《計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、基本信息中文名稱:計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用英文名稱：ApplicationofComputerinMaterialsScience課程代碼：19045305課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：1.5總學(xué)時：32（其中理論：24實驗：0上機(jī)：8實踐：0）適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)先修課程：大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)A無機(jī)材料物理性能開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料工程系無機(jī)非金屬材料工程教研室二、課程地位與作用本課程是無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)選修課之一。本課程介紹材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型及常用的數(shù)值分析方法、計算機(jī)在材料科學(xué)研究中的數(shù)據(jù)分析與處理、計算機(jī)在材料科學(xué)研究中的圖像分析與處理、材料數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)、計算機(jī)在材料檢測中的應(yīng)用等。本課程結(jié)合材料科學(xué)領(lǐng)域中計算機(jī)應(yīng)用的特點，旨在培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)解決材料科學(xué)中實際問題的能力和意識，為后續(xù)《畢業(yè)設(shè)計/論文》打好基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程支撐無機(jī)非金屬材料專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義情懷，樹立強(qiáng)國意識，增強(qiáng)社會責(zé)任感，強(qiáng)化專業(yè)意識和職業(yè)道德，達(dá)到“立德樹人”的總目標(biāo)。能夠針對建筑工程材料制備過程和建筑物修復(fù)工程中的實際問題，選擇和使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，進(jìn)行分析處理，能夠在實踐過程中理解及工具的使用方法。培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下能力：目標(biāo)1：通過這門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和實事求是的科學(xué)作風(fēng)。通過學(xué)習(xí)，了解我國及世界上眾多科學(xué)家先輩在這些領(lǐng)域中做出的努力和取得成績，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情、科學(xué)精神和民族自豪感。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）目標(biāo)2：使學(xué)生能夠了解計算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用，能夠掌握在材料科學(xué)研究領(lǐng)域中應(yīng)用計算機(jī)的思路、方法和原理。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）目標(biāo)3：學(xué)生能夠具有分析解決一般材料工程模型的能力，具有用計算機(jī)軟件處理材料科學(xué)中的數(shù)據(jù)文件、圖形文件，提高學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代手段解決實際問題的能力，并形成進(jìn)一步應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域的基本科學(xué)思維。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點教學(xué)方式考核方式目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)35.1能夠針對建筑工程材料制備工程和建筑物修復(fù)工程的復(fù)雜工程問題，選擇和使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代信息技術(shù)工具獲得有用信息課堂講授、課后答疑、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料。課程大作業(yè)，平時考核四、主要教學(xué)內(nèi)容（一）理論第1章緒論（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）本章應(yīng)了解計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，計算機(jī)用于新材料的設(shè)計，材料科學(xué)研究中的計算機(jī)模擬，計算機(jī)用于數(shù)據(jù)和圖像處理及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在材料研究中的應(yīng)用等。同時了解材料科學(xué)發(fā)展與計算機(jī)應(yīng)用相結(jié)合的必然性、重要性。通過科學(xué)家的案例培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神。重點：計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，材料科學(xué)發(fā)展與計算機(jī)應(yīng)用相結(jié)合的必然性、重要性。第2章材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型及常用的數(shù)值分析方法（6學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）本章主要介紹數(shù)學(xué)模型的基本概念，建立數(shù)學(xué)模型的基本步驟、原則和方法；材料科學(xué)研究中常用的數(shù)值分析方法等。了解材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型與數(shù)值分析基礎(chǔ)知識，掌握數(shù)值分析在材料領(lǐng)域的應(yīng)用。通過材料中的實際問題培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)精神。第3章材料科學(xué)與工程研究中的數(shù)據(jù)處理（8學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）本章應(yīng)掌握繪制各種類型曲線的方法；了解X射線衍射數(shù)據(jù)分析軟件來定性物相分析。了解Origin軟件參數(shù)介紹及基本操作，掌握Origin在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用實例以及Excel軟件在材料科學(xué)與工程中的數(shù)據(jù)處理（計算功能，繪圖功能）。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的精神。重點：Origin在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用實例以及Excel軟件在材料科學(xué)與工程中的數(shù)據(jù)處理。第4章計算機(jī)在無機(jī)材料科學(xué)研究中的圖像分析與處理（4學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）本章應(yīng)掌握采用Photoshop圖像處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理；了解粒徑大小測定原理、粒徑分析中的圖像處理方法及算法、粒徑數(shù)據(jù)作圖與分析等圖像處理在材料研究中的具體應(yīng)用。重點：圖像處理軟件對微觀形貌圖片進(jìn)行處理。難點：粒徑分析中的圖像處理方法及算法。第5章材料數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）本章應(yīng)了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，掌握材料數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。重點：材料數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。第6章計算機(jī)在材料檢測中的應(yīng)用（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點5.1）本章應(yīng)了解計算機(jī)在材料檢測中的應(yīng)用。（二）上機(jī)（8學(xué)時）1.Excel軟件的使用（2學(xué)時）2.Origin軟件的使用（2學(xué)時）3.Photoshop軟件的使用（2學(xué)時）4.jade軟件的使用（2學(xué)時）上機(jī)要求：通過上機(jī)，掌握利用典型數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行材料科學(xué)方面的數(shù)據(jù)計算、處理及繪圖；利用典型圖像處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理；利用jade軟件對物相進(jìn)行定性分析。重點：典型數(shù)據(jù)處理軟件用于數(shù)據(jù)計算、處理及繪圖等方面的知識與技巧；典型圖像處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理的基本方法；jade軟件對物相進(jìn)行定性分析。五、教學(xué)方法本課程以教師授課為主（多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合），僅僅圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，改革教學(xué)方法和教學(xué)手段。課下采用線上線下結(jié)合的方式解答學(xué)生課堂上尚未理解的知識點，并根據(jù)學(xué)生集中的問題定期進(jìn)行匯總、答疑。課堂講授（1）多媒體與板書相結(jié)合：通過圖片、圖表等資料增強(qiáng)直觀性，便于掌握，提高教學(xué)效果。利用板書進(jìn)行知識點的梳理和匯總，有助于學(xué)生對重點內(nèi)容的把握。（2）翻轉(zhuǎn)課堂輔助教學(xué)：利用“微助教”“雨課堂”、或“學(xué)習(xí)通”等實現(xiàn)考勤、課堂和課外學(xué)習(xí)互動、教學(xué)效果檢測、教學(xué)課件上傳、作業(yè)布置等。2.課外輔導(dǎo)答疑及作業(yè)批改每周固定時間輔導(dǎo)答疑，答疑時間每周不少于2小時；根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)程布置一定量的作業(yè)，對課后作業(yè)和學(xué)生答疑時的共性問題進(jìn)行課堂集中講解。3.上機(jī)實踐對需要用計算機(jī)解決的材料研究和生產(chǎn)中的問題進(jìn)行上機(jī)實踐，使學(xué)生養(yǎng)成勤懇務(wù)實、努力實踐的習(xí)慣，牢固樹立學(xué)生的科學(xué)精神。六、課程考核和成績評定方式課程考核采用大作業(yè)和平時考核（包括平時作業(yè)、課堂小測和出勤情況）相結(jié)合的方式，總評成績中大作業(yè)成績占80%，平時考核成績占20%，以百分制計入總成績。七、教材及參考文獻(xiàn)1．教材許鑫華、葉衛(wèi)平主編，計算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用（第一版），北京，機(jī)械工業(yè)出版社，20062．主要參考教材和參考文獻(xiàn)[1]張鵬等，計算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2018[2]湯愛濤等，計算機(jī)在材料工程中的應(yīng)用（第一