Molekulová simulace Lennard-Jonesovské tekutiny jako úloha do praktika z fyzikální chemie

• Název práce v češtině: Molekulová simulace Lennard-Jonesovské tekutiny jako úloha do praktika z fyzikální chemie
• Název v anglickém jazyce: Molecular simulation of Lennard-Jones fluid as a task for physical chemistry laboratory
• Klíčová slova: molekulová dynamika, badatelsky orientovaná výuka, scaffolding, testování, interaktivní
• Klíčová slova anglicky: molecular dynamics, inquiry-based learning, scaffolding, testing, interactive
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 25.10.2023
• Datum zadání: 25.10.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 22.01.2024
• Datum odevzdání elektronické podoby: 24.05.2024
• Datum proběhlé obhajoby: 12.06.2024
• Oponenti: prof. RNDr. Jiří Kolafa, CSc.
• Konzultanti: doc. RNDr. Petr Šmejkal, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Náplní této práce je příprava interaktivních laboratorních úloh a cvičení s využitím molekulových simulací. Molekulové simulace jsou velmi silný nástroj moderní chemické vědy, ale jejich využití ve výuce a vzdělávání je zatím velmi omezené. Důvodem je, že většina simulačních programů je relativně náročná na uživatele co se týče znalostí práce s počítačem i teoretických znalostí z oblasti fyziky a chemie.
Cílem práce je vytvoření návodu pro interaktivní simulace v prostředí Jupyter Notebook pro použití v praktiku z fyzikální chemie. Vycházet budeme z již existujících návodů, urrčených pro pokročilejší studenty magisterského studia. V rámci bakalářské práce bude potřeba najít vhodné simulační parametry a nastavení pro demonstraci různých jevů tak, aby simulace co nejlépe odpovídala realitě a současně běžela přiměřeně rychle na stolním počítači nebo na notebooku. Dále bude potřeba připravit návody pro studenty a manuál pro učitele tak, aby svou náročností odpovídaly druhému ročníku bakalářského studia a nevyžadovaly hlubší znalosti molekulových simulací.
Požadavky na studenta:
Nejdůležitější je ochota učit se a zkoušet nové věci. Předchozí zkušenosti s programováním jsou výhodou, ale nikoli nutnou podmínkou. V rámci práce se student obeznámí se základními principy molekulových simulací, osvojí si základy programování v jazyce python a naučí se pracovat s některými vývojářskými nástroji.