1. 引言
随着科技的飞速发展，计算机技术已广泛应用于各个领域，成为推动社会进步的重要力量。在化学化工领域，化学软件作为解决化学化工问题的基本工具，其重要性日益凸显。化学软件的应用在有机化学等化学理论教学中起到了重要作用[1]。因此，加强化学专业软件实训课程的教学，提高学生的软件应用能力，已成为当前教育改革的重要任务。本文基于“强化实践教学、深化教学改革”的理念，对化学专业软件实训课程的教学现状进行了全面分析，指出了存在的问题，并提出了针对性的教学改革策略，有助于实现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。希望通过本文的研究，能够为化学专业软件实训课程的教学改革提供参考和借鉴。
2. 化学专业软件实训课程的教学现状
2017年，“办好应用型高校关键是强化实践教学”由国家发改委、教育部共同组织实施教育现代化推进工程应用型高校建设项目中明确指出。2018年，教育部关于“加快建设高水平本科教育、全面提高人才培养能力的意见”中指出：要深化创新课程体系、教学方法、实践训练、队伍建设等关键领域改革，强化创新实践。在“强化实践教学、深化教学改革”的理念下，如何设置教授好每一门课程应该是任课教师思考并实践的教学任务。
同时随着现代科技的飞速发展，计算机技术已经普遍应用到各个领域。因此，将计算机引入大学专业教学是当今教育改革的基本特征。化学化工软件是化学化工以及相关专业人员利用计算机解决化学化工问题的基本工具，因此利用化学化工软件来解决实际问题是新技术发展的必然趋势。化学工作者除了具有化学、化工专业知识外，还应该掌握与本专业相关的化学化工软件应用技术[2]，熟练地使用相关的软件，使自己的工作更加方便、高效与可靠。
2.1. 当下化学专业软件实训课程的研究趋势
“化学专业软件实训课程”是化学专业和应用化学专业培养方案集中实践环节中的一门重要的综合实训，是必修课。近几年,国内大部分高校已经意识到学生软件应用能力的培养的重要性，开始设置相关课程的教学[3] [4]。本门课程以实际应用例子为对象，在叙述和分析中将文献检索与管理、实验设计与数据处理、化学化工图形与图像处理等内容紧密结合。通过学习，使学生应用计算机解决化学、化工领域一些常见问题的能力在实践中得到培养和提高，并对化工常用软件有较好的了解和掌握。
在“化学专业软件实训课程”的学习中，学生需要大量的上机实践和自我练习，培养实践能力。而培养学生实践能力这一环节作为巩固、深化课堂理论知识并促进其实际应用的关键路径，是锤炼与提升学生专业技能、实践操作能力和创新思维能力的卓越教学策略与方式[5]。因此“化学专业软件实训课程”进行教学改革实践研究是十分必要的课题，也助力地方高校为地方经济建设和行业产业发展培养高素质应用型本科人才。
2.2. 传统化学专业软件实训课程存在主要的问题
化学专业软件实训课程是我校化学有关专业的重要课程之一，但在教学中也存在一些问题。在经过对化学专业学生和有关教师进行采访调查后，根据他们的意见和想法总结出了传统化学专业软件实训课程存在的问题，主要包括教学内容、教学模式和考核方式三个方面。
2.2.1. 教学内容方面
化学软件应用课程在首次开课时选择《计算机在化学化工中的应用》作为主要参考教材进行教学，内容笼统，缺乏专业针对性，与应用化学专业的理论知识、实际应用、考研就业与生活应用结合不紧密、不具体。讲述软件较多，讲述较为宽泛，教学效果较差，每款软件只能讲述最基础的内容。同时授课内容枯燥，主要是各软件的功能及操作知识，缺乏创新性与趣味性，导致学生的学习热情不高。
2.2.2. 教学模式方面
目前，传统的软件类课程教学与普通课程并无太大差别，教师使用PPT等演示文稿首先进行课堂教学，在每章结束或者全部课程结束后，安排学生上机教学。这种教学方式的优点是课时较容易掌握，整体课时量较大。缺点是每款软件都是从菜单功能讲起，然后进入某个模块，讲解某个简单实例后，进入下一个功能，讲述过程十分凌乱，学生学习过于碎片化，课堂教学后，所能记忆的信息有限，且都是碎片化的信息，不利于对软件整体的理解。虽然在每章结束后，学生可以通过上机对教师的讲述内容进行复习和强化，但是教学与上机的相隔时间过长，学生上机时对内容依然非常陌生。
2.2.3. 考核方式方面
课程考核采用传统的笔试与机试结合的考核方式，考核结果不能完全反映学生对课程的掌握情况，学生在平时表现相对稀松，不能有效地激励学生自主与自律地进行课程学习。同时评价与反馈系统不健全，评价和反馈是保障教学质量的关键，传统在线课程缺乏有效的评价和反馈系统，学生的学习效果无法及时评价[6]。
2.3. 课程教学改革的现有工作基础
化学专业软件实训课程组的教师具有深厚的化学专业知识、熟练的软件操作技能、优秀的教学能力、突出的解决问题能力、良好的沟通与协作能力以及持续学习与更新知识的意识。这些技能将有助于老师更好地指导学生进行化学软件实训课程的学习，提高学生的实际应用能力和问题解决能力，并且为完成本项目的研究工作打下良好的基础。
