計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用技術(shù)0001

1、中國海洋大學(xué)本科生課程大綱 課程名稱 計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用技術(shù) Computer Application in Material Sciences 課程代碼 072502211265 課程屬性 學(xué)科基礎(chǔ)課 課時/學(xué)分 32/2 課程性質(zhì) 選修 實踐學(xué)時 責(zé)任教師 董博華 課外學(xué)時 課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教冇/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修 一、課程介紹 1. 課程描述： 材料科學(xué)與工程專業(yè)主要是培養(yǎng)從事新材料開發(fā)、加工工藝優(yōu)化等方面工作 的研究人才，為了適應(yīng)現(xiàn)代材料科學(xué)與工程發(fā)展的需要、培養(yǎng)能夠利用現(xiàn)代計算 機技術(shù)從事材料研究開發(fā)的高級專業(yè)人才。計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)

2、用技術(shù) 作為我院的材料化學(xué)和高分子材料專業(yè)的專業(yè)選修課，在整個課程體系中占有重 要地位。計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用技術(shù)是一門應(yīng)用實踐類的課程，本課程 立足于“材料科學(xué)”大專業(yè)，加強學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本方法的掌握，重在計算 機應(yīng)用技術(shù)的掌握與應(yīng)用。在內(nèi)容上既考慮材料學(xué)專業(yè)各研究方向的共性，乂兼 顧材料科學(xué)研究領(lǐng)域的廣泛性和與多學(xué)科的相互滲透性。本課程的最終LI的在于 利用這一工具解決具體材料科學(xué)中的實際問題。通過該課程的學(xué)習(xí)和大量訓(xùn)練, 加強學(xué)生利用計算機解決實際問題能力的培養(yǎng)，充分理解、吸收、掌握眾多計算 機應(yīng)用技術(shù)并活用到今后的學(xué)習(xí)、科研或工作中。 2. 設(shè)訃思路： 設(shè)置該課程的主要LI的是使

3、學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)和實踐系統(tǒng)掌握如何運用訃算 機網(wǎng)絡(luò)進行信息收集、遠(yuǎn)程登錄和信息交流；掌握主要的材料相關(guān)專業(yè)軟件的使 用技術(shù)，進行實驗設(shè)計、結(jié)構(gòu)化學(xué)計算、分子模型建立和演示、分子結(jié)構(gòu)以及實 驗裝置繪制，無機晶體結(jié)構(gòu)繪制，數(shù)據(jù)處理和分析等方面的應(yīng)用。本課程以訃算 機在材料科學(xué)中重要應(yīng)用技術(shù)為主線，結(jié)合實際科研中應(yīng)用要求進行現(xiàn)場授課和 實例教學(xué)的方式進行，輔以大量的實訓(xùn)，使同學(xué)們掌握如何運用計算機網(wǎng)絡(luò)進行 信息收集、遠(yuǎn)程登錄和信息交流；掌握主要的材料相關(guān)專業(yè)軟件的使用技術(shù)，進 行實驗設(shè)計、結(jié)構(gòu)化學(xué)計算、分子模型建立和演示、分子結(jié)構(gòu)以及實驗裝置繪制， 無機晶體結(jié)構(gòu)繪制，數(shù)據(jù)處理和分析等方面的應(yīng)用。課程

4、內(nèi)容包括四個模塊：II- 算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用概述、計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用概述、材料科學(xué)研究 中的計算機模擬及圖形化技術(shù)、材料科學(xué)基礎(chǔ)研究中的數(shù)據(jù)和圖像處理技術(shù) （-）計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用概述 講授計算機技術(shù)在材料科學(xué)相關(guān)學(xué)科中的發(fā)展歷史，當(dāng)前計算機技術(shù)在材料 科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。使學(xué)生掌握計算機技術(shù)的特點（計算、存 儲、傳輸、顯示等）以及這些特點在解決本專業(yè)問題方面的作用，熟悉計算機在 本專業(yè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用領(lǐng)域。此外，組織學(xué)生課堂討論有關(guān)計算機技術(shù)的最新進 展和專業(yè)上需要計算機解決的問題。 （二）訃算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)用 講授計算機網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)、主要功能和使用方

