計(jì)算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用

1、課程總結(jié)計(jì)算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和日益普及,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到各個(gè)領(lǐng)域,并且在學(xué)校教育中發(fā)揮著越來越大的作用.計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展對(duì)各學(xué)科的發(fā)展給予了深刻的影響。隨著各學(xué)科之間的交叉滲透和相互影響，計(jì)算機(jī)技術(shù)在其它學(xué)科領(lǐng)域中的應(yīng)用也已經(jīng)構(gòu)成各具特點(diǎn)的獨(dú)立學(xué)科?；瘜W(xué)學(xué)科中復(fù)雜計(jì)算對(duì)強(qiáng)大計(jì)算能力的依賴性，海量化學(xué)信息對(duì)存儲(chǔ)和管理能力的高要求，化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性和微觀性對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的需求，化工過程對(duì)自動(dòng)化的需求等等都要求化學(xué)工作者掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)在化學(xué)中的特殊應(yīng)用技術(shù)。在這種形勢(shì)下，駕馭計(jì)算機(jī)的能力已經(jīng)成為衡量包括化學(xué)工作者在內(nèi)的科技人員能力的重要尺度之一。這學(xué)期，

2、我們主要學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)文獻(xiàn)檢索、化學(xué)編輯排版、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖形化處理、繪制化學(xué)化工圖形以及Office系列軟件在化學(xué)化工及論文編輯中的應(yīng)用。我從中學(xué)到了不少的實(shí)用性內(nèi)容，在此衷心地感謝老師的耐心指導(dǎo)，下面我將對(duì)本課程所學(xué)的內(nèi)容作一個(gè)簡(jiǎn)短的總結(jié)。一、計(jì)算機(jī)文獻(xiàn)檢索利用計(jì)算機(jī)檢索化學(xué)文獻(xiàn)主要有Internet搜索引擎的使用和化學(xué)化工文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索，其中搜索引擎有谷歌、百度、搜狐、網(wǎng)易和新浪等，而文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)主要有中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)、工程索引和科學(xué)引文索引等?；瘜W(xué)是一門專業(yè)性很強(qiáng)的學(xué)科，經(jīng)過一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期，已經(jīng)積累了大量的化學(xué)信息。但是這些信息較為零散且難以查詢，無法得到較好的應(yīng)用，因此對(duì)這些零散的

3、化學(xué)信息進(jìn)行一定的整合與處理是十分必要的。最合理的辦法就是建立一個(gè)化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)前的化學(xué)信息和數(shù)據(jù)種類和數(shù)量繁多，通過書籍查找需要的文獻(xiàn)將消耗大量的時(shí)間且難度較大。但隨著計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)和化學(xué)的發(fā)展與相互滲透，使得我們檢索化學(xué)信息更加快捷方便，只要給出關(guān)鍵詞、作者、期刊號(hào)、出版時(shí)間就可以進(jìn)行檢索，還可以利用邏輯關(guān)系進(jìn)行二次檢索或多次檢索，使得范圍大大縮小，效率倍增。最常用的幾種檢索工具有：化學(xué)化工網(wǎng)站、搜索引擎和專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著網(wǎng)絡(luò)化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，化學(xué)工作者查找信息將會(huì)變得更加方便，效率也會(huì)大大提高。二、化學(xué)編輯排版采用ACD/ChemSketch軟件可以實(shí)現(xiàn)各種分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)式的繪制、

4、分子三維模型的建立及實(shí)驗(yàn)裝置圖的繪制等,是一個(gè)功能十分強(qiáng)大的化學(xué)專業(yè)應(yīng)用軟件。ACD/ChemSketch是一個(gè)免費(fèi)軟件，安裝很簡(jiǎn)便。主要功能和特點(diǎn)：繪制平面和立體化學(xué)結(jié)構(gòu)式、反應(yīng)式和化學(xué)圖形;其繪圖功能十分強(qiáng)大，具有豐富的化學(xué)圖形繪制工具，各種化學(xué)符號(hào)應(yīng)有盡有;內(nèi)置包括各種原子、有機(jī)物官能團(tuán)等基本結(jié)構(gòu)的模具工具欄，使得繪制復(fù)雜龐大的有機(jī)物結(jié)構(gòu)式變得非常便捷，并且可以把繪制好的平面化學(xué)結(jié)構(gòu)圖直接轉(zhuǎn)換為立體圖形:能夠預(yù)測(cè)分子結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)如分子量、摩爾體積、極性、密度、介電常數(shù)等;可對(duì)所繪制的分子結(jié)構(gòu)自動(dòng)命名，可提供有機(jī)物的同分異構(gòu)體等等。ChemSketch最新版本為版，有兩種相對(duì)獨(dú)立的操作模

