计算机在材料科学中的应用技术

1、中国海洋大学本科生课程大纲 课程名称 计算机在材料科学中的应用技术 Computer Application in Material Sciences 课程代码 072502211265 课程属性 学科基础课 课时/学分 32/2 课程性质 选修 实践学时 责任教师 董博华 课外学时 课程属性：公共基础/通识教冇/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1. 课程描述： 材料科学与工程专业主要是培养从事新材料开发、加工工艺优化等方面工作 的研究人才，为了适应现代材料科学与工程发展的需要、培养能够利用现代计算 机技术从事材料研究开发的高级专业人才。计算机在材料科学中的应

2、用技术 作为我院的材料化学和高分子材料专业的专业选修课，在整个课程体系中占有重 要地位。计算机在材料科学中的应用技术是一门应用实践类的课程，本课程 立足于“材料科学”大专业，加强学生对基础知识、基本方法的掌握，重在计算 机应用技术的掌握与应用。在内容上既考虑材料学专业各研究方向的共性，乂兼 顾材料科学研究领域的广泛性和与多学科的相互渗透性。本课程的最终LI的在于 利用这一工具解决具体材料科学中的实际问题。通过该课程的学习和大量训练, 加强学生利用计算机解决实际问题能力的培养，充分理解、吸收、掌握众多计算 机应用技术并活用到今后的学习、科研或工作中。 2. 设讣思路： 设置该课程的主要LI的是使

3、学生能够通过学习和实践系统掌握如何运用讣算 机网络进行信息收集、远程登录和信息交流；掌握主要的材料相关专业软件的使 用技术，进行实验设计、结构化学计算、分子模型建立和演示、分子结构以及实 验装置绘制，无机晶体结构绘制，数据处理和分析等方面的应用。本课程以讣算 机在材料科学中重要应用技术为主线，结合实际科研中应用要求进行现场授课和 实例教学的方式进行，辅以大量的实训，使同学们掌握如何运用计算机网络进行 信息收集、远程登录和信息交流；掌握主要的材料相关专业软件的使用技术，进 行实验设计、结构化学计算、分子模型建立和演示、分子结构以及实验装置绘制， 无机晶体结构绘制，数据处理和分析等方面的应用。课程

4、内容包括四个模块：II- 算机在材料科学中的应用概述、计算机在材料科学中的应用概述、材料科学研究 中的计算机模拟及图形化技术、材料科学基础研究中的数据和图像处理技术 （-）计算机在材料科学中的应用概述 讲授计算机技术在材料科学相关学科中的发展历史，当前计算机技术在材料 科学领域内的应用现状和发展趋势。使学生掌握计算机技术的特点（计算、存 储、传输、显示等）以及这些特点在解决本专业问题方面的作用，熟悉计算机在 本专业领域的主要应用领域。此外，组织学生课堂讨论有关计算机技术的最新进 展和专业上需要计算机解决的问题。 （二）讣算机网络技术在材料科学中的应用 讲授计算机网络的基本结构、主要功能和使用方

5、法。重点讲授计算机网络上 的专业信息资源利用技术，并适当介绍计算机网上计算资源和教学资源。利用案 例，在课堂上进行实践教学与讨论。另外布置练习题，学生课下进行数据库使用 练习以及应用训练。 （三）材料科学研究中的讣算机模拟及图形化技术 讲述计算机实现图形化的主要技术路线，介绍U前流行的主要化学办公软件 的主要功能，使用方法和实际应用。讲授计算机辅助分子模型建立与分子结构分 析的主要内容和常用软件的使用方法。要求学生掌握ISISDraw, ChemSkech, ChemBioOffice 14等常用化学办公软件的使用方法，学会使用上述软件建立分 子结构、反应机理图和实验装置绘制等基本问题。学习利

