Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (N1)

Sylabus przedmiotu Podstawy modelowania molekularnego:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Inżynieria chemiczna i procesowa
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Podstawy modelowania molekularnego
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska
Nauczyciel odpowiedzialny Dorota Downarowicz <Dorota.Downarowicz@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Elżbieta Gabruś <Elzbieta.Gabrus@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 2 Grupa obieralna 2

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL4 9 1,30,44zaliczenie
wykładyW4 18 1,70,56zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawy wiedzy z zakresu chemii, termodynamiki procesowej i inzynierii chemicznej oraz technik komputerowych

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie wiedzy na temat podstaw modelowania molekularnego i jego zastosowaniu w inżynierii chemicznej i procesowej
C-2Rozwijanie umiejętności samodzielnego rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej
C-3Kształtowanie umiejętności posługiwania się specjalistycznym oprogramowaniem z zakresu modelowania molekularnego
C-4Pobudzenie kreatywności przy poszukiwaniu rozwiązań problemów inżynierii chemicznej i procesowej

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Bazy danych do modelowania molekularnego; Metody pól siłowych; Metody struktur elektronowych; Techniki optymalizacji geometrii cząsteczek; Techniki modelowania i przewidywania właściwosci cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Obliczenia dynamiki molekularnej.9
9
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do modelowania molekularnego; Optymalizacja geometrii cząsteczek i układów molekularnych; Analiza konformacyjna; Analiza porównawcza metod obliczeniowych opartych na mechanice molekularnej i chemii kwantowej; Metoda ab initio i jej przybliżenia – przybliżenie walencyjne, metody półempiryczne; Metody parametryzacji funkcji energii potencjalnej (pola siłowe); Algorytmy dynamiki molekularnej; Przykłady zastosowania modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej.18
18

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach9
A-L-2przygotowanie do zajęć5
A-L-3przygotowanie sprawozdań15
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia10
A-L-5zaliczenie ustne1
40
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia10
A-W-3Studiowanie literatury z zakresu modelowania molekularnego18
A-W-4Konsultacje2
A-W-5Przeprowadzenie zaliczenia2
50

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-2Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
M-3Metoda programowana: z użyciem komputera

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładów
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08b_W01
Student zdobywa wiedzę na temat modelowania molekularnego przydatną do opisu procesów inżynierii chemicznej
ICHP_1A_W09, ICHP_1A_W10C-1T-W-1M-1S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08b_U01
Student potrafi dobrać odpowiednie metody modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
ICHP_1A_U05, ICHP_1A_U10, ICHP_1A_U16C-2T-L-1M-2, M-3S-3, S-2
ICHP_1A_B08b_U02
Student potrafi posługiwać się nowoczesnymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
ICHP_1A_U07, ICHP_1A_U08, ICHP_1A_U09C-3T-L-1M-2, M-3S-3, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08b_K01
Student staje się otwarty na stosowanie nowoczesnych technik obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_1A_K04, ICHP_1A_K06C-4T-L-1M-2, M-3S-3, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08b_W01
Student zdobywa wiedzę na temat modelowania molekularnego przydatną do opisu procesów inżynierii chemicznej
2,0Student nie opanował wiedzy podanej na wykładzie
3,0Student opanował podstawy wiedzy podanej na wykładzie
3,5Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, ale nie potrafi jej zinterpretować
4,0Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować
4,5Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi ją właściwie zinterpretować i znaleźć zastosowanie poznanych metod modelowania molekularnego do opisu wybranych procesów inżynierii chemicznej
5,0Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi analizować przydatność poznanych metod modelowania molekularnego do opisu wybranych procesów inżynierii chemicznej oraz potrafi przeprowadzić dyskusję

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08b_U01
Student potrafi dobrać odpowiednie metody modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
2,0Student nie potrafi dobrać standardowych metod modelowania molekularnego do opisu i analizy nawet najprostszych zagadnień inżynierii chemicznej
3,0Student potrafi dobrać standardowe metody modelowania molekularnego do opisu i analizy najprostszych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi dobrać standardowe metody modelowania molekularnego do opisu i analizy bardziej złożonych zagadnień inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi dobrać odpowiednie metody modelowania molekularnego do opisu i analizy wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz potrafi uzasadnić celowość ich zastosowania
4,5Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej z zastosowaniem metod modelowania molekularnego oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod
5,0Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej z zastosowaniem metod modelowania molekularnego oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod i ocenić ich efektywność
ICHP_1A_B08b_U02
Student potrafi posługiwać się nowoczesnymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
2,0nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student potrafi posługiwać się prostymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi posługiwać się bardziej złożonymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi posługiwać się złożonymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej oraz uzasadnić celowość ich stosowania
4,5Student potrafi stosować alternatywne narzędzia modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność
5,0Student potrafi stosować alternatywne narzędzia modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność i interpretować uzyskane wyniki obliczeń

