《计算化学》教学大纲
《计算化学基础与应用》理论课教学大纲
《计算化学基础与应用》课程教学大纲课程名称：计算化学基础与应用课程类别：专业选修课适用专业：化学考核方式：考查总学时、学分： 32 学时 2 学分其中实验学时： 0 学时一、课程教学目的现代计算机技术在科研、生产等方面起到日益重要的作用。
通过学习本课程，进一步提高学生的计算机应用能力，尤其是应用计算机工具解决化学相关问题的基本思路、基本原理、基本方法和基本技能，培养学习能力、实践能力与创新能力。
对于有志于在化学方面进一步深造的同学，通过本课程学习，可以在以后的科研中最大限度的发挥计算机的优势，从而跟上当前化学发展的步伐。
二、课程教学要求通过本课程的学习，使学生掌握计算化学的基本原理及应用，培养学生运用计算化学的原理和应用软件解决化学化工等问题的能力。
掌握计算机技术在化学各分支中若干应用的基本原理，理解计算机化学方法中的若干关键算法及其使用情况，计算机化学的应用背景和发展情况。
三、先修课程《高等数学》、《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》等四、课程教学重、难点计算化学中不同模型对性质的影响，计算技巧及数据的灵活处理，专业软件对材料图形的绘制。
五、课程教学方法与教学手段本课程采用课堂讲授和讨论相结合。
通过阅读主要参考书目、网上查询、资料整理和专题讨论，以演绎法和归纳法为主，运用类比、模拟及其它科学方法, 学会初步解决实际问题的能力，并掌握该学科的发展动态。
六、课程教学内容第一章绪论（2学时）1．教学内容(1) 了解计算化学发展简史。
(2) 了解相关科研前沿。
(3) 了解本课程与专业及应用的关系。
(4) 掌握学习方法和要求。
2．重、难点提示(1) 了解计算化学有关的基本概念。
(2) 理解计算机辅助在化学等领域中的作用。
第二章计算化学基础（2学时）1．教学内容(1) 了解计算化学中涉及的基本概念。
(2) 了解计算化学所需的硬件和软件。
2．重、难点提示了解波函数、自洽场分子轨道、组态相互作用等概念及在计算化学中的应用。
沈阳理工大学化学-计算化学教学大纲
沈阳理工大学化学-计算化学教学大纲《计算化学》课程教学大纲课程代码：080532020课程英文名称：Computational Chemistry课程总学时：32 讲课：24 实验：0 上机：8适用专业：化学专业大纲编写（修订）时间：2011.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标计算化学是根据数学原理利用计算机来处理和解决化学问题的一门科学。
它从化学的基本原理出发，找出化学变化的基本规律，借助数学原理和计算机的计算方法来解决化学问题，是理论化学的重要分支。
它为学生进一步探究化学运动规律提供一个重要的计算方法。
通过该课程的学习，可提高学生在科学研究和生产实践中分析问题和解决问题的能力。
采用授课与上机实习相结合的教学方法，使同学们在较短的时间内能对计算化学的原理和方法有一个初步的了解，掌握当今国际流行的常用计算软件的原理及使用方法，着重培养同学们解决化学实际问题的能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求随着计算机技术的迅速发展和计算机在化学化工中的应用领域不断扩大，本课程内容也在不断完善，以适应实际的应用需要。
教学中学生须掌握的知识内容如下：1. 最小二乘法和曲线拟合线性最小二乘法，非线性方程变为线性方程，线性回归分析。
2. 高次方程求解扫描法、对分法，迭代法，牛顿法。
3. 线性方程组求解消元法，按列选主元素消去法。
4. 定量构效相关分析方法——QSARQSAR方法的基本特点，分子连接性指数法的特点、计算、修正及应用。
5. Chemoffice软件的功能及使用Chemoffice软件之Chemdraw、Chem3D的功能及使用。
通过理论学习和上机操作，能够利用计算原理和功能软件进行简单化学计算及结构绘制、转换。
（三）实施说明根据教学需要以及选用教材不同，教学内容可适当调整，各部分学时数可调整2学时。
（四）对先修课的要求要求先修完高等数学，无机化学、有机化学、物理化学G1。
（五）对习题、实验环节的要求在计算化学的整体教学中，一要培养运用计算化学理论知识的能力，习题少而精；二是要注意培养学生上机操作能力，使其理论能指导并应用于实践，解决化学问题。
