时间：2023-09-17 15:04:16
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇计算机分子模拟技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
但是由于中药组成成分繁多而且复杂，加上对实际起作用的药物单体结构认识不清、作用机制模糊等研究现状，传统的筛选方法是将各成分分离提纯出来测其分子结构并进行相应的药理试验，其工作量巨大、盲目性、耗时长、成本高且只能是小规模筛选，这些都使得中医药学得不到很好的传承和发展。
有助于新药研究
近50年来，随着计算机技术的进步，运用计算机技术模拟药物小分子与生物大分子相互作用的分子模拟技术得到迅猛发展，从最初只能模拟小分子之间相互作用到如今能实现分子量巨大的蛋白质的相互作用；从最初只能模拟几个皮秒的变化到如今模拟几十个纳秒的变化，这些发展历程表明分子模拟计算正朝着高精度、大体系、长时程的方向发展。
这为我们从现有的中药数据库中数以百万计的分子中筛选出新的药物先导分子，研制新的药物提供了极大的方便。我们可以将中药或复方看成天然组合的化学库，在目前已知的中药或复方有关化学成分信息基础上，利用计算机药物虚拟筛选技术探讨其可能的作用机理，为实验的进行提供重要的信息，如有效分子的构象等，这会使得实验具有比较强的导向性，提高药物设计的命中率和减少盲目性，同时减少大量人力物力的消耗。
可以说，应用分子模拟技术筛选药物改变了传统的盲目性的药物筛选模式，极大地减少了药物筛选的时间，降低了成本，增加了安全性，加快了研究过程，并增进了对分子具体作用机制的了解。
分子模拟利用理论方法与计算机技术，是指运用一定的软件，通过超级计算机模拟或仿真分子运动或分子间相互作用的现代技术，可广泛应用于计算化学、计算生物学、材料科学等多个学科领域。
计算机分子模拟技术通过分析和计算一系列活性药物分子的三维构象，可以了解某一类药物分子所具有的空间结构，这一技术对新药研究有很大帮助。
以国际大型药厂为例，在采用计算机模拟筛选以前，研制一种新药，平均需要花费10～12年的时间，耗资2. 0亿～3. 5亿美元，而新药上市成功率只有17%～20%，但由于模拟计算的加入，新药上市的时间缩短了2～3年，成功率提升至50%～60%。这些都表明，模拟计算大大加快了新药研发的进程，也为中药新药物的发现与发展带来了新的曙光。
三种主要的计算机虚拟筛选技术
随着国家“十二五”规划的出台，生物医药研发受到了前所未有的重视。而想在医药方面有重大突破，中医药有效成分研发势在必行。
在医学全球化的大背景下，随着技术进步和人文理念的转变，生命科学的研究正在飞速发展中，全球化组织也纷纷出台相应发展战略，如WHO提出“21世纪人人享有卫生保健”的目标，这些都为中医药现代化提供了良好的机遇。
中医药经过长期积淀，其临床疗效显著，对人体健康毒副作用较低，而且部分药物单体表现出了广泛的药理活性，对多种疾病均具有治疗效果。而分子模拟计算的高通量和高精度等特点很好解决中医药现代化进程中面临的诸多难题。模拟计算不仅能够实现中药单体的大批量筛选，而且能够探究其具体的作用机制，这为阐明中医药的药理活性注入了全新的活力。
由此观之，在模拟计算技术飞速发展的今天，中医药产业实现现代化是大势所趋。
众所周知，传统的实体的药物筛选需要构建大规模的化合物库，提取或培养大量实验必需的靶酶或靶细胞，并且需要复杂的设备支持，因而需要投入大量的资金。而虚拟药物筛选是将药物筛选的过程在计算机上模拟，对化合物的活性做出预测，这样就能够集中目标，大大降低实验筛选化合物的数量从而缩短研发周期、节约经费开支。
将虚拟药物筛选技术应用在中医药研发中，能够达到事半功倍的效果。现阶段计算机虚拟筛选技术主要有以下几种方法：
一是基于分子对接的筛选方法。具体而言，这个方法是基于一个靶点（通常是酶、受体、离子通道、核酸等）的三维结构，常常采用分子对接的虚拟筛选方法从小分子数据库中找到能与之匹配的候选化合物。
所谓分子对接，就是小分子与受体大分子通过几何匹配和能量匹配相互识别的过程，即在药物分子和靶点产生药效的反应过程中，两个分子先充分接近，然后采取合适的取向，使两者在必要的部位相互契合、发生作用，进而通过构象调整形成稳定的复合物。这就好比是锁与钥匙的原理，特定的钥匙（药物分子）只与特定的锁（蛋白质）作用，而筛选出来的新的先导化合物就是与特定的钥匙类似的药物分子。
另一种是基于药效团搜索的方法。药效团的概念早在1909年由德国科学家提出，特指载有活性特征原子的分子框架。现在泛指生物活性分子（一般指小分子）中对活性起重要作用的“药效特征元素”的空间排列形式。这些“药效特征元素”可以是某些具体的原子或原子团，比如氧原子、苯环等，也可以指特定的功能结构，如亲水基团、疏水基团、氢键供体、氢键受体等。在得到某类抑制剂的药效团模型后，就可以以药效团作为一个参照标准进行数据库搜索。从数据库中筛选得到符合该药效团模式的候选分子，而在这些候选分子中可能包含新的先导化合物。
此外，定量构效关系研究方法在现代药物设计方法中占有重要的地位，也是应用最为广泛的药物设计方法，其目的是利用理论计算和统计分析工具来研究化合物的结构与其生物效应之间的定量关系，在此基础上推断受体活性部位的结构，并在计算机中建立起这样的一个结构，以这个结构为模板，对药物进行筛选。
利国利民
模拟计算在中医药产业的应用可以极大地推动该领域的科研进程和市场发展，是一件利国利民的措施。
我国是一个人口大国，人均基础资源缺乏，每年有不计其数的患者在饱受疾病痛苦的同时还要面对药物带来的诸多毒副作用。根据有关临床研究，天然药物比合成药有较小的毒副作用和更加全面的人体保健功能。我国有着丰富的动、植物资源，结合先进的计算机技术合理开发利用，不仅有助于弘扬中华医学文化，造福患者，同时可以节省巨额的医药研发经费和生产经费。
结构化学的加速发展使得其对计算机技术的需求越来越迫切，主要表现在三个方面：“1）化学计算的难度越来越高，许多结构化学和物理化学中的问题离开了计算机便不能获得圆满解决；2）化工设备和工艺对自动化的要求越来越高，而且对许多化工过程，人工进行控制已经相当困难，需要高可靠性的控制系统；3）化学和化工实验研究的高费用和高风险性质也驱使人们探讨利用计算机模拟技术部分代替实际的化学和化工实验，以降低研究成本和减少风险。”因此，随着各类计算和模拟软件的开发，计算机越来越多地应用到结构化学的研究和教学中。就教学而言，首先应该使学生明白计算机技术在结构化学中的重要地位，其次掌握相关软件进行实际操作。学生需要学习并掌握以下几个方面的技术。
1.用计算机进行结构化学计算结构化学的研究涉及到原子和分子的结构关系及性能之间的关系，而作为微观粒子的电子、原子、分子等实物粒子具有波粒二象性，这样就涉及到实物粒子的波长、质量等计算。要完成复杂的计算需要借助计算机。用计算机进行结构化学计算需要借助专业软件。目前已经有很多功能强大的软件应用于结构化学的计算。主要有：
（1）Hyperchem。美国Hypercube公司出版的分子模拟软件，可以进行量子化学、分子动力学、分子结构等方面的计算。该软件的主要计算类型有单点能、几何优化、计算振动频率得到简正模式、过渡态寻找、分子动力学模拟、Langevin动力学模拟、MetropolisMonteCarlo模拟。支持的计算方法有：从头计算、半经验方法、分子力学、混合计算。可以用来研究的分子特性有：同位素的相对稳定性、生成热、活化能、原子电荷、HOMO-LUMO能量间隔、电离势、电子亲和力等。这款软件的优点是高质量、高灵活性和容易操作，是结构化学必学的一款软件。
（2）Gaussian。这是一款功能强大的综合性的量子化学软件，其最广泛的用途是做半经验计算和从头计算。其可执行程序可在不同型号的大型计算机、超级计算机、工作站和个人计算机上运行，并相应有不同的版本。它的功能有：过渡态能量和结构计算、键和反应能量计算、原子电荷和电势计算、振动频率计算等等，还可以预测周期体系的能量、结构和分子轨道。因此，Gaussian是应用研究领域广泛的强大工具。
