考核方式無法及時、全面反應(yīng)教師教學(xué)情況，尤其是反應(yīng)教學(xué)效率低下等情況[6]，也不能真實的反應(yīng)出學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)精力不足，批改作業(yè)不及時，甚至不留作業(yè)，課程缺乏平時考核，導(dǎo)致學(xué)生缺少學(xué)習(xí)動力，學(xué)習(xí)風(fēng)氣不佳[7]。在大學(xué)，不能采取單一的終結(jié)性考核方式，應(yīng)該注重多種考核方式相結(jié)合，全面權(quán)衡各考核內(nèi)容的比重，以達(dá)到最優(yōu)的考核效果，獲得最佳的考核結(jié)果。有的學(xué)校期末考試占50%，平時占50%,平時又包括考勤，作業(yè)，隨堂考試

等。有的學(xué)校期末考試占40%，增加平時考試的比例，考試次數(shù)不定。基于此，結(jié)合化學(xué)信息學(xué)的實踐性強(qiáng)的特點，考核方式適宜采用上機(jī)+平時+論文比例分別為40%、20%、40%，三者的比例也可以根據(jù)各高校的具體情況而定。上機(jī)主要是根據(jù)每次理論課的內(nèi)容，做相應(yīng)的練習(xí)，練習(xí)內(nèi)容不局限于教師制定的內(nèi)容，最后提交上機(jī)報告，老師在上機(jī)結(jié)束前，進(jìn)行點評，課上點評也可以督促學(xué)生，提升學(xué)習(xí)動力。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和完成質(zhì)量，給學(xué)生一個上機(jī)成績。課程結(jié)課論文，在一定程度上體現(xiàn)了學(xué)生對知識的掌握情況，而且國內(nèi)化學(xué)信息學(xué)課程主要鍛煉學(xué)生科技論文的寫作能力。所以，論文的內(nèi)容不限制，但是對論文格式要嚴(yán)格要求，完全參照科技論文的寫作要求，而且詳細(xì)、全面反應(yīng)出課程教授的內(nèi)容：利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行文獻(xiàn)分析、檢索與處理，利用origin等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、做圖，利用文獻(xiàn)管理軟件(Endnote、Biblioscape、Note Express等)進(jìn)行參考文獻(xiàn)整理、插入，利用化學(xué)軟件(Chem draw、Chem 3D等)進(jìn)行公式的編輯和化學(xué)結(jié)構(gòu)的可視化等。這樣的考核方式，筆者認(rèn)為可以較全面的反映出教師的教學(xué)質(zhì)量、學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3　結(jié)　語

化學(xué)信息學(xué)是一門多學(xué)科交叉的前沿學(xué)科，在培養(yǎng)化學(xué)化工應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才方面起著重要的作用。伴隨著化學(xué)信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容需要不斷的更新，教學(xué)方式需要不斷的完善，考核方式需要不斷的改革創(chuàng)新，教學(xué)水平需要不斷的提高，國內(nèi)化學(xué)信息學(xué)的教學(xué)發(fā)展日趨成熟?；瘜W(xué)信息學(xué)主講教師需要取長補(bǔ)短，吸取各優(yōu)秀課程的精華，融匯貫通于化學(xué)信息學(xué)的教學(xué)之中。新疆目前處于高速的發(fā)展期，國家大力扶持新疆的發(fā)展，人才的需求種類和需求量不斷的增加。隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，新疆對化學(xué)及化學(xué)信息學(xué)類人才的需求會急劇增加，所以，新疆高校應(yīng)積極開展化學(xué)信息學(xué)類課程。相信不久的將來，化學(xué)信息學(xué)在祖國的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人才培養(yǎng)方面的作用會逐漸突顯出來，尤其是新疆的建設(shè)，而且會越來越重要。

[1]解征.化學(xué)信息學(xué)的研究進(jìn)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(xué)信息學(xué)的涵義及教育[J].大學(xué)化學(xué),2002,17(1):38-41.

[4]陳明旦.化學(xué)信息學(xué).2版[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[5]高盤良,姚天揚.當(dāng)前化學(xué)教學(xué)改革若干問題的意見[J].大學(xué)化學(xué),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(xué)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(xué)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(xué)校長基金項目(TDZKSS201418)。

李秀敏(1986-)，女，碩士，講師，研究方向工業(yè)催化。

穆金城(1987-)，男，碩士，講師，研究方向綠色氧化、工業(yè)催化。

G642

A

1001-9677(2016)04-0182-03