Кто читает:: Факультет химии

Статус:: Курс обязательный

Когда читается:: 1-й курс, 1-4 модуль

Преподаватели

Медведев Михаил Геннадьевич

Свитанько Игорь Валентинович

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целями освоения дисциплины «Информационные технологии в химии» являются: • ознакомление с современными информационными технологиями, их применением для практики проведения научного исследования и анализа данных; • обучение студентов самостоятельной подготовке результатов своих исследований к публикации; • расширение систематических знаний по информационным технологиям и их прикладное применение; • освоение практических навыков эффективной работы с массовым и научным программным обеспечением. Особое внимание уделяется рассмотрению подготовки результатов к публикации. Настоящая дисциплина относится к базовой части профессионального цикла дисциплин. Изучение данной дисциплины базируется на дисциплине школьных программ «Химия», «Физика» и «Информатика». Для освоения учебной дисциплины студенты должны владеть следующими знаниями и умениями: • Знать элементарные физические и химические законы; • Знать элементарные правила работы с компьютером, программным обеспечением общего назначения; • Знать основные понятия о номенклатуре, геометрии и химических свойствах химических соединений; • Уметь формализовать проблемы и ситуации профессиональной деятельности, используя язык и аппарат математических наук; Общий результат освоения дисциплины заключается в умении использовать общее и специальное программное обеспечение в научной работе химика-исследователя, включая оформление результатов эксперимента в виде научной публикации. Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении дисциплин: • Аналитическая химия • Машинный поиск информации в химии • Квантовая химия • Органическая химия • Дисциплины специализации

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Информационные технологии в химии» являются: • ознакомление с современными информационными технологиями, их применением для практики проведения научного исследования и анализа данных; • обучение студентов самостоятельной подготовке результатов своих исследований к публикации; • расширение систематических знаний по информационным технологиям и их прикладное применение; • освоение практических навыков эффективной работы с массовым и научным программным обеспечением.

Планируемые результаты обучения

Демонстрирует знание базовых принципов применения вычислительной техники и программного обеспечения (ПО) в химии.
Демонстрирует знание текстовых редакторов, электронных таблиц и систем подготовки презентаций в химии.
Умеет: • подготавливать графические файлы в зависимости от их назначения; • оформлять химические тексты любой категории сложности на основе современных стандартов
Умеет: • Применять базовые принципы молекулярной механики для расчетов геометрии и энергетических параметров молекул. • Показывает: наличие базовых навыков работы в физико-химических вычислительных системах, методах расчета энергии связывания лиганд-мишень.
Умеет: • использовать графический интерфейс, проводить настройку ОС Windows; • подбирать и конфигурировать аппаратное обеспечение современного компьютера в зависимости от поставленной задачи; • анализировать строение и назначение локальных сетей и Интернета.
Умеет: • использовать вспомогательные программы: утилиты, архиваторы, антивирусное ПО; • производить необходимые расчеты в электронных таблицах, строить диаграммы и графики; • создавать презентации в среде PowerPoint; • самостоятельно разрабатывать Web-страницы.

