Jupyter交互式平台在结构化学教学中的应用——以“单电子原子薛定谔方程”为例

doi:10.3866/PKU.DXHX202203067

大学化学 >> 2023, Vol. 38 >> Issue (1): 287-294.doi: 10.3866/PKU.DXHX202203067

Jupyter交互式平台在结构化学教学中的应用——以“单电子原子薛定谔方程”为例

张浩, 阚子规, 林子涵, 钱雨晨, 司承运, 钱海()

中国药科大学理学院, 南京 211198

收稿日期:2022-03-28 录用日期:2022-05-12 发布日期:2022-05-23
通讯作者: 钱海 E-mail:qianhai24@163.com
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目(21703288);中国药科大学校级教学改革研究课题(2019XJQN31)

Implementing the Jupyter Interactive Platform in Structural Chemistry Teaching and Learning: Schrödinger Equation of Single Electron Atom

Hao Zhang, Zigui Kan, Zihan Lin, Yuchen Qian, Chengyun Si, Hai Qian()

School of Science, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China

Received:2022-03-28 Accepted:2022-05-12 Published:2022-05-23
Contact: Hai Qian E-mail:qianhai24@163.com

摘要/Abstract

摘要：

以“单电子原子薛定谔方程”为例介绍了综合理论演示、科学符号推导和数据可视化多种功能的开源Web平台Jupyter在结构化学教学中的应用。借助于多样Python程序库学生能够交互式地学习理论概念、推导数学公式和理解波函数性质，可增强结构化学教学过程的参与度和互动性，也培养学生运用编程解决科学问题的能力。

关键词: 结构化学, Python, Jupyter, 薛定谔方程, 教学改革

Abstract:

This paper, taking "Schrödinger equation of single electron atom" as an example, introduces an open-source web platform called Jupyter for teaching structural chemistry, which integrates knowledge presentation, scientific calculation, and data visualization. Assisted by various Python libraries, students can interactively learn theoretical concepts, deduce mathematical formulae, and understand the nature of wave functions, which can enhance the participation and interactivity of structural chemistry teaching and cultivate students' programming ability to solve scientific problems.

Key words: Structural chemistry, Python, Jupyter, Schroödinger equation, Teaching reform

张浩, 阚子规, 林子涵, 钱雨晨, 司承运, 钱海. Jupyter交互式平台在结构化学教学中的应用——以“单电子原子薛定谔方程”为例[J]. 大学化学, 2023, 38(1): 287-294.

Hao Zhang, Zigui Kan, Zihan Lin, Yuchen Qian, Chengyun Si, Hai Qian. Implementing the Jupyter Interactive Platform in Structural Chemistry Teaching and Learning: Schrödinger Equation of Single Electron Atom[J]. University Chemistry, 2023, 38(1): 287-294.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202203067

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2023/V38/I1/287

图/表 8

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图2

图3

图4

图5

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表1

参考文献 12

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12	孙宏伟;陈兰.大学化学,2019,34(7),100.

Python库	功能描述	API文档网址
SymPy	公式推导、符号计算	https://docs.sympy.org/latest/index.html
NumPy	数值计算、处理矩阵	https://numpy.org/doc/stable/reference/index.html
SciPy	科学计算、数理公式	https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/
Pandas	数据分析、数据集处理	https://pandas.pydata.org/docs/reference/index.html
Matplotlib	基础绘图	https://matplotlib.org/stable/api/index
Seaborn	统计作图	http://seaborn.pydata.org/api.html
Scikit-Learn	科学计算、机器学习	https://scikit-learn.org/stable/modules/classes.html

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