电脑在化学中的课程改革诌议

作者：冯燕 吴振玉 单位：安徽大学化学与化工学院

调整课程内容

该课程在各高校开设较早，是多学科（化学化工、数学、计算机科学）的交叉，以前课程体系主要以讲述数值计算和编程的高级语言为主[6]，改革后的《计算机在化学化工中的应用》突出课程的基础性与前沿性结合，充分反映当前计算机网络的飞速发展和大型优秀化学化工软件的出现这一趋势，适当缩减数值计算和编程内容，重点介绍多种化学化工软件，增加了因特网络资源利用的讲述。在课程内容的选择上考虑到实用性，主要设计如下章节：绪论：介绍计算机在化学化工中应用的各个领域和学科发展的历史、现状、未来，使学生了解该课程的研究内容和方法。第一章：程序设计基础。要掌握计算机在化学化工中的诸多应用，学生首先要能将实际的化学化工问题转化成数学模型，然后利用某种高级语言进行熟练地编程，这是学习计算机在化学化工中应用的必备技能。由于当前许多编程通常在Linux系统下进行，所以增加了并重点进行Linux操作系统命令的学习，要求学生了解Linux、Windows操作系统的区别，掌握Linux系统下的常用命令。同时，要求学生了解程序设计中算法的概念及其重要性，掌握程序设计的一般方法。但考虑到现代大学生计算机类基础课中已对编程做了大篇幅陈述，并且当前计算机软件的发展，大多数数值计算功能已包含在一些软件中，所以改革后，对这部分内容进行了压缩。第二章：因特网中的化学化工资源。因特网飞速发展逐步成为各种信息资源传递的重要载体，包括化学化工信息网站、化学化工信息数据库、计算机远程化工计算、远程化工教学和网上化工学术会议等内容的化学化工信息网络化趋势也日趋形成。作为新时代的大学生，应该熟练地利用因特网中的化学化工资源获取所需的信息，这是想进一步进行科研深造学生的必经之路。通过本章的学习，了解化学化工资源的分类，如何进行联机文献检索，了解科研中常用的全文数据库和文摘数据库，影响因子的含义，获取杂志的影响因子的方法。世界上著名的化学化工类杂志出版商和著名的化学化工类搜索引擎。第三章：化学化工设计中常用软件简介。重点介绍流程设计软件ASPEN或PROCESS，以及在此基础上二次开发出的合成氨、乙烯、石油气分离、乙二醇、聚丙烯、甲醇制烯烃和硫酸专用流程模拟程序；为化学化工设计计算如换热器、蒸馏塔等主要设备增添了有力工具的HTFS、HTRI、FRI、PFR和GFX软件；ECSS化学化工之星软件；大型化学化工装置管道设计软件；PDMS（CADCENTER）和PDS（INTERGRAPH）三维CAD软件；项目管理软件等。通过介绍，使学生了解化学化工生产中各类专业软件及其用途，从而扩大学生的知识面。这一部分课时进行了大幅增加。第四章：其它化学化工中的常用软件。如常用的数据处理软件Origin，功能十分强大的化学化工专业应用软件Chemoffice、文献管理软件Endnote。该章节要求学生了解这些软件和化学化工相关的主要功能和使用方法。要求学生熟练使用Origin软件进行化学化工数据的绘制，利用Chemoffice中组件Chemdraw画出化学结构式；利用Endnote软件进行文献数据库的建立和管理，简要介绍化学化工制图软件AutoCAD（该内容会开设独立的课程）。第五章：数值计算软件Matlab。该部分为新增内容。在科学研究和工程应用中，往往要进行大量的数值计算，Matlab是一种功能强大、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包。近年来，广泛应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、测试测量、计算生物学以及金融建模与分析等领域,是一种功能强大的数学软件及程序开发系统。学生经过学习，应会使用该软件进行初步数值分析运算。

更新教学方法

本课程是在学生学完基础课程（无机化学化工、分析化学化工、有机化学化工、物理化学化工、高等数学、计算机文化基础、C语言）之后，大三下学期开设该课程。由于化学化工系的学生以前学习基础课程都是以化学化工实验和理论为基础，很少涉及到利用计算机去解决和处理化学化工问题，这门课程的学习对学生的学习方法、思维习惯都具有很大的挑战性，所以充分考虑到学生的认知规律，该课程改为以上机为主的实践性课程。改革前的课程从教学内容上分为理论讲述和上机实习两个环节，学时分配为理论讲述约占总学时的2/3，上机实习占1/3。现在出于鼓励学生自主、协作和研究学习的目的,调整为理论讲述和上机操作各占一半。教学方法上，由于大量的计算机命令以及这些命令的执行结果需要进行描述，大量网络工具的使用方法和效果需要采用彩色图形甚至动画说明，某些程序的说明和程序的运行结果也需要进行详细描述，所以采用传统的讲述加板书的教学方式很难进行清楚地表达，难以得到好的教学效果。针对上述特点，我们利用全课时的多媒体网络化教学，所有课时均在计算机房上课，采用边演示边讲述的方法，不仅克服了授课教师讲述上的困难，并且能够激发学生的兴趣，提高教学效果。学生上机练习是教授该课程的重要环节，对于常用的计算机命令和网络的基本工具，必须通过反复练习才能掌握，也只有通过浏览大量的网络资源，才能让学生了解网络中丰富的化学化工资源。所以为了巩固课堂教学效果，上机之前给学生布置具体的预习任务，让学生充分利用上机的时间，做到有的放矢。学生在预先完成一个个典型任务的过程中，有了感性认识,再通过课堂上教师的分析、总结,可巩固所学知识,融汇贯通。当学生利用所学知识独立地完成了化学化工问题的计算后,可以产生强烈的成就感，极大地激发了学生的学习兴趣。总之，随着计算机技术的发展，计算机技术已渗透到化学化工专业的各个领域。改革后的《计算机在化学化工中的应用》课程体系强调介绍与化学化工相关软件的基本应用，强化学生计算机实际应用能力的培养。对教学内容进行了优化与整合，以初步培养学生的建模能力，提高学生的实验数据处理能力，初步培养学生的工程设计能力和专业图形图象绘制能力，也提高了学生利用因特网获取化学化工信息的能力。教学方法上，运用现代化教学理念指导教学全过程，将该课程设计为以上机为主的实践性课程，激发了学生的学习兴趣。改革后的《计算机在化学化工中的应用》课程受到学生的普遍欢迎，学生的计算机实际应用能力有较大提高，教学效果提高明显。