5、式，即結(jié)構(gòu)模式和繪圖模式兩種界面,結(jié)構(gòu)模式用于繪制各種化學(xué)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)式；而繪圖模式則用于增加文本和繪制其他圖形。兩種模式可以相互切換，除具備化學(xué)繪圖功能外,還能對(duì)分子結(jié)構(gòu)式進(jìn)行2D優(yōu)化和3D優(yōu)化,按系統(tǒng)命名法命名,以及計(jì)算分子各種性質(zhì)等.三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖形化處理數(shù)據(jù)處理是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，這些過程完全可以通過計(jì)算機(jī)來完成。常見的數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件有Orgin、SPSSSASF口BMDP其基本功能有數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)分析、輸出管理等等，分析過程包括描述性統(tǒng)計(jì)、均值比較、一般線性模型、相關(guān)分析、回歸分析、對(duì)數(shù)線性模型、聚類分析、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、生存分析、時(shí)間序列分析、多重影響等幾大類。數(shù)據(jù)處理軟件Origin包含高

6、級(jí)掃描繪圖、C語(yǔ)言和內(nèi)置300多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)的NAG數(shù)值計(jì)算庫(kù)，是一種化學(xué)數(shù)據(jù)的計(jì)算軟件。它包含了統(tǒng)計(jì)學(xué)、信號(hào)處理、曲線擬合和峰值分析等高級(jí)數(shù)據(jù)分析工具。由于具有C程序與數(shù)值計(jì)算和作圖能力綜合功能，適合作為化工和高等教育的化學(xué)專業(yè)人員從事科研和教學(xué)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和計(jì)算以及制作高質(zhì)量的圖表。1、Origin的數(shù)據(jù)分析功能本軟件設(shè)有專門的移向工具以便審視、讀取和屏蔽數(shù)據(jù)，內(nèi)置100多種函數(shù)可用于數(shù)據(jù)擬合。含有的數(shù)據(jù)分析工具有:(1)統(tǒng)計(jì)學(xué)工具，描述統(tǒng)計(jì)學(xué)、擬合比較、多項(xiàng)回歸、總體t一試驗(yàn)、殘存分析等。(2)曲線擬合，非線性最小二乘法擬合NLSF運(yùn)用OriginC語(yǔ)言的NLSR線性回歸、多項(xiàng)式回

7、歸等。(3)信號(hào)處理，進(jìn)行卷積法、重疊合法、快速傅里葉變換、修勻、鄰接平均等。(4)峰值分析，基線和峰值分析、基線工具、采集峰值工具、峰值擬合等組件。Origin的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用十分廣泛，2、用Origin軟件繪制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線(1)打開Origin,在“Data”列表的AX和BY中輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(2)選定所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，依次點(diǎn)擊“plat和“Line+Cymbol”。出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)草圖。(3)修改坐標(biāo)標(biāo)題和標(biāo)尺范圍及間隔。用鼠標(biāo)左鍵雙擊實(shí)驗(yàn)草圖的“XAxisTitle”或“YAxisTitle”，輸入橫坐標(biāo)標(biāo)題或縱坐標(biāo)標(biāo)題。雙擊橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)數(shù)字，點(diǎn)擊“Scale”，輸入橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)標(biāo)尺范圍及間隔。(

8、4)選擇曲線的類型、顏色和曲線上實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的類型、大小。(5)對(duì)曲線標(biāo)記“標(biāo)注”，在實(shí)驗(yàn)圖中任意處，右擊“AddText”，輸入標(biāo)注文字，將所輸入的文字拖動(dòng)到指定位置，繪圖過程完成?？砂阎频玫膶?shí)驗(yàn)曲線圖，直接復(fù)制到word等文檔中。四、繪制化學(xué)化工圖形化學(xué)化工圖形的繪制主要使用Visio2007軟件，使用Visio畫流程圖，總免不了要在圖形庫(kù)中選擇自己需要的形狀進(jìn)行放置。Visio的圖形庫(kù)所謂是琳瑯滿目，初次使用的時(shí)候，真的是讓人挑花了眼，不知道該選用哪一種才好，另外，在不同的圖形庫(kù)中又包含有相同的形狀，這難免又讓人暈頭轉(zhuǎn)向了。在平時(shí)撰寫論文的工作中經(jīng)常需要畫實(shí)驗(yàn)裝置圖、平面布置圖、工藝流程圖等,