Содержание учебной дисциплины

Вычислительные методы в химии. Устройство компьютера. Операционные системы. Способы передачи информации. Работа с информацией в интернете. Вредоносные программы.
Вычислительные методы в направленном синтезе и катализе, расчет активности катализатора (гомоген. и гетероген.), биологической активности. Прогнозирование и регулирование направления реакции. Железо. Разборка компьютеров, назначение каждой составляющей. HDD – разборка, отличия от SSD. Железо в разборе, принципы работы. Модернизация железа для ускорения работы компьютера. Компоненты компьютера (устройства ввода, вывода, системный блок). Основные компоненты системного блока (материнская плата, процессор, оперативная память, видеокарта, жесткий диск, охлаждение устройств; устройства ввода-вывода, сетевой адаптер) и их разновидности. Носители информации. Понятия команды, программы, выполнение программы процессором. Представление данных в компьютере. Периферия: видео, выходы на монитор, разрешение монитора. Мышь (с разборкой), клавиатура, сканер (со схемой), USB и другие порты, сетевые соединения. Виды сетевых соединений, схема организации локальной сети. Современные ОС и их краткая сравнительная характеристика (ОС семейства Windows, ОС семейства UNIX, MacOS, Android). Файловые системы (древовидные) на примере FAT/NTFS. Windows: Логические диски. Каталоги. Имя файла. Расширение. Путь к файлу. Сторонние системы управления файлами, Total Commander. Интерфейс командной строки, его особенности. Надстройки, аккаунты Windows: административные/пользовательские, сторонние необходимые/ бесполезные. Записи реестра: автостарт, системные/ пользовательские разделы. Встроенные утилиты Windows, внешние приложения, магазин приложений. Обслуживание компьютера – BIOS, температурные режимы, жесткий диск, память, очистка ПЗУ и ОЗУ, установка драйверов и кодеков. Установка и удаление шрифтов, принтеров, программ, устройств; клавиатура, настройка языков, локализации, даты/времени. Практические работы: установка Windows10 с нуля на собранные компьютеры. Графический интерфейс, операции с файлами. Шрифты, раскладки символов, языки. Способы передачи информации. Сети, виды организации, протоколы. Одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Протоколы. Стек протоколов TCP-IP, назначение IP в глобальной и локальной сети, DHCP. Конфигурация и настройка сети в ОС Windows. DNS. Сетевые диски. Консольные утилиты работы в сети: ping, tracert, ftp, telnet, ssh, nslookup, ipconfig - краткий обзор. Беспроводные сети, защита. Беспроводная передача информации, сходство-отличия методов. Практическая работа – организация сети в компьютерном классе. Работа с интерфейсом роутера локальной сети. обжать патч-корд, настроить сетевую карту. 5. Поиск информации в Интернете: подходы, основные поисковые машины, порталы, расширенный научный поиск. Работа с источниками информации в химии. Первичные и вторичные источники научно-технической информации (НТИ). Журналы как первоисточники — печатные и электронные. Что такое импакт-фактор журнала (версии WebОfScience и Scopus), его расчет. Понятие и реализация DOI-индекса публикации. Научная электронная библиотека (www.elibrary.ru). Возможности полнотекстового поиска. Поиск по специальным полям — ISSN. DOI/Crossref. Поиск с использованием Google Scholar (http://scholar.google.com/). Поиск конкретных работ (статей из научных журналов) с использованием системы Web Of Science. Анализ информации и поиск научного руководителя, соответствующего научным интересам студента. База данных REAXYS. 6.Классификация вредоносных программ, способы их внедрения и активации. Руткиты. Виды защиты, принципы противодействия: антивирус чистящий_постфактум/постоянно_действующий; firewall, функционал комплексных защит (входной контроль, отслеживание активности системы и приложений, шаблонные и эвристические функции, доверенные сети, фильтрация трафика), прокси и VPN. Чистка компьютера от обычных вирусов или червей, от скрытых/спящих зловредов, генераторов вирусов и от руткитов. Общеупотребимое прикладное ПО, классификация по объекту применения. Специальное программное обеспечение для работы в химии. Сжатие и архивация данных. Принципы работы архиваторов. Сжатие текста, графики и мультимедиа-информации, с потерей и без потери качества. Использование встроенного архиватора zip (для измерений).
Текстовые редакторы. MSWord и альтернативы. Рисование химических структур. Конечные форматы представления научного материала. Графика.
