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在课堂上,计算化学模拟,让人印象深刻

本科生uate organic chemistry students work with webmo, a computational chemistry program

贝丝哈蒂格,大四了,约翰·哈特,一个大二的学生, 有机化学实验室期间与webmo工作。本科生化学课程的各级学习和应用计算化学。

“今天,电脑是一样重要的化学家试管的工具,”瑞典皇家科学院在识别计算化学家马丁·卡普拉斯,迈克尔·莱维特和阿里耶·瓦舍尔作为化学2013年诺贝尔奖获得者说。其产生的集体贡献开创性的计算技术,帮助科学家预测和解释化学过程。

毫无疑问,计算化学已成为化学研究的一个基本支柱。这也是建立在课堂上的影响,在威斯康星 - 麦迪逊大学化学系正在作出协调一致的努力来计算融入本科课程的各个层面。

“这应该是标准的,”教授J.R.施密特说。 “我们应该有学生始终暴露在计算化学,不只是在一个班,而是从一开始就[和]一路过关斩将少量的。”

计算化学在普通化学实验室第一次教和更高级别的课程继续。博士。乍得威尔金森,普通化学实验室主任,曾与医生合作。西瑞贝茨,计算化学的领导者,博士。谢里·巴塔,本科生科研协调,来设计和实施新的普通化学实验室,其中包括计算化学成分。在这个水平上,学生用计算机模拟来可视化分子在3-d。他们还学会了这些模型连接到化学结构和反应的关键概念。 

在有机化学水平,博士。尼克·希尔,有机实验室主任,和DR。布赖恩esselman,助理有机实验室主任,激励学生预测和分析使用的计算工具他们的实验结果。学生执行计算的过程中进行的实验的三分之二。 “他们正在经历一个实际的研究人员将如何使用计算化学,” esselman说。这项工作是由麦迪逊主动为本科生,其中提供资金esselman和希尔修补有机实验室课程的部分资助。

当学生达到无机和物理化学类,它们开始学习计算背后的概念,并用于产生化学模型的公式。博士。马克·温特,物理化学实验室主任,教授约翰·贝里,朱迪思·伯斯汀和克拉克兰迪斯使用计算化学,帮助学生探索抽象的概念,如分子轨道理论。该方法允许学生获得的分子结构和键合的更加完善和准确的理解。

因为他们的工作应用新课程改革,教师和工作人员涉案确定需要用户友好的软件和足够的计算能力,以适应许多本科生服用化学类每学期。

用户友好的软件是由施密特,谁创造了成为可能 webmo 图形界面而在希望学院,在那里他与教授将polik工作的大学生。他们的目标是帮助学生学习,在本科层次应用计算化学。基于Web的界面易于使用,并且提供了可以通过尖端的计算软件强大的计算,如高斯和MOLPRO访问。

Administrators of the Chemistry Computing Cluster
研究计算群集管理员(左起)保麦圭尔教授J.R.施密特和博士。西瑞贝茨

学生可以从任何计算机访问webmo,他们可以一次提交多个计算任务。学习使用计算工具和评估模拟模型,但是,可以呈现显著的学习曲线。很多学生发现webmo在第一具有挑战性,但后来认识到它的价值。

“它真正开始可怕的,”迈克绍库普,谁伽兰德组进行研究一位大三学生说。 “然而,随着webmo摔跤一段时间后,它最终成为第二天性。的信息,你可以从计算得出的金额真的帮了我的分子的理解。”

计算由部门研究计算集群,这部分是由美国国家科学基金会资助的处理。贝茨和保罗·麦圭尔,集群系统管理员,管理群集并创建了专用于运行的计算为本科生上课的计算队列。   

对于谁打算追求事业化学的学生,接触到的计算是作为行业的工作和研究生院的准备都特别有益。从美国化学学会的新准则(ACS)需要的大学毕业生是为了获得一个ACS认证的学士学位熟悉计算化学。

必要的资源和创新的教育工作者底漆,威尼斯人官网app正在计算化学教学探讨的一个组成部分。在未来,施密特设想拓展课程包括分子模拟,这将边缘更接近囊括今年的诺贝尔文学奖的类型的计算。 

本乎恩范故事,通信项目助理