計算機在材料科學中的應用技術(shù)0001

1、中國海洋大學本科生課程大綱 課程名稱 計算機在材料科學中的應用技術(shù) Computer Application in Material Sciences 課程代碼 072502211265 課程屬性 學科基礎課 課時/學分 32/2 課程性質(zhì) 選修 實踐學時 責任教師 董博華 課外學時 課程屬性：公共基礎/通識教冇/學科基礎/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，為了適應現(xiàn)代材料科學與工程發(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。計算機在材料科學中的應

2、用技術(shù) 作為我院的材料化學和高分子材料專業(yè)的專業(yè)選修課，在整個課程體系中占有重 要地位。計算機在材料科學中的應用技術(shù)是一門應用實踐類的課程，本課程 立足于“材料科學”大專業(yè)，加強學生對基礎知識、基本方法的掌握，重在計算 機應用技術(shù)的掌握與應用。在內(nèi)容上既考慮材料學專業(yè)各研究方向的共性，乂兼 顧材料科學研究領域的廣泛性和與多學科的相互滲透性。本課程的最終LI的在于 利用這一工具解決具體材料科學中的實際問題。通過該課程的學習和大量訓練, 加強學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 機應用技術(shù)并活用到今后的學習、科研或工作中。 2. 設訃思路： 設置該課程的主要LI的是使

3、學生能夠通過學習和實踐系統(tǒng)掌握如何運用訃算 機網(wǎng)絡進行信息收集、遠程登錄和信息交流；掌握主要的材料相關專業(yè)軟件的使 用技術(shù)，進行實驗設計、結(jié)構(gòu)化學計算、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用。本課程以訃算 機在材料科學中重要應用技術(shù)為主線，結(jié)合實際科研中應用要求進行現(xiàn)場授課和 實例教學的方式進行，輔以大量的實訓，使同學們掌握如何運用計算機網(wǎng)絡進行 信息收集、遠程登錄和信息交流；掌握主要的材料相關專業(yè)軟件的使用技術(shù)，進 行實驗設計、結(jié)構(gòu)化學計算、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用。課程

4、內(nèi)容包括四個模塊：II- 算機在材料科學中的應用概述、計算機在材料科學中的應用概述、材料科學研究 中的計算機模擬及圖形化技術(shù)、材料科學基礎研究中的數(shù)據(jù)和圖像處理技術(shù) （-）計算機在材料科學中的應用概述 講授計算機技術(shù)在材料科學相關學科中的發(fā)展歷史，當前計算機技術(shù)在材料 科學領域內(nèi)的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。使學生掌握計算機技術(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)領域的主要應用領域。此外，組織學生課堂討論有關計算機技術(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)絡技術(shù)在材料科學中的應用 講授計算機網(wǎng)絡的基本結(jié)構(gòu)、主要功能和使用方

5、法。重點講授計算機網(wǎng)絡上 的專業(yè)信息資源利用技術(shù)，并適當介紹計算機網(wǎng)上計算資源和教學資源。利用案 例，在課堂上進行實踐教學與討論。另外布置練習題，學生課下進行數(shù)據(jù)庫使用 練習以及應用訓練。 （三）材料科學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前流行的主要化學辦公軟件 的主要功能，使用方法和實際應用。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。要求學生掌握ISISDraw, ChemSkech, ChemBioOffice 14等常用化學辦公軟件的使用方法，學會使用上述軟件建立分 子結(jié)構(gòu)、反應機理圖和實驗裝置繪制等基本問題。學習利

6、用上述軟件提高材料科 學的研究效率和水平。掌握Diamond化學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)）化學軟件使用公開練習及問題答 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，爭取每個學生有課堂實踐操作的機會，在實踐中進一步加深 強化教學效果 （四）材料科學基礎研究中的數(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)學化表述方 法。利用公開實踐練習，解決數(shù)據(jù)分析和圖形化表達方面的共性問題。 3. 課程與其他課程的關系 先修課程：大學計算機基礎，大學化學，物理化學，有機化學，材料科學基礎。 本課程旨在加強學生對基礎知識、基本方法的掌握，重在訃算機的應用技術(shù)的掌握 與應用。在內(nèi)容上既考慮材料學專業(yè)各研究方向的共性，乂兼顧材料科學研究領域 的廣泛性和與多學科的相互滲透性。因此，本課程與上述四門課程密切相關，相輔 相成，只有在前面五門課程的基礎上，計算機在材料科學中的應用技術(shù)的教學與實 踐才能達到較好的效果。 二、課程目標 本課程的LI標是培養(yǎng)學生的工程觀

8、點和工程設訃能力，掌握運用現(xiàn)代計算機 和訃算機網(wǎng)絡技術(shù)用于解決本學科中的專業(yè)問題，提高學生使用計算機解決專業(yè) 問題的能力。 （1）本課程學習的最終目標之一在于利用計算機這一工具解決具體材料科學中 的實際問題。充分理解、吸收、掌握眾多計算機應用技術(shù)并活用到今后的學習、 科研或工作中。 （2）結(jié)合材料科學領域的新方法、新技術(shù)中計算機的應用，培養(yǎng)和引導學生的 創(chuàng)新意識。 三、學習要求 要完成所有的課程任務，學生需要： （1）按時上課，上課認真聽講，積極參與課堂討論、隨堂練習和測試。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、練習作業(yè)。這些作業(yè)要求學生按書面形式提交，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和背景資料、案例分析、理論探討和 算法軟件應用等作業(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、促進同學間的相互學習、并能引導對某些問題和理論的更 深入探討。 四、教學內(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 學中的應用 2 相關基礎知識、計算機技術(shù) 在材料科學領域內(nèi)的應用 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢； 2 計算機網(wǎng) 絡技術(shù) 計算機網(wǎng)絡上的 主要信息資源 2 相

10、應的數(shù)據(jù)庫，包括文獻， 專利，博碩論文數(shù)據(jù)庫等； 材料科學網(wǎng)絡數(shù) 據(jù)及文獻檢索 2 網(wǎng)上主要信息數(shù)據(jù)的檢索 實例教學： 檢索中英文 文獻 3 材料科學 研究中的 計算機模 擬機及圖 形化技術(shù) ISIS draw 4 ISIS dr那相關軟件的基本 知識和應用：相關操作實踐 教學；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相關軟件的基本 知識和應用：相關操作實踐 教學：建立分子結(jié)構(gòu)、反應 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 相關軟件 的基

11、本知識和應用：相關操 作實踐教學：建立分子結(jié) 構(gòu)、反應機理圖和實驗裝置 繪制：相關分子結(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相關軟件的基本知 識和應用：晶體化學相關知 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 基礎研究 中的數(shù)據(jù) 和圖像處 理技術(shù) OriginS 5 4 OriginS. 5軟件相關軟件的 基本知識和應用：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（告知學生需要購買的教材） 趙文元等，計算機在化學化工中的應用技術(shù)，科學出版社，2001,第一版 2、主要參考書 李曉霞，計算機網(wǎng)上化學資源，科學出版社 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