5、法。重點講授計算機網(wǎng)絡(luò)上 的專業(yè)信息資源利用技術(shù)，并適當(dāng)介紹計算機網(wǎng)上計算資源和教學(xué)資源。利用案 例，在課堂上進行實踐教學(xué)與討論。另外布置練習(xí)題，學(xué)生課下進行數(shù)據(jù)庫使用 練習(xí)以及應(yīng)用訓(xùn)練。 （三）材料科學(xué)研究中的訃算機模擬及圖形化技術(shù) 講述計算機實現(xiàn)圖形化的主要技術(shù)路線，介紹U前流行的主要化學(xué)辦公軟件 的主要功能，使用方法和實際應(yīng)用。講授計算機輔助分子模型建立與分子結(jié)構(gòu)分 析的主要內(nèi)容和常用軟件的使用方法。要求學(xué)生掌握ISISDraw, ChemSkech, ChemBioOffice 14等常用化學(xué)辦公軟件的使用方法，學(xué)會使用上述軟件建立分 子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機理圖和實驗裝置繪制等基本問題。學(xué)習(xí)利

6、用上述軟件提高材料科 學(xué)的研究效率和水平。掌握Diamond化學(xué)工具軟件的主要功能和使用方法，熟悉 利用上述軟件進行晶體結(jié)構(gòu)繪制，參數(shù)測定和晶體結(jié)構(gòu)分析的基本方法。本部分 是本課程的重點組成部分，將組織三次（6節(jié)）化學(xué)軟件使用公開練習(xí)及問題答 疑。在講授中使用四個課時時間，利用原文多媒體動畫技術(shù)介紹及使用上述軟件 的操作方法。另外，爭取每個學(xué)生有課堂實踐操作的機會，在實踐中進一步加深 強化教學(xué)效果 （四）材料科學(xué)基礎(chǔ)研究中的數(shù)據(jù)和圖像處理技術(shù) 講授專業(yè)數(shù)據(jù)和圖像處理專業(yè)軟件Origins. 5的主要使用方法。講授如何利 用專業(yè)軟件實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的處理和圖形化呈現(xiàn)；講授如何利用專業(yè)軟件實現(xiàn)各類 型

7、作圖。要求學(xué)生掌握實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果進行圖形化、圖表化、數(shù)學(xué)化表述方 法。利用公開實踐練習(xí)，解決數(shù)據(jù)分析和圖形化表達(dá)方面的共性問題。 3. 課程與其他課程的關(guān)系 先修課程：大學(xué)計算機基礎(chǔ)，大學(xué)化學(xué)，物理化學(xué)，有機化學(xué)，材料科學(xué)基礎(chǔ)。 本課程旨在加強學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本方法的掌握，重在訃算機的應(yīng)用技術(shù)的掌握 與應(yīng)用。在內(nèi)容上既考慮材料學(xué)專業(yè)各研究方向的共性，乂兼顧材料科學(xué)研究領(lǐng)域 的廣泛性和與多學(xué)科的相互滲透性。因此，本課程與上述四門課程密切相關(guān)，相輔 相成，只有在前面五門課程的基礎(chǔ)上，計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)與實 踐才能達(dá)到較好的效果。 二、課程目標(biāo) 本課程的LI標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的工程觀

8、點和工程設(shè)訃能力，掌握運用現(xiàn)代計算機 和訃算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于解決本學(xué)科中的專業(yè)問題，提高學(xué)生使用計算機解決專業(yè) 問題的能力。 （1）本課程學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)之一在于利用計算機這一工具解決具體材料科學(xué)中 的實際問題。充分理解、吸收、掌握眾多計算機應(yīng)用技術(shù)并活用到今后的學(xué)習(xí)、 科研或工作中。 （2）結(jié)合材料科學(xué)領(lǐng)域的新方法、新技術(shù)中計算機的應(yīng)用，培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生的 創(chuàng)新意識。 三、學(xué)習(xí)要求 要完成所有的課程任務(wù)，學(xué)生需要： （1）按時上課，上課認(rèn)真聽講，積極參與課堂討論、隨堂練習(xí)和測試。本課程 將包含較多的隨堂實踐、討論、小組作業(yè)展示等課堂活動，課堂表現(xiàn)和出勤率是 成績考核的組成部分。 （2）按時完成常規(guī)

