《計算機在化學中的應(yīng)用》的教學和考核模式初探

　　摘 要： 本文介紹了在本科專業(yè)中開設(shè)《計算機在化學中的應(yīng)用》的主要內(nèi)容和對課程考核模式的探索，對適合應(yīng)用化學專業(yè)的《計算機在化學中的應(yīng)用》的授課內(nèi)容和考核方法進行了探索。
　　關(guān)鍵詞： 《計算機在化學中的應(yīng)用》 教學內(nèi)容 考核模式
　　《計算機在化學中的應(yīng)用》是化學類各專業(yè)培養(yǎng)學生專業(yè)技能的基本課程之一，是目前化學類專業(yè)的必選課程。該課程以前主要以講授數(shù)值計算和編程為主[1]，隨著現(xiàn)代各種優(yōu)秀化學軟件的出現(xiàn)，其課程內(nèi)容也進行了全面的調(diào)整。對于本科階段的計算機應(yīng)用課程，其授課內(nèi)容應(yīng)著重體現(xiàn)在計算機技術(shù)在化學化工各領(lǐng)域的具體應(yīng)用上，諸如實驗數(shù)據(jù)的科學處理和圖形化，計算機圖譜檢索和結(jié)構(gòu)解析，化學結(jié)構(gòu)的圖形化描述，以及化學化工資源的計算機檢索，等等。隨著越來越多的高校化學系開設(shè)本課程，其課程體系和授課模式也已基本建立[2]，并在教學實踐中不斷完善。但是，由于針對本科生的《計算機在化學中的應(yīng)用》主要是介紹計算機軟件在化學中的具體用法，其課程性質(zhì)類似于計算機操作類課程，同時又要求與化學學科的專業(yè)知識相結(jié)合，因此，在考核形式上，本課程既不能完全應(yīng)用計算機操作類課程的上機操作考核，又不能應(yīng)用一般化學類選修課程的閉卷考試或者課程論文，必須建立起一套適合本課程特征的考核模式。
　　一、本校應(yīng)用化學專業(yè)開設(shè)《計算機在化學中的應(yīng)用》課程的基本情況
　　安徽農(nóng)業(yè)大學應(yīng)用化學系從2005年開設(shè)應(yīng)用化學本科專業(yè)以來就一直把《計算機在化學中的應(yīng)用》作為本專業(yè)學生的專業(yè)必選課程，經(jīng)過從05級到09級學生共5屆的教學實踐，目前已經(jīng)形成了比較完備的教學體系�？紤]到應(yīng)用化學專業(yè)學生的實際需要，我們將課程分為“化學編輯軟件軟件”和“數(shù)據(jù)處理軟件”兩大模塊[3]。
　　1.“化學編輯軟件”模塊的主要內(nèi)容
　　主要介紹ChemWindow6.0、ChemSketch10.0、ISIS/Draw2.5和Chemoffice中的Chemdraw11.0等化學結(jié)構(gòu)式繪制軟件。ChemWmdow6.0可對化學物質(zhì)結(jié)構(gòu)式、化學反應(yīng)機理和實驗儀器裝置圖進行形象的繪制，并且附帶有化工設(shè)備圖庫、玻璃儀器圖庫及化學物質(zhì)結(jié)構(gòu)式圖庫，是化學繪圖不可多得的有力工具。ChemSketch10.0是加拿大高級化學發(fā)展有限公司（ACD）設(shè)計的用于化學畫圖用的軟件包，分為結(jié)構(gòu)模式和畫圖模式兩種界面，除具備化學繪圖功能外，還能對分子結(jié)構(gòu)式進行二維和三維優(yōu)化，按系統(tǒng)命名法命名，以及計算分子各種性質(zhì)等。ISIS/Draw也是一款二維化學結(jié)構(gòu)繪制的著名軟件，能描繪具有出版品質(zhì)的二維分子結(jié)構(gòu)圖形，并且免費提供。Chemoffice是美國CambridgeSoft公司為化學工作者和工程師開發(fā)的提供高質(zhì)量分子結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，Chemdraw是其中的一個組件。