《化学软件与计算化学》课程教学大纲(本科)
化学软件与计算化学Chemistry Software and Computational Chemistry课程代码：13410109学分：2学时：32 （其中：讲课学时：18 实验学时：上机学时：14 ）先修课程：无机化学，有机化学，分析化学，物理化学，结构化学适用专业：化学、应用化学教材：(《计算化学实验》，胡红智、马思渝主编，北京师范大学出版社，2008年第一版。
一、课程性质与课程目标（一）课程性质该课程是为化学和应用化学等专业本科生开设的一门重要的选修课，系统介绍化学、材料研究中常用的理论计算方法，以及量子化学方法在分子的电子结构、光谱性质、分子间相互作用、动态反应等方面的应用；通过具体的计算实例，使学生掌握Gaussian软件的使用和操作，并能对计算结果进行合理的分析。
（二）课程目标通过化学软件的使用和计算化学的学习，进一步提高学生的计算机应用能力，尤其是应用计算机解决化学问题的能力。
对于有志于在化学方面进一步深造的同学，计算化学的学习使其充分掌握计算机方面的知识，在以后的科研中可最大限度的发挥计算机的优势，从而跟上当前化学发展的步伐。
二、课程内容与教学要求第一章理论与计算化学在材料化学中的应用了解化学软件与计算化学研究的内容、方法和教学要求。
第二章量子化学基础(一) 课程内容1. 量子化学基本假设；2. 原子结构；3. 原子光谱，光谱项；4. 分子对称性和群论基础。
(二) 教学要求了解量子力学的几个基本假设，基本概念。
(三) 重点与难点了解微观世界和宏观世界最主要的区别，建立起微观世界的研究和思维模式。
第三章分子体系与分子建模(一) 课程内容1. 分子坐标；2. 基组；3. 分子建模。
(二) 教学要求了解分子坐标的种类和规则。
(三) 重点与难点以数学为工具，理解分子的性质和数学运算之间的关系。
第四章Gaussian软件应用实例(一) 课程内容1. 分子单点能、前线分子轨道、电荷、偶极矩的计算；2. 分子几何结构优化；3. 频率计算；4. 分子间相互作用；5. 反应过渡态；6. 分子吸收光谱；7. 溶剂化模型；8. 激发态结构优化和发射光谱计算。
计算化学基础教学大纲
计算化学基础教学大纲计算化学基础教学大纲计算化学是一门涵盖了计算机科学、化学和数学等多个学科的交叉学科。
它利用计算机技术和数学方法来模拟和解释化学现象，为化学研究和应用提供了强大的工具和方法。
为了更好地推动计算化学的发展和应用，制定一份科学合理的计算化学基础教学大纲是非常重要的。
一、引言计算化学作为一门新兴的学科，其发展历史可以追溯到上世纪50年代。
随着计算机技术的飞速发展，计算化学在化学研究中的应用越来越广泛。
计算化学基础教学大纲的制定旨在培养学生对计算化学的基本理论和方法的理解和掌握，为他们今后的研究和应用奠定坚实的基础。
二、基本概念1. 计算化学的定义和研究对象：计算化学是利用计算机技术和数学方法来模拟和解释化学现象的学科。
它研究的对象包括分子结构、化学反应、能量变化等。
2. 计算化学的方法和工具：计算化学主要依靠分子力场、量子力学和统计力学等方法来进行计算和模拟。
常用的计算工具包括分子力场软件、量子化学软件和分子动力学模拟软件等。
三、基础理论1. 分子力场理论：介绍分子力场的基本原理和应用。
包括分子力场的参数化、分子力场的选择和分子力场的计算方法等。
2. 量子力学理论：介绍量子力学的基本原理和应用。
包括薛定谔方程、量子力学算符和量子化学计算方法等。
3. 统计力学理论：介绍统计力学的基本原理和应用。
包括配分函数、统计力学计算方法和热力学性质的计算等。
四、计算方法1. 分子结构计算：介绍分子结构计算的方法和步骤。
包括分子力场方法、量子力学方法和密度泛函理论等。
2. 化学反应计算：介绍化学反应计算的方法和步骤。
包括过渡态理论、反应路径搜索和反应动力学等。
3. 能量计算：介绍能量计算的方法和步骤。
包括单点能量计算、能量表面扫描和能量优化等。
五、应用案例1. 分子模拟：介绍分子模拟的基本原理和应用。
包括分子动力学模拟、蒙特卡洛模拟和分子对接等。
2. 药物设计：介绍计算化学在药物设计中的应用。
包括药物分子的构建、药效团的筛选和药物分子的优化等。
《计算化学》教学大纲
