Бағдарламасындағы «Гетероциклді қосылыстар»
АКТ Гетероциклді қосылыстар тақырыбын зерттеуде көрнекілікті іске асыру құралы ретінде
жүктеу/скачать 4.7 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Gaussian 09W бағдарламасы
- PASS online бағдарламалық пакеті
1.3.1 АКТ Гетероциклді қосылыстар тақырыбын зерттеуде көрнекілікті іске асыру құралы ретіндеАқпараттық-коммуникациялық және құралдар жүйесін қолдану көптеген процестерді автоматтандыруға мүмкіндік беретін компоненттері бар жоғары оқу орнының білім беру процесінің өзгермелі құрылымын әзірлеуді және іс жүзінде жүзеге асыруды қамтамасыз ете отырып, химик-маман даярлау процесін ұйымдастырудың дәстүрлі схемасын айтарлықтай өзгертуге мүмкіндік берді. Ақпараттық электронды оқыту модулі - анимацияны, бейнефрагменттерді және интерактивті модельдерді проектордың көмегімен немесе компьютер экрандарында көрсету үшін қолданылады. Біз химиялық ақпаратты үш деңгейде ұсынамыз. 1. Макро деңгей - табиғатта, өмірде және химиялық зертханада болып жатқан құбылыстарды көрсету және модельдеу. Microsoft PowerPoint бағдарламасында орындалған химиялық өндірістерді модельдеу, табиғаттағы химиялық құбылыстар мен химиялық зертханаларды көрсету, ғалымдардың өмірбаяндарын сипаттау және т.б. бойынша презентацияларын оқытушы әзірлейді. Презентациялар қажет болған жағдайда анимацияны, аудио және бейне фрагменттерін, интерактивтілік элементтерін қамтиды, бұл мұғалімге берілетін ақпарат көлемін арттыруға, ақпараттық жүктеменің бір бөлігін визуалды аймаққа аударуға және түпнұсқа материалды (органикалық реакциялар схемалары, молекулалардың құрылымдары, кестелер және т.б.) құрылымдауға мүмкіндік береді. Мұндай ақпарат студенттерге материалды жүйеленген, жіктелген түрде алуға және визуализация арқылы оңай есте сақтауға көмектеседі. Студенттерге әдетте оқу конференциясы түрінде өткізілетін пән бойынша қорытынды сабақтарда көрсете алатын оқу-зерттеу жұмысының нәтижелері бойынша өз презентацияларын құруды ұсынылады. Сонымен бірге презентацияның негізгі мазмұны мен сапасы, сонымен қатар пәнаралық байланыстардың көрінісі және зерттелген материалдың практикамен байланысы бағаланады. 2. Микро деңгей - химиялық құбылыстардағы атомдар мен молекулаларды модельдеу. Мұнда әртүрлі химиялық процестердің динамикасын көрсететін мультимедиялық фрагменттер қолданылады (студенттер түсінуі қиын). Мысалы, органикалық қосылыстарды соның ішінде гетероциклді қосылыстарды, олардың құрылу формасын, химиялық және физикалық қасиеттерін, электрондық қасиеттерін зерттеу және модельдеу. 3. Символдық деңгей - химиялық формулалар мен реакция теңдеулерін қолдана отырып, химиялық құбылыстарды сипаттау және модельдеу. Бұл деңгейде біз химиялық ақпаратты эмпирикалық, молекулалық, құрылымдық, иондық, графикалық, электронды және басқа типтегі теңдеулер түрінде ұсынылады. ЭОМ деректері абстрактілі материалды үйренуге үлкен мүмкіндіктер береді, өйткені студенттер абстракцияның графикалық көрінісін көре алады. ЭОМ қолдану мұғалімге қажет болған жағдайда сабақ барысында күрделі материалды бірнеше рет қайталауға мүмкіндік береді, ал дәстүрлі оқыту жүйесінде бұл мүмкін емес немесе көбінесе мүмкін болмайды. Практикалық ЭОМ зертханалық және тәуелсіз жұмыстарды жүргізуге, сабақта шығармашылық жұмысты ұйымдастыруға, мәселелерді шешуге арналған ойындар мен семинарларға арналған. Зертханалық жұмыстар қажетті химиялық жабдықтарды (пробиркалар, колбалар, штативтер және т.