计算化学公社

标题: 量子化学与结构化学的区别-一个知乎上的回答 [打印本页]

作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-8-26 10:44
标题: 量子化学与结构化学的区别-一个知乎上的回答
本帖最后由 jiangning198511 于 2017-8-26 10:48 编辑

写的不错，貌似MIT的公开课中也没有结构化学的说法

作者
Author: kekexili_08 时间: 2017-8-26 10:52
看给多少个学时。 60个学时还是老老实实讲结构化学。

作者
Author: ssp2493187 时间: 2017-8-26 11:31
对于本科生来说结构化学就是天书一本，上课大部分时间都是在睡觉，玩儿手机（因为听不懂）。其实无论是量子化学还是结构化学都十分的令人头疼，有一部分大学生选择学习化学的想法是不想搞那些物理的公式和难以懂得的东西，生物实验又太恶心（解剖），数学这个单一学科在本科生看来没有什么实际价值（不能为未来工作带来收益），就一拍脑袋，你看化学一堆瓶子，唱着歌滴着试剂，还能看到各种颜色，好过瘾啊！然后一头扎进去！（学化学完全是大多数人认为有很大的收益），而当他们看到结构化学和量子化学以后就吐血的说，我就是能本科毕业即可

作者
Author: kyuu 时间: 2017-8-26 14:30
天书，学不懂？那还不是因为évariste Galois没有把基础打好就死太早。

作者
Author: sobereva 时间: 2017-8-26 18:04
结构化学倒没必要取消，否则很多结构化学里重要的概念，比如氢键、点群什么的在其它课里不怎么提，而学生又不能不知道。也不能指望在本科期间开设正统的理论计算化学课程里面才顺带着讲这些。想当年我也正是因为高中时候着迷结构化学里的很多知识，后来才有志于搞量化的。

关键是结构化学和量子化学的界限要明确。讲结构化学的时候，那些复杂的数学推导什么的应当尽量少提，但一定要给学生说清楚，当前结构化学里讲的很多概念，是从量化上简化、抽象出来的东西，不要以为这里讲的就是全部真理，但这里讲的都是对于讨论、分析实际问题有帮助的概念，在当前知识程度下依然应该接受和掌握。

结构化学与其说要取消掉，不如说应该改良。实际上改好了，结构化学不仅不枯燥，反倒是挺有趣味。诸如数学推导求解原子轨道波函数，讲这个干嘛，只会增加绝大部分学生厌学情绪，但如果好好讲各种各样的化学键、弱相互作用等等，并且把Multiwfn做的许多简单直观的图（如RDG、ELF图、密度差图）、易于理解的分析结果（如键级、原子电荷）都纳入到结构化学里，那么必将使得学生兴趣盎然，并且可能还会有些学生从此有志于研究更深的理论化学知识。有兴趣者可参见《Multiwfn波函数分析程序的意义、功能与用途》（http://sobereva.com/184）的“5.13 结构化学教学”。

另外，虽然理论化学上很多问题都需要考虑电子相关可能才定性正确，但更多化学上的问题，实际上在单电子近似层面就已经可以充分、很好解释了，而且由此还可以以图形化方式给出不错的讨论。比如知乎上说的那个H2成键问题，难道非得做FCI/CBS才能说明白？实际上，有原子轨道的概念，有分子轨道的概念，通过轨道相互作用图，就已经说得很清楚了，是否考虑库仑相关根本对结论没有影响。

所以对于结构化学，我是改良派，而不是改革派。对于知乎上的观点我是很不同意的。

作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-8-27 08:30

sobereva 发表于 2017-8-26 18:04
结构化学倒没必要取消，否则很多结构化学里重要的概念，比如氢键、点群什么的在其它课里不怎么提，而学生又 ...