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08b_K01
Student staje się otwarty na stosowanie nowoczesnych technik obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
2,0Student nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student wykazuje ograniczoną samodzielność przy poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu
3,5Student jest otwarty na poszukiwanie odpowiednich narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązywania zadanego problemu ale wymaga przy tym znacznej pomocy
4,0Student jest zdeterminowany do samodzielnego poszukiwania efektynych narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązania zadanego problemu ale wymaga przy tym odpowiedniego ukierunkowania
4,5Student jest kreatywny w poszukiwaniu właściwych narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązywania zadanego problemu i wymaga przy tym tylko nieznacznej pomocy
5,0Student jest w pełni samodzielny i kreatywny w doborze właściwych narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązywania zadanego problemu

Literatura podstawowa

  1. K.Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna, t.2 Fizykochemia molekularna, PWN, Warszawa, 2005
  2. Hinchliffe A., Molecular Modelling for Beginners, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, 2003
  3. Ramachandran K. I., Deepa G., Namboori K., Computational Chemistry and Molecular Modeling. Principles and Applications, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2008

Literatura dodatkowa

  1. David C. Young, Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real-World Problems., John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2001
  2. Schlick T., Molecular Modeling and Simulation. An Interdisciplinary Guide, Springer Science + Business Media, New York, 2010

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Bazy danych do modelowania molekularnego; Metody pól siłowych; Metody struktur elektronowych; Techniki optymalizacji geometrii cząsteczek; Techniki modelowania i przewidywania właściwosci cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Obliczenia dynamiki molekularnej.9
9

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do modelowania molekularnego; Optymalizacja geometrii cząsteczek i układów molekularnych; Analiza konformacyjna; Analiza porównawcza metod obliczeniowych opartych na mechanice molekularnej i chemii kwantowej; Metoda ab initio i jej przybliżenia – przybliżenie walencyjne, metody półempiryczne; Metody parametryzacji funkcji energii potencjalnej (pola siłowe); Algorytmy dynamiki molekularnej; Przykłady zastosowania modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej.18
18

