楊曉麗，王洪莉，趙紅艷

（曲靖師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，云南曲靖 655011）

《計算機化學(xué)》是高?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)了計算機基礎(chǔ)課程后，從基礎(chǔ)化學(xué)、實驗科學(xué)等理論出發(fā)，借助計算機手段來解決科技論文撰寫、多媒體課件制作、科學(xué)繪圖、實驗設(shè)計及實驗數(shù)據(jù)處理[1-3]。本課程主要培養(yǎng)學(xué)生利用計算機加工、處理信息的能力，即培養(yǎng)學(xué)生利用計算機解決化學(xué)方面的問題。這門課程的綜合程度較高，涉及辦公軟件、繪圖軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、優(yōu)秀化學(xué)軟件、數(shù)值計算方法、編程語言等多方面知識[4]。本課程集知識性和技能性于一體，既有理論課又有實踐上機課，但是只有36學(xué)時，因此很難在短時間內(nèi)學(xué)習(xí)和掌握本課程授課內(nèi)容。由于西南地區(qū)高校大部分生源來自貧困地區(qū)、計算機基礎(chǔ)非常薄弱，《計算機化學(xué)》課程對于學(xué)生來說成為了一個學(xué)習(xí)的難題。我們針對這一特殊情況，采取學(xué)生為本、注重實用、有的放矢的方法，尊重實際情況，篩選出學(xué)生在本科教學(xué)及就業(yè)中常需要解決的問題，并緊密結(jié)合學(xué)生基礎(chǔ)，注重學(xué)生能力培養(yǎng)，用計算機技術(shù)促進(jìn)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)。本論文以本科三年級化學(xué)專業(yè)137名同學(xué)的教學(xué)改革為例，探討如何針對西南地區(qū)高校加強《計算機化學(xué)》課程教學(xué)。

一 教學(xué)內(nèi)容安排

《計算機化學(xué)》從教學(xué)內(nèi)容上分為理論講述和上機操作兩個環(huán)節(jié)，為了提高學(xué)生實踐能力，將上機操作從9學(xué)時調(diào)整為12學(xué)時，鼓勵學(xué)生在實踐中自主學(xué)習(xí)。由于本課程在大三開設(shè)，學(xué)生馬上面臨著大四畢業(yè)論文設(shè)計、教師上崗考試、就業(yè)面試等環(huán)節(jié)，需要大量運用計算機技能，但是基礎(chǔ)薄弱，所以本課程理論講述內(nèi)容主要以學(xué)生實用為主，重點講述OFFICE 辦公軟件、Origin科學(xué)繪圖軟件、試驗設(shè)計優(yōu)化及數(shù)據(jù)解析、MATLAB數(shù)據(jù)處理軟件。在教學(xué)過程中注重加強實例教學(xué)，將計算機知識和專業(yè)知識相結(jié)合，起到強化應(yīng)用的作用。

二 教學(xué)改革方案及效果

完成全部教學(xué)內(nèi)容之后，發(fā)放調(diào)查問卷137份，收回有效問卷137份，調(diào)查了以下四方面：（1）針對自身情況，還需要加強哪些方面的技能？（2）如果你是授課教師，如何規(guī)劃授課內(nèi)容？（3）通過《計算機化學(xué)》課程學(xué)到了哪些？（4）你認(rèn)為授課方式還需要進(jìn)行哪些調(diào)整？

（一）學(xué)生基礎(chǔ)調(diào)查

為了更好的安排《計算機化學(xué)》授課內(nèi)容，更尊重學(xué)生基礎(chǔ)，更符合實際情況，更能滿足學(xué)生需求。我們特以“你認(rèn)為需要加強哪些計算機技能”為題，調(diào)查學(xué)生計算機基礎(chǔ)及需求，結(jié)果列于表1。

表1中的“圖形、聲音及圖片處理軟件”、“基本電腦故障”、“三維制作軟件MAX”、“鍵盤詳細(xì)使用”、“C語言”、“計算機管理和保護”、“所需資源搜索”、“CAD”是其他課程的授課內(nèi)容，如《計算機基礎(chǔ)》、《計算機編程基礎(chǔ)》、《Auto CAD》、《文獻(xiàn)檢索》等。因此在《計算機化學(xué)》課程中不安排這些內(nèi)容的講授。除此之外，排在前幾位的主要包括Excel、Word、PowerPoint、MATLAB、Origin，主要是常用軟件操作。這也如實反映了西南地區(qū)高校學(xué)生實際情況，由于大部分學(xué)生來自貧困地區(qū)，計算機基礎(chǔ)薄弱。針對此情況，《計算機化學(xué)》課程安排以下幾部分內(nèi)容：（1）Office辦公軟件在化學(xué)中的應(yīng)用；（2）Origin科學(xué)繪圖軟件操作；（3）化學(xué)實驗設(shè)計及基本數(shù)據(jù)處理方法；（4）MATLAB軟件。其中化學(xué)實驗設(shè)計及基本處理方法是對以前專業(yè)基礎(chǔ)知識的補充，可以使學(xué)生更好、更完善的完成畢業(yè)論文設(shè)計、更專業(yè)地從事工作或進(jìn)一步深造。