知乎中提的取消结构化学课程不太准确，我查询了一下中国科学技术大学的课表，发现他们只是将传统的结构化学课程进行了拓展，他们将这门课程分成三个课程，1，量子物理，主要讲解量子力学的主要部分，比结构化学中的要深入一下，2.量子化学，主要是讲解分子对称性，分子轨道和化学键，多原子分子的电子结构。与传统结构化学相当，3.应用量子化学，主要包括HF理论，电子关联方法以及DFT.相当于一般量子化学课程的内容。对于其他的一些内容，他们分别开始了分子光谱和固体物理课程。所以说他们是将结构化学的内容进行了分割。将一门综合课程分解了。这种设置在一般学校估计无法达到。只要科大这种强调数学物理基础的学校可以完成。

当然，随着大家对理论和量子化学的认识，有一些学校也希望加大化学学科中理论课程的比例，比如北京大学最新的本科化学培养方案中加大了统计物理，固体物理等理论课程的比例，压缩了一下课程。估计与高毅勤教授是化学学院院长有关

作者
Author: wbn 时间: 2017-8-28 00:57

jiangning198511 发表于 2017-8-27 08:30
知乎中提的取消结构化学课程不太准确，我查询了一下中国科学技术大学的课表，发现他们只是将传统的结构化 ...

我就是科大化学物理系毕业的，这看起来很像我们的课表。我当年上的量子物理量子化学课程比现在还多呢。其实看了你们的讨论，我并不明白的是为什么要把更多人吸引到理论化学的方向。当年毕业的时候我们很多人选择继续深造，也有不少人继续从事计算化学的。但是现在大多数人已经在从事与化学无关的工作。不少人退学了，剩下来的人大多也都在为自己的前途焦虑。大多数人是没有办法做到像SOB老师那样金子在哪儿都发光的，对于我们这些对于科研还有一点点热忱的人来说，最理想的结局还是能在学校找到一份教职能不为生计发愁地从事研究工作。但是在现在化学PhD尤其是理论化学PhD已经严重过剩的大背景下，能达到这么目的的人少之又少，大多数人不过是炮灰罢了

作者
Author: 柒月小鱼 时间: 2017-8-28 09:18
我赞同sob的观点

作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-8-28 09:32

wbn 发表于 2017-8-28 00:57
我就是科大化学物理系毕业的，这看起来很像我们的课表。我当年上的量子物理量子化学课程比现在还多呢。其 ...

现在的化学PHD确实过剩，典型例子就是前一段时间北大BBS上关于化院转专业的大讨论

作者
Author: wangqiong4219 时间: 2017-8-28 14:48
今天刚从乡下把学生时代的无机化学、有机化学、物理化学、结构化学教材带回来了，想学习量子化学，看到你们的帖子，我又陷入了迷茫状态，还要不要继续开始学习量子化学。