б.) және химиялық реактивтерді қамтитын виртуалды зертханада жүргізіледі. Студенттерге берілген химиялық жабдықтар мен химиялық реактивтердің құрамы жүргізілетін жұмысқа сәйкес анықталады. Химиялық білім беру үшін виртуалды эксперименттерді қолдану келесі жағдайларда жүзеге асырылады: бірінші курс студенттерін зертханада тәжірибе жасау техникасымен, химиялық ыдыстармен және жабдықтармен таныстыру үшін тікелей жұмыс жасамас бұрын. Бұл студенттерге осы немесе ұқсас тәжірибелерді нақты химия зертханасында өткізуге жақсы дайындалуға мүмкіндік береді; нақты зертханада жүзеге асырылуы дайын емес экспериментаторлар үшін осындай эксперименттерді жүргізу кезінде қауіпті болуы мүмкін; нақты эксперимент үшін реактивтер болмаған немесе қымбат болған кезде; болашақта нақты процестерді шығармашылық модельдеу үшін. Компьютерлік модельдер студенттерді тәжірибе жасауға және өз жаңалықтарынан қанағат алуға шақырады; зертханалық журналда бақылауларды жазу, есептерді жазу және мәліметтерді түсіндіру дағдыларын меңгеру мақсатында; Есептік есептеулерді шешуде (химиялық реакциялардың, оның ішінде органикалық реакциялардың жылдамдығын, белсенділігін, әртүрлі органикалық процестердің энергетикалық әсерін және т.б. анықтау) және пән бойынша оқу-зерттеу жұмыстарының нәтижелерін өңдеу үшін студенттер Microsoft Excel бағдарламасын қолданады. Бұл химик мамандардың нақты практикалық қызметінде қолданылатын дағдыларды қалыптастыруға ықпал етеді. Интерактивті тақта студенттерді белсенді жұмысқа тартуға және оқуды қызықты әрі серпінді етуге көмектеседі. Студенттер интерактивті тақтада жасаған аспаптар, аппараттар мен ыдыс-аяқтардың суреттері, зертханалық қондырғылардың схемалары (мысалы, айдау қондырғылары) химиялық жабдықты және осы химиялық реакцияны жүргізу техникасын есте сақтауға көмектеседі. Химиялық немесе биохимиялық процестің схемасын (мысалы, кез келген гетероцтклді қосылыстар), динамикадағы реакция механизмін модельдеу оның мәні мен оның өту сатыларының реттілігін түсінуге мүмкіндік береді. Бақылау (аттестациялық) ЭОМ - сабақта бақылау, тексеру жұмыстарын және тесттерді жүргізу үшін қолданылады. ЭОМ-де білім алушылардың алған білімі мен іскерлігін бақылауға арналған құралдар ұсынылған. ЭОМ негізінде әртүрлі дидактикалық модельдерді қолдану студенттерге өз бетінше жұмыс істеуге жағдай жасау арқылы сараланған көзқарасты жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Химия сабақтарында студенттердің өзіндік жұмысы практикалық және бақылау ЭОМ-ді қолдану кезінде көбірек жүргізіледі: есептерді шешу, зертханалық тәжірибелер мен практикалық сабақтар өткізу, шығармашылық жұмысты ұйымдастыру және т.б. студенттер дайындыққа байланысты жеке оқу қарқынын таңдай алады. Табысты студенттердің іс-әрекетін оқытушы толығымен алынған білімді электронды бақылау арқылы ЭОМ-ді тәуелсіз дамыту түрінде жасайды. Сонымен бірге, студенттердің қалған бөлігі мұғаліммен бірге жеке және топтармен бірге жаңа ақпарат көзі ретінде және химиялық эксперимент жүргізу үшін виртуалды тренажер ретінде ЭОМ қолдана отырып, интеграцияланған сабақ моделі бойынша айналысады. Әдістемелік тұрғыдан сауатты ақыл - ойды қолдану қағаз көрнекілігін ауыстыруға көмектеседі, мұғалімді тақтаға көлемді диаграммаларды жазудан босатады және сабақтың материалын динамикада бақылауға мүмкіндік береді. ЭОМ-ді дәстүрлі көрнекі құралдармен салыстырғанда қолданудың