從表1中可以看出女生比男生對軟件操作需求更多，農(nóng)村生源比城市生源對軟件操作需求更多。這與男生比女生更多使用電腦、網(wǎng)絡(luò)，城市生源比農(nóng)村生源擁有更扎實的計算機基礎(chǔ)有關(guān)。

表1 學(xué)生基礎(chǔ)調(diào)查結(jié)果

（二）教學(xué)模式調(diào)查

為了更貼近學(xué)生需求，對教學(xué)模式的意愿性選擇進(jìn)行調(diào)查，爭取使得教學(xué)過程取得事半功倍的效果，讓學(xué)生更好地接受知識。

表2 教學(xué)模式調(diào)查結(jié)果

從表2中數(shù)據(jù)可以看出不論學(xué)生性別，不論何地生源，大部分學(xué)生均表明教學(xué)過程中要重視學(xué)生基礎(chǔ)，從實際出發(fā)。大概50%的學(xué)生表示需要理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式來促進(jìn)教學(xué)效果的提高，25%的同學(xué)表明要重視操作，少部分同學(xué)表示要重視師生互動和興趣培養(yǎng)，只有極小部分同學(xué)需要傳統(tǒng)模式的課前重難點分析和高質(zhì)少量的教學(xué)。因此，在《計算機化學(xué)》的教學(xué)過程中針對學(xué)生的基礎(chǔ)出發(fā)，深入淺出講解，避免繁瑣復(fù)雜拗口的專業(yè)詞匯及知識系統(tǒng)，結(jié)合化學(xué)專業(yè)在以后教學(xué)、論文撰寫、實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)解析方面的實例進(jìn)行形象教學(xué)。由于學(xué)生基礎(chǔ)較弱，需要相對多的理論講授，因此適當(dāng)增多實踐教學(xué)，將上機課時從9學(xué)時提高到12學(xué)時。

（三）教學(xué)內(nèi)容

為了考察學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，調(diào)查了學(xué)生認(rèn)為經(jīng)過《計算機化學(xué)》課程教學(xué)后，認(rèn)為學(xué)到的內(nèi)容。由于不同性別學(xué)生對計算機技能和專業(yè)課及基礎(chǔ)課掌握程度不同，對課程內(nèi)容的掌握、領(lǐng)悟及重視程度也不同。關(guān)于教學(xué)內(nèi)容反饋統(tǒng)計結(jié)果詳見表3。

從表3可見學(xué)生對論文寫作及Office軟件操作、Origin軟件兩部分領(lǐng)悟較深，這兩部分在《計算機化學(xué)》課程中分別占了10學(xué)時和6學(xué)時。為了加強學(xué)生對Office軟件在畢業(yè)論文設(shè)計和將來教學(xué)中的掌握[5]，采用論文編排實例進(jìn)行講解和上機練習(xí)，Origin軟件則以實際光譜為例進(jìn)行繪圖、選峰、統(tǒng)計分析等基本操作。這兩部分由于特別注重了理論與實踐結(jié)合且學(xué)時數(shù)較大，所以學(xué)生對這兩部分領(lǐng)悟較好。雖然教學(xué)過程中并未專門安排文獻(xiàn)查閱方面的內(nèi)容，但是在緒論中有Internet資源在化學(xué)、化工中的應(yīng)用，比較全面系統(tǒng)地介紹了相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源及搜索方法。大部分學(xué)生對這部分有較深的領(lǐng)悟，這表明課時多少并不是最主要的決定因素，學(xué)生對授課內(nèi)容的需求及實用性才是最主要的因素。在授課過程中，MATLAB軟件結(jié)合實驗方案優(yōu)化及數(shù)據(jù)解析進(jìn)行了講解，并采用一組均勻設(shè)計實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了實驗方案優(yōu)化的上機實習(xí)，因此學(xué)生對MATLAB軟件的應(yīng)用領(lǐng)悟較深。但是由于正交設(shè)計和均勻設(shè)計原理相對深奧，雖然采用了案例教學(xué)，但學(xué)生依然感覺學(xué)習(xí)非常吃力。

從表3數(shù)據(jù)可以看出女生與男生相比，在知識領(lǐng)悟方面明顯領(lǐng)先，尤其對于MATLAB軟件，這與女生學(xué)習(xí)認(rèn)真、聽課效果好密不可分。而農(nóng)村生源對授課內(nèi)容的領(lǐng)悟把握明顯優(yōu)于城鎮(zhèn)生源，這是由于農(nóng)村生源學(xué)生由于經(jīng)濟原因，對于計算機及網(wǎng)絡(luò)知識相對空白，因此對于新鮮而實用性強的計算機化學(xué)授課內(nèi)容尤其認(rèn)真學(xué)習(xí)、領(lǐng)悟，因此印象深刻。