（3）AccuModel。这是一款准确简单的分子力学计算软件，其功能有：能够建立并演示准确的分子结构模型；提供计算结构参数和热力学参数的手段；基于优化计算对分子模型能够进行几何和构象处理；利用能量计算方法对分子进行构象分析等。计算在结构化学学科中有相当重要的意义，只有严密而准确的计算才能得出分子、原子等实体粒子的结构和功能之间的关系。在信息量大、处理困难、单靠人脑无法准确计算的今天，用计算机进行计算是不二选择。而各种计算软件的学习则是学习结构化学的基础所在，因此课堂上的学习和课下的掌握都相当重要。
2.用计算机进行结构化学过程模拟由于结构化学实验和研究的费用和风险越来越高，大规模地进行实验有时候反而得不偿失。采用计算机模拟的方法则可以减少实验费用、降低实验风险、并扩大研究的范围，从而提高研究速度和效率，以最小的成本达到最好的效果。计算机的结构化学过程模拟主要包括两个方面：仿真模拟和数值模拟。数值模拟在科学领域中更为重要。这两种过程模拟可以更好地研究结构化学的反应机理、模拟过程、并推测结果，从而获得反应参数以指导科学研究。
用计算机进行结构化学过程模拟最常用的软件ChemicalKineticsSimulator0（以下简称CKS0）是少量的、比较出色的化学动力学商业软件之一。它的主要功能有：可以在产物并不清楚的条件下使用，反应物和产物可以用代码表示；处理范围宽泛，浓度和速率数值范围可达8个数量级；除了能够处理常规均相反应之外，还可以处理诸如界面吸附、膜形成、物质交换等化学和物理过程中的动力学问题；软件的使用需要事先了解必要的反应机理、速率常数、反应条件、相关热力学常数、物质的物理状态、等信息；模拟结果以关系曲线图和数据表格形式给出。“CKS0的操作主要包括建立化学反应文件、输入化学反应机理、输入反应条件、输入模拟条件、模拟运行和显示输出模拟结果6个步骤。”CKS0以其强大的功能用于各种化学反应的模拟，如甲基丙烯酸甲酯的聚合反应模拟、五氧化二氮的热分解反应模拟、固体表面吸附过程模拟、膜形成过程模拟等。这些软件在教学过程中产生的效果是显著的，它们使得教学过程有趣、丰富、生动、活泼，一对一的教学模式使得学生学习更加主动。学生不再为复杂的计算过程而一遍一遍地伤透脑筋，也更加直观地认识到分子、原子的结构。
二、计算机技术的应用效果评价
计算机应用到结构化学的教学中有多种形式，如：计算机多媒体教学、计算机交互链接式教学、计算机题库教学等。这里重点评价计算机软件教学。与国外某些发达国家相比，我国的软件教育相对落后，软件的出版和供应相对较少，且优秀的软件都来自国外，要想教学生使用，老师首先要有丰富的使用经验和较好的外语修养。
1.计算机技术教学的效果虽然有这些困难，我国计算机技术的教学效果是值得肯定的。首先，从教材上来讲，我们已经拥有大量的软件教学课件，这些课件来自于我国化学教师与计算机工程师的共同努力。他们编写了很多教材，如《计算机在化学化工中的应用技术》等，还有大量的课件应用于课堂之上，甚至通过国际互联网获得国外的教学课件，极大地丰富和完善了我国软件教学的教材。其次，从技术资源上来讲，刚开始时使用的由国外大学或中学开发的自由软件已经不能满足结构化学快速发展的需要，我国目前使用较多的是大型商业软件，这些软件由专业公司开发，软件的性能和质量能够保障。
2.计算机技术教学的不足尽管取得了很多成果，我国的计算机技术教学还是存在很多不足。
（1）硬件的缺乏。虽然教材资源丰富，但是硬件系统跟不上也会影响教学效果，如电脑的操作系统跟不上时展。计算机技术日新月异，更新换代很快，如果不能积极地引入新型计算机会浪费掉很多优秀的教师和教材资源。
（2）应试教育的副作用明显。多年的应试教育训练使得当代大学生习惯了考试才会努力，如果一门学科不是以考试为目的的学习，则缺乏学习兴趣，导致授课效果不理想。
（3）教师的教育观念偏差。目前我国大多数高校普遍存在的一个问题是教师上课积极性差，对待学生的态度不够严格，导致很多学生上课不认真、下课不复习、操作时间短，无法掌握软件的使用要领。
关键词：计算机 趋势 发展
一、计算机科学与技术的发展趋势
（一）计算机科学与技术实现了智能化的超级计算
可能你不知道，超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。超级计算机通常是由数百数千甚至更多的处理器（机）组成，能完成普通计算机和服务器不能计算的大型复杂任务。从超级计算机获得数据分析和模拟成果，能推动各个领域高精尖项目的研算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。总之，计算机科学与技术实现了智能化的超级计算。
（二）计算机科学与技术实现了分子计算机
大家都知道，分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、分子化学反应算法等几种类型。分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高，分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。美国已研制出分子计算机分子电路的基础元器件，可在光照几万分之一秒的时间内产生感应电流。以色列科学家已经研制出一种由DNA分子和酶分子构成的微型分子计算机。预计20年后，分子计算机将进人实用阶段。也就是说计算机科学与技术实现了分子计算机。
（三）计算机科学与技术实现了纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。现在纳米技术正从微电子算机也会像现在的马达一样，存在于家中的各种电器中，那时问你家里有多少计算机，你也数不清，你的笔记本，书籍都已电子化。再过十几、二十几年，可能学生们上课用的不再是教科书，而只是一个笔记本大小的计算机，不同的学生可以根据自己的需要方便地从中查到想要的资料所以有人预言未来计算机可能像纸张一样便宜，可以一次性使用，计算机将成为不被人注意的最常用的日用品。
（四）计算机科学与技术实现了量子计算机
量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态。使信息沿着聚合物移动。从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此，一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的Pentium DI晶片快10亿倍。除具有高速并行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、国家安全意识产生重大的冲击。无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。量子编码采用纠错、避错和防错等。量子计算机使计算的概念焕然一新。
二、计算机科学与技术的发展趋势总结
计算机科学与技术的发展，将朝着向信息的智能化发展。计算机技术的大多数领域以应用学科和工程学科的出现为标志，这些学科的职责是促进与实践有关的认识的发展，这些学科常吸收更为基础的学科，提高就能有实践的进步，在对计算机技术研究中，发现常有另外一条路径，这个过程存在着强烈的相互作用，有关半导体是如何运行的理论也建立了起来，这是用它们能够使计算机技术的实践中普遍存在的问题得到解决，或者说是促进实践的发展。能实现或更困难一些。显然，选择机制在计算机技术的实践进化和认识进化之间明显地提供了一种双向的连接，推动计算机技术的快速发展。参考文献：
[1]王华.计算机技术发展[J].电脑与电信，2013（02）.
