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大數(shù)據(jù)背景下農(nóng)林院校研究生化學(xué)信息基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

2019-02-16 14:38朱樹(shù)華尹洪宗黃丹丹孟慶喜張麗麗張瑞霞
山東化工 2019年12期
關(guān)鍵詞:信息學(xué)農(nóng)林研究生

朱樹(shù)華,尹洪宗,黃丹丹,孟慶喜,張麗麗,張瑞霞

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,山東 泰安 271018)

計(jì)算機(jī)化學(xué),是由化學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)科相結(jié)合形成的。經(jīng)過(guò)多年的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為多種信息資源的重要傳遞介質(zhì)。"化學(xué)信息學(xué)"作為一個(gè)嶄新的學(xué)科,隨著計(jì)算機(jī)化學(xué)的迅速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)化化學(xué)信息的不斷更新?lián)Q代,正在以一個(gè)活躍并且進(jìn)展勢(shì)頭迅猛的新型交叉領(lǐng)域出現(xiàn)[1]。

在目前社會(huì)的大數(shù)據(jù)背景下,傳統(tǒng)的化學(xué)信息類(lèi)課程教學(xué)存在諸多的譬如課堂教學(xué)與上機(jī)教學(xué)分離等問(wèn)題,這些問(wèn)題導(dǎo)致課程教學(xué)碎片化,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)與知識(shí)掌握。針對(duì)這一問(wèn)題,鄭夢(mèng)菲等[2]和Pence等[3]針對(duì)當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景提出了將數(shù)據(jù)管理融入到本科生課程中去的必要性和思路。胡斌等人[4]借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)替代掉傳統(tǒng)教學(xué),單獨(dú)的上機(jī)教學(xué)被保留下來(lái),重點(diǎn)優(yōu)化了考核方式。鐘登杰[5]等人對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)模式改革,將上課、實(shí)驗(yàn)和測(cè)試全部安排在學(xué)校計(jì)算機(jī)中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在這一模式下,課堂講授與上機(jī)實(shí)踐緊密結(jié)合在一起,通過(guò)多媒體教學(xué)軟件,授課老師在教師機(jī)上講授演示。當(dāng)授課教師在教師機(jī)上講授演示一段時(shí)間后,立刻讓學(xué)生跟蹤操作,這大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而使上課和教學(xué)質(zhì)量有明顯提高。但由于學(xué)生人數(shù)多但密度低,機(jī)房空間較大,因而課堂管理難度比較大,上課時(shí)學(xué)生容易出現(xiàn)多種不認(rèn)真聽(tīng)講現(xiàn)象。袁斌芳[6]等人提出通過(guò)改革對(duì)高效信息資源獲取方式及計(jì)算機(jī)軟件學(xué)習(xí)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)信息素養(yǎng)以及自主創(chuàng)新能力。Scalfani等[7]嘗試用化學(xué)研究素養(yǎng)課程來(lái)替代傳統(tǒng)的研究生文獻(xiàn)研討會(huì),用2周時(shí)間介紹化學(xué)信息資源,用3周時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵分析,用2周時(shí)間教學(xué)生進(jìn)行科技寫(xiě)作,并用1周時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行科技報(bào)告。學(xué)生反應(yīng)良好。Juhela等[8]針對(duì)尚未系統(tǒng)學(xué)習(xí)信息學(xué)的學(xué)生建立了以問(wèn)題為基礎(chǔ)的學(xué)生信息素養(yǎng)提升的排泄系統(tǒng)章節(jié)學(xué)習(xí)方法。Baykoucheva等[9]將EndNote軟件融入到小班教學(xué)和大班教學(xué)中,并讓學(xué)生通過(guò)Google Scholar、PubMed、Scopus、SciFinder、Web of Science等查找管理文獻(xiàn)和了解化合物的性質(zhì),取得了較好的效果。Currano[10]也嘗試將化學(xué)信息學(xué)引入研究生課程中,有效幫助研究生提高了化學(xué)信息學(xué)素養(yǎng)。

國(guó)內(nèi)同行在研究生化學(xué)信息基礎(chǔ)課程建設(shè)方面則未見(jiàn)報(bào)道。與本科生相比,研究生對(duì)于化學(xué)信息學(xué)技能有著更加迫切的需求?,F(xiàn)階段,我國(guó)高等農(nóng)林院校研究生生源方面質(zhì)量亟待提高、學(xué)科專(zhuān)業(yè)分配無(wú)法兼顧均衡與對(duì)口等問(wèn)題。因此,加強(qiáng)農(nóng)林院校研究生的化學(xué)信息學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),對(duì)于提升農(nóng)林院校研究生的科研能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等具有積極作用。

