专班课程
不开放自由选修
微观化学世界-初阶基础课程(2018化学人才培育专班)
教师: 李大偉
高中MOOC-高中人才培育计划     

2018/06/11 ~ 2018/09/30
36小时/10周 (报名结束)

概要

Ø  本次课程目前仅开放给人才培育计划录取学生

Ø 报名资格:班排名前20%的国高中职在校生(特殊班及检附推荐函者不在此限)

Ø  若欲报名课程,请至计划网站报名,相关资讯请参考网站说明与介绍。

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Ø 课程简介

了解电子在原子中运动的几何形状,并能计算不同运动的电子能量。 了解电子的运动状态如何影响原子的活性,并能清楚解释周期表上原子的特性。 了解古典分子模式的化学键模型(包括离子键与共价键),并能清楚绘制路易士结构(Lewis Structure)。 了解分子的共振结构,并能清楚计算Formal Charge来辨别其稳定性。 了解利用「电子对排斥理论」从 Lewis Structure预测此分子的3D立体结构。 了解「价键理论」如何在 Lewis Structure模式下,将原子轨域与古典分子模行进行完美的混成。 了解「分子轨域理论」建立出化学键的新模型。 利用「分子轨域理论」解释分子颜色、导电性与磁性的由来。

课程目标

  • 了解电子在原子中运动的几何形状,并能计算不同运动的电子能量。
  • 了解电子的运动状态如何影响原子的活性,并能清楚解释周期表上原子的特性。
  • 了解古典分子模式的化学键模型(包括离子键与共价键),并能清楚绘制路易士结构(Lewis Structure)。
  • 了解分子的共振结构,并能清楚计算Formal Charge来辨别其稳定性。
  • 了解利用「电子对排斥理论」从 Lewis Structure预测此分子的3D立体结构。
  • 了解「价键理论」如何在 Lewis Structure模式下,将原子轨域与古典分子模行进行完美的混成。
  • 了解「分子轨域理论」建立出化学键的新模型。
  • 利用「分子轨域理论」解释分子颜色、导电性与磁性的由来。

授课教师

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本课程授课教师为李大伟博士。
学历:国立清华大学化工学士。罗彻斯特大学化工博士。
经历:中央研究院化学所博士后研究。国立交通大学应用化学系助理教授。
专长领域:统计热力学、分子动力的MC及MD电脑模拟及计算化学模拟软体。
教学经验:15年教学经验,教过的课程包括普通化学、化学资讯、计算机概论、生活化学、化工热力学及工程数学。
教学奖励获奖记录:国立交通大学97学年优良教学奖及100学年杰出教学奖。

课程进度表

1 Section:ewant学习简单上手:学习平台功能教学

2 Section:Week 1 新原子模型的需求与量子理论的雏形《6月中旬起开放》

3 Section:Week 2 薛丁格方程式、波函数与氢原子的轨域 《6月中旬起开放》

4 Section:Week 3 单电子与多电子原子轨域的差异《7月8日起开放》

5 Section:Week 4 原子轨域的应用:八隅体、周期表与化学键的形成 《7月8日起开放》

6 Section:Week 5 八隅体的应用:离子键、共价键与路易士结构《7月29日起开放》

7 Section:Week 6 分子的几何形状与价键理论《7月29日起开放》

8 Section:Week 7 新分子模型的需求与分子轨域理论《8月12日起开放》

9 Section:Week 8 分子轨域理论的应用:颜色、导电与磁性《8月12日起开放》

10 Section:期中考《7月22日起开放》

11 Section:线上即时互动课

12 Section:实体期末考《9月1日举行》

课程内容

本课程分为两大部份,每一部份各分为四大单元。

第一部份(Week 1 ~ Week 4 的课程)介绍如何利用量子力学了解原子与电子相互吸引的能阶与电子运动的波函数,并进而利用波函数所得到原子轨域解释八隅体的合理性,元素的周期特性及分子轨域形成的原理;

