《化学信息学》课程教学的探索与创新

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  【摘要】本文简要介绍了在普通地方高校中,《化学信息学》在教授过程中的现状以及存在的问题,根据作者所在学校的教学实践对《化学信息学》这门课程的教学进行了探索,并提出了行之有效的改革和创新方法,以便更好地提高学生的主观能动性。
  【关键词】化学信息学 教学实践 教学改革
  【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)09-0116-02
  进入21世纪以后,随着计算机与网络信息技术的快速发展,化学信息学作为一门新兴的交叉型学科[1-2]已经成为化学与化工工作者关注的热点学科之一[3]。化学信息学作为表达、管理、分析、模拟以及传播,以实现化学信息的提取,转化与共享,揭示化学信息的实质与内在联系的学科,已经走进了国内外高校的课堂。上世纪末,北京大学、清华大学、南开大学等重点高校率先在国内开设了化学信息学的相关课程[4]。随后,各地方高校也纷纷效仿增设了《化学信息学》课程。对于重点高校来说,它们有着丰富的网络信息资源、数据库资源以及完善的教育教学资源体系,这门课的教学安排相对比较灵活,自由;而对于地方高校,受学校资源和财力的限制,学校能够为这门课提供的网络资源、数据库资源以及教学辅助资源是相当有限的。因此,在化学信息学的开设与教学过程中面临着比较大的挑战。针对这一挑战,笔者在教授这门课程的过程中,做出了一些探索与改革。
  一、对地方高校信息资源获取的探索与改革
  随着科学技术的快速发展,化学化工信息的数量呈现出几何倍的增长。但是大多数的信息资源被国内外的大型网站(如:国外的ACS、Elsevier和RSC等;国内的中国知网和万方等)垄断,在国内只有少数的重点高校才具有雄厚的财力购买这些付费性的网站。对于地方高校,特别是区县内的高校而言,几乎没有经济力量购买昂贵的外文网站,更有甚者有些高校連最便宜的中文网站也无力购买。在这种情况下,《化学信息学》这门课程只能停留在教师的PPT课件上,直接导致学生无法全面地获取有关于化学化工的相关信息,严重影响了学生对《化学信息学》这门课程的兴趣。
  为了解决上述问题,我们在《化学信息学》的教学过程中做了如下的一些改革。首先,利用重点高校甚至于国外高校的图书馆系统,例如:重庆大学、清华大学和厦门大学等国内名牌高校;哈佛大学以及剑桥大学等国外名牌高校的图书馆系统。在教授过程中,进入这些高校的图书馆系统,让学生们直观地了解化学化工的文献、期刊和专利,更有利于提高学生的求知欲。其次,利用本校图书馆中的文献传递系统或网上图书馆文献查找与传递系统。在本校图书馆中,一般学校都会购买一些数据库,学生可以依靠本校的图书馆管理系统达到对化学化工文献和期刊等信息的基本了解。利用网上图书馆,例如:深圳文献港和百链云图书馆等,可以让学生们更全面地获取化学化工文献。再次,充分利用网络免费资源查询系统。最常用的学术网站有 Google学术、百度学术等;最常用的学术论坛有小木虫、龙驰学术资源网等;最流行的信息交流群有QQ学术交流群和微信学术交流群等。通过介绍这些免费的网络系统资源,可以丰富学生查询化学化工类文献的渠道,提高学生的学习能动性。
  二、对计算机化学软件学习的探索与思考
  在传统的教学中,普遍存在着把《化学信息学》当成文献检索课来教授,很少涉及到计算机化学软件的介绍与讲解。然而依靠于计算机与网络信息技术而发展的化学信息学这门学科,势必要在课程中涉及到各类计算机化学软件。因此,在化学信息学课程中增加化学软件的学习是必不可少的。面对众多的软件,选择什么样的软件作为教学教授的主要内容,很值得我们去探索。
  笔者经过多年的教学探索与实践,对化学信息学这门课程中计算化学软件的学习做了系统的设计。首先,在本科生的学习中,会用到各种数据处理与图形绘制软件,经过我们的探索发现Origin不但具有强有力的数据处理能力还可以绘制各种图表,教授化学和化工专业的学生Origin软件是最理想的选择。其次,在本科学习目标中,要求学生了解分子拓扑结构和简单绘制分子结构。掌握分子结构绘图软件ChemBioOffice的使用,可以帮助学生们完成这一学习目标,并能通过软件进行三维分子结构的显示及绘制化学化工实验装置图。再次,化学类本科生必须具备获取分子结构和性质等信息的计算机推演能力。初步掌握使用分子建模与分析软件HyperChem和GaussView,了解分子计算软件Gaussian和Material studio,促使学生掌握基本的分子设计和化学计算方法,培养学生使用化学信息技术及其产品的能力,发展化学信息技术的决策能力、创新能力和终身学习能力。
  三、结语
  教学效率往往很大程度依赖于教学内容和教学方式。我校通过对高校信息资源获取方式以及计算机化学软件学习的改革与创新后,取得了不错的教学效果,大大提高了学生上课的积极性,激发了学生的求知欲,培养了学生的化学信息素养和自主创新能力。学生更好地获得了从事化学学科相关工作所需的化学信息资源,为后续课程学习以及今后从事教学和科研打下坚实的理论基础。
  参考文献:
  [1] 杨锦瑜,朱莉萍.地方高校化学信息学课程教学改革探讨[J].广东化工,2013(13):228-229.
  [2] 武承林.《化学信息学》课程的教学改革与创新[J].广东化工,2013(11):254-255.
  [3] 徐光宪.关于化学信息学的探索与思考[J].中国科学B辑:化学,2007,37(1):6-11.
  [4] 邵学广,蔡文生.化学信息学及其课程建设[J].大 学化学,2002, 17(3):12-15.
  基金项目:长江师范学院人才启动项目(项目编号:2017KYQD116)。
  作者简介:袁斌芳(1985.11-),男,汉族,山东人,讲师,博士,研究方向:催化反应机理的理论研究。
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