作者
Author: kyuu 时间: 2017-8-28 19:20
本帖最后由 kyuu 于 2017-8-28 20:28 编辑

其实这个问题比较适合大学生辩论大赛，如果真要深究，讲个三天三夜也不为过。我个人的学术研究基本不会跟你们有交集，如果过多的加入我的专业观点，一是你们可能会不大好理解，二是你们会觉得我比较浮夸、轻佻且可笑，所以这个问题也没有办法展开了讲，我主要给个引子，如果感兴趣的话，想想还是满有意思的。虽然通过Quora中国（山寨）利用知识共享平台获取知识是个不错的手段，但有时间翻一翻Journal of Chemical Education看看peer reviewed art. 会不会更好些呢？我不是在做点评，言论自由嘛，各抒己见，大家说的都很对，但唯一我不太能接受的观点是“现在化学PhD尤其是理论化学PhD已经严重过剩”，我觉得这句话可能有失公允。从各种字里行间，给我个人的感觉，大家对中科大和中科大的课表过分信任。首先说明一下，我跟中科大没有任何利益牵扯，我没有攻击也没有在抹黑中科大的意思。翻了一下袁岚峰的CV，朱清时的学生，研究自然是没问题的，这里PS一下，大家不要总揪着朱清时潜心佛学这事儿上不放，要不是牛顿晚年潜心致力于神学研究，你们现在在宏观物理上想死的心不亚于结构化学和量子化学上对心理和生理上造成的一万点伤害。我们讲的是本科阶段教学对吧，不是研究生哦，注意一下袁岚峰的履历，博士中科大-博后Cornell uni.-博后Princeton uni.- 中科大微尺度副研究员至今。一般认为国内博士学习为主；美国博士可以申请TA；欧洲大部分国家博士阶段必须承担系内本科教学任务量15%到25%；博士后工资还可以，足够潜心研究，没必要做TA；副研究员职称非教授体系，虽说大学内依然可以兼职教授一些课程，但从概率学上看，一线教学不大会成为袁博士生命中的重点，或者说很大程度上，袁博士很可能不会有丰富的教学经验。研究做的好不意味着会教课，有的人教课教的好但是研究做的少；Richard Feynman学术水平不会有人质疑吧，但他在加州理工办的QED讲座的时候，开始几堂课全校师生过来蹭课，火爆和拥挤程度不亚于国内平安夜那天的天主教教堂，但两三次讲座过后，2/3+的人热度大减，因为根本听不懂也跟不上进度；Caltech的学生智商差吗，不大会；QED也确实难，但我们也可以认为如果有一门大家都听不懂的课，这其实是一种教学失误，必须要在教学法上改进；现在法律上都需要举证责任倒置（reverse onus），某些高校某门考试如果不及格人数达到一个阈值，就会认定为是一种教学事故（没教好），是要从教学者身上追责的，但是同时注重历史发展观与自然科学教学法的科研工作者真的是太少了。这里给安利一本小读物《QED：光和物质的奇妙理论》，随手翻翻还可以。因为教育资源的不能够达到地理上处处均匀分配，一定是不平衡的，但是强烈建议教书育人一定既要从事前沿研究同时热爱一线教学并且从事与其研究相关的一线教学，不过这样的老师真的是可遇而不可求，但现在有的老师也是，真的是不管自己在相关领域内有没有话语权，什么学科都敢去教，比方说，结构化学、量子化学；其实，只要讲授的人确实是懂这个学科的且教学水平还可以的话，之后再讨论结构化学或者量子化学要不要开，全开，划分子学科时，其实还好，问题不大。下边有点东西属于一家之言，你们听一半就好了，有些东西不是你我就能改变的，至少短时间内也不会有很大的改变。中国的现代教育体制以及学科建设上很大程度上受到前苏联牵扯的影响，这种影响真的是“鲲之大，三个烧烤架都放不下”，你根本无法想象。特点之一就是管有用没用懂不懂，教科书上前几章先把一切数学公式和理论先贴出来，基础嘛，基础理论总是不会错的，中科大算是前苏联教学模式下比较典型的学校（至少上个世纪差不多还是这样），中科大的那些坛友感兴趣的话，回学校找几个往前推个十几二十年的校友或者老师问问，以前是不是有个不成文的习俗《吉米多维奇数学分析》人手一套，不分专业。结构化学大概算是这个体制下的一个产物，不能说前苏联体制没有优点，这个体系出来的学生属于基础极强型，劣势就是创新性不足，中科大一茬又一茬的本科生用铁一样的事实证明了用前苏联体制打基础加西方科研绝对是个很好的组合。另外一个苏联体系的缺点是能从体系下成功走出的人会比较少也许不太适合快速发展的社会，但如果你去查人口记录，你会发现，前苏联在解体时人口还有近3亿，前苏联模式是一个拼人口基数的模式，是一个拼天才基因变异率的模式，从国家层面上看，根本就不关心你是否学成渣渣，假定天才培养率的数学期望是一个稳定的常数，在人口基础足够大的情况下，学霸数量足够了，渣渣只要负责劳动力市场主力即可。学霸这种生物有的时候我觉得像是个社会主义新名词，就是苏联教育体制下的产物。历史沿革没那么容易改变，但你看李雷和韩梅梅从英音变成美音，国家还是希望去前苏联亲美国的，欧洲历史文化根基太深，不是想学就能学来的。从我个人的经历来看，我没去过美国，但是欧洲的学校确实鲜有结构化学这门课，基本拆散分散到各个其他科目里了，以实用为主吧。反观这个问题，很多人经常问：老师，我想以后从事计算化学，是不是需要把结构化学，物理化学和量子化学的理论学好了才能学啊？如果说需要，说明你是个走理论路线的人，说不需要的，可能你是个偏实用主义的人，但到底需不需要呢，这是个教学法上的问题。不好说sob的提的方法是否一定适合高等教育，但这的确是一个性价比颇高的方式，你是希望云里雾里的学一个学期的结构化学呢，还是开开心心的听sob讲一个学期能听懂马上就能用的计算化学呢？自己取舍吧。

