生物分子计算进展*

由于生物分子在化学反应中具有高度的并行性和识别能力,使生物分子计算在解决组合优化问题中显示出巨大的优势。生物分子计算已成功地应用于计算哈密顿路径、最大集合以及逻辑运算中的SAT类问题等NP完全问题。本文总结了生物分子计算的基本思想与计算方法、生物分子计算的应用与进展,并对生物分子计算的发展趋势作了评述。     

计算化学和计算材料学项目式实验设计:锂离子电池有机电解液分子动力学模拟

分子动力学模拟已在化学、材料等科研领域得到广泛应用,但在本科化学、材料学实验中鲜有涉及。为培养学生化学、材料计算设计思维,同时帮助学生充分掌握分子动力学模拟方法,基于锂离子电池有机电解液研究案例设计了一个分子动力学模拟综合实验。本实验设计包括分子和溶液结构建模、结构优化、模拟退火、热浴平衡、后处理性质计算等操作步骤,帮助学生初步掌握分子动力学模拟的基本原理、流程和分析方法,实现理论方法水平和软件操作技能的双重提升。     

流体系统模拟中邻区列表算法的优化理论

分子动力学模拟中邻区列表算法的效率依赖于其参数的选择. 作者提供了一种选择最优化参数的计算方法, 通过分别使用自由粒子近似和扩散近似对所需模拟的时间进行计算, 再对两种近似计算进行比较. 结果表明, 在密度较低或者皮肤半径较小的情况下需要采用自由粒子近似, 而当密度较高或者皮肤半径较大的情况下则需要采用扩散近似. 该方法的结果与Lennard-Jones流体系统的模拟结果符合得很好.     

对体系局部进行高精度量子化学计算的研究

用对大体系的局部区域进行高精度量子化学计算的新方法，对腈、酰胺、醚、醛、羧酸、硝基化合物、卤代物等不同类型的多种有机分子体系进行计算，得到电荷分布、键断裂能、电离势与电负性等方面的数据.为了比较，同时对上述体系进行整体的和模型体系的高精度计算.局部高精度计算与整体高精度计算的结果相当一致，优于模型体系的计算结果，进一步表明了局部高精度量子化学计算方法的可行性.     

一种对大体系局部进行高精度量子化学计算的新方法

提出一种可以对大体系的局部区域进行高精度量子化学计算的新方法.将体系划分为活性区和环境区,采用比较粗略的算法获得大体系的密度矩阵,通过基组的变换将密度矩阵分解为对应于活性区与环境区的子矩阵的直和,活性区和环境区分别拥有整数个电子,成为相对独立的化学键饱和的子体系.然后冻结环境区密度矩阵,同时考虑环境区在活性区所产生势场的作用,对活性区进行高精度的量子化学计算.对一些分子进行计算,得到的电荷分布、键长、键断裂能、电离势与电负性等与对大体系整体进行高精度计算得到的结果相当一致,而计算量减少很多,表明提出的方法可行,并有应用价值.     

超分子体系弱相互作用的量子化学计算

介绍了近年来超分子体系弱相互作用的最子化学计算方法，重点讨论了严格的从头计算方法及其各种校正技术，介绍了当前进展及其所取得的成果。     

量子化学和统计热力学结合的实验:确定过氧化氢二面角

介绍一个面向高年级本科生的计算化学实验。通过量子化学计算与统计热力学方法相结合,预测了298 K时过氧化氢的二面角,并与实验值进行比较。通过这一应用实例,使学生能够深入理解结构化学和物理化学的相关理论知识,尤其是对统计热力学的本质有一个直观认识,提升学生利用统计热力学处理科学问题的能力。     

用Excel 2000求解双组分精馏过程的设计型与操作型问题

以精馏过程的设计型与操作型问题为例,介绍Excel 2000的求解过程。计算过程及结果表明,利用Excel 2000解决精馏过程的设计型与操作型问题,不需编程,运算过程简单,结果可靠,具有易学、高效、快速、实用等特点。     

计算化学数据与图形在普通化学教学中的运用

In view of the fact that there are no physical chemistry and structural chemistry courses in most of the non-chemistry department, the knowledge of computational chemistry of the college students is very limited. It is beneficial to quote some simulation research contents of computational chemistry properly in general chemistry teaching process. This will broaden students' vision, promote students' enthusiasm for learning, update the content of general chemistry teaching, cultivate the thinking ability, and finally improve the quality of teaching.     

