代昭　紀(jì)妍妍　卞?；?/p>

【摘 要】本文針對(duì)目前傳統(tǒng)化學(xué)軟件類(lèi)課程教學(xué)中，課堂教學(xué)與上機(jī)教學(xué)分離的缺點(diǎn)，導(dǎo)致目前此類(lèi)課程教學(xué)碎片化，學(xué)生學(xué)習(xí)與知識(shí)掌握脫節(jié)的問(wèn)題，提出以復(fù)雜實(shí)例為講解目標(biāo)，學(xué)生在課堂中直接模仿教師操作過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，替代傳統(tǒng)上機(jī)教學(xué)的改革模式，取得了良好教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)軟件；課程教學(xué)；改革；教學(xué)模式

隨著現(xiàn)在科技進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)在專(zhuān)業(yè)和科研中的逐步應(yīng)用和推廣，專(zhuān)業(yè)軟件成為科研、生產(chǎn)和教學(xué)中必不可少的素養(yǎng)之一[1]，在化學(xué)與化工專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，Chemoffice和Origin成為最基礎(chǔ)也是最重要的專(zhuān)業(yè)軟件，而且目前用人單位也非?？粗貙W(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，但是大量研究生進(jìn)入課題后，他們?cè)谧珜?xiě)科技論文與畢業(yè)論文時(shí)，無(wú)法熟練使用這兩款軟件，這限制了論文的整體水平。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各門(mén)學(xué)科內(nèi)已經(jīng)廣泛使用各種專(zhuān)業(yè)軟件，眾所周知，圖形化的描述要比文字等表達(dá)方式更為直接、詳細(xì)和準(zhǔn)確，因此計(jì)算機(jī)輔助繪圖技術(shù)已經(jīng)成為化學(xué)、化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的重要表達(dá)方式，在科技論文的撰寫(xiě)與數(shù)據(jù)處理方面非常重要。隨著生物信息學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展，大數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。本文作者累積了數(shù)年的國(guó)內(nèi)化學(xué)軟件類(lèi)課程教學(xué)經(jīng)歷與國(guó)外留學(xué)經(jīng)歷，本文擬就此類(lèi)課程的教學(xué)模式進(jìn)行深入探討。

1 傳統(tǒng)教學(xué)的模式

目前，傳統(tǒng)的軟件類(lèi)課程教學(xué)與普通課程并無(wú)太大差別，教師使用ppt等演示文稿首先進(jìn)行課堂教學(xué)，在每章結(jié)束或者全部課程結(jié)束后，安排學(xué)生上機(jī)教學(xué)。這種教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)是課時(shí)較容易掌握，整體課時(shí)量較大[2]。缺點(diǎn)是每款軟件都是從菜單功能講起，然后進(jìn)入某個(gè)模塊，講解某個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例后，進(jìn)入下一個(gè)功能，講述過(guò)程十分凌亂，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)于碎片化，課堂教學(xué)后，所能記憶的信息有限，且都是碎片化的信息，不利于對(duì)軟件整體的理解。雖然在每章結(jié)束后，學(xué)生可以通過(guò)上機(jī)對(duì)教師的講述內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)和強(qiáng)化，但是教學(xué)與上機(jī)的相隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，學(xué)生上機(jī)時(shí)對(duì)內(nèi)容依然非常陌生。

2 傳統(tǒng)教學(xué)的課時(shí)安排

2012年我系面向化學(xué)工程與技術(shù)碩士研究生開(kāi)設(shè)了《化學(xué)軟件基礎(chǔ)》課程，共計(jì)32課時(shí)，共講述辦公軟件（office），繪圖軟件（Chemoffice，AutoCAD，Origin，Photoshop和3Dmax），編程軟件（Matlab），分子模擬軟件（Gaussian）共計(jì)8款軟件，平均每款軟件講授課時(shí)為4課時(shí)[2]。由于國(guó)內(nèi)眾多兄弟院校均在本科生階段開(kāi)設(shè)類(lèi)似課程，因此2013年，我系將《化學(xué)軟件基礎(chǔ)》課程開(kāi)設(shè)為三年級(jí)本科生的選修課程，講述內(nèi)容依然為上述8款軟件，課時(shí)壓縮為16課時(shí)。從目前課程的運(yùn)行情況來(lái)看，本門(mén)課程主要面臨兩個(gè)主要問(wèn)題：（1）講述軟件較多，講述較為寬泛，平均每款軟件只能講述2個(gè)課時(shí)，教學(xué)效果較差，每款軟件只能講述最基礎(chǔ)的內(nèi)容。（2）講述內(nèi)容單調(diào)，目前的講述內(nèi)容均為如何使用軟件，但學(xué)生對(duì)目前這些軟件在科研與生產(chǎn)實(shí)際中有哪些使用實(shí)例并不清楚。后續(xù)學(xué)生每個(gè)軟件4學(xué)時(shí)的上機(jī)課時(shí)并不能掌握課堂講述內(nèi)容。