Способы форматирования текста. Теговое форматирование (ML, TEX, .DOCX) на примере основ html и LaTeX (через https://www.xm1math.net/texmaker/), редактирование HTML-подобного кода в Visual Studio Code: https://code.visualstudio.com/ Простое оформление текста и гиперссылок. MSWord. MSWord и альтернативы. Настройки. Создание/загрузка/сохранение документов в различных форматах. Перемещение по документу, виды отображения. Шаблоны. Проверка правописания. Расширения и горячие клавиши. Оформление текста без использования стилей (шрифты, абзацы). Поиск/замена текста. Оформление с использованием стилей. Создание/изменение/удаление стилей. Специальное форматирование: страница, табуляция и табличный редактор, списки, колонтитулы, разбиение текста на колонки. Математические формулы. Иллюстрации: импорт и размещение. Средства автоматизации: автоматическая генерация содержаний, указателей, списков (иллюстраций, подписей, ссылок на подписи), поля (fields), сортировка. Вывод на печать и в файл. Форматирование шаблона химической статьи (абзацы только стилями, подбор стилей заголовков, авторов, мест их работы, абстракта (1 колонка), переход к 2 колонкам, вставки правильной и неправильной формы, колонтитулы и др. headers-footers, с нумерацией страниц, датами и пр. Структура ссылок внутри документа и наружу. Endnotes, формирование списка литературы разными способами. Правила формирования ссылки на научный журнал: ГОСТ, другие форматы. Линкование списка литературы на карточку статьи. DOI – принципы работы. Поиск DOI по существующему списку литературы. Endnotes online, Mendeley, Zotero – принципы работы. Рисование химических структур в химических редакторах офлайн (ChemWindow, ChemDraw) и онлайн (Reaxys). Правила, шаблоны структур и шаблоны журналов. Вставка и редактирование химии в научном тексте. Конечные форматы представления научного материала. PDF-файлы Особенности PDF-файлов. Создание PDF-файлов, постформатирование, включение дополнительных интерактивных элементов, редактирование имеющихся, в т.ч. с нестандартной кодировкой и шрифтами. Графика. Растровая и векторная графика, особенности научной графики. Химическая графика. Расчеты геометрии структур. Общие вопросы работы с графикой. Растровая и векторная графика. Форматы графических файлов и их особенности (TIFF, JPEG, BMP, GIF, PNG, PCX, EPS), программные форматы, язык PostScript, компрессия графических файлов. Совмещение графики и текста в различных редакторах. Источники компьютерных изображений (сканирование, цифровые снимки, библиотеки изображений, Интернет, рисование, специализированные программы, научные приборы). Зависимость параметров графических файлов от их назначения. Обзор основных графических программ. Векторная графика Назначение. Недостатки и достоинства. Особенности рисования и редактирования, основные графические инструменты. Кривые Безье. Выделение, преобразование и упорядочивание объектов. Шрифт Windows как простейший пример векторной графики. Создание и редактирование шрифтов. Растровая графика Назначение. Недостатки и достоинства. Классификация. Разрешение в зависимости от назначения, особенности масштабирования. Цифровая фотография, сканирование. Основные приемы редактирования растровых изображений. Научная и деловая графика Основные виды диаграмм, значение в научном исследовании. Подготовка исходных данных, их дополнительная математическая обработка. Принципы оформления, наглядность, типовые ошибки. Оси, засечки, сетка, подписи, размерности, шкалы, легенда, объединение данных. Химическая графика Основные химические графические примитивы и особенности их использования. Типовые ошибки при наборе. Рисование кривых, кривая Безье в химических структурах, карандаш. Группировка и упорядочивание объектов. Особенности набора формул для химической базы данных. Стилевое оформление. Способы оптимизации набора химических структур. Встроенные шаблоны и заготовки для форматирования химической графики в системе ChemDraw. Использование текста в химических уравнениях, набор специальных символов. Перенос в программы редактирования текста и презентаций.
Он-лайн курс
Форматирование таблиц, ячеек и графиков в MSExcel. Добавление и удаление листов из рабочей книги. Форматирование и автоформатирование таблиц. Построение диаграмм. Расчеты в таблицах. Фильтрование. Шаблоны. Построение графиков в Excel. Импорт-экспорт данных, использование Excel как формата представления данных. Анализ данных в Excel. Знакомство с Origin: построение графиков и их обработка. Отличия таблиц, созданных в рамках табличного редактора MSWord и в MSExcel. Вставка/редактирование таблиц Excel в Word. Копипаст приложений MSOffice, преимущества. Презентации на экране . Программы для презентаций анимационные типа. Подготовка презентаций MS PowerPoint. Научные презентации: принципы построения лекционного материала, тайминг. Оформление слайда, текст, анимация. Онлайн-системы подготовки презентаций.
Цифровая грамотность.
Основы работы с данными: что такое большие данные? Какие задачи позволяют решать большие данные? Сбор и анализ данных: Как собирать, очищать и исследовать данные с помощью методов статистики? Критерий Стьюдента, Q-критерий промахов Базы данных: Как планировать, создавать и заполнять собственные базы данных? Основы языка SQL. Юридическая грамотность в Сети: Какие существуют лицензии на программное обеспечение и объекты искусства? Как работать с персональными данными в Сети? Регулярные выражения: как искать тексты по описанию их структуры? Язык регулярных выражений (в формате PCRE) Сайты: Как разместить результаты своей работы в Сети на собственном сайте?