1 《化學(xué)信息學(xué)》課程的特點(diǎn)與問(wèn)題

化學(xué)信息學(xué)是最近幾年迅速崛起的新的化學(xué)領(lǐng)域的分支,作為一門(mén)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)科,化學(xué)信息學(xué)對(duì)海量的化學(xué)信息有著管理,分析,模擬以及傳播等多項(xiàng)功能,借此能夠?qū)崿F(xiàn)多種化學(xué)信息的迅速提取,信息之間的互相轉(zhuǎn)化與共享。借助計(jì)算機(jī)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要研究手段?;瘜W(xué)信息學(xué)包含了利用計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)管理、表示、分析、模擬化學(xué)信息等功能。

化學(xué)信息學(xué)課程教學(xué)主要具備以下幾個(gè)特點(diǎn):①計(jì)算機(jī)命令的量比較大,命令執(zhí)行之后獲得大量結(jié)果需要進(jìn)行具體詳細(xì)的描述;②大量網(wǎng)絡(luò)工具的使用方法需要進(jìn)行詳細(xì)解釋?zhuān)虎壅f(shuō)明問(wèn)題的方式更多地需要采用彩色圖形甚至動(dòng)畫(huà)。因此,傳統(tǒng)的單純講述及板書(shū)說(shuō)明的教學(xué)方式將由此面臨兩個(gè)主要問(wèn)題:(1)關(guān)于軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的描述占據(jù)主要部分,較為寬泛的講述使得每款軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的講述時(shí)間在1.5~2小時(shí),每款軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)只能依靠講述的方式展示最基礎(chǔ)的內(nèi)容。(2)講述內(nèi)容較為單一,目前的講述內(nèi)容均關(guān)于軟件的使用和數(shù)據(jù)庫(kù)搜索,但學(xué)生對(duì)目前這些軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的使用實(shí)例的認(rèn)識(shí)并不十分清晰;因此在教學(xué)過(guò)程中也難以進(jìn)行清楚地表達(dá),教學(xué)效果比較差。

2 《化學(xué)信息學(xué)》教學(xué)模式的改革

由于化學(xué)信息學(xué)課程的特點(diǎn),傳統(tǒng)的純粹理論講授較為枯燥,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低,教學(xué)效果不理想。因而,采用理論講授與上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合的教授方式,對(duì)研究生實(shí)施小班教學(xué),根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)研究生的需求和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行特色教學(xué),重點(diǎn)突出專(zhuān)業(yè)軟件的使用。要求研究生自帶筆記本電腦到課堂上,在上課時(shí),教師講解和學(xué)生操作將同步進(jìn)行。

化學(xué)信息學(xué)是一門(mén)具有很強(qiáng)應(yīng)用性和實(shí)踐性的課程,如果僅僅依靠課堂上的時(shí)間,學(xué)生的信息收集與處理能力不能得到大幅度提高。為解決這一問(wèn)題,在教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)學(xué)生人數(shù)以及專(zhuān)業(yè)情況,將學(xué)生分為小組,通過(guò)課后小組任務(wù)與課堂小組討論的形式達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。課堂結(jié)束時(shí),以每一個(gè)小組為一個(gè)單位,由小組成員共同完成一份當(dāng)堂實(shí)踐報(bào)告并交給授課教師。新課開(kāi)始時(shí),在任課教師的引導(dǎo)下進(jìn)行簡(jiǎn)短的的小組間交流。