1 DNA平面结构模型制作过程
在课前运用Flash4.0软件工具栏中的工具分别制作成球形磷酸、五边形脱氧核糖、四种不同颜色形状的碱基方块，将它们生成符号，属性定为图形，命名为磷酸、脱氧核糖、碱基A、碱基T、碱基C、碱基G，如图1所示：
然后再调出以上符号，排列形成一条脱氧核苷酸短链和DNA分子平面结构片段。同样将它生成符号，属性定为图形，分别命名为短链和DN段。以上符号的图形可以作为排列成DNA分子平面结构的材料，由于图形已经分别生成了符号，可以反复调用。在多媒体教室，教师将提供的原料（以上图形符号）以Flash文件形式发送到学生主机上。其中符号脱氧核苷酸短链和DN段，作为教师提供给学生的范例，学生可以多次调用符号库中的磷酸图形、脱氧核糖图形、4种碱基图形，并利用所学Flash软件的基本技术将它们分别组装成不同碱基数目和顺序的脱氧核苷酸链，最后形成如符号库中教师所提供的DNA分子平面结构片段。
2 DNA立体结构模型制作过程
DNA立体结构主要是突出DNA分子的双螺旋结构，即脱氧核糖和磷酸交替构成的两条链形成螺旋结构。同时两条链之间形成碱基互补配对。做成螺旋片段，如图2所示。
同样将它生成符号，属性定为图形，命名为螺旋片段。接着教师利用生成的螺旋片段符号，为学生提供一个DNA双螺旋的范例，如图3所示。
也将图形生成符号，命名为DNA螺旋片段。学生就可以通过符号库调用，作为利用螺旋片段符号合成DNA双螺旋的参考，再利用符号库中的碱基图形，将两条链之间的碱基对补充上去，形成完整的DNA双螺旋结构。然后选择菜单Control中的TestMove将图形放大。这样，学生的实验操作过程就完成了。
3 学生分析和教师的引导
学生在用计算机做好DNA平面结构和立体结构后，对照图形，教师有目的地引导学生分析以下几个问题：
（1） 回忆DN面结构和立体结构是如何一步一步做成的。
（2） 相互比较所做成的DNA分子中的碱基数量和顺序差别（教师在实验过程中没有具体要求），分析：这些差别意味着什么？DNA是如何储存遗传信息的？
（3） DNA立体构型是怎样的？每个脱氧核苷酸之间在什么部位相互连接成长链的？
（4） DNA分子两条链的方向是怎样的？
由于学生制作的DNA图形直观、形象，可以随意移动、组合、放大、修改，再加上计算机的交互性，教师可随时调用学生所做的范例进行分析，所以学生很容易回答上述问题，从而加深了对DNA分子结构特点的了解。
一、课程整合的基础理论
（一）课程整合的概念
从理论上讲，课程整合意味着对课程设置、各课程教育教学的目标、教学设计、评价等诸要素作系统的考量与操作，也就是说要用整体的、联系的、辨证的观点来认识、研究教育过程中各种教育因素之间的关系。
狭义的课程整合指的是，考虑到各门课程的有机联系，将这些课程综合化。广义的课程整合，即课程标准不变，但是相关课程的课程目标、教学与操作内容（包括例子、练习等）、学习的手段等课程要素之间互相渗透、互相补充。当这些互相渗透和补充的重要性并不突出，或者已经非常自然，到了潜移默化的程度，就没有必要提“整合”了，反之，就需要强调“整合”。
（二）当今世界对课程整合的研究
目前，国内对课程整合比较主流的理解是“把计算机技术融入到各学科教学中”，就像使用黑板粉笔一样自然、流畅。这种观点将课程整合的重点放在CAI（计算机辅助教学）上。它突出计算机作为工具，去辅助各传统学科的教学。
从世界范围来看，在实现信息技术与课程整合的理解目前是第一种模式占主流地位，第二种模式已经引起越来越多的关注，一些不发达国家的教育也积极加入信息技术与课程整合的行列中来。可以肯定信息技术与课程整合是未来教育发展的必然趋势。
二、信息技术与化学学科的课程整合的探究和实践
课堂教学向着多媒体化、智能化、网络化发展，必将大大促进对未来一代化学的教育。如果说化学教学中的实验教学在提高学生能力和化学素质上的作用是不可低估、不可代替的教学手段，那么从现在开始，使用计算机辅助化学教学将会异军突起，在体现和实现教学目的观、结构观、质量观和发展观方面将成为不可多得的形式。。
（一）利用多媒体软件解决物质结构教学中的难点
在《离子键与共价键》、《极性分子与非极性分子》两节教学中，利用计算机模拟核外电子运动、化学键的形成和分子模型就会很成功。这一内容抽象、枯燥、难度大，用一般模型演示不能给学生以动感，而且容易使学生概念模糊。计算机的二维及三维的图象与动画模拟达到了其他教学手段无法达到的效果。形成离子键时电子的转移、阴阳离子的形成、离子间引力与斥力的平衡等都表示的清清楚楚。使学生有了直观的感受，并且能科学准确地理解化学键的实质和特征。
（二）利用计算机模拟实验改进实验教学
对于药品太贵、装置复杂、反应中产生有毒有害物质的实验，应用计算机模拟整个过程，并且将各步实验操作进行分解，反复演练，直到学生掌握为止。
1.各种制备反应的装置、演示实验一般比较复杂、现象不明显，可按教学要求设计一定的操作步骤、模拟演示实验装置和过程，尤其可以针对操作中的注意事项设计一定的解释指导内容，及时反馈，比通过实验报告的反馈要及时、全面。例如，《原电池》利用计算机把无法用肉眼观察到的电极反应的微观变化模拟成宏观图景加以演示，弥补了化学实验为难以展现的微观世界的动态变化。软件的运用交错穿插在学生实验和教师讲解之间，教学效果达到了最佳状态，使学生理解透彻、掌握准确、印象深刻、记忆牢固。
2.对于一些研究物质性质的实验，运用计算机辅助之后，可以更广泛的选材，扩大书本内容，提高对比度。例如：在《金属和非金属的性质》这节的教学当中，我们可以用计算机预先设计出每种金属与非金属的反应现象，这样学生可以在段时间内看到多个实验，对比记忆印象深刻，而且毒性较大的物质的反应现象也可以课堂上演示。可见，利用计算机模拟化学实验，不仅扩大了学习内容的范围，缩短了学习时间，节省了实验场地和药品仪器，还大大提高了学生的学习效果。当然，尽管这是一种很好的教学形式，但它并不能完全取代化学实验室中的实验，对于有条件做的化学实验我们应该尽量多做，这样可以提高学生的实际动手能力。
（三）利用网络资源丰富课堂教学内容
【关键词】化学软件；课程教学；改革；教学模式
随着现在科技进步和计算机技术在专业和科研中的逐步应用和推广，专业软件成为科研、生产和教学中必不可少的素养之一[1]，在化学与化工专业领域，Chemoffice和Origin成为最基础也是最重要的专业软件，而且目前用人单位也非常看重学生的计算机应用水平，但是大量研究生进入课题后，他们在撰写科技论文与毕业论文时，无法熟练使用这两款软件，这限制了论文的整体水平。随着计算机技术的发展，各门学科内已经广泛使用各种专业软件，众所周知，图形化的描述要比文字等表达方式更为直接、详细和准确，因此计算机辅助绘图技术已经成为化学、化工、医学等领域的重要表达方式，在科技论文的撰写与数据处理方面非常重要。随着生物信息学领域的进展，大数据与计算机模拟计算技术已经成为计算化学领域的重要基础。本文作者累积了数年的国内化学软件类课程教学经历与国外留学经历，本文拟就此类课程的教学模式进行深入探讨。
1 传统教学的模式
目前，传统的软件类课程教学与普通课程并无太大差别，教师使用ppt等演示文稿首先进行课堂教学，在每章结束或者全部课程结束后，安排学生上机教学。这种教学方式的优点是课时较容易掌握，整体课时量较大[2]。缺点是每款软件都是从菜单功能讲起，然后进入某个模块，讲解某个简单实例后，进入下一个功能，讲述过程十分凌乱，学生学习过于碎片化，课堂教学后，所能记忆的信息有限，且都是碎片化的信息，不利于对软件整体的理解。虽然在每章结束后，学生可以通过上机对教师的讲述内容进行复习和强化，但是教学与上机的相隔时间过长，学生上机时对内容依然非常陌生。
2 传统教学的课时安排
2012年我系面向化学工程与技术硕士研究生开设了《化学软件基础》课程，共计32课时，共讲述办公软件（office），绘图软件（Chemoffice，AutoCAD，Origin，Photoshop和3Dmax），编程软件（Matlab），分子模拟软件（Gaussian）共计8款软件，平均每款软件讲授课时为4课时[2]。由于国内众多兄弟院校均在本科生阶段开设类似课程，因此2013年，我系将《化学软件基础》课程开设为三年级本科生的选修课程，讲述内容依然为上述8款软件，课时压缩为16课时。从目前课程的运行情况来看，本门课程主要面临两个主要问题：（1）讲述软件较多，讲述较为宽泛，平均每款软件只能讲述2个课时，教学效果较差，每款软件只能讲述最基础的内容。（2）讲述内容单调，目前的讲述内容均为如何使用软件，但学生对目前这些软件在科研与生产实际中有哪些使用实例并不清楚。后续学生每个软件4学时的上机课时并不能掌握课堂讲述内容。
3 课堂教学模式与课时改革
以32课时为例，在讲述内容方面，削减软件数量，共讲述ChemOffice，Photoshop，Origin，Matlab等4款软件。其中，Microsoft Office属于目前最流行的办公软件，大部分学生对于该软件的使用已经非常熟悉，因此可不列为教学内容。Chemoffice是Cambridgesoft公司的一款专门针对化学专业使用的软件包，其中ChemDraw，Chem3D，ChemFinder，ChemInfo是最常用的模块。Chemdraw的主要功能是用于绘制反应方程式和流程图，包含各种常用化学键、分子式等模板可供使用，是目前绘制方程式和流程图最常用的软件，并且可以根据所绘制的分子式生成该化合物的模拟核磁共振谱图，对于化学研究和工业生成有巨大的帮助。而Chem3D的最重要功能是可将所绘制的二维分子式转化为3D视图。ChemFinder是该软件的一个数据管理模块，可以用于检索化合物的结构，分子式等信息。ChemInfo是一个化学数据库，包含数十万种化合物的化学结构，分子式，物性常数等信息。因此，整个ChemOffice软件自身构成了一个庞大的化学系统，整合了大多数使用者所需的功能。
Origin是OriginLab公司推出的数据分析和绘图软件，现在的最高版本为2015版，它的主要功能包括：数据分析（排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合），绘图，与编程。其特点是使用简单，采用直观的、图形化的、面向对象的窗口菜单和工具栏操作，全面支持鼠标右键、支持拖方式绘图等。目前绝大多数的科学期刊都要求使用Origin软件进行图形的绘制，它是目前在全世界被广泛使用，被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。具有强大的数据分析功能，包括线性回归，非线性拟合，插值，频谱分析，3D绘图等。因此也成为化学专业学生必须掌握的软件之一。
Matlab软件是目前数据分析领域功能完备、使用较为简单的数学与计算分析软件，可以用于化学领域中的数据计算、结果处理、微分方程的数值解析等方面，且可以与Origin软件进行编程。
因此，本专业的主要课时用于最基础的Chemoffice，Origin，Matlab这三款软件上，其中最复杂的Origin和Matlab两款软件的课时均为10课时，达到深入讲述这两款软件的目的。
化学软件的使用主要是用来解决科研与生产中的数据统计，示意图，反应方程式，总结报告等方面，因此，在教学模式上，改革以往课堂教学与上机教学分开的模式，要求学生必须携带笔记本电脑上课；改变碎片化教学从菜单和功能讲起的传统模式，以现代高水平科技论文中所使用的化学软件为实际例子，结合实验设计、绘图、数据分析等方面，全方位分析高水平科技论文中的软件使用技巧，绘图布局，数据分析以提高讲述效果，在课堂讲述时，要求学生必须通过个人的笔记本电脑模拟教师的操作，并完成全部绘图。
