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从 《 结构化学 》 到 《 分子模拟实验 》

从 《 结构化学 》 到 《 分子模拟实验 》. 王 宝 山，侯 华. 武汉大学化学与分子科学学院 e-mail : baoshan@whu.edu.cn. 2010-11-21  成都. 高等学校化学实验教材：. 分子模拟实验. 2010 年 9 月出版. 化学专业 《 结构化学 》 本科基础 教学. + 理论与计算化学的 科研. 提 纲. 1. 为何需要一本这样的教材 ? (Why). 2. 怎样做的这样一本教材 ?(How). 3. 教材包括哪些内容 ? (What). 4. 将来走向何处 ? (Where).  难者不会，会者不难！.

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  1. 从《结构化学》到《分子模拟实验》 王 宝 山，侯 华 武汉大学化学与分子科学学院 e-mail: baoshan@whu.edu.cn 2010-11-21  成都

  2. 高等学校化学实验教材： 分子模拟实验 2010年9月出版 化学专业《结构化学》本科基础教学 + 理论与计算化学的科研

  3. 提 纲 1. 为何需要一本这样的教材? (Why) 2. 怎样做的这样一本教材?(How) 3. 教材包括哪些内容? (What) 4. 将来走向何处? (Where)

  4.  难者不会，会者不难！ 清(光绪)  八宝王郎 [王濬卿]《冷眼观》 会当凌绝顶，一览众山小。 唐  杜甫 Why? • 《结构化学》的“教”与“学”问题 到底难不难教？到底难不难学？

  5. 了不起！ 疑问 Why? • 《结构化学》的两大特点 1. 公式多 大大小小上千个公式！ 期望值：能推导、求解、分析Schrodinger方程！ 是不是对每个学生都要求如此“了不起”？ 公式定理是为了“背”着好玩？还是为了“用”着方便？

  6. 抽象 哪个更容易被接受？ Why? • 《结构化学》的两大特点 2. 理性强 理性让人望而生畏 定义 + 定理 PK 抽象（苦思冥想） 形象（一目了然） 形象让人喜爱有加

  7. 即使看的是小说， 想的仍是费雯丽！ 红崖天书 一本能获Nobel奖的小说 Mario Vargas Llosa ??? 一部雅俗共赏的Oscar电影？ Why? • 《结构化学》的特点 读Gone with the wind? 还是看《乱世佳人》？ 一本顶级《结构化学》教材

  8. 深奥教材(小说) 可视化计算机实验(电影) 眼见为实 自力更生 联系实际 改编 实践是检验真理的唯一标准 化学 1978年5月11日《光明日报》 胡福明 Why? • 改编《结构化学》 课堂听讲 背诵记忆 理论假设

  9. 数据出 数据进 GIGO: Garbage in, Garbage out Richard Hamming (1915-1998) How? • 用什么工具？ 国外一般用Gaussian软件 • 普及 • 科研级软件 • 贵 The purpose of computing is insight, not numbers.

  10. 图进 图出 2D & 3D 模型 目前最常用的所有电子结构模拟方法及分子力学模拟方法 能图示所有《结构化学》中的基本概念及方法 How? • 用什么工具？ GIGO  IIIO Insights in, Insights out • 教学用特别合适 • 便宜 功能虽非强大，但很齐全

  11. 基本原理方法 • 模拟化学反应 • 软件操作手册 • 计算分子光谱 • 结构模型优化 • 模拟生物分子 • 综合实验 • 分子轨道分析 思路 • 势能面 必须mandatory 兴趣 化学 经典classical 举一反三 典型prototype What? • 做什么实验？ MCP原则

  12. 轨道 模型 What? • 做什么实验？ 怎样过河？ 问题 答案

  13. 势能面是化学的核心 势能面 = 化学的一切 研究的最早、目前为止最精确的化学反应体系 典型的经典问题 理论极限 benchmark What? • 例：H3势能面

  14. H+H2  势垒高度 Pavanello, Tung, Adamowicz, JCP 131, 184106 (2009). Wu, Kuppermann, Anderson, PCCP 929, 1 (1999). 9.608 Mielke, Garrett, Peterson, JCP 116, 4142 (2002). 9.613 J. Chem. Phys. 104, 7139 (1996). 9.54 Siegbahn and Liu, JCP 68, 2457 (1978). Boothroyd, Keogh, Martin, Peterson, JCP 95, 4343 (1991). 9.5 Shavitt, Stevens, Minn, Karplus, JCP 48, 2700 (1968). B. Liu, J. Chem. Phys. 58, 1925 (1973). 11 7.7 Conroy and Bruner, JCP 47, 921 (1967). 15 Boys, Cook, Reeves, Shavitt, Nature 178, 1207 (1956). Edmiston and Krauss, JCP 42, 1119 (1965). 14~30 Hirschfelder, Eyring, Rosen, JCP 4, 121 (1936). Wang, Phys. Rev. 31, 579 (1928). Heitler and London, Z. Phys. 44, 455 (1927).

  15. Wang S. C. 王守竞 Liu Bowen Sun C. E. 孙承谔 Eyring, Gershinowitz, Sun, J. Chem. Phys. 3, 786 (1935). • 教  教育 Not only teach but also educate What? • 例：H3势能面 • 仅仅花几分钟就可以“站在巨人的肩膀上”

  16. 为什么要这么操作？ 抽象 直观 形象 会 ？ 看不见 看的见 看的懂 Thus, the task is, not so much to see what no one has yet seen; but to think what nobody has yet thought, about that which everybody sees. Erwin Schrodinger Where? • 下一步？ • 原子分子  晶体结构 • 可操作性  灵活性

  17. 程功臻 教授 书评： 张增辉 教授 刘成卜 教授 孔繁敖 教授 致 谢 鲍浩波 编辑 董淑静 编辑

  18. 谢 谢！

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