3 課堂教學(xué)模式與課時(shí)改革

以32課時(shí)為例，在講述內(nèi)容方面，削減軟件數(shù)量，共講述ChemOffice，Photoshop，Origin，Matlab等4款軟件。其中，Microsoft Office屬于目前最流行的辦公軟件，大部分學(xué)生對(duì)于該軟件的使用已經(jīng)非常熟悉，因此可不列為教學(xué)內(nèi)容。Chemoffice是Cambridgesoft公司的一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)化學(xué)專(zhuān)業(yè)使用的軟件包，其中ChemDraw，Chem3D，ChemFinder，ChemInfo是最常用的模塊。Chemdraw的主要功能是用于繪制反應(yīng)方程式和流程圖，包含各種常用化學(xué)鍵、分子式等模板可供使用，是目前繪制方程式和流程圖最常用的軟件，并且可以根據(jù)所繪制的分子式生成該化合物的模擬核磁共振譜圖，對(duì)于化學(xué)研究和工業(yè)生成有巨大的幫助。而Chem3D的最重要功能是可將所繪制的二維分子式轉(zhuǎn)化為3D視圖。ChemFinder是該軟件的一個(gè)數(shù)據(jù)管理模塊，可以用于檢索化合物的結(jié)構(gòu)，分子式等信息。ChemInfo是一個(gè)化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，包含數(shù)十萬(wàn)種化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，分子式，物性常數(shù)等信息。因此，整個(gè)ChemOffice軟件自身構(gòu)成了一個(gè)龐大的化學(xué)系統(tǒng)，整合了大多數(shù)使用者所需的功能。

Origin是OriginLab公司推出的數(shù)據(jù)分析和繪圖軟件，現(xiàn)在的最高版本為2015版，它的主要功能包括：數(shù)據(jù)分析（排序、調(diào)整、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、頻譜變換、曲線擬合），繪圖，與編程。其特點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單，采用直觀的、圖形化的、面向?qū)ο蟮拇翱诓藛魏凸ぞ邫诓僮鳎嬷С质髽?biāo)右鍵、支持拖方式繪圖等。目前絕大多數(shù)的科學(xué)期刊都要求使用Origin軟件進(jìn)行圖形的繪制，它是目前在全世界被廣泛使用，被公認(rèn)為是最快、最靈活、使用最容易的工程繪圖軟件。具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，包括線性回歸，非線性擬合，插值，頻譜分析，3D繪圖等。因此也成為化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的軟件之一。

Matlab軟件是目前數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域功能完備、使用較為簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)與計(jì)算分析軟件，可以用于化學(xué)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)計(jì)算、結(jié)果處理、微分方程的數(shù)值解析等方面，且可以與Origin軟件進(jìn)行編程。

因此，本專(zhuān)業(yè)的主要課時(shí)用于最基礎(chǔ)的Chemoffice，Origin，Matlab這三款軟件上，其中最復(fù)雜的Origin和Matlab兩款軟件的課時(shí)均為10課時(shí)，達(dá)到深入講述這兩款軟件的目的。

化學(xué)軟件的使用主要是用來(lái)解決科研與生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，示意圖，反應(yīng)方程式，總結(jié)報(bào)告等方面，因此，在教學(xué)模式上，改革以往課堂教學(xué)與上機(jī)教學(xué)分開(kāi)的模式，要求學(xué)生必須攜帶筆記本電腦上課；改變碎片化教學(xué)從菜單和功能講起的傳統(tǒng)模式，以現(xiàn)代高水平科技論文中所使用的化學(xué)軟件為實(shí)際例子，結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、繪圖、數(shù)據(jù)分析等方面，全方位分析高水平科技論文中的軟件使用技巧，繪圖布局，數(shù)據(jù)分析以提高講述效果，在課堂講述時(shí)，要求學(xué)生必須通過(guò)個(gè)人的筆記本電腦模擬教師的操作，并完成全部繪圖。

4 改革效果

目前上述改革已經(jīng)實(shí)施一年，雖然總體上沒(méi)有了單獨(dú)的上機(jī)教學(xué)，從總課時(shí)量上減少了課時(shí)，但是教學(xué)效果避免了碎片化，學(xué)生至上課伊始就直接接觸軟件的使用，教學(xué)與學(xué)習(xí)效果有了極大的提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐順，張勇，趙曉洋，劉宏民.常用化學(xué)軟件多媒體教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)研究[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2005，22（12）：1142-1145.

[2]竇立巖，汪麗梅.《高分子材料計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程改革和探索[J].科技信息， 2011，（23）：454-455.

[3]卞?；郏?，趙世懷，紀(jì)妍妍.化學(xué)軟件基礎(chǔ)課程教學(xué)[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊）， 2015，（5）：136-137.

[責(zé)任編輯：王楠]