үлкен артықшылығы - оларды сақтау, көшіру және редакциялау мүмкіндігімен тарату ыңғайлылығы. Экранда әдемі безендірілген оқу материалы студенттердің оқуға деген қызығушылығы мен ынтасын арттырады. Химияны оқытуда ақпараттық технологияларды қолдану тәсілі бойынша біз компьютер қолданылған кезде сабақтың үш моделін жүзеге асырамыз: демонстрациялық режимде (педагог үстелінде бір компьютер + проектор); жеке режимде (компьютерлік сыныпта Интернетке шықпастан сабақ); жеке қашықтықтан режимде (компьютерлік сыныпта Интернетке шығумен сабақ). Өзекті ақпарат алу үшін студенттерде оны үнемі жаңартылып отыратын ресурс – Интернет желісінде іздеу дағдыларын дамыту қажет. Ол үшін студенттерге ең үлкен мәліметтер базасын қамтитын қоғамдық сайттардың каталогтары ұсынылады: кристаллографиялық және кристаллохимиялық (мысалы, WWW-МИНКРИСТ; Crystallography Open Database, Mineralo-gy Database – webmineral.com), биологиялық белсенді қосылыстардың деректер базасы (PDB.org), метаболизм жолдары (KEGG), химиялық элементтер (ELEMENTS), бейорганикалық заттар (Chemspider) және т. pubmed.org). бұл студенттерге қазіргі заманға сай болуға мүмкіндік береді және оларды оқу-зерттеу жұмыстарын өз бетінше орындау кезінде пайдалану. Гетероциклді қосылыстардың қасиеттерін компьютерлік химия әдістерімен зерттеу. Gaussian 09W бағдарламасы Gaussian — молекулалық жүйелерді модельдеуге арналған бағдарламалық пакет. Ол молекулалардың құрылымдары мен қасиеттерін есептеудің көптеген әдістерін, мысалы: AMBER, AM1, PM3, DFT, ONIOM және т.б. сияқты әдістерді енгізуді қамтиды. Gaussian бағдарламасын пайдалана отырып, кванттық механикалық есептеулерді жүзеге асыру үшін белгілі бір құрылымның файлы түрінде енгізілуі мүмкін кіріс тапсырмасын беру қажет. Мұны Gaussian бағдарламасын іске қосқаннан кейін оқылатын жеке файл ретінде жасауға болады немесе тапсырманы енгізуге және есептеу нәтижелерін визуализациялауға арналған жеке көмекші GaussView бағдарламаны пайдалана отырып жасауға болады.
Сурет 1 - GAUSSIAN бағдарламасының терезесі Бұл бағдарламаны іске қосқан кезде үш терезе пайда болады (i) GaussView X.Y. (іі) Құрастырушы, және (ііі) View1. Бағдарламаның X.Y- нұсқасының нөмiрi. Gaussian 09 W бағдарламасында есептеулерді орындау үшін gjf (Gaussian job file) кеңейтімі бар кіріс файлын жасау керек. Кіріс файлы checkpoint файлының атын енгізуге болатын %section бөлімінен басталады. Кілт сөздердің мағынасын қарастырайық: pm3 – жартылайэмпирикалық кванттық-химиялық әдіс; opt - потенциалдық энергия бетінде минимумға немесе максимумға сәйкес құрылымды іздеуді жүргізу. scf - толық электрондық энергияны өздігінен үйлестіретін өріс әдісімен есептеу; freq - тербеліс жиілігін және термодинамикалық сипаттамаларды есептеу; nosymm - есептеу симметрияны есепке алмай жүргізіледі; Gaussian 09 W бағдарламасымен жұмыс жасаудың негізгі кезеңдері: Кіріс файлын құру үшін GaussView жұмыс терезесінде молекула құрып, файлды DADNE.gjf түрінде сақтау керек; Кіріс файлын өңдеу үшін оны мәтіндік редакторда, мысалы, Блокнот редакторында ашу керек. Пәрмен жолында нақты есептеу үшін қажетті кілт сөздер енгізіледі. Есептеуді жүргізу үшін Gaussian 09 W бағдарламасында дайындалған DADNE.gjf кіріс файлын ашу керек. Есептеуді бастау үшін RUN түймесін басу керек . Келесі қадамда бағдарлама шығыс файлының атын және сақтау орнын көрсетуді талап етеді. Шығыс файлының аты кіріс файлымен бірдей болады.