4 改革效果
目前上述改革已经实施一年，虽然总体上没有了单独的上机教学，从总课时量上减少了课时，但是教学效果避免了碎片化，学生至上课伊始就直接接触软件的使用，教学与学习效果有了极大的提高。
【参考文献】
[1]徐顺，张勇，赵晓洋，刘宏民.常用化学软件多媒体教学软件的开发研究[J].计算机与应用化学，2005，22（12）：1142-1145.
【关键词】传统计算机；发展；量子；纳米；新型计算机
自1946年第一台电子传统计算机问世以来，传统计算机技术在元件器件、硬件系统结构、软件系统、应用等方面，均有惊人进步。现代传统计算机系统小到微型传统计算机和个人传统计算机，大到巨型传统计算机及其网络，形态、特性多种多样，已广泛用于科学计算、事务处理和过程控制，日益深入社会各个领域，对社会的进步产生深刻影响。
一、对传统计算机的认识
传统计算机是人类脑力的延伸和扩充，是近代科学的重大成就之一。它按人的要求接收和存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息。
1.系统组成
传统计算机系统的层次结构：内核是硬件系统，是进行信息处理的实际物理装置。最外层是使用传统计算机的人，即用户。人与硬件系统之间的接口界面是软件系统，它大致可分为系统软件、支援软件和应用软件三层。
硬件硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种外部设备组成。中央处理器是对信息进行高速运算处理的主要部件，其处理速度可达每秒几亿次以上操作。存储器用于存储程序、数据和文件，常由快速的主存储器（容量可达数百兆字节，甚至数G字节）和慢速海量辅助存储器（容量可达数十G或数百G以上）组成。各种输入输出外部设备是人机间的信息转换器，由输入-输出控制系统管理外部设备与主存储器（中央处理器）之间的信息交换。
软件系统的最内层是系统软件，它由操作系统、实用程序、编译程序等组成。操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制。实用程序是为方便用户所设，如文本编辑等。编译程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序，翻译成机器可执行的机器语言程序。支撑软件有接口软件、工具软件、环境数据库等，它能支持用机的环境，提供软件研制工具。支援软件也可认为是系统软件的一部分。应用软件是用户按其需要自行编写。
2.系统特点
传统计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判断，而且通用性好，使用容易，还能联成网络。①计算：一切复杂的计算，几乎都可用传统计算机通过算术运算和逻辑运算来实现。②判断：传统计算机有判别不同情况、选择作不同处理的能力，故可用于管理、控制、对抗、决策、推理等领域。③存储：传统计算机能存储巨量信息。④精确：只要字长足够，计算精度理论上不受限制。⑤快速：传统计算机一次操作所需时间已小到以纳秒计。⑥通用：传统计算机是可编程的，不同程序可实现不同的应用。⑦易用：丰富的高性能软件及智能化的人-机接口，大大方便了使用。⑧联网：多个传统计算机系统能超越地理界限，借助通信网络，共享远程信息与软件资源。
3.系统局限
传统计算机，它的心脏依赖的是硅芯片，但是一个芯片的面积总有限。如果继续使用现在的芯片，15年以后，传统计算机的发展将走到尽头。在由上海中国工程院院士中心召开的院士沙龙上，院士们曾预言，10-15年后将是传统传统计算机发展的“死限”，院士呼吁我国应加快研制新型计算机。
二、新型高性能计算机
硅芯片技术高速发展的同时，也意味看硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。
1.量子计算机
量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态.使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储，由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此，一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的Pentium DI晶片快10亿倍。除具有高速并行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、国家安全意识产生重大的冲击。
无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。量子编码采用纠错、避错和防错等。量子计算机使计算的概念焕然一新。
2.光子计算机
光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。
3.分子计算机
分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、分子化学反应算法等几种类型。分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高，分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。美国已研制出分子计算机分子电路的基础元器件，可在光照几万分之一秒的时间内产生感应电流。以色列科学家已经研制出一种由DNA分子和酶分子构成的微型分子计算机。预计20年后，分子计算机将进人实用阶段。
4.纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。现在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。美国正在研制一种连接纳米管的方法，用这种方法连接的纳米管可用作芯片元件，发挥电子开关、放大和晶体管的功能。专家预测，10年后纳米技术将会走出实验室，成为科技应用的一部分。纳米计算机体积小、造价低、存量大、性能好，将逐渐取代芯片计算机，推动计算机行业的快速发展。
科学在发展，人类在进步，历史上的新生事物都要经过一个从无到有的艰难历程。随着一代又一代科学家们的不断努力，我们相信，新型计算机与相关技术的研发和应用，必将推进全球经济社会高速发展，成为二十一世纪科技领域的重大创新，实现人类发展史上的重大突破。人类未来的生活必将在新型计算机的推动下越来越奇妙，越来越优越。
参考文献
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关键词：IP板 激光喇曼 拉曼光谱
引言
传统的X线成像是经X射线透照被检查物件，将影像信息记录在胶片上，在显定影处理后，影像才能在照片上显示。计算机射线照相检测（简称CR）则不同，它是一种模拟数字照相成像系统，将透过物体的X射线影像信息记录在由辉尽性荧光物质制成的存储荧光板上，这种存储荧光板又称影像板或成像板（简称IP板），即用IP板取代传统的X射线胶片来接受X射线照射。拉曼光谱分析技术已经在化工 化学、生物医学、环境科学、和半导体电子技术等各种领域得到广泛应用。很多高 等学校都开设了拉曼光谱的实验课程。本论文主要对IP板的拉曼光谱进行测量，并 对结果进行分析，从而判断IP板的成分[1]。
一、成像板技术简介
（一）数字化的射线照相图像
IP板又称为无胶片暗盒、拉德成像板等，可以与普通胶片一样分成各种不同大 小规格以满足实际应用需要。IP板是基于某些荧光发射物质（可受光刺激的感光聚 合物涂层）具有保留潜在图像信息的能力，当对它进行X射线曝光时，这些荧光物 质内部晶体中的电子被投射到成像板上的射线所激励并被俘获到一个较高能带（半 稳定的高能状态）,形成潜在影像（光激发射荧光中心），再将该IP板置入CR读出设 备（读出器，CR阅读器）内用激光束扫描该板，在激光激发下（激光能量释放被 俘获的电子），光激发射荧光中心的电子将返回它们的初始能级，并产生可见光发射，这种光发射的强度与原来接收的射线剂量成比例（IP板发射荧光的量依赖于一次激发的X射线量，可在 1:104 的范围内具有良好的线性），光电接收器接收可见光 并转换为数字信号送入计算机进行处理，从而可以得到数字化的射线照相图像[2]。 CR技术利用的IP板可重复使用（IP板经过强光照射即可抹消潜影，因此可以重复使用）。
（二）IP 板图像信息的读出经X射线曝光后保留有潜在图像信息的IP板置入CR读出设备内，用激光束以2510x2510 的像素矩阵（像素约 0.1mm大小）对匀速移动的IP板整体进行精确而均 匀的扫描，激发出的蓝色可见光被自动跟踪的集光器（光电接收器）收集，再经光 电转换器转换成电信号，放大后经模拟/数字转换器（A/D）转换成数字化影像信息，送入计算机进行处理，最终形成射线照相的数字图像并通过监视器荧光屏显示出人眼可见的灰阶图像供观察分析。读出器分为多槽自动排列读出处理式和单槽读出处理式，前者可在相同时间内处理更多IP板。读出器输出的图像格式符合国际通用影 像传输标准DICOM 3.0，因此可以经过网络传输、归档及打印。
二、激光拉曼光谱的发现与发展
（一）激光拉曼光谱的发现
激光拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。1928 年，拉曼首先从实验中 观察到单色的入射光投射到物质中产生的散射，通过对散射光的光谱进行分析，他 发现散射光除了含有与入射光相同频率的光之外，还包含有与入射光不同频率的 光。以后人们将这种散射光与入射光不同频率的现象称为拉曼散射(Raman scattering)。拉曼本人也因此荣获 1930 年的诺贝尔物理学奖。
（二）激光拉曼光谱的发展
在 1928-1940 年期间。由于可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来，拉 曼光谱受到广泛的重视，曾经是研究分子结构的主要手段。1940-1960 年，拉曼光 谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（光强约为入射光强的 10-6），并要 求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到 40 年代中期， 红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。1960 年以后，激光技术 的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等众多方面的 优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。
