Курс квантовой механики и квантовой химии на химических специальностях вузов фактически является введением в основной раздел теоретической химии - науки, находящейся на стыке современной теоретической физики и химии, без знания которой понять фундаментальные основы химии практически невозможно. Квантовая теория, будучи математически стройной теорией, опирающейся в основном на линейную алгебру и функциональный анализ, имеет дело с детальной информацией о строении вещества, что позволяет ей описывать и предсказывать физико-химические свойства соединений. Квантовая химия представляет собой раздел теоретической химии, базирующийся на представлениях квантовой механики и экспериментально установленных закономерностях о строении вещества. Получив развитие в период становления квантовой механики, квантовая химия использует математический аппарат и методы квантовой механики для описания строения и свойств химических соединений. Современная квантовая химия позволяет с высокой точностью вычислять равновесные межъядерные расстояния и валентные углы, барьеры внутреннего вращения, энергии образования и диссоциации, частоты и вероятности переходов, индуцированных электромагнитным излучением в широком диапазоне длин волн (от рентгеноэлектронных спектров до спектров ЯМР), энергии активации, сечения и константы скорости простейших химических реакций. Благодаря квантовой химии, значительно облегчается интерпретация различных экспериментальных спектров, оценка межмолекулярных взаимодействий, построение моделей влияния среды на ионно-молекулярные системы. Значительна роль квантовой химии и в описании высокомолекулярных соединений, включая построение моделей в молекулярной биологии и фармакологии, а также в материаловедении. В настоящее время интенсивно развиваются квантово-химические подходы, описывающие эволюцию физико-химических систем. При знакомстве с квантовой механикой и квантовой химией не имеет смысла рассматривать все многообразие проблем, поэтому при чтении курса дается представление о самой науке и используемых ею основных методах. Более того, квантовая химия опирается на математический аппарат хорошего уровня, понимание которого в необходимом объеме студентами может быть проблематично.
Преподавание дисциплины «Квантовая механика и квантовая химия» позволяет сделать следующие выводы. Во-первых, объяснение наиболее важных особенностей современной прикладной физики помогает повысить мотивацию студентов для получения глубоких знаний. Во-вторых, внесение биографического элемента в преподавание, описывающего личностные качества талантливых ученых, значительно повышает интерес студентов к предмету, наполняя постулаты, принципы, законы интереснейшими судьбами реальных ученых. В-третьих, своевременное проведение корректировки базовых знаний в процессе преподавания позволяет обеспечить гораздо более эффективное усвоение студентами новых знаний [3]. Важность такой корректировки определяется большой неоднородностью базовых знаний студентов и необходимостью повышений этих знаний до уровня, достаточного для усвоения новой дисциплины. В-четвертых, практически всегда удается раскрыть у студентов дополнительные интеллектуальные ресурсы, если перед ними поставить нестандартные экспериментальные или теоретические физические задачи. В-пятых, при преподавании этой дисциплины очень важно способствовать процессу становления студента не только как специалиста, но и как личности, что возможно при гибком сочетании стимулирующих факторов и действенного контроля с применением рейтинговой системы при оценке работы студентов. Такая система создает у студентов постоянную заинтересованность в самосовершенствовании в течение всего периода преподавания дисциплины. Комплексное использование как минимум этих пяти факторов способно помочь достижению поставленных целей и развить у студентов способность самообучаться на базе полученных глубоких знаний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Капица П.Л. Эксперимент. Теория. Практика. - М.: Наука, 1981.- 496с.
- Харченко В.И. Особенности мотивации студентов при преподавании специальных физических дисциплин //Успехи современного естествознания. - №3, 2005.- С.99-100.
- Рыкова Е.В., Рыков В.Т. Проблема корректировки базовых знаний по физике в условиях вуза //Успехи современного естествознания. - №3, 2005.- С.94-96.
Работа представлена на заочную электронную конференцию «Современные проблемы науки и образования», 15-20 ноября 2005г. Поступила в редакцию 08.12.2005г.