《化學信息學》課程教學的探索與創新

袁斌芳　石文兵　郭曉剛　丁世敏

【摘要】本文簡要介紹了在普通地方高校中，《化學信息學》在教授過程中的現狀以及存在的問題，根據作者所在學校的教學實踐對《化學信息學》這門課程的教學進行了探索，并提出了行之有效的改革和創新方法，以便更好地提高學生的主觀能動性。

【關鍵詞】化學信息學 教學實踐 教學改革

【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）09-0116-02

進入21世紀以后，隨著計算機與網絡信息技術的快速發展，化學信息學作為一門新興的交叉型學科[1-2]已經成為化學與化工工作者關注的熱點學科之一[3]。化學信息學作為表達、管理、分析、模擬以及傳播，以實現化學信息的提取，轉化與共享，揭示化學信息的實質與內在聯系的學科，已經走進了國內外高校的課堂。上世紀末，北京大學、清華大學、南開大學等重點高校率先在國內開設了化學信息學的相關課程[4]。隨后，各地方高校也紛紛效仿增設了《化學信息學》課程。對于重點高校來說，它們有著豐富的網絡信息資源、數據庫資源以及完善的教育教學資源體系，這門課的教學安排相對比較靈活，自由；而對于地方高校，受學校資源和財力的限制，學校能夠為這門課提供的網絡資源、數據庫資源以及教學輔助資源是相當有限的。因此，在化學信息學的開設與教學過程中面臨著比較大的挑戰。針對這一挑戰，筆者在教授這門課程的過程中，做出了一些探索與改革。

一、對地方高校信息資源獲取的探索與改革

隨著科學技術的快速發展，化學化工信息的數量呈現出幾何倍的增長。但是大多數的信息資源被國內外的大型網站（如：國外的ACS、Elsevier和RSC等；國內的中國知網和萬方等）壟斷，在國內只有少數的重點高校才具有雄厚的財力購買這些付費性的網站。對于地方高校，特別是區縣內的高校而言，幾乎沒有經濟力量購買昂貴的外文網站，更有甚者有些高校連最便宜的中文網站也無力購買。在這種情況下，《化學信息學》這門課程只能停留在教師的PPT課件上，直接導致學生無法全面地獲取有關于化學化工的相關信息，嚴重影響了學生對《化學信息學》這門課程的興趣。

為了解決上述問題，我們在《化學信息學》的教學過程中做了如下的一些改革。首先，利用重點高校甚至于國外高校的圖書館系統，例如：重慶大學、清華大學和廈門大學等國內名牌高校；哈佛大學以及劍橋大學等國外名牌高校的圖書館系統。在教授過程中，進入這些高校的圖書館系統，讓學生們直觀地了解化學化工的文獻、期刊和專利，更有利于提高學生的求知欲。其次，利用本校圖書館中的文獻傳遞系統或網上圖書館文獻查找與傳遞系統。在本校圖書館中，一般學校都會購買一些數據庫，學生可以依靠本校的圖書館管理系統達到對化學化工文獻和期刊等信息的基本了解。利用網上圖書館，例如：深圳文獻港和百鏈云圖書館等，可以讓學生們更全面地獲取化學化工文獻。再次，充分利用網絡免費資源查詢系統。最常用的學術網站有 Google學術、百度學術等；最常用的學術論壇有小木蟲、龍馳學術資源網等；最流行的信息交流群有QQ學術交流群和微信學術交流群等。通過介紹這些免費的網絡系統資源，可以豐富學生查詢化學化工類文獻的渠道，提高學生的學習能動性。

二、對計算機化學軟件學習的探索與思考

在傳統的教學中，普遍存在著把《化學信息學》當成文獻檢索課來教授，很少涉及到計算機化學軟件的介紹與講解。然而依靠于計算機與網絡信息技術而發展的化學信息學這門學科，勢必要在課程中涉及到各類計算機化學軟件。因此，在化學信息學課程中增加化學軟件的學習是必不可少的。面對眾多的軟件，選擇什么樣的軟件作為教學教授的主要內容，很值得我們去探索。

筆者經過多年的教學探索與實踐，對化學信息學這門課程中計算化學軟件的學習做了系統的設計。首先，在本科生的學習中，會用到各種數據處理與圖形繪制軟件，經過我們的探索發現Origin不但具有強有力的數據處理能力還可以繪制各種圖表，教授化學和化工專業的學生Origin軟件是最理想的選擇。其次，在本科學習目標中，要求學生了解分子拓撲結構和簡單繪制分子結構。掌握分子結構繪圖軟件ChemBioOffice的使用，可以幫助學生們完成這一學習目標，并能通過軟件進行三維分子結構的顯示及繪制化學化工實驗裝置圖。再次，化學類本科生必須具備獲取分子結構和性質等信息的計算機推演能力。初步掌握使用分子建模與分析軟件HyperChem和GaussView，了解分子計算軟件Gaussian和Material studio，促使學生掌握基本的分子設計和化學計算方法，培養學生使用化學信息技術及其產品的能力，發展化學信息技術的決策能力、創新能力和終身學習能力。

三、結語

教學效率往往很大程度依賴于教學內容和教學方式。我校通過對高校信息資源獲取方式以及計算機化學軟件學習的改革與創新后，取得了不錯的教學效果，大大提高了學生上課的積極性，激發了學生的求知欲，培養了學生的化學信息素養和自主創新能力。學生更好地獲得了從事化學學科相關工作所需的化學信息資源，為后續課程學習以及今后從事教學和科研打下堅實的理論基礎。

參考文獻：

[1] 楊錦瑜，朱莉萍.地方高校化學信息學課程教學改革探討[J].廣東化工，2013（13）：228-229.

[2] 武承林.《化學信息學》課程的教學改革與創新[J].廣東化工，2013（11）：254-255.

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

基金項目：長江師范學院人才啟動項目（項目編號：2017KYQD116）。

作者簡介：袁斌芳（1985.11-），男，漢族，山東人，講師，博士，研究方向：催化反應機理的理論研究。