我国科学家在国内开展的拉曼光谱学研究已涉及了广泛的学科领域，并取得了 许多世界一流的研究成果，在高温超导体、新型碳材料、功能晶体和催化剂等方面 的成就举世公认，尤其是在低维纳米材料和过渡金属增强拉曼光谱研究领域已步入 世界前沿。在理论方面，黄昆于 1988 年发表了超晶格拉曼散射的微观模型－黄－ 朱模型。该模型不仅正确地解释了选择定则问题，还揭示了界面模的物质本质，被人们广泛承认为超晶格拉曼散射的最正确的理论，也为更低维体系的拉曼散射理论 打下了基础。在实验方面，目前观察到的6种单声子模中，美国、德国和印度学者 各占一种，而我国学者却占了三种，并且张树霖教授还在国际上第一次观察到了超 晶格微观界面声子的单声子和多声子拉曼散射。因此可以说，我国低维结构的拉曼 光谱研究已进入世界最前沿。另外，我国是世界上最早开展表面增强拉曼光谱研究 的国家之一，近年厦门大学所做的过渡金属表面增强拉曼光谱研究，已两次被国际 拉曼光学大会安排作邀请报告。
（三）激光拉曼光谱的应用 拉曼光谱技术以其信息丰富，制样简单，水的干扰小等独特的优点，在化学、材料、物理、高分子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用。拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段，它与 红外光谱互为补充，可以鉴别特殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度 及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。
在高聚物方面，拉曼光谱可以提供关于碳链或环的结构信息。在确定异构体（单体异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研究中拉曼光谱可以发挥其独特作用。电活性聚合物如聚毗咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光谱为工具，在 高聚物的工业生产方面，如对受挤压线性聚乙烯的形态、高强度纤维中紧束分子的 观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的测量等研究中都采用了拉曼光谱。
拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简 单，故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。拉曼光谱在蛋白质二级结构的研究、DNA 和致癌物分子间的作用、视紫红质在光循环中的结构变化、动脉硬化操作中的钙化沉积和红细胞膜的等研究中的应用均有文献报道。在表面和薄膜方面，拉曼光谱在材料的研究方面，在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作。
参考文献：
[1]李大鹏.浅析 IP 板的使用[J].实用医技杂志,2008(12):1570-1571
【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题，其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册，最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。
一、近似计算在静态分析中的应用
在电子技术中应运中，近似计算贯穿其始终。然而，没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通，也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差，但这个误差控制得好，不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握，特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析，就必须求出三极管的基电压，必须忽略三极管静态基极电流。这样，我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级，因此，其机理和现有的电子元件截然不同，理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决，如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此，纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面，其主要表现在以下几个方面。
（1）纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度，最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中，不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的，构建成纳米尺度的量子势阱，这种结构称作“半导体异质结”。
（2）分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线，但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上；另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管，Purdue University等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展，但该技术何时能够走出实验室进入实用，仍无法断言。
（3）超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件，它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是，有了制造纳米电子逻辑器件的能力后，如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
（4）纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局，而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说，就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内，并极快地使用和产生信息，需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件，而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言，由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”，这样就有一些几何学上的考虑和限制，连接的数量不可能无限制地增加。因此，纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
（5）纳米 / 分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前，分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展，利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境，并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题，目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段，根据美国国防部的定义：加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在，大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是，各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段，但是各有优点，较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说，电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便，数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式，电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数，可由时间标准导出频率标准，两者可共用的一个基准。
1952 年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的，分别称为世界时（UT）和历书时（ET）。这种基于天文方面的宏观计时标准，设备庞大，操作麻烦，精度仅达10- 9 。随着电子技术与微波光谱学的发展，产生了量子电子学、激光等新技术，由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准，如（133 Cs）频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后，将过去基于宏观的天体运动的计时标准，改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化，体积、重量大减小；另一方面使频率标准的稳定度大为提高（可达10- 12 —10- 14量级，即30 万年——300 万年差1 秒）。1967 年第13 届国际计量大会正式通过决议，规定：“一秒等于133 Cs 原子基态两超精细能级跃迁的9192631770 个周期所持续的时间”。该时间基准，发展了高精度的测频技术，大大有助于宇宙航行和空间探索，加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之，在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后，广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣，尖端信息普遍进入我们生活之中的同时，国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用，因此说，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
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摘 要:目的 研究环氧合酶-2（COX-2）和配体复合物结构中药物小分子的能量及构象变化，为选择性COX-2抑制剂的研究奠定基础. 方法 从PDB库中提取COX-2与选择性抑制剂（SC-588）作用复合物的X-线晶体结构，在由美国Tripos公司提供的Alchemy2000平台上，剥离与之结合的药物小分子SC-588，然后同孤立态优势构象进行能量及性质比较. 结果 复合物晶体结构中药物分子的低能构象及其孤立态优势构象在能量和性质上均有差异. 结论 分子活性构象并不一定是低能构象，其能量往往介于孤立态能量和复合物结合状态时最低能量之间，根据活性构象可设计新型药物分子.