9、雖然也有AutoCAD等專業(yè)繪圖軟件可用，但這類軟件需要較多的相關(guān)知識(shí)、較強(qiáng)的操作水平為基礎(chǔ)，學(xué)起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力,難度較大,一段時(shí)間不用后又很容易遺忘。Visio軟件作為Office系列軟件的一員,雖不像Word、Excel等軟件那樣為大家所知,但其強(qiáng)大的、方便的繪圖功能,確實(shí)能為我們平時(shí)的工作提供相當(dāng)大的幫助。老師在對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上,對(duì)Visio軟件的基本、常用操作進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,對(duì)Visio軟件的功能、在化工、化學(xué)方面的應(yīng)用進(jìn)行了概述,也指出了它的不足。Visio2007軟件在流程圖的繪制中有很重要的作用，流程圖是以簡(jiǎn)單的圖標(biāo)符號(hào)來表達(dá)問題解決步驟示意圖。在實(shí)際工作中，我們常常需要向

10、別人介紹清楚某項(xiàng)工作的操作流程。若是稍微復(fù)雜一些的工作流程，僅用文字是很難清楚表達(dá)的!這時(shí)就應(yīng)充分利用可視化技術(shù)，將那些復(fù)雜的工作流程用圖形化的方式表達(dá)出來，這樣不僅使你表達(dá)容易，而且讓別人也更容易理解。用visio制作流程圖的步驟包括：創(chuàng)建流程圖、移動(dòng)形狀和調(diào)整形狀的大小、添加文本、連接形狀、設(shè)置形狀格式、保存和打印流程圖。使用模板開始創(chuàng)建MicrosoftOfficeVisio圖表。模板是一種文件，用于打開包含創(chuàng)建圖表所需的形狀的一個(gè)或多個(gè)模具。模板還包含適用于該繪圖類型的樣式、設(shè)置和工具。通過將“形狀”窗口中模具上的形狀拖到繪圖頁(yè)上，可以將形狀添加到圖表中。將流程圖形狀拖到繪圖頁(yè)上時(shí)，可

11、以使用動(dòng)態(tài)網(wǎng)格快速將形狀與繪圖頁(yè)上的其他形狀對(duì)齊。也可以使用繪圖頁(yè)上的網(wǎng)格來對(duì)齊形狀，打印圖表時(shí)，這兩種網(wǎng)格都不會(huì)顯示。雙擊某個(gè)形狀然后鍵入文本，MicrosoftOfficeVisio會(huì)放大以便可以看到所鍵入的文本。向繪圖頁(yè)添加與任何形狀無關(guān)的文本，例如標(biāo)題或列表，這種類型的文本稱為獨(dú)立文本或文本塊，使用“文本”工具只單擊并進(jìn)行鍵入。MicrosoftOfficeVisio還可以將文本與連接線一起使用來描述形狀之間的關(guān)系。向連接線添加文本的方法與向任何形狀添加文本的方法相同：只需單擊連接線并鍵入文本。Office系列軟件在化學(xué)化工及論文編輯中的應(yīng)用我們使用最多的MicrosoftOffice

12、軟件主要包括MicrosoftWord、MicrosoftExcel和MicrosoftPowerPoint軟件，其中Excel主要用于線性規(guī)劃，而Wor曲口Excel在論文撰寫及演講中有著極為重要的作用。在Word的學(xué)習(xí)當(dāng)中，老師給我們集中講解了目錄的生成、頁(yè)眉頁(yè)腳的設(shè)置、網(wǎng)頁(yè)文檔內(nèi)查找替換空行的操作、三線表的設(shè)置、特殊符號(hào)的輸入及格式刷的使用這六類問題，這些操作對(duì)我們都非常有幫助。一篇文章或論文在Word中包括兩個(gè)大的方面：內(nèi)容與形式，內(nèi)容是作者用來表達(dá)自己思想的文字、圖片、表格、公式及整個(gè)文章的章節(jié)段落結(jié)構(gòu)等，形式則是指文章、論文頁(yè)面大小、邊距、各種字體、字號(hào)等。不同的文章和論文對(duì)表現(xiàn)形

13、式有確定的和具體的要求，如果在撰寫之前先將之些要求在Word中設(shè)置好，那么就會(huì)省去了日后文檔排版的麻煩。許多出版社對(duì)文章的格式有一定的要求，并提供相應(yīng)的電子版模板，因此，在撰寫文章之前一定要先看看，找一找有沒有直接可用的模板可用。對(duì)于開題報(bào)告、畢業(yè)論文等，各學(xué)校也有自己的要求和模板供撰寫者下載使用。如果沒有模板而只有要求，那么就需要用戶自己根據(jù)要求設(shè)計(jì)模板了。對(duì)于畢業(yè)論文，其正文一般都是章節(jié)結(jié)構(gòu)，如：為了在完成論文的撰寫后，能讓W(xué)ord自動(dòng)生成目錄頁(yè)，最好對(duì)一級(jí)（對(duì)應(yīng)章標(biāo)題）、二級(jí)（對(duì)應(yīng)節(jié)標(biāo)題）、三級(jí)標(biāo)題（對(duì)應(yīng)小節(jié)標(biāo)題）采用樣式管理模式。在Excel中，我們主要學(xué)習(xí)了插值與擬合這兩種基本操作。