《计算化学》教学大纲一、课程基本信息二、课程教育目标本课程的教育目标在于在计算化学多学科交叉（化学、数学、计算机科学）内容的优化与整合上，突出课程内容的基础性与前沿性；充分利用现代信息技术，用现代化教学理念指导教学全过程，使学生全面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，培养学生学习能力、实践能力与创新能力。
通过本课程的学习，使学生达到：——掌握如下计算方法及其在化学中的应用：•Newton-Raphson迭代法、二分法求解一元N次（N>2）方程；•消去法、Gauss-Seidel迭代法解线性方程组；•线性回归分析方法；•Lagrange插值法和差商；•Simpson法求数值积分；•Euler法解常微分方程。
——理解如下计算方法及其在化学中的应用：•非线性回归分析，多项式回归分析；•Gauss 法求数值积分；•Runge-Kutta法解常微分方程。
——了解如下计算方法及其在化学中的应用：•样条函数插值法；•Jacobi方法、QL方法求本征值；•单纯形优化；•化工调优；•化学化工中常用的计算机软件与网络资源；•分子动力学模拟；Monte Carlo模拟法。
三、理论教学内容与要求1．前言（1学时）什么计算化学；计算机在化学中的应用；计算化学的过去、现在和将来；学习方法。
2．代数方程及代数方程组的求解在化学中的应用（5学时）二分法；Newton-Raphson迭代法；Gauss消去法；Gauss-Seidel迭代法。
3．插值法和回归分析——实验数据的拟合及模型参数的确定（5学时）线性插值；Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；一元非线性回归；多元回归；多项式回归分析（自学）。
4．数值积分与常微分方程的数值解法（4学时）梯形法；Simpson法；离散点数据的求积；Gauss法（自学）；Euler法及其改进；Runge-Kutta法。
5．本征值和本征向量（1.5学时）Jacobi方法；QL方法（自学）。
《计算化学理论与应用》课程教学大纲
计算化学理论与应用课程教学大纲课程名称：计算化学理论与应用英文名称：computational chemistry课程编码：x4031451学时数：32其中实践学时数：16 课外学时数：0学分数：2.0适用专业：应用化学一、课程简介计算化学理论与应用是一门应用量子化学方法、分子力学方法以及分子动力学模拟来解决化学相关问题的学科。
它从化学的基本原理出发，找出化学变化的基本规律，借助数学原理和计算机的计算方法来解决化学问题，是理论化学的重要分支。
本课程主要介绍当前计算化学领域的基本方法，包括半经验、密度泛函、分子力学方法等，并介绍相关计算软件的使用。
计算化学理论与应用是应用化学专业特色选修课程之一，是培养化学专业学生化学计算能力的重要组成部分。
本课程采用授课和上机实验相结合的教学方法。
通过学习该课程，使学生能够在较短时间内掌握当今国际流行的常用计算软件原理和使用方法，发展学生的创新思维和解决化学实际问题的能力。
三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）计算化学课程简介了解计算化学的定义、现状及发展、课程的研究对象、研究内容、性质和学习方法。
重点：计算化学学科的交叉性。
（二）Gaussian程序使用入门及分子输入介绍了解Gaussian软件的背景、功能及计算流程；掌握Gaussian软件的基本操作，使学生能够利用软件进行分子模型的构建，功能参数设定并进行结构分析。
重点：Gaussian软件的使用。
难点：Gaussian软件的使用。
（三）分子轨道理论基础，半经验方法和基组问题了解量子力学方法的基本原理、概念及近似；理解分子轨道理论和半经验方法的联系和区别；掌握基组的概念和选择原则。
重点：分子轨道理论及基组。
难点：基组的选择原则。
（四）密度泛函理论基础与应用了解密度泛函理论的基本原理及发展，重点掌握密度泛函理论与从头算、半经验方法的区别和联系；掌握选择泛函的原则。
重点：常用泛函的优缺点。
难点：计算泛函的选择。
化学-计算化学实验大纲
《计算化学》实验教学大纲大纲制定（修订）时间：2017.7课程名称：计算化学课程编号：080532020课程类别：专业基础课课程性质：选修适用专业：化学课程总学时：8实验（上机）计划学时： 8开课单位：环境与化学工程学院一、大纲编写依据1、化学专业2017版教学计划；2、化学专业计算化学教学大纲对实验环节的要求；3、近年来计算化学实验教学经验和对学生动手能力的要求。
