《计算机在材料科学中的应用》课程教学大纲.docx

《计算机在材料科学中的应用》教学大纲课程名称：计算机在材料科学中的应用 课程英文名称：Application of Computer in Materials 课程编码:0901ZY069课程类别/性质：学科基础/必修
学分：2学分总学时/理论/实验（上机）：32/24/8
开课单位：化工学院适用专业：高分子材料与工程
先修课程：高等数学、物理化学、材料科学与工程基础
一、课程简介
《计算机在材料中的应用》是高分子材料与工程专业的必修课程。材料科学与工程是多学科 交叉的新兴学科，目前对它的研究很大程度上还依赖于事实和经验的积累，系统地研究还需一个 很长的过程。在材料科学与工程领域，计算机也正在逐渐成为极其重要的工具。
该课程的主:要内容为计算机模拟在材料科学与工程中的应用、材料设计理论及实践、材料模 型的构建及仿真、科研绘图软件Origin和ChemDravv在材料科学与工程中的应用等内容。本课程 是一门理论与实践紧密结合的课程，在掌握一定的理论基础后，进行相应的上机操作，加深对理 论知识的认识，掌握计算机在工程材料中的实际应用。
二、课程教学目标
通过本课程的学习是学生掌握常见的材料软件0rigiiKChemDraw和MaterialStudio等的操作， 培养学能能将实际工程问题模型化的思维，全面提高学生的理论水平和科研工作素质。
1. 价值目标：增加学生“四个自信”，培养出“又红又专”的社会主义接班人；提高学生“四 个意识”，增加民族自豪感；重塑工匠精神，增加就业信心。
2. 知识和能力目标：
（1）具备运用现代信息资源和技术对复杂高分子材料工程问题进行预测与模拟的能力。（毕 业要求5.2）；
（2）能综合使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具来解决工程中遇到的复 杂问题。（毕业要求5.3）；
三、课程教学内容及学时分配
教学总时数为32学时，其中理论课程为24学时，上机为8学时。课堂教学以教学参考书为 参考材料，按照本大纲的内容进行教学。课堂理论教学内容、要求及学时分配如下：
课程教学内容及学习要求
章节内容
思政融入点
要 求
学时
支撑毕 业要求 指标点
理 解
掌
握
分析与 应用
第一章：绪论
第一节计算机技术的发展
增加学生“四个 自信”
高
中
低
3
5.2
第二节材料科学与工程的基 本概念与发展
高
中
低
第三节计算机模拟在材料科 学与工程中的应用
高
高
高
第四节材料模型的构建及仿 真
高
中
低
第五节材料数据库的应用
高
高
高
第二章：材料科学与 工程研究中的数学模
型及数值计算
第一节数学模型的基木知识
培养出"又红又 专”的社会主义
接班人
高
中
低
3
5.3
第二节材料科学与工程研充 中的数学模型
高
中
低
第三节材料科学与工程中的 数值计算方法
高
高
中
第三章：数据分析绘 图工具Origin 8.5
第一节概述
厚植工程伦理： 提高学生的责 任心。
高
中
低
4
5.2
第二节数据文件的建立
高
高
高
第三节数据的编辑
高
中
低
第四节绘制图形
中
中
中
第五节图形的编辑和格式化
高
中
低
第六节Tools工具栏的使用
in]
中
低
第七节数据分析——曲线拟 合
高
中
低
第八节Origin图形文件的输出
中
中
中
第四章：材料科以与 工程中的材料设计理
论及实践
第一节材料设计概论
提高学生“四个
意识”
高
中
低
6
5.3
第二节 Material Sludio软件简 介
高
高
高
第三节MS Visualizer-软件模
型搭建
高
中
低
第四节材料电子性质计算
中
中
中
第五节化学反应机理的探索
高
中
低
第五章：材料绘图软 件ChemDniw的应用
第一节软件使用简介
倡导人文融通： 增强学生的人 文素养。
高
中
低
4
5.3
第二节实例指导
中
中
中
第三节化学结构的绘制
高
中
低
第四节文本说明及原子标记
高
中
低
第五节轨道、符号、箭头、弧 等
高
高
高
第六届高级绘制技巧
高
中
低
第六章：材料科学与 工程中的数据库与专 家系统应用
第一节数据库在材料科学与 工程中的应用
重塑工匠精神， 增加就业信心
高
高
高
4
5.2
第二节专家系统在材料科学 与工程中的应用
高
中
低
注：在“要求”栏内以高、中、低来表示对学生学习程度的要求，高为最高要求。理解指能对所学的内容作归 纳、分类、解释、总结、推断和一定程度的发挥。掌握指能理解学习材料的内涵和意义，包括具体分类、区别、 流程、误区等的认知和学习。可以借助三种形式来表明对材料的领会，一是转换，即用自己的话或用与原先表达 方式不同的方式表达自己的思想；二是解释，即对一项信息加以说明或概述；三是推断，即估计将来的趋势（预 期的后果）。分析指能将所学的内容分解并找出它们的相互关系和构成，或能计划、创造、建造或有改变的重构。 应用指能将学习材料用于新的具体情境，包括原则、方法、技巧、规律的拓展，代表较高水平的学习成果。应用
需要建立对知识点掌握的基础上。
四、上机内容与学时分配上机项目与类型
序号
实验项目
思政融入点
上机类型
学时
支撑毕业要 求指标点
演示
验证
综合
设计
1
MATLAB软件项目管理
重塑工匠精神

1
V

2
5.2
2
纳米材料模型构建
提高学生的责任 心

3
5.3
3
二维材料建模及应用
增强学生的人文 素养

寸
3
5.3

五、教学方法
课程主要采用讲授、视频学习、文献查阅、课堂练习和案例分析的教学方式方法。
六、考核及成绩评定方式
课程考核包括平时成绩和课程论文两个部分。
平时成绩由考勤、讲堂提问、作业三部分组成。
课程论文成绩：主要通过课程论文来进行评价。考察学生对学术论文格式、论文的可读性和 实用性、语言组织和论文内容的前瞻性来评判。
七、参考教学资源
［I］汤爱涛.计算机在材料工程中的应用［M］.重庆：重庆大学出版社，2()08年.
12］张立文.计算机在材料科学与工程中的应用［M］.大连：大连理工大学出版社，2016年.
［3］杨明波.计算机在材料科学与工程中的应用［M］.北京：化学工业出版社，2010年.