表3 教學(xué)內(nèi)容需求調(diào)查

（四）教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

在教學(xué)過程中，雖然采用了畢業(yè)論文撰寫、譜圖繪制及取峰等基本解析、實驗方案優(yōu)化等實例，但根據(jù)課堂聽課效果和上機效果發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實驗方案設(shè)計及實驗數(shù)據(jù)解析和MATLAB部分掌握不佳。因此調(diào)查學(xué)生對授課過程中需要培養(yǎng)的專業(yè)技能進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見下表。

表4 教學(xué)內(nèi)容反饋結(jié)果

從表4中數(shù)據(jù)可見，雖然學(xué)生對實驗結(jié)果分析處理部分的教學(xué)感覺掌握不佳，但是大部分學(xué)生意識到了實驗數(shù)據(jù)處理的重要性，認(rèn)為需要加強。此外，由于化學(xué)教學(xué)中計算機的應(yīng)用、文獻(xiàn)搜索、畢業(yè)論文、辦公軟件、科技論文撰寫對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計、求職、就業(yè)、深造很重要，因此也受到部分學(xué)生的關(guān)注。而且，女生比男生更重視知識性內(nèi)容，如軟件和論文撰寫；農(nóng)村生源比城鎮(zhèn)生源更重視知識性內(nèi)容。男生和城鎮(zhèn)學(xué)生更重視應(yīng)用性知識，這是由于女生選擇考研的比例大，而農(nóng)村生源更傾向于通過考研和考取教師崗來改變生活，因此這兩類學(xué)生對知識類內(nèi)容有更多更旺盛的需求。

三 提高教學(xué)效果方案探討

根據(jù)以上調(diào)查結(jié)果，針對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式提出以下幾點改進(jìn)措施：

（一）針對實驗方案設(shè)計和實驗結(jié)果處理

從教學(xué)反饋來看實驗方案設(shè)計及結(jié)果處理部分學(xué)生掌握程度不高，雖然安排了相對充足的教學(xué)和上機課時，學(xué)生仍然沒有掌握這部分的內(nèi)容。與學(xué)生會談，考察其原因，大部分學(xué)生表示，由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱聽不懂正交實驗設(shè)計和均勻?qū)嶒炘O(shè)計的原理；對實驗設(shè)計的具體應(yīng)用只知表面意思，對深層含義理解不了；對數(shù)據(jù)解析部分缺少與實際意義的聯(lián)系。針對這個現(xiàn)象提出以下幾點改進(jìn)措施：

1）在授課過程中減少試驗設(shè)計方法的數(shù)學(xué)原理講授，增加試驗設(shè)計的思想、實際意義部分的講解。讓學(xué)生更形象地理解試驗設(shè)計提出的原因、解決方法、目的；掌握在實際教學(xué)、生產(chǎn)過程中如何正確使用試驗設(shè)計。

2）增加試驗設(shè)計實例，讓學(xué)生更深刻理解試驗設(shè)計過程中各試驗參數(shù)的優(yōu)化方法及過程。

3）增加上機課時，讓學(xué)生通過實踐掌握正交及均勻試驗設(shè)計結(jié)果的處理，理解數(shù)據(jù)處理的實際意義。

（二）針對教學(xué)方式

通過教學(xué)模式調(diào)查可知大部分學(xué)生希望采取理論與實際相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，并在教學(xué)過程中注重操作技能的培養(yǎng)、增加同學(xué)之間的互動合作。針對這個現(xiàn)象，建議在教學(xué)過程中進(jìn)一步增加上機課時，將部分軟件操作課堂講授內(nèi)容安排在上機課時中進(jìn)行講解，讓學(xué)生在聆聽講解的同時及時動手操作，進(jìn)一步加深知識的把握。在教學(xué)過程中采取小組教學(xué)的模式，增強學(xué)生的互動合作能力和團隊精神。

（三）針對生源

調(diào)查結(jié)果表明不同性別、不同生源地的學(xué)生往往對《計算機化學(xué)》課程有著不同的專業(yè)技能訴求。為了解決這個問題，在上機實踐過程中，加強對學(xué)生的針對性輔導(dǎo)，盡量滿足學(xué)生對專業(yè)技能的不同需求。

四 結(jié)論

本文對《計算機化學(xué)》這門課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行了調(diào)研和探討。以“尊重學(xué)生基礎(chǔ)”為出發(fā)點，對授課內(nèi)容進(jìn)行了精心的選擇和設(shè)計，并對授課實踐、上機實踐和上課內(nèi)容進(jìn)行了合理的設(shè)計安排。教學(xué)實踐證明，在授課過程中針對學(xué)生基礎(chǔ)及專業(yè)技能需求進(jìn)行授課，對增進(jìn)學(xué)生對專業(yè)技能的掌握、加強學(xué)生對知識的把握有著很好的作用。通過一學(xué)期教學(xué)實踐后的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)了教學(xué)中存在的不足，進(jìn)一步對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行細(xì)致改革，可以更好地促進(jìn)教學(xué)。

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