作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-8-29 09:11

kyuu 发表于 2017-8-28 19:20
其实这个问题比较适合大学生辩论大赛，如果真要深究，讲个三天三夜也不为过。我个人的学术研究基本不会跟你 ...

楼上写的好意识流

作者
Author: yjcmwgk 时间: 2017-8-30 16:46

kyuu 发表于 2017-8-26 14:30
天书，学不懂？那还不是因为évariste Galois没有把基础打好就死太早。

不关人家伽罗华的事儿。哈哈
我倒是觉得本科化学应该从数学+物理开始学。第一年先开各种数学课和各种物理课。第二年开正统的量子化学课、第一性原理课、物理化学课、统计热力学课等。第三年，在理论知识已经勉强够用的基础上，以演绎的形式，从理论开始演绎出无机化学、有机化学的主要内容，同时开设编程课、硬件基础知识、化学实验课、应用计算化学课。总之就是让那些似是而非漏洞百出的经验定律统统滚出去，不接受归纳法的“伪化学”，学习演绎法的“真化学”。当然如果这么做，化学系其实可以改名为应用物理系（原子与分子物理方向）

作者
Author: yjcmwgk 时间: 2017-8-30 16:50

kyuu 发表于 2017-8-28 19:20
其实这个问题比较适合大学生辩论大赛，如果真要深究，讲个三天三夜也不为过。我个人的学术研究基本不会跟你 ...

大兄弟……你分分段儿好啵？

作者
Author: kyuu 时间: 2017-8-30 18:37

yjcmwgk 发表于 2017-8-30 16:50
大兄弟……你分分段儿好啵？

谁你大兄弟，谁要跟你啵，臭流氓

作者
Author: nanhuayu 时间: 2017-9-4 15:34
本帖最后由 nanhuayu 于 2017-9-4 15:54 编辑

大学老师说过，没有学过数学物理方法就没法学量子化学。
好多学校连微积分都还处于文科水平，一下子开始学结构化学或者量子化学，实在没法吐槽。。。
感觉讨论结构化学和量子化学改学哪个，还不如自己好好啃啃数学物理方法。要不然解完薛定谔方程还是用经典牛顿体系去理解，很难理解量子力学里面模型的物理意义。
感觉数学物理方法理解个七八分了，量子力学的大部分教材都应该没多大问题了。。。

作者
Author: kyuu 时间: 2017-9-4 16:18
本帖最后由 kyuu 于 2017-9-4 16:25 编辑

南开孙宏伟讲的结构化学，适合包饺子的时候听，一次3-4集，虽然比不上故事会，听听也无妨：“周先生年事已高，他的《结构化学（第四版）》基本不会再出新版了”，（众人：你的《结构化学》也编了快十年了吧，第一版都还没出）
绪论
http://www.bilibili.com/video/av6217762
量子力学基础
http://www.bilibili.com/video/av6223453
原子结构
http://www.bilibili.com/video/av6223593
分子结构
http://www.bilibili.com/video/av6224262
晶体学
http://www.bilibili.com/video/av6224591

作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-9-5 08:41

kyuu 发表于 2017-9-4 16:18
南开孙宏伟讲的结构化学，适合包饺子的时候听，一次3-4集，虽然比不上故事会，听听也无妨：“周先生年事已 ...