Сурет 2 – а) Кіріс файл редакторының терезесі; б) Gaussian бағдарламасында жұмысты сәтті аяқталуының көрінісі PASS online бағдарламалық пакеті Фармакологиялық белсендi қосылыстарды iздестiрудiң жеткiлiктi жылдам және тиiмдi әдiсi деректер базасын пайдалану болып табылады, оның негiзiнде фармакологиялық белсендiлiгi бар құрылымдық аналогтарды алдын ала болжауға болады. Сонымен қатар, 2D жазықтықта болжанған қосылыстар молекулаларының құрылымдарын, ISIS / Draw, ChemDraw, ChemScetch және т.б. сияқты бағдарламаларды жиі көрсету үшін келешегі бар қосылыстарды іздеу процесі виртуалды скринингті пайдалана отырып жүргізіледі. Осы принцип бойынша органикалық қосылыстардың биологиялық белсенділік спектрін компьютерлік болжау бағдарламасы PASS ( Activity Spectra for Stothers) жұмыс істейді. PASS-та органикалық қосылыстардың құрылымын сипаттау үшін негіз ретінде құрылымдық формула таңдап алынады. Бағдарлама нақты уақыт режимінде Интернет арқылы мол-файл форматында ұсынылған органикалық қосылыстардың биологиялық белсенділік спектрін олардың екі өлшемді құрылымдық формуласы негізінде болжауға мүмкіндік береді. PASS бағдарламасында органикалық қосылыстардың құрылымдарын сипаттауға негіз ретінде екі өлшемді құрылымдық формула таңдалғандықтан, химиялық графиканың кәсіби редакторы — CambridgeSoft даму компаниясынан ChemDraw Ultra 10.0 бағдарламасы қолданылды Дескрипторлар деп аталатын заттардың көмегімен қосылыстың құрылымдық формуласы бойынша физикалық-химиялық қасиеттерді тікелей бағалау мүмкіндігі өзекті болып табылады. Есептеулер нәтижесінде алынған синтезделген қосылыстардың осы параметрлерін салыстыру әзірленетін белсенділікке сол немесе басқа физика-химиялық сипаттаманың үлесін бағалауға және препараттың әсер ету механизмін жақсы түсінуге мүмкіндік береді. Химиялық қосылыстардың биологиялық белсенділігін компьютерлік болжау әдістерінің қуатты жиынтығы Байесовский ықтималдығына негізделген әдістер болып табылады. PASS бағдарламалық пакеті қазіргі уақытта белгілі химиялық қосылыстардың биологиялық белсенділік спектрін болжауға қабілетті бағдарлама. Ол онлайн режимінде де, еркін түрде де (осы байланыс үшін биологиялық белсенділіктің 4000-нан астам түрін бағалау) және белгілі бір қосылыс үшін биологиялық белсенділіктің 65 000-нан астам түрін талдау үшін үнемі жаңартылып отыратын лицензияланған нұсқа түрінде қол жетімді. Белгілі бір химиялық қосылыстардың биологиялық белсенділігін болжау үшін PASS-те қолданылатын әдіс Белсенділік = Құрылым, ал қосылыстың құрылымы өз кезегінде оның жеке функционалдық элементтері (дескрипторлары) - радикалдар, атомдардың функционалды топтары арқылы сипатталады. жүктеу/скачать 4.7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|