Keywords:oxygenases/antagonists&inhibitors;computer-aided design;drug design;energy minimization
Abstract:AIM To study the changes of small molecular en-ergy and conformation in Cox-2-selective inhibitor design.METHODS Molecular structure of Cyclooxygenase-2（COX-2）was found on the internet protein database and the file was dounloaded with the molecular coordinates for COX-2，and entered Alchemy2000.The selective inhibitor（SC-558）was extracted completely from the SC-558/COX-2com-plex.The static energy and molecular property were calculat-ed in optimized and unoptimized conformations in an isolated situation.RESULTS Optimized conformation and isolated conformation were different in energy and property.CONCLUSION Molecular energy in active conformation usually is not the minimum energy，but between optimized and iso-lated situation.We may design the new molecule based upon the active conformations.
0 引言
非甾体抗炎药（NSAIDS，nonsteroidal antiin-flammatory drugs）通过抑制环氧合酶催化的花生四烯酸炎症介质前列腺素，达到解热、镇痛及治疗多种炎症的目的.环氧合酶有两种异构酶［1-3］ ，环氧合酶-1（cyclooxygenase-1，COX-）和环氧合酶-2（cy-clooxygenase-2，COX-2）.COX-1主要存在于正常的细胞组织中，催化产生维持正常生理功能的前列腺素;诱导性的COX-2主要存在于炎症组织细胞中，在炎症介质的诱导下产生的COX-2催化花生四烯酸，产生致炎前列腺素，加重炎症反应.研究COX-2选择性抑制剂成为开发高效、低毒副作用的NSAIDs的新途径.计算机分子模拟技术和理论化学计算方法在合理的药物设计得到广泛的应用.利用计算机模拟这一方便而实用的现代技术，我们可以在计算机屏幕上方便快捷地建造、分析和修改分子结构并利用三维技术实时显示其立体结构，计算分子能量和立体化学性质及物理化学性质，推算出各种低能构象，进行构象分析并与酶模型相结合，对结构进行优化，由此推断其活性构象，设计新的药物分子.
1 理论基础和方法
1.1 理论基础 能量极小化方法基于如下思想，认为分子势能最低构象是最稳定的构象，分子势能是坐标的函数，通过改变坐标求势能极小值就可得到低能的稳定构象［4］ .Alchemy2000中能量最小化程序用来测定分子中各原子不同位置时分子不同构象时的能量，以下是其测得最小能量结构时应用的参数，最小值是指分子构象发生任何小的变化即引起能量增加时的构象，梯度值是原子处于笛卡尔坐标下能量的一阶导数，当梯度为零时，处于分子表面上的点为定点，鞍点是指分子的空间结构发生局部变化而导致分子能量变化时的构象.Alchemy2000中能量最小化程序报告的极小值是指比输入程序时构象更稳定时的能量值，并不是绝对意义上的能量最小值.本程序利用分子力学方法进行构象分析、优化、计算分子能量时，计算的是分子立体和非键相互作用，即E=Estr +Eang +Etor +Evdw +Eoop +Eele 其中E分子总势能，Estr 共价键伸缩的振动能，Eang 键角弯曲的振动能，Etor 二面角扭转能，Evdw 范德华作用能，Eoop 成键超平面势能，Eele 静电势能.计算过程中运用的力场参数均为Tripos标准力场，这些都是依据经验势函数进行计算的，不同的计算方法可以用不同的经验势函数.力场参数可通过理论计算和实验数据拟合得到，根据经验势函数形式和拟合方法不同，可得到不同的力场.
1.2 方法
1.2.1 软件安装 Alchemy2000是由美国Tripos公司提供的最早用于计算机辅助分子设计的PC版桌面操作平台.硬件需求，至少8MB内存，推荐使用16MB内存，至少40MB硬盘空余空间，SVGA显示器，Windows3.1或Windows95或Windows98系统.
1.2.2 下载COX-2坐标系文件 第一步获得COX-2结构，将流览器连接到Datebase-Bookhaven数据库，输入四个字符的COX-2蛋白质识别代码（6COX），进入Down/Display界面下载非压缩的PDB格式文件，以*.PDB格式另存在磁盘上.
1.2.3蛋白结构输入Alchemy2000，剥离SC-558小分子 以*.PDB格式将下载文件输入Alche-my2000中，利用软件对复合物晶体结构进行着色，我们可以清晰地观察到，COX-2是由两条完全相同的空间结构完全一致的肽链构成，分别有自己独立的活性位点，结合区域，且两个配体结合位点彼此远离，可见，两个配体与酶的相互作用是相对独立的.此时通过Build模式转换可将*.PDB转换为小分子格式*.al2，然后将小分子SC-558移至新打开的小分子窗口，不做任何改变，对其进行动力学性质计算.
1.2.4 静态能及分子性质计算 用上述同样的方法，再分离出一个SC-558分子，移至新的窗口，对其进行动力学几何优化处理，计算单点静态能并进行分子性质计算.整个计算过程均为Tripos标准力场.
2 结果
孤立态优化分子SC-558同复合物晶体结构中SC-558分子性质参数，构象键角变化分别列于Tab1，Tab2.孤立态优化后分子SC-558各原子排列如Fig1，同复合物晶体结构中SC-558分子叠合如Fig2.
表1 复合物晶体结构中SC-558同孤立态优化后分子性质参数同能量比较 略
表2 复合物晶体结构中SC-588键角值与优化后各键角值比较 略
3 讨论
本文数据说明分子处于孤立态能量和最低能量时，分子中各键角有明显差异，可见两者构象是不同的.Fig1可见，键角改变是分子中单键旋转造成各原子空间排列状态不同引起的.不同能量的构象与相适应的酶相互作用，便可产生不同的药理作用.Tab1中分子容积、表面积及能量的差异正是因为不同构象中各个相互作用的原子或基团间距离不一，使得整个分子空间立体结构及能量发生改变，药物分子的构象变化与生物活性间有重要关系，这是因为药物小分子与大分子的酶间相互适配、诱导契合中构象的互补性.孤立态优化后SC-558分子同复合物晶体结构中SC-558分子叠合发现，同酶作用后分子结构发生改变，说明药物与酶结合不一定均以最低能量的构象形式.孤立态的分子总是处于能量最低状态，即具有能量最低的构象，药物分子与酶作用时，虽然不处在能量最低，但它一定是某一能量优势构象［5］ ，与酶结合的构象称作活性构象，其能量往往介于孤立态能量和最低能量之间［6］ .COX-2的晶体结构已经确定，并已知与抑制剂的结合位点［7-8］ ，它已成为当前最引人注目的抗炎治疗新靶点，COX-2选择性抑制剂设计中，对已知三环系COX-2抑制剂进行改造是一条有效途径，其三维结构可利用优化后的SC-558为模板，取代相应的基团和原子后，通过分子力学优化后得到.通过孤立态能量计算，推算低能量的各种构象尔后与酶模型结合，其互补最佳者，即为药物分子的活性构象，根据活性构象可设计新型药物分子.
