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《计算化学》课程教学大纲
一、课程基本信息
表1课程基本信息
英文名称
ComputationalChemistry
课程代码
241211306
适用专业
化学
课程类型
专业课程
学时/学分
32/2
考核方式
考查
先修课程
高等数学、大学物理、无机化学、无机化学实验、有机化学、有机化学实验、物理化学、物理化学实验、结构化学
后续课程
化工原理
使用教材
张常群,鄢红,郭广生,吕志.《计算化学》.高等教育出版社,2006
二、课程简介(性质、任务)
《计算化学》是化学学科、数学中的数值计算方法和计算机编程等多学科知识相结合的一门综合性交叉学科,是化学专业选修课程,主要内容是运用数学与计算机科学的方法,进行化学、化工的试验设计、数据处理、解析和预测。该课程旨在通过讲授法、讨论法、案例法、翻转课堂法、启发式教学法等方式,帮助学生更加全面的掌握应用计算机解决化学、化工相关问题的基本思路、基本原理、基本方法和基本技能;提升学生利用模拟计算方法进行科研活动的思维意识;培养学生的思辨能力与创新能力;是培养学生综合不同学科知识,运用现代技术,解决实际问题能力的综合性课程。
三、课程目标
通过本课程的学习,使学生具备以下能力:
课程目标1.了解计算化学与结构化学、无机化学、有机化学、物理化学及结构化学的联系与区别,能够综合运用数学、物理及计算机的知识解决计算化学中基本公式、基本理论和物理模型,培养学生运用多学科知识处理科研和生活问题的能力。(支撑毕业要求3.3)
课程目标2.掌握一些常用计算软件(Gaussian、Gaussview、Origin、ChemOffice、Multiwfn、Endnote等软件)的使用原理和操作步骤,能够使用数据库熟练查阅资料及检索文献,将所学软件的使用方法与课程内容相结合开发化学课程资源,具备初步的化学教学研究能力与实践探究能力,树立严谨治学的科学意识,为后续课程学习及今后教学科研打下基础。(支撑毕业要求4.4)
四、课程目标与毕业要求指标点的对应关系
表2课程目标与毕业要求指标点的对应关系
课程目标
毕业要求
毕业要求指标点
支撑强度
课程目标1
3学科素养
3.3学科融合:了解化学学科与相关学科、社会实践的联系,具有跨学科的知识视野和知识整合能力,能够综合利用数学、物理、计算机、英语等学科知识解决化学科学及教学中的实际问题,对学习科学相关知识有一定的了解。掌握资料查询、文献检索的技巧和方法,能够运用现代信息技术获取知识及处理相关信息,受到科学研究的初步训练。
M
课程目标2
4教学能力
4.4信息融合:掌握信息技术和现代教育技术在化学教学中应用的方法和技能,具备利用信息技术开发化学教学资源、优化化学课堂教学过程的能力。
M
五、课程目标与教学内容、学时分配
表3课程内容对课程目标的支撑关系
课程内容(章)
课程内容
(节)
支撑课程目标
教学方法
学时分配
考核方式
绪论
0.1、什么是计算化学
0.2、计算化学的发展史
0.3、如何学习计算化学
课程思政设计:以量子力学理论发展过程中做出重大贡献的代表科学家(如Schr?dinger、Dirac、Mulliken、Pauling、London、Pople、Kohn等)为例,讲述他们从实验转向理论研究并获得成功的故事,强化学生坚守初心、扎根科研、坚持不懈的科研信念,激发学生的科学热情和斗志。
课程目标1
课程目标2
课堂教授法、讨论法等
1
考查
第一章计算化学方法简介
1.1量子化学中的三个近似
1.2分子力学方法
1.3半经验方法
1.4从头算方法
1.5密度泛函方法
课程思政设计:通过对比牛顿的苹果(经典力学,MM)与薛定谔的猫(量子力学,QM),分析物质的波粒二象性特征,形成多尺度、多维度解析物质特性的辩证思维;并结合2013年诺贝尔化学奖,讨论经典力学与量子力学相结合形成的杂化思想,阐述即使相互矛盾或对立的事物也可以融合,实现交叉创新,培养学生关于事物两面性的辩证思维。
课程目标1
课程目标2
课堂教授法、讨论法等
2
考查;
平时作业
第二章高斯及其他常用软件简介
2.1高斯软件使用基础
2.2高斯文件的编写与读取
2.3远程登录软件功能简介
2.4Chemdraw、VMD等软件的使用简介
课程思政设计:以科学计算领域著名科学家、教育家RichardHarmming、DavidYoung、林家翘等人的观点为基础,讲述计算化学中“Garbagein,garbageout”的经验教训,明确学习理论与计算化学的根本目的与原则,培养钻研精神。
课程目标1
课程目标2
课堂教授法、讨论法等
3
考查;
平时作业
第三章过渡态理论
3.1过渡态理论
3.2反应路径的设计
3.3
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