宋小利　高立國(guó)

摘 要：介紹了ChemOffice Ultra軟件的基本功能，并著重展示了ChemDraw Ultra在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用和Chem3D Ultra在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，從而為有效的利用此軟件及更有目的地進(jìn)行化學(xué)研究提供高效快速途徑。

關(guān)鍵詞：化學(xué) 教學(xué)方法 計(jì)算機(jī)軟件

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（c）-0202-01

隨著計(jì)算方法的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越重視計(jì)算機(jī)在教學(xué)中的輔助作用。我們發(fā)現(xiàn)在化學(xué)課堂教學(xué)中，常常會(huì)出現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)分子或者生物大分子，在進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象特點(diǎn)的時(shí)候不容易讓學(xué)生理解?；瘜W(xué)問(wèn)題隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展得到了技術(shù)支持，專門(mén)開(kāi)發(fā)出解決化學(xué)問(wèn)題的應(yīng)用軟件。美國(guó)劍橋軟件公司研制的ChemOffice Ultra11.0是當(dāng)前化學(xué)教學(xué)最常用的結(jié)構(gòu)編輯軟件，ChemOffice Ultra11.0包括Chemdraw Ultra11.0和Chem3D Ultra11.0。ChemOffice Ultra11.0可建立和編輯各類非常復(fù)雜的有機(jī)化學(xué)中的化學(xué)式、方程式、結(jié)構(gòu)式等，檢查有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的合理性與立體化學(xué)的空間表達(dá)，精確顯示有機(jī)分子中指定結(jié)構(gòu)部分的多種光譜，可以用內(nèi)置的生物繪畫(huà)工具表示DNA的分子螺旋結(jié)構(gòu)，還可以預(yù)測(cè)分子的某些常見(jiàn)物理化學(xué)性質(zhì)。Chem3D Ultra11.0可提供高質(zhì)量的3D分子立體圖，是分子仿真分析的最佳環(huán)境，即任何有機(jī)分子結(jié)構(gòu)可以在線段模型、球棍模型和比例模型中自由變換，同時(shí)顯示分子中全部的鍵長(zhǎng)、鍵角、鍵能等重要參數(shù)。Chem3D 11.0還能借助ChemDraw11.0窗口，在ChemDraw上畫(huà)出的二維結(jié)構(gòu)式立刻自動(dòng)轉(zhuǎn)換為三維結(jié)構(gòu)。

1 ChemDraw Ultra11.0在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

在ChemDraw Ultra11.0軟件中，學(xué)生可通過(guò)鼠標(biāo)可以輕松操作整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象逼真，具有趣味性，不但讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)如若身臨其境，而且還將娛樂(lè)同探索科學(xué)知識(shí)融為一體。學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)驗(yàn)證自己所學(xué)理論知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)技能，提高動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)觀察能力，分析能力，想象創(chuàng)新能力和科學(xué)探究能力。比如學(xué)生可很快的畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖，老師可以指導(dǎo)學(xué)生畫(huà)圖的順序，必需要安裝儀器的順序一致，即“從左到右，從上到下”，這樣即使學(xué)生真正的做實(shí)驗(yàn)，也不會(huì)出錯(cuò)。

2 Chem3D Ultra11.0在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

在以往的有機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師是利用球棍模型進(jìn)行授課。模型教學(xué)，一是制作攜帶不方便；二是坐在后排的學(xué)生很難觀察清楚，必定嚴(yán)重影響教學(xué)效果。而Chem3D Ultra11.0可以解決以上不足。Chem3D Ultra11.0是ChemOffice中一個(gè)十分有特點(diǎn)的組件，是一個(gè)非常好的三維模型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件。它可以實(shí)時(shí)地顯示分子的三維空間模型，自動(dòng)判斷分子的模型是否正確，并且可以通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算最小化能量給出最恰當(dāng)?shù)姆肿涌臻g構(gòu)象。在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，分子是以三維動(dòng)態(tài)的形式演示，形象地表示了分子的每一步的鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角和能量的變化。其動(dòng)態(tài)演示可以記錄下來(lái)，是一款非常好的教學(xué)演示軟件。Chem3D Ultra11.0經(jīng)過(guò)計(jì)算后可顯示分子軌道圖像，在教學(xué)中非常直觀明了。例如：在Chem3D中首先可以畫(huà)出乙烯分子的結(jié)構(gòu)圖，從結(jié)構(gòu)圖中可以看出乙烯分子的6個(gè)原子處在同一平面上，中心C原子發(fā)生的是sp2雜化。然后，點(diǎn)擊[Calculations]→[Extended Hückel]→[Calculated Surfaces]，計(jì)算完以后，我們就可以通過(guò)[Surfaces]按鈕看到最高占據(jù)軌道（HOMO）圖和最低空軌道（HOMO）圖了。

3 結(jié)語(yǔ)

ChemOffice Ultra在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止本文所講，例如：還可以利用該軟件顯示不飽和共軛體系中的離域大π鍵；有機(jī)或者分析化學(xué)中講解波譜分析時(shí)可利用其計(jì)算功能可以顯示紅外光譜、一維核磁共振譜以及對(duì)應(yīng)的譜圖解析；在講物理化學(xué)反應(yīng)機(jī)理時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算菜單計(jì)算反應(yīng)歷程，然后可以將整個(gè)反應(yīng)過(guò)程動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)，非常美觀。ChemOffice Ultra在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)單一、枯燥的教學(xué)模式，營(yíng)造了一個(gè)形象生動(dòng)、色彩斑斕、有趣快樂(lè)的多媒體教學(xué)環(huán)境，并且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使抽象的化學(xué)知識(shí)變得容易掌握和較為直觀，大大提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，還可以使學(xué)生較早接觸到專業(yè)的科研工具，培養(yǎng)其科研興趣。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉江燕，呂銀華，韓德艷.常用化學(xué)軟件在中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)，2006（21）：38-41.

[2] 陳志超.Chem Office 2000在化學(xué)多媒體教學(xué)中的應(yīng)用[J].中等醫(yī)學(xué)教育，2001（19）：84-85，91.

[3] 陳蘭美.Chem3D在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].廣東醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（27），712-714.

[4] 顧云蘭.CS Chem3D和Gaussian 98在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].臨沂師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，27（6）：102-104.

[5] 鐘增培，黃振立.計(jì)算機(jī)軟件CS Chem3D的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用[J].廣州化工，2002（2）：20-22.endprint