二、实验课程地位及相关课程的联系1、计算化学是化学专业重要的专业基础课程；2、本实验项目是计算化学课程综合知识的运用；3、本实验项目是理解计算化学的基本原理和计算方法，是化学专业培养学生化学计算能力的重要组成部分；4、本实验以高等数学、无机化学、有机化学为先修课；5、本实验为专业实验课和毕业设计等有指导意义。
三、实验目的、性质和任务1、了解计算化学的内容、应用及发展，掌握化学计算的基本技能、计算类型和研究方法，2、培养严谨的科学作风和良好的实验素养，培养学生借助计算机分析和处理数据问题的能力。
3、通过上机使学生能根据实际情况借助数学原理和计算机的计算方法来解决化学问题，提高学生在科学研究和生产实践中分析和解决问题的能力。
四、实验基本要求1、实验项目的选定依据教学计划和对学生工程实践能力培养的要求；2、巩固和加深学生对计算化学基本理论的理解，增强学生在实际中正确运用计算化学的能力；3、实验项目要求学生综合掌握计算化学基本原理和方法，并运用相关知识自行设计计算方案；4、通过实验，要求学生做到：1）能够上机预习，设计计算流程、编程并运行，撰写实验报告；2）学会线性拟合、高次方程求解等数值计算，定量构效相关分析建模及高效专业软件各项功能的使用；3）能够应用计算化学知识解决化学中的简单计算问题。
五、实验内容和学时分配六、教材（讲义、指导书）：《计算化学上机指导》实验指导手册自编七、考核方法和评分标准；按照计算化学上机指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，上机过程的考查，上机操作情况及上机报告的质量，综合给出上机成绩。
《计算机化学》实验教学大纲
《计算机化学》实验教学大纲实验名称：计算机化学实验实验目的：1.了解计算机在化学领域的应用；2. 学习常见的计算机程序和软件，如MOPAC、Gaussian等；3.掌握计算机辅助药物设计和分子模拟的基本原理和方法；4.增强计算机编程和数据处理的能力。
实验内容：1.计算机分子建模与计算步骤：b.分子的优化与力场计算；c.分子动力学模拟；d.分子性质计算与分析；e.结果的可视化与报告撰写。
c.利用软件进行分子几何优化和力场计算。
3.分子动力学模拟：a.介绍分子动力学模拟的基本原理；b.学习分子动力学模拟软件的使用，如GROMACS等；c.进行分子动力学模拟实验，分析分子的构象变化和能量变化。
4.分子性质计算与分析：a.学习计算分子性质的常用方法和算法；b.利用计算机程序进行溶解度、活度系数、分配系数等性质的计算；c.分子性质数据的可视化和比较分析。
5.计算机编程与数据处理：a.介绍计算机编程的基本概念和技巧；b.学习编写化学相关的脚本和程序；c.利用编程语言进行数据处理和结果分析。
实验要求：1.实验前需了解化学软件和计算机编程的基本概念；2.实验中需按照实验步骤进行实验操作，并记录相关数据和结果；3.实验后需完成实验报告，包括实验目的、步骤、结果分析等内容。
实验评分：1.实验操作和数据记录占总分的40%；2.实验报告占总分的40%；3.实验讨论和实验表现占总分的20%。
实验参考教材：1. Paula Bruice. 有机化学[M]. 北京：高等教育出版社。
2. Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren. 有机化学教程（修订版）[M]. 北京：高等教育出版社。
3. Richard C. Baur. 分子模型和分子小组[M]. 北京：高等教育出版社。
实验设备与材料：1.计算机；3.实验文具。
备注：以上只是一个计算机化学实验的大纲，具体实验内容和细节仍需根据教学目标和教学资源的实际情况进行调整。
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《计算化学》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程教育目标
本课程的教育目标在于在计算化学多学科交叉（化学、数学、计算机科学）内容的优化与整合上，突出课程内容的基础性与前沿性；充分利用现代信息技术，用现代化教学理念指导教学全过程，使学生全面
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，培养学生学习能力、实践能力与创新能力。