图1 略
在已经获得了不少体内有重要生理作用的酶的晶体结构数据的基础上，合理药物设计领域正在开展着越来越多的基于酶结构的小分子研究.然而，仅仅利用酶的静态结构很难直接设计出有效的酶抑制剂，因为生物体内所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的，酶是生物催化剂，所以酶抑制剂的设计一定要进行酶促反应动力学分析，既要分析反应催化部位又要检测可能的中间产物，致力于发现酶活性中心的构象互补物及反应的过渡态类似物来深入了解酶与 底物的结合机制，基于酶与底物的结合机制来设计酶抑制剂.这样设计出的化合物抑制作用要比基于酶静态结构设计的抑制剂活性高出几个数量级［9］ ，可见，酶抑制剂设计不但需要酶的结构、功能而且要清楚它与药物作用的方式以及产生生理活性的机制.计算机科学的不断进步以及量子化学、分子力学、分子动力学与药物科学的渗透使计算机科学中的数据库、图形学及人工智能广泛应用于药物分子和生物大分子的三维结构研究，为构象分析、两者作用模式和机制的推测以及构效关系的研究等提供了先进的手段和方法.合理药物设计是在分子甚至电子的水平上进行研究，需要先进的技术支持，计算机辅助药物设计综合并藉助多学科的先进技术、方法和成果，为合理药物设计提供强有力的基本工具和手段，计算机辅助药物设计这门新兴学科，使药物设计进入直观设计的新阶段.
图2 略
参考文献
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随着钢液洁净化要求的提高和冶金技术的发展，钢中夹杂物控制技术亟待解决。目前夹杂物控制主要涉及2个方面：一是通过改变夹杂物成分来控制其塑性或熔点，以减轻钢在加工或使用过程中的危害，如硬线钢［1］；二是细化并利用超细夹杂物提高钢的力学性能，如CSP钢［2］。当前，2种控制方法仅在部分钢种或特定生产工艺中应用，对于大量钢种还缺乏合适的控制技术，因此，研究夹杂物的控制技术是洁净钢发展应着力解决的问题。要掌握夹杂物细化控制并实现有效利用，首先应了解夹杂物的形成机制。炼钢过程中内生夹杂物的形成主要包括形核、长大、运动、碰撞及聚合等行为，发生在2种尺度范围：一是纳米尺度，二是宏观尺度。由于纳米颗粒尺寸对系统性质有重要影响，要准确理解夹杂物的形成机制，必须针对不同尺度过程加以区别研究。以往对夹杂物形核的研究，基本上是基于经典热力学理论，不考虑粒子尺寸的影响［2］。为此，本文尝试基于纳米热力学理论研究夹杂物形核过程的热力学，建立夹杂物形核的纳米热力学模型，并以Al2O3夹杂形核为例进行计算，期望从更为精确的理论视角理解夹杂物的形核机制，为高洁净度钢在非CSP工艺条件下实现夹杂物的超细化甚至纳米化控制和有效利用提供基础理论。1纳米热力学理论基础对于宏观体系无外场下，体系内能为U＝TS－PV＋μN，S为体系的熵，T为绝对温度，P为压力，V为体积，μ为化学势，N为粒子数（组分摩尔数）。纳米体系与宏观体系的区别关键在于：随着体系内粒子尺寸减小到纳米级，表、界面所占能量显著增加，相比体系的体能量已不可忽略，所以，纳米体系的总能量明显高于其体积能量，这种能量变化必然对体系的演变过程产生不可忽视的影响。为了描述纳米体系的热力学，许多学者进行了大量研究［3－5］。
20世纪60年代，Hill提出小系统（纳米）热力学的概念［3］，针对纳米体系的内能，提出通过在宏观体系内能基础上增加一项反映体系内粒子尺度特征的物理量W（称为“subdivisionenergy”）来表示。W与温度、压力、化学势以及尺寸等有关，纳米体系内能为U＝TS－PV＋μN＋W，则W＝U－TS＋PV－μN，Gibbs自由能为G＝W＋μN。当W＝0时，纳米体系的U、G即转化为宏观体系的U、G。所以，纳米热力学问题关键在于考虑纳米尺度对体系热力学参数和性质的影响，即W问题。根据界面理论，W为对体系所做的表面功［6］，W＝γdA，γ为表面、界面张力或单位表面Gibbs自由能，A为表面、界面面积。实际上经典热力学在处理与表、界面相关的过程时，已考虑了W，只是认为γ只与体系T、P、Cj和μ有关，与粒子尺寸无关。对于纳米体系，应考虑γ与粒子尺寸的关系，即W＝f（γ）＝f（T，P，Cj，μ，ri）。到目前为止，人们对这一问题仍没有获得较为普适的规律，多数研究都是针对某一具体过程进行分析，获得的模型或规律有一定的局限性。通常，研究该问题的方法有2种：一是考虑纳米尺度效应对表、界面能的影响，进行理论分析和计算［4－5，7］；二是采用分子动力学方法模拟［8］。本文针对钢液中夹杂物的形核过程，采用理论分析方法进行研究。
2夹杂物形核Gibbs自由能及晶核临界半径的纳米热力学计算模型
新相形核可以通过均质或非均质形核这2种方式进行。实际生产中，金属熔体凝固形核几乎都是非均质形核。对于钢液中的高熔点夹杂物，除耐火材料外，一般没有固态质点可供其形核，所以形核方式主要为均质形核，如Al2O3夹杂物。本文针对均质形核过程，基于纳米热力学理论建立夹杂物形核过程Gibbs自由能变化以及临界晶核半径计算模型。假设形成夹杂物的反应为［M］＋x［O］＝（MOx）S，则形核过程的总Gibbs能变化ΔG为ΔG＝γA＋VΔGV。式中：A、V分别为夹杂物晶核的界面积和体积；γ、ΔGV分别为形核过程钢液－夹杂物界面能和体积Gibbs自由能变化。考虑纳米级晶核尺寸对γ以及ΔGV的影响，同时，假设晶核形状为球形，则形核过程的总Gibbs自由能变化可表示为：ΔG（r）nano＝γnanoA＋VΔGV，nano＝4πr2γnano＋43πr3ΔGV，nano（1）式中：γnano、ΔGV，nano分别为考虑纳米尺寸影响的晶核－钢液界面能和体积Gibbs自由能变化。
2．1γnano的尺寸依赖关系关于纳米颗粒－环境界面能γnano与颗粒半径r的关系已有报道［9－12］，综合文献结果可得：式中：r0为颗粒临界尺寸，指颗粒小到几乎全部原子位于表面时的尺寸，r0＝3h／2，h为颗粒分子直径；f为界面应力。对式（2）取最大值，可得：式（3）即为考虑纳米尺寸效应的界面能与尺寸之间的依赖关系式。可见：γnano随着r增加而增大，最大值为10γ／9。以钢液中Al2O3夹杂物为例，。根据式（3）得到如图1所示钢液－纳米o与r之间的关系。从图1可以看出：1）当r小于10nm时，钢液－夹杂物之间的界面能随粒子尺寸增大而迅速提高。尺寸越小，提高得越快，说明粒子尺寸通过改变γnano来影响形核过程的总能量。2）当r大于10nm时，界面能随r增大而缓慢提高，并趋于最大值2．556N／m，即当夹杂粒子长大到超过10nm后，r对进一步长大过程的能量变化影响逐渐减小，最后达到稳定，稳定后就可完全应用经典热力学解释。KyokoWasai［13］等根据气－液滴间界面能与液滴尺寸关系对不同尺寸夹杂物与钢液间的界面能进行了计算，获得的界面能随粒子尺寸的变化趋势与本文一致。但同一尺寸下，气－液滴间的界面能数值略高于本文钢液Al2O3夹杂物的界面能，原因在于本文界面能－尺寸关系是基于液－固颗粒建立的。