用竞赛方式促进计算化学课程教学

结合举办"魅力计算·演绎分子"南开大学化学学院计算化学知识技能大赛的教学实践,从竞赛目标、竞赛流程、评分标准、培训内容、考核方式和实施效果等几个方面,阐述了采用竞赛方式丰富计算化学教学内容的一些经验和方法,积累了计算化学课程教学改革的经验。     

探讨PBL教学法在无机化学元素部分教学中的应用

元素部分是无机化学教学中的难点.笔者结合自己的教学实践和教学对象,根据元素化学教学内容的特点,从问题的设定,过程中的实施、效果与评价,多媒体辅助等几方面论述了元素化学教学的实施过程与方法.经验表明,该方法能提高学生的各项能力,充分调动学生的主动性与积极性,有助于元素化学教学质量的提高.     

增加药学专业无机化学"药味"的思考与探索

无机化学是医学院校药学专业学生必修的专业基础课程。为了提高教学质量,增强学生的学习兴趣与专业素养,在药学专业无机化学教学中应强化与药学之间的紧密联系。文章结合教学实践,总结了增加药学专业无机化学"药味"的思考与探索。     

计算化学在分子轨道教学中的应用

分子轨道理论是理解分子电子结构与微观性质的重要理论之一,也是本科生与研究生结构化学教学中的重点与难点。学生对原子轨道组合形成分子轨道、分子轨道能级交叉混合等知识的理解缺乏形象直观、定量的认识。本文通过基于量子化学或密度泛函理论的Gaussian 03计算软件,计算、绘制并分析了F_2、O_2、N_2、HF、CO等的分子轨道能级图,将学生较难理解的内容定量、直观地呈现出来,形象地解释了分子轨道成键原则与电子填充原则等分子轨道理论中的重难点,加深了学生对分子轨道理论的理解,特别是sp轨道混杂导致的σ_(2p_z)与π_(2p)轨道能级交叉这一难点,激发了学生学习的主动性和积极性,提高了教学质量。在此基础上,利用分子轨道理论分析了CO_2的电子结构,使学生学会应用分子轨道理论解决实际问题,巩固了相关课堂理论知识。     

建构主义教学理论在无机及分析化学教学中的探索与实践

在无机及分析化学的教学实践中，探讨了怎样结合无机及分析化学课程的特点运用建构主义教学理论。根据课程内容采取相应的教学模式，培养学生的自主学习能力，进一步提高教学质量，并促进创新人才的培养。     

“讲一练二考三”模式建设面向实际应用的计算化学课程

将"讲一练二考三"的新型教学理念应用于大学化学的教学是一种有意义的尝试。本文结合计算化学课程的特点和本人的教学实践,从课程建设思路、教学内容、教学方式、练习方式和考试方式等几个方面阐述了采用"讲一练二考三"模式建设面向实际应用的计算化学课程的一些经验和方法,探讨了计算化学课程授课内容和教学方法的改革。     

主族元素AB4型含氧酸根的成键分析——推荐一个研究型计算化学实验

介绍了一个面向高年级本科生的研究型计算化学实验。主族元素AB4型含氧酸根是无机和结构化学理论课程中讨论化学键类型的例子,然而其结果却存在争议。本实验利用常用量子化学软件,通过计算化学方法分析化学成键,验证猜测,并得出结论。旨在通过本实验,锻炼学生对量子化学计算方法的运用,进而加深对化学基础知识的理解。     

形象化教学方法在药学专业化学类课程中的应用

In view of the complex knowledge points and some abstract theories of pharmaceutical chemistry courses, the application of visualized teaching methods to present important knowledge points in a vivid way can enhance the teaching effect and stimulate students' interest in learning. Based on the authors' teaching and research work, this article summarizes the application of figurative teaching methods such as metaphor and analogy in inorganic chemistry and medicinal chemistry courses.     

无机化学多元信息化教学模式的构建与实践研究

针对现代大学生的移动阅读习惯和信息化学习需求,构建了无机化学多元信息化教学模式。介绍了构建这种教学模式所需微信公众号、微助教和QQ群作业的使用方法。初步探讨了无机化学多元信息化教学模式在教学中的实践效果,弥补了传统教学中的不足。