讲的不错，谢谢

PS: 周老师的第五版已经出了

作者
Author: Thavincy 时间: 2017-9-5 19:44
可以改革结构化学，但是要求化学系学生先修数理课程肯定是不现实的。

作者
Author: ABetaCarw 时间: 2017-9-5 21:02

kyuu 发表于 2017-9-4 16:18
南开孙宏伟讲的结构化学，适合包饺子的时候听，一次3-4集，虽然比不上故事会，听听也无妨：“周先生年事已 ...

见识了见识了 B站还能有这种片……

作者
Author: kyuu 时间: 2017-9-5 21:07

ABetaCarw 发表于 2017-9-5 21:02
见识了见识了 B站还能有这种片……

因为美剧都下架了呀，B站也只能听听讲座了

作者
Author: yjcmwgk 时间: 2017-9-7 17:57

kyuu 发表于 2017-8-30 18:37
谁你大兄弟，谁要跟你啵，臭流氓

啊？！十分抱歉！原来是妹子！我还以为头像是你……另外赧然地解释下，那个“你分分段儿好啵”里面的“啵”不是那个意思，只是个语气助词

作者
Author: kyuu 时间: 2017-9-8 15:26
本帖最后由 kyuu 于 2017-9-8 16:08 编辑

yjcmwgk 发表于 2017-9-7 17:57
啊？！十分抱歉！原来是妹子！我还以为头像是你……另外赧然地解释下，那个“你分分段儿好啵”里面的“啵 ...

哦哦，广东仔啵，还以为你是化物所里的流氓，既然普通话不好，那就不怪你了啵

作者
Author: 虎王 时间: 2017-9-8 22:35

yjcmwgk 发表于 2017-8-30 16:46
不关人家伽罗华的事儿。哈哈
我倒是觉得本科化学应该从数学+物理开始学。第一年先开各种数学课和各种物 ...

那化工原理和分析化学呢？

作者
Author: milkxx 时间: 2017-9-15 07:50
其实可能适合才是最好的，对于结构化学由于先行课程如线性代数，数学物理方法，甚至是量子力学等在很多学校里是不开设或者极度精简的。这也造成了结构化学的尴尬，讲深了课时不够，多数学生不懂，讲浅了将不透确实尴尬。

作者
Author: yydy 时间: 2022-4-13 10:17

kyuu 发表于 2017-8-30 18:37
谁你大兄弟，谁要跟你啵，臭流氓

网站的字太小了，不分段根本看不下去

作者
Author: hdhxx123 时间: 2022-4-13 10:27

yydy 发表于 2022-4-13 10:17
网站的字太小了，不分段根本看不下去

不会放大页面吗？

作者
Author: yydy 时间: 2022-4-13 10:53

hdhxx123 发表于 2022-4-13 10:27
不会放大页面吗？

放大页面字都跑到屏幕外了

作者
Author: mengyu0007 时间: 2022-4-17 11:54
结构化学这个课的定位是比较尴尬的，不如分割成几个小课，按需选修

作者
Author: chemren2 时间: 2022-6-8 07:58

sobereva 发表于 2017-8-26 18:04
结构化学倒没必要取消，否则很多结构化学里重要的概念，比如氢键、点群什么的在其它课里不怎么提，而学生又 ...

完全同意，正在尝试

作者
Author: chands 时间: 2022-6-8 08:15
利益不相关：非化学专业出身。
化学号称”理科综合“，总觉得化学课程安排像在赶课时，就是先塞给你一堆东东，让你自己慢慢消化。要真正理解透，需要相当的数学和物理功底。但是化学专业又不会上太多数学和物理的课。

作者
Author: wz2403 时间: 2024-1-24 23:03

kyuu 发表于 2017-8-26 14:30
天书，学不懂？那还不是因为évariste Galois没有把基础打好就死太早。

哈哈，有道理~~~

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)