基于OBE理念的《化学软件应用》课程教学改革初探*

米宏伟

(深圳大学化学与环境工程学院，广东 深圳 518071)

1 《化学软件应用》课程教学现状

《化学软件应用》是一门应用性很强的专业选修课，主要介绍Chemoffice、Origin、Chemwindow、Endnote、Photoshop、Material Studio等软件，培养学生利用相关化学软件进行写作、画图、探索反应机理以及模拟计算等解决问题的能力。教学采用课堂教学结合上机实践的方式开展，教师通过课堂课件和软件操作演示相结合的方式完成课堂教学,大部分内容采用截图制作课件讲解，遇到复杂的操作过程时打开相应的软件现场展示软件操作过程；通过随堂布置作业、辅导上机操作的形式完成实践教学，学生根据课堂所学进行上机练习，并随时针对发现的问题向教师请教。这种教学方式的优点是课时容易掌握，理论教学和实践教学融合，上机实践中可以“一对一”、“点对点”进行辅导、完成查漏补缺；缺点是每款软件都从菜单、工具栏讲起，讲解偏重模块和实例；讲述过程过于注重“点”的介绍，会让学生产生凌乱的感觉，课堂教学后，学生所能记忆的信息有限，且都是碎片化的信息，不利于对软件的整体理解、软件间的结合使用以及科研、生产中的实际应用，缺少“面”的掌握。虽然学生可以通过上机实践对教师讲述的内容进行复习和强化，但碎片化信息容易遗漏，对课堂讲述内容依然会有陌生感。课程教授的软件内容集中于如何使用软件，上机实践仅限于当时正在学习的软件，缺少各个软件间的配合使用练习，且学生对软件在科研与生产实际中有哪些使用实例不明确，实际应用需要在课堂教学中加强。

从课程的运行情况来看，作为学分为1.5、课时为36学时的专业选修课，《化学软件应用》不会成为学生的首选，从经济角度来讲，大部分学生认为0.5学分会成为“鸡肋”，0.5的学分还需要付费，不划算；从时间角度来讲，上机课18学时的学分只有0.5，时间成本偏高。因此，自学校按学分收费以来，选修此门课程的学生人数呈现下降的趋势，2016-2017学年度共有48人选修, 2017-2018学年度共有23人选修。然而，随着选修此门课的学生人数的减少，遇到的问题就是大部分本科生在完成毕业论文和毕业设计时会出现不会处理数据、图形制作不规范和本科毕业论文质量差等系列问题。随着学校对毕业论文和毕业设计要求的不断提高，自2019年选修该课程的人数呈现逐渐上升的趋势，2019-2020学年度共有53人选修，2020-2021学年度共有91人选修。这种现象的出现说明化学软件的应用越来越重要。

综上所述，化学专业人才所要求必备的软件应用能力，在传统的教学培养模式下，是无法完全覆盖的。因此，推进《化学软件应用》课程的改革，是化学专业化、应用化人才培养的一个必然的发展趋势。

2 基于OBE理念的《化学软件应用》课程改革内容

高等教育正在由传统的教授专业知识向帮助学生构建学习能力转变，意味着培养出来的学生不仅要掌握基本原理，更要学会学习并具备终生学习的能力[1]。成果导向教育(Outcome based education, 简称OBE)强调以学生最终获得的真正能力为目标反向设计课程的教学环节，注重过程性评价在教学中的作用，创造机会让学生去思考、实践，进而提升学生的综合能力[2-3]。针对我校目前《化学软件应用》课程教学中存在的一些问题开展研究，通过引入OBE理念与混合式教学对课程进行调整与优化，从教学思路、教学内容、教学形式、课程考核方式四个方面进行改革，进而探索《化学软件应用》课程的教学改革路径和成效。

2.1 加强课程目标建设，让学生从思想上认识课程的重要性

OBE理念就是通过有效的课程目标设置激发学生学习的积极主动性，提升学生自主学习、实际应用的能力，进而提升学生综合素质[4]。课程伊始，设立《化学软件应用》课程目标：

2.1.1 知识目标

(1)熟悉化学软件的功能和应用，可独立完成化学反应的编辑、反应路径的绘制、数据的处理及拟合、图形的绘制；

(2)熟悉文献数据库的范围，可独立查阅文献、管理文献、编排文献样式；

(3)掌握计算软件的原理和计算方法。

2.1.2 能力目标

(1)能够结合专业知识和背景，综合运用所学化学软件进行课题设计、实施并撰写论文，具备一定的科研素养；

(2)具备优秀的分析、表达、沟通和组织协调能力，能够通过小组合作查阅资料并完整介绍一种化学软件；

(3)具备自主学习的能力及终身学习的能力，掌握文献查阅方法，紧跟前沿动态进行扩展性学习，进行知识扩充。

2.2 结合课程目标和专业培养需求，科学取舍教学内容，优化课程体系

针对课程目标和专业培养需求，教学内容多与科研、生产实际相结合，帮助学生分层次地掌握讲授的内容，让学生学会利用软件展示自己的研究、进行教学设计、解决研究中的实际问题、学会科技论文撰写和文献管理并能够自学软件应用。