9、練習(xí)作業(yè)。這些作業(yè)要求學(xué)生按書面形式提交，只有按時 提交作業(yè)，才能掌握課程所要求的內(nèi)容。延期捉交作業(yè)需要提前得到任課教師的 許可。 （3）完成教師布置的一定量的閱讀文獻(xiàn)和背景資料、案例分析、理論探討和 算法軟件應(yīng)用等作業(yè)，其中大部分內(nèi)容要求以小組合作形式完成。這些作業(yè)能加 深對課程內(nèi)容的理解、促進同學(xué)間的相互學(xué)習(xí)、并能引導(dǎo)對某些問題和理論的更 深入探討。 四、教學(xué)內(nèi)容 11 專題 主題 計劃 課時 主要內(nèi)容概述 實驗實踐 內(nèi)容 1 緒論 計算機在材料科 學(xué)中的應(yīng)用 2 相關(guān)基礎(chǔ)知識、計算機技術(shù) 在材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢； 2 計算機網(wǎng) 絡(luò)技術(shù) 計算機網(wǎng)絡(luò)上的 主要信息資源 2 相

10、應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，包括文獻(xiàn)， 專利，博碩論文數(shù)據(jù)庫等； 材料科學(xué)網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)及文獻(xiàn)檢索 2 網(wǎng)上主要信息數(shù)據(jù)的檢索 實例教學(xué)： 檢索中英文 文獻(xiàn) 3 材料科學(xué) 研究中的 計算機模 擬機及圖 形化技術(shù) ISIS draw 4 ISIS dr那相關(guān)軟件的基本 知識和應(yīng)用：相關(guān)操作實踐 教學(xué)；建立分子結(jié)構(gòu)繪制； 操作實例 （利用實 例，進行課 堂實踐） ChemSkech 6 ChemSkech相關(guān)軟件的基本 知識和應(yīng)用：相關(guān)操作實踐 教學(xué)：建立分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng) 機理圖和實驗裝置繪制： 操作實例 （利用實 例，進行課 堂實踐） ChemBioOfficel4 6 ChemBio0fficel4 相關(guān)軟件 的基

11、本知識和應(yīng)用：相關(guān)操 作實踐教學(xué)：建立分子結(jié) 構(gòu)、反應(yīng)機理圖和實驗裝置 繪制：相關(guān)分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 的模擬計算： 操作實例 （利用實 例，進行課 堂實踐） Diamond 6 Diamond相關(guān)軟件的基本知 識和應(yīng)用：晶體化學(xué)相關(guān)知 識的講授：晶胞等基本結(jié)構(gòu) 的繪制，計算和模擬： 操作實例 （利用實 例，進行課 堂實踐） 4 材料科學(xué) 基礎(chǔ)研究 中的數(shù)據(jù) 和圖像處 理技術(shù) OriginS 5 4 OriginS. 5軟件相關(guān)軟件的 基本知識和應(yīng)用：各類圖表 的繪制和數(shù)據(jù)處理： 操作實例 （利用實 例，進行課 堂實踐） 五. 參考教材與主要參考書 1、選用教材（告知學(xué)生需要購買的教材） 趙文元等，計算機在化學(xué)化工中的應(yīng)用技術(shù)，科學(xué)出版社，2001,第一版 2、主要參考書 李曉霞，計算機網(wǎng)上化學(xué)資源，科學(xué)出版社 六. 成績評定 （-）考核方式A : A.閉卷考試B.開卷考試C.論文D.考查E.其他 （二）成績綜合評分體系: 成績綜合評分體系 比例 1