丰富的软件教学资源是开展化学专业软件实训课程的基础。近年来，项目组开发了较全的教学资源，这包括各种化学专业软件的安装包、使用手册、教学视频等。这些资源能够为学生提供全面的学习材料，帮助他们更好地掌握软件的使用方法和技巧。
完备的实训设施是保障化学专业软件实训课程顺利进行的关键。学校的机房针对此课程配备了足够的计算机设备，确保每位学生都有机会进行实践操作。此外，还应提供稳定的网络连接，以便学生能够随时访问在线资源和进行远程协作。
综上所述，现有工作基础在化学专业软件实训课程的开展中起着至关重要的作用。通过不断完善和提升现有工作基础，可以确保课程质量不断提高，为学生提供更好的学习体验和发展机会。
3. 化学专业软件实训课程教学改革研究探索方法
3.1. 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。
在讲述内容方面，削减教学内容，共讲述Origin，ChemOffice，AutoCAD，文献检索中的介绍及使用、Endnote等5个板块。第一部分内容是线性绘图软件Origin，教会学生使用该软件工作表、绘图以及数据拟合功能，其中图形包括单线图、多线图、多子图、母子图、双坐标图的制作。第二部分内容是化学绘图软件ChemOffice，该软件由化学结构绘图ChemDraw、分子模拟分析绘图Chem3D以及化学信息搜索ChemFinder三大模块组成。着重给学生介绍绘制化学结构的ChemDraw，教会学生使用该工具绘制化学结构式、化学反应式、生物分子、简单的化学反应设备等功能。第三部分内容是化工绘图软件AutoCAD，教会学生使用该软件绘制化工工艺图、设备布置图、管道布置图、化工审图等。第四部分内容是文献检索中的介绍及使用，了解Internet搜索引擎查找化学化工信息掌握化学化工文献数据库的检索和专利检索。第五部分内容是文献管理软件Endnote，将下载的文献导入EndNote中进行管理。通过创建文件夹、标签、关键字等方式，可以轻松地将文献分类、排序和组织，从而快速找到所需的文献[7]。
通过任务驱动式教学，结合一些实际论文应用案例，强化该软件在化学专业毕业论文撰写过程中的应用。此举可以激发学生的学习兴趣，从而提高教学效果，为后续提高毕业论文的质量和层次打下坚实的基础[8]。此外，随着软件版本的不断更新换代，为达到良好的教学效果，因此课堂授课内容也应与时俱进。除了完成教学计划内的知识点外，如若学生有充裕的时间和较强的接受能力，可以适当讲解与课程相关的前沿理论知识，达到知识拓展、全面深化的教学效果。
3.2. 灵活运用教学模式，强化实践教学
为了突出课程的应用性和实践性，我们改变传统的静态教学模式，将课程以教师为中心转为以学生为中心，即老师讲解完学生立即上机实践操作，突出培养学生实践能力。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。
为了突出学生的中心地位，方便学生之间、师生之间的交流互动，我们为每届学生建立QQ群，遇到问题，学生之间可以很好地交流，也方便教师答疑解惑。为了方便学生课余自学，我们建立了网络课程，同时上课时录制相应的教学视频，学生可以从网络课程平台下载软件，课件，上课录制的视频和相关资料，在软件的使用过程中遇到问题，还可以通过平台的师生互动板块向教师咨询。从而使教学模式达到“课堂讲授 + 课堂实践 + 录像教学 + 网络课程”的创新模式[9]。
3.3. 调整课程考核方式，增强应用能力
化学化工软件应用课程不同于常规的理论课程和实验课程，因此考核模式也不相同。我们对课程的考核模式进行了改革，最终考核成绩组成为：平时成绩20%、专题上机练习作业40%，期末上机综合测试成绩40%。平时成绩主要包括考勤、课堂表现和随堂练习，具体到学生个人，可以更好地激发学生的积极性和主动性。专题作业为每个软件学习结束后布置的和软件相关的作业，共5个专题作业，每款软件讲完后，布置1道练习题，督促学生安装软件并进行练习。针对学生上交作业的情况，再对软件的内容进行补充。期末测试成绩是指针对所学软件在规定时间内完成试题的成绩，针对课堂讲解的模块，每个模块出1道大题。每道题只给出问题，而不指定用什么软件来做。综合考察学生化学软件的学习情况，以及分析问题、解决问题的能力。
因为本门课程具有较强的实践性和操作性，因此在课程学习过程中，更加突出专题上机练习成绩和期末上机综合测试成绩的重要性。学生功夫用在平时，方能取得良好的教学效果。此外，在建立以上考核评价体系时，通过课堂表现和专题练习教师应关注基础薄弱的学生，了解这类学生学习情况，对他们进行“一对一帮扶”以激发学习兴趣。
3.4. 潜心融合课程思政，增强思政建设