2．2ΔGV，nano的尺寸依赖关系式中：Vm为夹杂物MOx的摩尔体积；K＊为夹杂物形成元素的过饱和度，即反应的某一时刻t时的反应物浓度积mt与平衡浓度积K′之比，定义为根据Kelvin公式，当粒子尺寸减小时，粒子在溶液中的溶解度将增加。所以，钢液中纳米夹杂物的平衡溶解度K′nano应大于常规夹杂的平衡溶解度K′。ΔGV，nano可表示为：物形成元素的过饱和度和平衡浓度积。由于Kelvin公式是建立在界面能与尺寸无关的经典热力学上的，所以其对描述纳米尺度也存在一定偏差。为此，本文对Kelvin公式中的界面能γ采用式（3）代替，则可得到考虑界面能与尺寸依赖关系的所谓新Kelvin公式：晶核形成过程的体积Gibbs自由能变化越大。2．3球形夹杂物形核过程的总Gibbs自由能变化ΔG（r）nano式（9）即为考虑纳米尺寸效应的夹杂物形核过程的总Gibbs自由能变化方程。则纳米热力学与经典热力学形核总Gibbs自由能之差为ΔG（r）nano－ΔG（r）＝πγr（92r－300h）／27。当r＝300h／92＝3．26h时，ΔG（r）nano＝ΔG（r），此时晶核半径约为晶核分子直径的3倍，远未达到夹杂物晶核临界半径；随着形核过程进行，r不断增大，ΔG（r）nano－ΔG（r）不断增大，直到长大到临界晶核半径；随后晶核继续长大，两类自由能均下降。对式（9），令ΔG（r）nano／r＝0，可得夹杂物的临界晶核半径r＊公式为：2至此，本文得到式（10）即为基于纳米热力学的夹杂物临界晶核半径计算公式，式中ΔGV由式（4）给出。下面以钢液铝脱氧形成Al2O3夹杂物为例进行计算分析。3Al2O3夹杂物的临界晶核尺寸计算与分析钢液铝脱氧形成Al2O3夹杂物的演变过程如ZhangLifeng［14］根据经典形核和扩散理论，采用计算机模拟得到Al2O3的临界晶核半径约为0．52～2．0nm，大约由10～100个Al2O3分子组成。根据式（11）和式（14），分别计算并绘制出基于经典热力学和纳米热力学的Al2O3夹杂物的临界晶核半径与lnK＊的关系曲线（图3）。分析图3可以得出
3点基本结论：1）采用经典形核理论和纳米热力学得到的临界晶核半径r与lnK＊之间的变化趋势是一致的；2）对于同一lnK＊，纳米热力学计算得到的临界晶核半径值大于经典热力学计算值，并且lnK＊越小，两者之差越大；3）由于K＊是夹杂物形成元素的过饱和度，可视为钢液的洁净度。从图3可知，lnK＊越小（即洁净度越图2所示。为了对比分析，本文分别采用经典形核理论和纳米热力学模型进行计算。高），夹杂物临界晶核半径越大，形核功也就越大，夹杂物在钢液中就越难形成，这就有可能将夹杂物的形成延迟至钢液凝固过程中，由于凝固过程中元素扩散较慢，则夹杂物长大速率减缓，从而为实现夹杂物尺寸细化提供了一种可能的思路。对于钢液终脱氧，加铝后初始时刻lnK＊最大，随后逐渐减小。许多研究发现铝脱氧速度很快［13－15］，在形成稳定晶核之前产生大量Al2O3团簇导致lnK＊很快减小，当团簇达到一定数量后，开始形成稳定晶核。在大量形成稳定晶核时，lnK＊的变化范围约为6～10。采用经典形核理论计算可得Al2O3夹杂物的临界晶核半径为1．02～1．69nm，与ZhangLifeng［14］的计算结果相近。采用纳米热力学计算得到临界半径为1．40～2．72nm，略大于经典热力学计算值，两者差值为0．38～1．03nm。因为临界晶核尺寸本来就很小，差值约为经典热力学临界晶核半径的37．25％～60．95％。目前，还未检索到文献报道直接观察到钢液中夹杂物临界晶核图像。主要原因是夹杂物的形核速度很快，难以制备和捕捉到仅仅存在夹杂物临界晶核的样品。目前，本文也难以采用试验方法直接证实纳米热力学理论与经典形核理论应用于夹杂物形核过程的差异，随着试验技术提高，相信这一问题迟早可以得到直接验证。而且，以本文为基础，本研究下一步将采用分子动力学方法对这一问题进行计算机模拟研究，虽不能直接验证，但可以通过关于纳米体系热力学的研究报道对这一问题予以间接佐证。王金照［16］基于纳米热力学理论，采用分子动力学方法模拟了气泡形核的临界半径，并与经典热力学进行了对比，发现分子模拟结果略大于经典热力学计算值，这一点与本文的推论是一致的。另外，薛永强［17］、来蔚鹏［18］等研究纳米颗粒粒度对其参加的化学反应的热力学参数的影响时得知，随着纳米颗粒粒度减小，反应标准熵、焓和Gibbs自由能均不断减小，平衡常数增大。这些研究结果也可以间接证明本文的推论。
4结论
1）基于纳米热力学理论，获得钢液－夹杂物晶核之间的界面能、形核过程体积Gibbs自由能变化和总Gibbs自由能变化的尺寸依赖关系模型为：3）在相同冶炼条件下，针对铝脱氧形成Al2O3夹杂物，采用纳米热力学计算的临界晶核半径值为1．40～2．72nm，经典热力学计算值为1．02～1．69nm，纳米热力学计算值大于经典热力学计算值。由于试验技术限制，暂时无法对两者的差异进行直接验证，但可从有关纳米体系热力学研究文献结果得到间接证明，有待于进一步探索突破。4）针对钢液中纳米夹杂物形核过程的热力学，本文模型及结果可为后续分子模拟提供理论依据和参考。
关键词：电子商务法；课程；教学方法
中图分类号：G424 文献标识码：A文章编号：1003-949X（2008）-04-0102-01
一、整体教学方法――模块式教学法
1．模块式教学法
模块式教学法是按照教学过程的基本环节，把课程内容按多元目标进行系统综合的教学方法。它旨在把一个复杂、相互交叉的课程内容分成若干个基本课程或教程模块，把相互渗透的教学内容组成系列知识模块。通过各模块的优化组合，使教学尽可能适应不同层次和目标的需求，以达到提高教学效果为目的。
2．模块划分及模块法应用
电子商务的交易过程可以分为交易前（指买卖双方在Internet在供需信息）、交易中（指买卖双方将双方磋商的结果以口头、书面或以、电子文件形式确定下来）、交易后（指买卖双方各自履行合同）三个环节。所以，《电子商务法》课程的模块相应地可以划分为：（1）电子商务交易主体的法律制度（交易前）；（2）电子商务交易行为的法律制度（交易中）；（3）电子商务税收的法律制度（交易后）；（4）电子商务信息资源的法律法规（交易前中后）。
在电子商务交易前模块教学中，将交易当事人和交易参加方的权利义务形成一个网络模块关系。在电子商务交易中模块教学中，进一步划分子模块，从而形成一个层级模块关系。在电子商务交易后模块教学中，讲授可以按照国与国之间的差异对比来组织，从而形成一个并列模块关系。在电子商务交易前中后模块教学中，进一步划分子模块，如网络信息资源提供、数据电文以及电子商务安全等从而形成一个递进模块关系。
二、各组成模块教学方法
1．情景模拟法
情景模拟法把学生分为若干小组，每组代表一个企业，学生分别扮演企业决策者们和参加交易者的不同角色，训练学生将所学理论运用到实际中，学生和教师对情景模拟情况评说和总结。情景模拟法与单纯的说教相比，调动了学生学习的主动性，大大地提高教学效果。
2．图片演示法
在真正的电子商务交易中，很多概念比较抽象，如电子合同、电子签名、电子钱包等，学生理解其法律制度较困难。以图片的形式展示其外观，让学生留下直观的印象，然后阐述相关法律规定，教学效果亦可以大大提高。
3．案例教学法
案例教学法是将案例运用于教学，通过教师展示案例，组织学生讨论案例，教师归纳提炼，学生最后演练。优点是以互动的形式使学生掌握如同实际从业人员一样的认识问题、分析问题和解决问题。
4．PPT演示法
PPT演示法是利用计算机处理文字、图形、图像等，以替代传统板书教学的一种方法。优点是能将文本、图形、图像和动画有机结合，清楚明了。在电子商务信息资源的法律法规教学过程中，数据电文与电子商务的法律法规均需要图文并茂，即采用PPT演示法，才能使这些学生更好理解这些法律法规。
参考文献：
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