Элементы контроля

Домашние задания
По два домашних задания в течении каждого модуля с равным весовым коэффициентом. Всего восемь домашних заданий в течении курса.
Письменные контрольные работы
Одна контрольная работа в каждом модуле. Всего 4 контрольных работы
Экзамен 3 модуль
Экзамен проводится в устной форме. Вопросы будут раздаваться последовательно группам по 5 человек (поделиться на группы заранее, до начала экзамена). Студент может ответить без подготовки устно или же взять себе время на подготовку письменного конспекта ответа на вопрос (до 60 минут). Во время ответа студенту могут быть заданы дополнительные вопросы по теме задания или по темам вокруг него. Студенты в рамках своей группы отвечают последовательно. Экзамен проводится на платформе zoom. Первой группе из 5 человек необходимо подключиться за 10 мин до начала экзамена, второй и последующей с промежутком в 30 мин. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям (не отличаются от того, что требовалось для выполнения домашних заданий весь учебный год. У кого МАС, сообщить заранее, чтоб им не давали 3D-расчет в Chem3D. Но тогда они получат расчет в другой программе):стационарный компьютер /ноутбук /мобильные устройства; операционная система Windows (версии 7 и выше) или Mac OS X Yosemite 10.10 и выше; оперативная память: 3 Гб и более; процессор: Intel Core 2 DUO и более поздней версии с поддержкой SSE2, или AMD Athlon x2 и выше; 2 ядра и выше; 1,8 ГГц и выше; интернет-браузер: любой; свободное место на жестком диске 500 Мб; наличие постоянного интернет-соединения со скоростью передачи данных от пользователя не ниже 5 Мбит/сек.; разрешена передача данных по сетевым портам: 80 TCP, 443 TCP, 3478 TCP/UDP; наличие исправной и включенной веб-камеры и микрофона (включая встроенные в ноутбуки). Во время экзамена студент может иметь при себе ручку, карандаш, ластик, линейку, бухгалтерский калькулятор, не более 3 листов А4 черновиков, воду. Во время экзамена студент обязан сосредоточиться на выполнении заданий (экран компьютера или листы с выполнением заданий), при ответе включить микрофон. Во время экзамена студент не имеет права: привлекать помощь третьих лиц, предоставлять доступ к компьютеру посторонним лицам, вступать в разговоры с третьими лицами. При кратковременном нарушении связи (до 5 мин): зафиксировать время разрыва связи (сделать скриншот, фотографию всего экрана, чтобы было видно время и окно приложения/сайта) и отправить в учебный офис, как только связь восстановится по корпоративной электронной почте; переподключиться к экзамену. При долговременном нарушении связи (более 5 мин): переподключиться к экзамену; сообщить незамедлительно об этом в учебный офис с помощью любых каналов связи. Не позднее, чем через 3 дня, необходимо предоставить максимальное количество подтверждающих документов (ответ от провайдера, скриншот проблемы, объяснительная студента и т.д.) Процедура пересдачи соответствует основному экзамену, проводится в осенний период пересдачи, допускается дистанционная организация в случае продления дистанционного режима обучения. При долговременном нарушении связи при наличии уважительных причин, подтвержденных документально, предусмотрен резервный день в июне.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
Итоговая оценка = 0,4 Домашние задания +0,4 Контрольные работы + 0,2 Экзамен

Бакалаврская программа «Химия»

Контакты

Информационные технологии в химии

Преподаватели

Программа дисциплины

Аннотация

Цель освоения дисциплины

Планируемые результаты обучения

Содержание учебной дисциплины

Элементы контроля

Промежуточная аттестация

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

Рекомендуемая дополнительная литература