“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。课程主要内容是运用数学、统计学与计算机科学的方法,进行化学、化工中的数据与信息的处理、分类、解析和预测。
课程始终围绕化学、化工中的实际问题,反映课程的多学科性、实践性、体现工科特色。
讲授时以化学化工中常用的数值计算方法及计算机在化学中的应用为主线,主要内容为化学、化学工程中常用的数值计算方法,包括:
——解方程和方程组
——实验数据拟合、数值微分
——数值积分、解常微分方程和方程组
——本征值与本征向量……
从化学、化工中的实例提出问题,并通过上述方法,采用FORTRAN等语言编程或通过数据处理软件,解决问题。
同时简要介绍最优化方法、化学中常用的软件(Origin,Gaussian)和计算机模拟及其在化学、化工中的应用。
最好具备大学化学学科、高等数学的基本知识,以及计算机编程基础。即使没有上述基础,只要对课程感兴趣,跟随课程进度,也一定会有收获。
张常群,鄢红,郭广生,吕志.计算化学.北京:高等教育出版社,2006
(国家十五,十二五规划教材,北京市精品教材)
ISBN:7-04-019363-9
计算化学数字课程教材
FORTRANPOWERSTATION(本课程推荐)
计算化学精品资源共享课课程网站
Q1:本课程综合了几门学科,重点要掌握的是哪方面的知识?
A1:课程的确融合了化学、数学、计算机编程等方面的知识,但是落脚点还是在化学上,通过学习计算方法和编程或软件,能够利用这些方法解决化学化工中的问题。重点掌握方法原理及其在化学中的应用,编程或使用软件只是实现手段,对化学知识的理解是解决问题的关键所在。
Q2:本课程的计算实例涉及到哪些化学方面的知识?
Q3:本课程对编程基础有要求吗?
A3:学习本课程前最好已有一门编程语言的基础。本课程在讲授的过程中是使用FORTRAN语言,主要是因为FORTRAN语言是一门公认的科学计算方面具有优势的语言,而且能很好地体现模块化的编程思想。化学中很多有名的程序如GAUSSIAN也是用FORTRAN编写的。所以推荐大家使用FORTRAN进行本课程作业的编程。如果有同学对其他语言更熟悉,也可以采用你更熟悉的语言(如C++,Python,VB,Matlab等),如果用别的语言编程需要向老师提前说明。
Q4:本课程对数学基础要求高吗?
A4:最好学过高等数学,但只要有高中以上的数学知识,能跟着教学进度,本课程的数学方法大部分都是能够理解的。
Q5:本课程难学吗?
A5:本课程的教学设计是循序渐进的,对于大部分同学来说,是可以跟上进度的。对于基础较弱的同学,我们会给出一些补充材料如化学知识背景、编程知识简介;针对基础很好或有志于从事计算化学专业的同学,我们也会提供一些更深入的学习资料(不作为考试要求)。
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