通过本课程的学习，使学生达到：
——掌握如下计算方法及其在化学中的应用：
•Newton-Raphson迭代法、二分法求解一元N次（N>2）方程；
•消去法、Gauss-Seidel迭代法解线性方程组；
•线性回归分析方法；
•Lagrange插值法和差商；
•Simpson法求数值积分；
•Euler法解常微分方程。
——理解如下计算方法及其在化学中的应用：
•非线性回归分析，多项式回归分析；
•Gauss 法求数值积分；
•Runge-Kutta法解常微分方程。
——了解如下计算方法及其在化学中的应用：
•样条函数插值法；
•Jacobi方法、QL方法求本征值；
•单纯形优化；
•化工调优；
•化学化工中常用的计算机软件与网络资源；
•分子动力学模拟；Monte Carlo模拟法。
三、理论教学内容与要求
1．前言（1学时）什么计算化学；计算机在化学中的应用；计算化学的过去、现在和将来；学习方法。
2．代数方程及代数方程组的求解在化学中的应用（5学时）二分法；Newton-Raphson迭代法；Gauss消去法；Gauss-Seidel迭代法。
3．插值法和回归分析——实验数据的拟合及模型参数的确定（5学时）线性插值；Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；一元非线性回归；多元回归；多项式回归分析（自学）。
4．数值积分与常微分方程的数值解法（4学时）梯形法；Simpson法；离散点数据的求积；Gauss法（自学）；Euler法及其改进；Runge-Kutta法。
5．本征值和本征向量（1.5学时）Jacobi方法；QL方法（自学）。
6．化学化工中常用的软件及网络资源简介（1.5学时）结构式绘图软件；科学数据处理软件；化学化工重要网站；化工信息源。
7．化学化工中的最优化方法简介（1.5学时）单纯形法优化；化工调优。
8．化学化工过程计算机模拟简介（1.5学时）分子动力学模拟；Monte Carlo法；化工过程模拟；课程小结。
9．拓展课堂（1学时）上机实践主讲教师作计算化学相关的研究报告。
或外请专家作计算化学相关的专题报告。
10．学生讨论课（2学时）学生根据自查资料，写出课程报告并进行课堂讨论。
四、实践教学内容与要求
1. 气相反应平衡转化率的计算；弱酸及其相应共轭碱钠盐的水溶液平衡问题（4学时）
二分法；物理化学知识；Newton-Raphson迭代法；分析化学知识。
2. 质谱法测定醇类混合物中各组分的含量；元素分析法确定混合物的组成（4学时）
Gauss-Seidel迭代法；分析化学知识。
Gauss消去法；无机化学知识。
3. 固-气等温吸附方程及催化剂比表面积计算；
纯物质两相平衡时克拉贝龙方程式的应用。
（4学时）
Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；物理化学知识。
4. 固体催化剂表面气相反应的速率方程式拟合；
微分法确定化学反应动力学方程式（4学时）Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；多元线性回归分析；物理化学知识。
5. 实际气体的逸度计算；色谱分析的计算（4学时）
Simpson法；离散点数据的求积；物理化学知识。
离散点数据的求积；分析化学知识。
6. 化学动力学模拟；分子结构-性能的多元线性回归（4学时）
Runge-Kutta法；多元线性回归分析；物理化学知识，结构化学知识。
7. 化学软件（Chemoffice， Origin， Chemwindow）应用、有机合成路线设计（4学时）
软件应用；逻辑判断方法；有机化学知识。
8. 综合练习。
（4学时）
进行综合上机及测试。
五、作业
作业为每次上机的预习及上机小结，要求写出原理、框图和计算程序及结果。
成绩记入上机成绩。
六、考核方式
平时安排两次小测验，主要考查已学过的部分内容。
期中安排一次文献查阅，要求写课程报告。
旨在开阔学生知识面，提高学习兴趣。
期末考试共分A、B、C、D卷，题目均为在平时上机实践的基础上，综合几种计算方法来解决一个化学、化工中的问题，培养学生的综合能力和创新能力。
考试为开卷，学生可自带参考资料。
在规定的时间（2小时）内完成。
七、成绩评定
总成绩依据下列权重评定：
平时成绩（包括小测验及平时提问） 10%
课程报告 20%
上机实践 30%
期末考试 40%
八、执笔人
鄢红。