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach9
A-L-2przygotowanie do zajęć5
A-L-3przygotowanie sprawozdań15
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia10
A-L-5zaliczenie ustne1
40
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia10
A-W-3Studiowanie literatury z zakresu modelowania molekularnego18
A-W-4Konsultacje2
A-W-5Przeprowadzenie zaliczenia2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaICHP_1A_B08b_W01Student zdobywa wiedzę na temat modelowania molekularnego przydatną do opisu procesów inżynierii chemicznej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_W09ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę w kluczowych zagadnieniach kierunku studiów inżynieria chemiczna i procesowa takich jak: - operacje i procesy jednostkowe - przenoszenie i bilansowanie masy, pędu i energii
ICHP_1A_W10ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z kinetyki procesów przemian fizycznych i chemicznych, termodynamika i inżynierii reaktorów chemicznych
Cel przedmiotuC-1Zdobycie wiedzy na temat podstaw modelowania molekularnego i jego zastosowaniu w inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do modelowania molekularnego; Optymalizacja geometrii cząsteczek i układów molekularnych; Analiza konformacyjna; Analiza porównawcza metod obliczeniowych opartych na mechanice molekularnej i chemii kwantowej; Metoda ab initio i jej przybliżenia – przybliżenie walencyjne, metody półempiryczne; Metody parametryzacji funkcji energii potencjalnej (pola siłowe); Algorytmy dynamiki molekularnej; Przykłady zastosowania modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie opanował wiedzy podanej na wykładzie
3,0Student opanował podstawy wiedzy podanej na wykładzie
3,5Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, ale nie potrafi jej zinterpretować
4,0Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować
4,5Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi ją właściwie zinterpretować i znaleźć zastosowanie poznanych metod modelowania molekularnego do opisu wybranych procesów inżynierii chemicznej
5,0Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi analizować przydatność poznanych metod modelowania molekularnego do opisu wybranych procesów inżynierii chemicznej oraz potrafi przeprowadzić dyskusję
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaICHP_1A_B08b_U01Student potrafi dobrać odpowiednie metody modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_U05ma umiejętność samokształcenia się m.in. w celu podnoszenia kompetencji zawodowych
ICHP_1A_U10w oparciu o wiedzę ogólną potrafi wyjaśnić podstawowe zjawiska związane z istotnymi procesami w inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_1A_U16potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla inżynierii chemicznej i procesowej, wybrać i zastosować właściwą metodę wykonania oraz wybrać narzędzia
Cel przedmiotuC-2Rozwijanie umiejętności samodzielnego rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-L-1Bazy danych do modelowania molekularnego; Metody pól siłowych; Metody struktur elektronowych; Techniki optymalizacji geometrii cząsteczek; Techniki modelowania i przewidywania właściwosci cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Obliczenia dynamiki molekularnej.
Metody nauczaniaM-2Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
M-3Metoda programowana: z użyciem komputera
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie potrafi dobrać standardowych metod modelowania molekularnego do opisu i analizy nawet najprostszych zagadnień inżynierii chemicznej
3,0Student potrafi dobrać standardowe metody modelowania molekularnego do opisu i analizy najprostszych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi dobrać standardowe metody modelowania molekularnego do opisu i analizy bardziej złożonych zagadnień inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi dobrać odpowiednie metody modelowania molekularnego do opisu i analizy wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz potrafi uzasadnić celowość ich zastosowania
4,5Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej z zastosowaniem metod modelowania molekularnego oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod
5,0Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej z zastosowaniem metod modelowania molekularnego oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod i ocenić ich efektywność
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaICHP_1A_B08b_U02Student potrafi posługiwać się nowoczesnymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_U07potrafi posługiwać się programami komputerowymi (edytory tekstu i prezentacji, arkusze kalkulacyjne, bazy danych), wspomagającymi realizację podstawowych zadań inżynierskich
ICHP_1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty procesowe, w tym pomiary, symulacje komputerowe oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
ICHP_1A_U09potrafi wykorzystać metody analityczne, numeryczne oraz eksperymentalne do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich
Cel przedmiotuC-3Kształtowanie umiejętności posługiwania się specjalistycznym oprogramowaniem z zakresu modelowania molekularnego
Treści programoweT-L-1Bazy danych do modelowania molekularnego; Metody pól siłowych; Metody struktur elektronowych; Techniki optymalizacji geometrii cząsteczek; Techniki modelowania i przewidywania właściwosci cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Obliczenia dynamiki molekularnej.
Metody nauczaniaM-2Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
M-3Metoda programowana: z użyciem komputera
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student potrafi posługiwać się prostymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi posługiwać się bardziej złożonymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi posługiwać się złożonymi narzędziami modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej oraz uzasadnić celowość ich stosowania
4,5Student potrafi stosować alternatywne narzędzia modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność
5,0Student potrafi stosować alternatywne narzędzia modelowania molekularnego do rozwiązywania wybranych problemów inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność i interpretować uzyskane wyniki obliczeń
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaICHP_1A_B08b_K01Student staje się otwarty na stosowanie nowoczesnych technik obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_K04potrafi określać priorytety służące realizacji zadań własnych lub innych członków grupy w celu osiągnięcia postawionego celu
ICHP_1A_K06potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny, innowacyjny i przedsiębiorczy
Cel przedmiotuC-4Pobudzenie kreatywności przy poszukiwaniu rozwiązań problemów inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-L-1Bazy danych do modelowania molekularnego; Metody pól siłowych; Metody struktur elektronowych; Techniki optymalizacji geometrii cząsteczek; Techniki modelowania i przewidywania właściwosci cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Obliczenia dynamiki molekularnej.
Metody nauczaniaM-2Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
M-3Metoda programowana: z użyciem komputera
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student wykazuje ograniczoną samodzielność przy poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu
3,5Student jest otwarty na poszukiwanie odpowiednich narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązywania zadanego problemu ale wymaga przy tym znacznej pomocy
4,0Student jest zdeterminowany do samodzielnego poszukiwania efektynych narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązania zadanego problemu ale wymaga przy tym odpowiedniego ukierunkowania
4,5Student jest kreatywny w poszukiwaniu właściwych narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązywania zadanego problemu i wymaga przy tym tylko nieznacznej pomocy
5,0Student jest w pełni samodzielny i kreatywny w doborze właściwych narzędzi modelowania molekularnego do rozwiązywania zadanego problemu