第二部份(Week 5 ~ Week 8 的课程)则是介绍如利用八隅体及分子轨域不同的理论分别解释分子化学键的复杂性。

上课形式

本课程分为两大部份,每一部份各分为四大单元,每个单元将由数个小单元所组成,每个小单元提供一段10~30分钟的视频影片。每一周课后有1~2个小练习(放置于「作业测验」中),如同模拟小考让同学在真正进小考前有心理准备。小练习全部不计在总成绩中,但可能在小考或期中考或期末考出现。每个小练习都有可有10次练习的机会,若有任何问题欢迎同学在「小考练习区讨论」。
本课程每个单元的学习总时间以一周为限,Week 1 ~ Week 8 皆有小考。
本课程于完成 Week 4 课程后,进行网路期中考;
在完成 Week 8课程后,请到交大进行纸笔期末考。

小考与网路期中考皆有2次考试机会,小考的时限为30分钟而期中的时限为60分钟。
所有的考试皆取最高分的纪录当成该次考试的分数。

 

  • 每周课程进度

周次

单元主题

准备周

(6月中旬)

Ewant学习简单上手:学习平台功能教学与课程说明

Week 1

(7/1~7/7)

新原子模型的需求与量子理论的雏形

《6月中旬起开放》

Week 2

(7/8~7/14)

薛丁格方程式、波函数与氢原子的轨域

《6月中旬起开放》

Week 3

(7/15~7/21)

单电子与多电子原子轨域的差异

《7月8日起开放》

Week 4

(7/22~7/28)

原子轨域的应用:八隅体、周期表与化学键的形成

《7月8日起开放》

期中考

(7/29~8/4)

期中考周

《7月22日起开放》

Week 5

(8/5~8/11)

八隅体的应用:离子键、共价键与路易士结构

《7月29日起开放》

Week 6

(8/12~8/18)

分子的几何形状与价键理论

《7月29日起开放》

Week 7

(8/19~8/25)

新分子模型的需求与分子轨域理论

《8月12日起开放》

Week 8

(8/26~9/1)

分子轨域理论的应用:颜色、导电与磁性

《8月12日起开放》

 

课程面授时间表

日期

主题内容

互动方式

7/14()10:0012:00

 

线上即时互动

7/28()10:0012:00

 

线上即时互动

8/11()10:0012:00

 

线上即时互动

8/25()10:0012:00

 

线上即时互动

9/1()13:3016:00

期末面授与实体测验

实体面授课堂

◎线上互动将利用Joinnet平台,于线上即时与修课学生作互动授课,将会由乐学网负责提供技术服务,协助教师与学生的连线事宜。

评分标准

  • 课程及格标准:60分 
  • 满分:100分
  • 平时测验: 8次(分别为Week 1 ~ Week 8的上课内容的小考),占20%
  • 线上期中考:1次(考试内容为Week 1~Week 4的所有上课内容),占20%
  • 实体期末考: 1次(考试内容为Week 1 ~ Week 8的所有上课内容),占60%

通过标准


课程及格标准:60分满分:100分

先修科目或先备能力

高一化学、熟悉三角函数与其图形、熟悉指数与对数函数与其图形及微积分

建议参考书目

本课程提供上课讲义,不需额外购买教科书。学习者仍可参考坊间书局或以下推荐之统计相关书籍,以获得更丰富及更深入的学习内容。

常见问答集

(1) 问:此课程完成后是否提供相关证书?
      答:是。总成绩超过(含) 60分者,可获得一纸「修课通过证明」。

(2) 问:哪种人适合上此课?
      答:只要对周期表好奇或对下列问题感兴趣者,皆适合来上此课:

  • 电子到底如何在原子核旁运动呢?
  • 为什么有些元素活性特别强,容易产生化学反应;有些元素却特别稳定,可以单独存在?
  • 电子到底如何帮忙原子结合成分子?
  • 分子为什么会有颜色?
  • 分子为什么有磁性?
  • 分子为什么能导电?

(3) 问:此课程需要很强的数学背景知识吗?
      答:不需要太强。但还是要对三角函数、指数函数、对数函数及简单微积分拥有基本观念。
              如果对课程中的数学感到学习困难,每单元的参考资料将会放入与该单元相关的
              数学教学影音档或超连结。

(4) 问:请问两岸的专业术语翻译不同会不会影响我的学习?
      答:虽然两岸的专业术语翻译有些许不同,但本课程在专有名词或人名旁将放上原文以供参考。