14、插值有一次插值和多次插值，一次插值就是已知數(shù)據(jù)點(diǎn)xo,yo,xi,yi（xoxi）,求在x處（xoxxi）相應(yīng)的y值。線性插值并不一定總是能夠滿足精度要求。對(duì)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)作“最優(yōu)”標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造的逼近函數(shù)，稱為擬合函數(shù)。參數(shù)擬合的一般步驟包括：確定函數(shù)的形式、確定待擬合參數(shù)、確定擬合目標(biāo)、選用適當(dāng)?shù)姆椒ā⒆詈罄密浖ぞ哌M(jìn)行擬合計(jì)算。MicrosoftExcel和Origin8.0是兩種非常重要的數(shù)據(jù)處理和科學(xué)繪圖軟件。Excel是常見的數(shù)據(jù)計(jì)算、分析和統(tǒng)計(jì)軟件,其“單變量求解”、“規(guī)劃求解”程序包及矩陣求逆和矩陣乘法函數(shù)使得解方程和方程組極為方便.Origin6.0為功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和工程繪圖軟件

15、,具有外推和內(nèi)插、微分和積分、快速Fourier變換等多種數(shù)學(xué)工具,對(duì)數(shù)據(jù)可做線形回歸分析、多項(xiàng)式及多重回歸分析、最小二乘法非線形擬合等.兩者相比較，可以知道他們的用處既有相同處，也各自擁有不同的特色，可以綜合使用這兩個(gè)軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和科學(xué)繪圖。MicrosoftPowerPoint使用戶可以快速創(chuàng)建極具感染力的動(dòng)態(tài)演示文稿，同時(shí)集成工作流和方法以輕松共享信息，在演講中我們會(huì)經(jīng)常使用到PowerPoint幻燈片。目前“多媒體課件制作”模塊開始需要PowerPoint,Authorware,Photoshop等軟件的綜合應(yīng)用。展望從教育的前瞻性出發(fā)，可以從當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)和化學(xué)領(lǐng)域?qū)τ?jì)

16、算機(jī)技術(shù)最迫切的需求這兩個(gè)角度，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在化學(xué)科學(xué)中的發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)。（一）在復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的精確計(jì)算方面將會(huì)加速發(fā)展復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)計(jì)算研究將會(huì)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下得到更快發(fā)展，獲取更加精確的結(jié)構(gòu)信息，使結(jié)構(gòu)化學(xué)計(jì)算走向?qū)嵱没?，達(dá)到指導(dǎo)化學(xué)實(shí)踐的目的。有了精確結(jié)構(gòu)信息作為基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)化學(xué)家將可能建立準(zhǔn)確的分子結(jié)構(gòu)與其物理、化學(xué)和生物性質(zhì)之間的定量關(guān)系，使人類認(rèn)識(shí)自然，特別是使生物大分子的作用機(jī)制得到一個(gè)飛躍發(fā)展；促進(jìn)現(xiàn)代分子結(jié)構(gòu)計(jì)算理論數(shù)學(xué)模型的建立和原子理論的發(fā)展深化；推動(dòng)包括分子設(shè)計(jì)在內(nèi)的理論化學(xué)的實(shí)用化過程，使化學(xué)從實(shí)驗(yàn)科學(xué)進(jìn)一步走向理論科學(xué)。（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在化學(xué)各個(gè)領(lǐng)域中將得到進(jìn)

17、一步發(fā)展1、化學(xué)信息的獲得將更快、更準(zhǔn)確通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不僅可以實(shí)現(xiàn)更加便捷的化學(xué)文獻(xiàn)管理、檢索，登錄檢索獲取各種物理化學(xué)參數(shù)、波譜數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)性信息，化學(xué)材料和藥品質(zhì)量、供貨商、市場(chǎng)行情等商業(yè)性信息，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、政府法規(guī)等標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)信息，化學(xué)教學(xué)課件、網(wǎng)上教材等教育信息及專利信息等。2、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程化學(xué)教學(xué)將越來越普及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將改變目前的教學(xué)手段和觀念，發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程化學(xué)教學(xué)將是0%世紀(jì)化學(xué)教育的重要發(fā)展方向之一，我國(guó)已有多所大學(xué)開始這種新的教育模式。它將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的廣播和電視教育，有可能從根本上改變現(xiàn)有的教育手段和教育觀念。3、化工生產(chǎn)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)控制將得到快速發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展還將使化工自動(dòng)控制體系從單臺(tái)設(shè)備、成套設(shè)備的控制，發(fā)展到整個(gè)生產(chǎn)體系的自動(dòng)控制，使生產(chǎn)組織銜接更有效、更經(jīng)濟(jì)。此外局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟、個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站的迅速普及、計(jì)算機(jī)接口技