3 《化學(xué)信息學(xué)》教學(xué)內(nèi)容的改革

在大數(shù)據(jù)背景下,化學(xué)相關(guān)的信息資源更新極快,傳統(tǒng)教材明顯滯后,書(shū)籍印刷時(shí)的網(wǎng)址及軟件更新?lián)Q代致使教材內(nèi)容無(wú)法跟上時(shí)代的信息背景,更無(wú)法滿(mǎn)足教學(xué)要求。因此,我們參照多種教材以及網(wǎng)絡(luò)最新版軟件的使用方法精心制訂課程內(nèi)容。在完成傳統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)軟件使用方法的目的下向?qū)W生介紹化學(xué)信息學(xué)發(fā)展背景,在Google Scholar、PubMed、Scopus、SciFinder、Web of Science等數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上,針對(duì)農(nóng)林院校專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和研究生特點(diǎn),指導(dǎo)研究生拓展獲取專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的渠道,尤其專(zhuān)業(yè)特種文獻(xiàn)的獲?。贿M(jìn)而引導(dǎo)研究生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)(尤其英文文獻(xiàn))閱讀,在此基礎(chǔ)上對(duì)研究生進(jìn)行研究論文尤其英文論文等的寫(xiě)作訓(xùn)練。具體的途徑主要有:(1)充分利用本校的圖書(shū)館資源,熟練使用中、英文數(shù)據(jù)庫(kù)及多種免費(fèi)資源;(2)充分利用Google學(xué)術(shù)、谷粉搜搜、Sci-hub、維基百科等網(wǎng)絡(luò)資源查詢(xún)系統(tǒng)進(jìn)行有效信息檢索;(3)掌握小木蟲(chóng)、丁香園等學(xué)術(shù)資源論壇網(wǎng)站進(jìn)行文獻(xiàn)資源求助的方法;(4)與他校同學(xué)好友進(jìn)行文獻(xiàn)信息互助共享。

此外,教師會(huì)借助多媒體技術(shù)向?qū)W生演示EndNote、NoteExpress等文獻(xiàn)管理軟件以及ChemOffice、Origin、Matlab等繪圖軟件。如今軟件更新速度日益加快,這就要求教師及時(shí)更新并學(xué)習(xí)多種軟件的最新版本,掌握新版本的多種增刪功能,由此熟練指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)并熟練使用多類(lèi)軟件,如數(shù)據(jù)處理軟件SPSS、Origin、化學(xué)專(zhuān)業(yè)繪圖軟件Chemdraw、以及多種文獻(xiàn)管理軟件。此外,還會(huì)通過(guò)課堂實(shí)踐及課后小組任務(wù)進(jìn)而鞏固和提高學(xué)生扎實(shí)掌握多種化學(xué)軟件綜合運(yùn)用的能力。

4 更新考核方式

革除傳統(tǒng)筆試考核這種較為死板的課程認(rèn)定方式,選擇上機(jī)考核這種更為準(zhǔn)確客觀的成績(jī)認(rèn)定方式對(duì)學(xué)生的分析和解決問(wèn)題能力進(jìn)行判定。考核范圍劃為文獻(xiàn)檢索以及多種軟件的熟練使用。主要考核學(xué)生靈活使用多種軟件協(xié)同完成同一任務(wù)的能力及思維的發(fā)散程度。考核成績(jī)也由傳統(tǒng)的筆試成績(jī)+平時(shí)成績(jī)更新為小組任務(wù)成績(jī)+平時(shí)成績(jī)+文獻(xiàn)檢索成績(jī)+軟件操作成績(jī)。平時(shí)成績(jī)由課堂回答的次數(shù)及準(zhǔn)確率、當(dāng)堂練習(xí)共同構(gòu)成。在這種考核方式的督促下,學(xué)生上課的自主性及積極性被有效提高。

5 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)背景下,從海量數(shù)據(jù)中“提純”出有用的信息,對(duì)研究生科研能力而言是巨大的挑戰(zhàn)?;瘜W(xué)信息學(xué)作為一門(mén)應(yīng)用性極強(qiáng)的新型前沿學(xué)科,對(duì)于提高農(nóng)林院校研究生的綜合素質(zhì)具有積極意義。因此,本文以進(jìn)一步擴(kuò)大農(nóng)林院校研究生的文獻(xiàn)檢索和獲取途徑,提升研究生英語(yǔ)文獻(xiàn)閱讀分析能力和寫(xiě)作能力,掌握專(zhuān)業(yè)軟件的使用,為今后的科研工作和就業(yè)等創(chuàng)造良好的條件為目標(biāo),進(jìn)一步對(duì)化學(xué)信息基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容、方法和考核方式進(jìn)行多方面改革,有助于擴(kuò)展大數(shù)據(jù)背景下農(nóng)林院校研究生的視野,對(duì)于提升農(nóng)林院校研究生的競(jìng)爭(zhēng)力有積極作用,可以供全國(guó)農(nóng)林院校研究生借鑒。

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