课程思政建设背景下，如何融入新时代鲜明的思想特征和新时期特色的社会需求，培养既具有过硬专业知识又具有崇高思想觉悟和道德水准的高素质人才[10]。我们立足专业特色，秉承“思政元素与专业知识融合融通”的教学理念，通过案例教学“一例一思政”的方式助力培养具有较高综合素质、具有敢于创造的创业创新精神、团队协作精神和敬业精神的“品格、素质、知识、技能、思想”相结合的“五位一体”应用型人才[11]。例如，联合运用AutoCAD与Chemdraw软件，绘制国旗红染料的分子结构、反应方程式与反应设备，在实践过程中感受爱国情怀与专业求精的精神。
4. 调查研究结果
4.1. 调查问卷数据统计
本次调查问卷以本校2021和2022级化学专业本科生为调查对象，调查他们对此化学专业软件实训课程教学改革效果的评价以及对教学改革的意见和建议等情况。此次调查共发放问卷160份，有效问卷157份。
数据显示，调查对象中有女生133人，男生24人，分别占总人数的84.7%、15.3%；其中2021级学生78人，占比49.7%，2022级学生79人，占比50.3%；对化学专业软件使用情况为经常的人数有112人，占71.3%，偶尔使用化学专业软件的有34人，占21.7%，几乎不使用化学专业软件的人数有11人，占比7%。总体来看，调查对象中女生居多，2022级人数相对居多，对化学专业软件的使用情况主要为经常使用。具体情况见表1。
Table 1. Specific information of investigation object
表1. 调查对象具体情况
|
项目 |
性别 |
年级 |
对化学专业软件使用程度 |
数量 |
|
男 |
女 |
2021级 |
2022级 |
经常 |
偶尔 |
几乎不 |
人数 |
24 |
133 |
78 |
79 |
112 |
34 |
11 |
总数 |
157 |
157 |
157 |
4.2. 调查问卷数据分析
本问卷针对化学专业本科生对化学专业软件实训课程教学改革后教学效果的评价以及有关建议进行了调查，具体调查数据见图1。由图中数据可知，仅有4.13%的学生认为此改革前后整体差别不大，进步效果不明显。但大部分学生认为此教学改革效果在一些方面效果较好，如以自学和小组探究式学习为主、教师答疑为辅的教学方式，学习效果更好；教学内容相对减少，更注重实践操作，对相关软件学习更加透彻、掌握更加熟练等。也有一大部分学生对此改革持有积极态度，相信持续深入教学改革将有更好的效果。
Figure 1. Percentage chart of teaching reform effect evaluation
图1. 教学改革效果评价百分百比图
总体来说，化学专业软件课程教学改革效果较好，从多个方面提高了课堂的教学效率，有利于提高学生实践能力和学习自主性，促进本校化学专业本科生的高素质发展。
4.3. 调查拓展研究
经参考文献及调研发现，不同高校化学软件实训课程教学具有相似性，也普遍存在着相似的问题，如课堂中讲解偏重模块和实例、课后无线上课程辅助教学导致学习的信息碎片化导致学生缺少对信息全面的掌握，以及此课程学分低、实训课程时间较短，学生实际操作时间较少等问题[12]。因此针对不同类型高校的化学专业软件的需求和特点，除上文提到教学改革方法外又提出了以下针对性的改革措施。
1) 改变传统教学方式
改变以往的阐述性教学方式，以问题为导向和演示教学为主，由点及面、层层递进的教学策略，来拓展学生的知识面并加深他们对知识的掌握程度。在课堂上通过提出具体问题，引导学生主动思考和探索。同时，结合演示教学，直观展示化学软件的操作过程和实际应用，帮助学生更好地理解和掌握软件的使用方法，提高学生的实际应用能力，培养他们成为具有实践能力和创新思维的人才。
2) 发挥学生主体地位
将课程内容与实际应用紧密结合，设计具有挑战性和探索性的实训项目，让学生在实践中感受到化学软件的强大功能，体验到获得知识、战胜困难的喜悦感，从而激发他们主动学习的兴趣。并通过课堂讲解、案例分析等方式，深入浅出地阐述化学软件在学习、生活和生产中起到的重要作用，使学生从思想上认识到这门课程的重要性和必要性。
5. 结语
化学专业软件实训课程作为化学专业和应用化学专业培养方案中的重要组成部分，其教学质量直接关系到学生的实际应用能力和问题解决能力。针对传统教学模式中存在的问题以及对比分析其他高校化学软件实训课程的特点和需求，本研究提出了优化课程体系、强化实践教学、调整课程考核方式以及融合课程思政等改革策略。这些策略的实施，将有助于提升化学专业软件实训课程的教学质量，激发学生的学习兴趣和积极性，培养学生的创新思维和实践能力。未来，我们还将继续探索和实践这些改革策略，为培养更多高素质应用型本科人才贡献力量。
基金项目
该文章由基金项目JG2024043、BSJJ202231、BSJJ202230、JYT2024001、JYT2024008支持。
NOTES
*通讯作者。