目前，ChemDraw是世界上最受歡迎、最有應(yīng)用價值的化學繪圖工具。ChemDraw最新版本所涉及的范圍包括化學作圖、分子模型生成、化學數(shù)據(jù)庫信息管理等，并附有在線菜單和多頁文件演示，增加了ChemNMR、光譜化學工具等功能。ChemDraw可編輯與化學有關(guān)的一切圖形。例如，建立和編輯各類分子式、方程式、結(jié)構(gòu)式、立體圖形、對稱圖形、軌道等，并能對圖形進行翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、縮放、存儲、復制、粘貼等多種操作。
　　上述四款化學繪圖軟件是我們介紹化學應(yīng)用軟件的重點，通過這些化學繪圖軟件的介紹，能讓學生基本掌握二維化學結(jié)構(gòu)式的繪制。
　　2“數(shù)據(jù)處理軟件”模塊的主要內(nèi)容
　　主要介紹MicrosoftExcel和Origin8.0。Excel是常見也是最簡單的科學數(shù)據(jù)計算、分析和統(tǒng)計軟件，其分析數(shù)據(jù)庫中的描述統(tǒng)計工具，回歸分析工具，以及假設(shè)檢驗工具和功能強大的圖表工具為化學實驗數(shù)據(jù)的處理帶來極大的方便。Origin8.0為功能強大的數(shù)據(jù)分析和工程繪圖軟件，具有外推和內(nèi)插、微分和積分、快速Fourier變換等多種數(shù)學工具，對數(shù)據(jù)可做線性回歸分析、多項式及多重回歸分析、最小二乘法非線形擬合等。
　　上述授課內(nèi)容大部分需要上機操作，因此教學模式也做了適當調(diào)整，對每一款軟件的介紹都在多媒體教室進行，但每介紹一款軟件的用法后即安排一次上機課，從而既保證學生適時的上機操作訓練，又避免長時間在機房上課效率不高的問題出現(xiàn)。
　　二、《計算機在化學中的應(yīng)用》課程的主要考核方式及不足
　　目前很多在本科生中開設(shè)了《計算機在化學中的應(yīng)用》課程的院校在考核形式上不一而足，從上述本課程的主要內(nèi)容來看，教學的重點應(yīng)該在化學類的計算機軟件的操作上，其目的主要是為了讓學生掌握一定的計算機應(yīng)用能力，因此其考核方式主要有如下幾種。
　　1.開卷筆試+課程論文的形式
　　經(jīng)筆者調(diào)查了解到，有部分開設(shè)了本課程的院校在考核形式上采用了這種方式，其筆試的內(nèi)容主要涉及化學類軟件的基本操作步驟和計算機文獻檢索的具體方法上。而課程論文主要是針對計算機在化學化工中的應(yīng)用做相應(yīng)的綜述。這種考核方法不能真實地反映學生對化學類軟件的掌握程度，很多時候?qū)W生只能機械地記住一些基本的操作步驟，而與計算機軟件應(yīng)用的靈活性背道而馳，在遇到實際問題時，學生往往無所適從。
　　2.上機操作考試的形式
　　上機操作考試是目前該類課程考核的主要形式，雖然機試能比較客觀地評價學生對計算機操作的掌握程度，但機試試題庫的設(shè)立會受到一些客觀條件的限制。首先，機試試題庫的建立要求出題人有一定的計算機編程基礎(chǔ)，這對大部分化學專業(yè)的教師來講是一個不小的難題，即使部分學校的任課教師在計算機專業(yè)人員的協(xié)助下建立了本課程的機試試題庫，也會由于試題不能及時更新重復使用而使考試流于形式。其次，《計算機在化學中的應(yīng)用》課程并不是單純地教授學生計算機的使用，而是要教會學生利用特定的計算機技術(shù)來解決化學化工中的具體問題，因此，與化學專業(yè)知識的結(jié)合是必不可少的。而機試過程由于受到測試時間的限制，不可能設(shè)計很多化學問題的模型來供學生解決。

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