在教学内容方面进行扩展，从原来软件的介绍扩展为借助软件学习进行实际应用。例如，Chemoffice和Chemwindow软件介绍结合多媒体演示及制作方法，针对化学(师范)的学生，让其掌握如何有效地利用软件进行教学设计；对于化学创新班的学生，则引导其通过软件的学习让学生掌握如何利用软件将自己的研究或想法完美的展示出来[5-6]。Origin软件介绍结合数据分析及绘图软件的拓展，教学从一个研究中的实际问题为背景，带领学生通过软件将数据转换成图表，进行数据分析，明确怎样的数据分析有效。文献管理软件结合科技论文撰写，重点介绍Endnote文献管理软件，通过拓展使学生掌握论文的撰写和文献管理的方法，并培养学生自主学习、教学演示的能力。大数据分析方法及软件拓展。通过实际的大数据分析需求的实例向学生输出“实现一种功能，可以有很多解决办法”，引导学生借助远程教育、网络课程等自学自己需要的软件，培养学生解决问题的能力。

2.3 灵活运用教学资源，强化实践教学，达到理论实践一体化

在教学方法上进行改进，充分利用多媒体教学平台，结合MOOC等教学方式，激发学生软件学习兴趣结合自身课外学术研究，增加学生自主学习和应用化学软件，达到“教学合一”。授课中，改变以往的阐述型教学方式，以问题导向和演示教学为主[7]。(1)讲授的软件视频和课件分享、作业布置、批改全部借助Blackboard教学平台完成，调动学生自主学习的积极性，是教师与学生达到“教”与“学”的和谐统一。(2)课程结合自身科学研究的教学方法，使学生知道学习知识点的前瞻性与实用性。高年级的本科生大部分已经进入实验室进行相应的课题研究或协助导师开展辅助性研究，也触及到数据分析、作图、文献及论文写作方面的内容，作业和课程平时考核内容鼓励学生应用所学软件解决自己科研和实际中的问题，激发学生自己探求软件的兴趣。(3)增加学生自学和小组探究式学习模式。例如，将文献检索和Endnote软件的学习和探讨全部交由学生分组完成：教师将内容分为全文文献数据库、文摘索引数据库、特种文献数据库、Endnote软件介绍与安装、文献数据库的创建与管理、如何将文献导入Endnote、文献输出样式的应用与编辑以及正文中插入与删除参考文献八个模块；学生按照兴趣和教师提供的模块选题并自由分组(每组4～5人)，查阅资料、开展讨论、制作课件并完成课堂15分钟的演示教学；其他同学需要在演示教学之后提出问题讨论，最后由教师进行点评和补充，达到教学合一，共同学习。

2.4 调整课程考核方式，增强软件应用能力

在课程考核方面，由原来的以对单个软件的应用能力为主转向多个软件综合运用解决实际问题为主。2019年之前《化学软件应用》采用平时成绩加期末上机考试综合评定的方式进行考核，平时成绩和期末上机考试在总评分数中所占的比重为40%和60%。课程考核主要以对单个软件的应用能力为主，缺乏对软件实际应用能力的考察。2019年之后，在课程考核中加大软件交叉应用方面的考核比例，期末考试采用课程论文的形式，课程论文可以是针对某一问题的研究性论文也可以是综述的性质，内容中要体现该研究领域的相关结果数据，并对数据进行合理解释，数据处理中用到所学软件，以增强学生对软件的实际应用能力。

3 结 语

《化学软件应用》课程基于OBE理念设置了教学产出目标，以知识目标和能力目标为指挥棒设计教学内容、教学方式和考核方式，通过两年的教学实践发现学生学习热情普遍提升，科研素养、表达沟通能力均有提高，增强了化学软件的学习和应用能力。《化学软件应用》课程改革模式不仅拓展现有的软件类本科生的课程设置，使之具有更广阔的知识和实用面，更符合大数据复合型人才的要求；而且为化学类本科生提供一种新的课程教学模式，它有利于优化目前的课程体系与人才培养模式，较好地通过课程指导学生课外实践创新，解决课程设置与实际应用脱节的问题。