6、用上述软件提高材料科 学的研究效率和水平。掌握Diamond化学工具软件的主要功能和使用方法，熟悉 利用上述软件进行晶体结构绘制，参数测定和晶体结构分析的基本方法。本部分 是本课程的重点组成部分，将组织三次（6节）化学软件使用公开练习及问题答 疑。在讲授中使用四个课时时间，利用原文多媒体动画技术介绍及使用上述软件 的操作方法。另外，争取每个学生有课堂实践操作的机会，在实践中进一步加深 强化教学效果 （四）材料科学基础研究中的数据和图像处理技术 讲授专业数据和图像处理专业软件Origins. 5的主要使用方法。讲授如何利 用专业软件实现实验数据的处理和图形化呈现；讲授如何利用专业软件实现各类 型

7、作图。要求学生掌握实验数据和实验结果进行图形化、图表化、数学化表述方 法。利用公开实践练习，解决数据分析和图形化表达方面的共性问题。 3. 课程与其他课程的关系 先修课程：大学计算机基础，大学化学，物理化学，有机化学，材料科学基础。 本课程旨在加强学生对基础知识、基本方法的掌握，重在讣算机的应用技术的掌握 与应用。在内容上既考虑材料学专业各研究方向的共性，乂兼顾材料科学研究领域 的广泛性和与多学科的相互渗透性。因此，本课程与上述四门课程密切相关，相辅 相成，只有在前面五门课程的基础上，计算机在材料科学中的应用技术的教学与实 践才能达到较好的效果。 二、课程目标 本课程的LI标是培养学生的工程观

8、点和工程设讣能力，掌握运用现代计算机 和讣算机网络技术用于解决本学科中的专业问题，提高学生使用计算机解决专业 问题的能力。 （1）本课程学习的最终目标之一在于利用计算机这一工具解决具体材料科学中 的实际问题。充分理解、吸收、掌握众多计算机应用技术并活用到今后的学习、 科研或工作中。 （2）结合材料科学领域的新方法、新技术中计算机的应用，培养和引导学生的 创新意识。 三、学习要求 要完成所有的课程任务，学生需要： （1）按时上课，上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试。本课程 将包含较多的随堂实践、讨论、小组作业展示等课堂活动，课堂表现和出勤率是 成绩考核的组成部分。 （2）按时完成常规

9、练习作业。这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时 提交作业，才能掌握课程所要求的内容。延期捉交作业需要提前得到任课教师的 许可。 （3）完成教师布置的一定量的阅读文献和背景资料、案例分析、理论探讨和 算法软件应用等作业，其中大部分内容要求以小组合作形式完成。这些作业能加 深对课程内容的理解、促进同学间的相互学习、并能引导对某些问题和理论的更 深入探讨。 四、教学内容 11 专题 主题 计划 课时 主要内容概述 实验实践 内容 1 绪论 计算机在材料科 学中的应用 2 相关基础知识、计算机技术 在材料科学领域内的应用 现状和发展趋势； 2 计算机网 络技术 计算机网络上的 主要信息资源 2 相

10、应的数据库，包括文献， 专利，博硕论文数据库等； 材料科学网络数 据及文献检索 2 网上主要信息数据的检索 实例教学： 检索中英文 文献 3 材料科学 研究中的 计算机模 拟机及图 形化技术 ISIS draw 4 ISIS dr那相关软件的基本 知识和应用：相关操作实践 教学；建立分子结构绘制； 操作实例 （利用实 例，进行课 堂实践） ChemSkech 6 ChemSkech相关软件的基本 知识和应用：相关操作实践 教学：建立分子结构、反应 机理图和实验装置绘制： 操作实例 （利用实 例，进行课 堂实践） ChemBioOfficel4 6 ChemBio0fficel4 相关软件 的基

11、本知识和应用：相关操 作实践教学：建立分子结 构、反应机理图和实验装置 绘制：相关分子结构及性质 的模拟计算： 操作实例 （利用实 例，进行课 堂实践） Diamond 6 Diamond相关软件的基本知 识和应用：晶体化学相关知 识的讲授：晶胞等基本结构 的绘制，计算和模拟： 操作实例 （利用实 例，进行课 堂实践） 4 材料科学 基础研究 中的数据 和图像处 理技术 OriginS 5 4 OriginS. 5软件相关软件的 基本知识和应用：各类图表 的绘制和数据处理： 操作实例 （利用实 例，进行课 堂实践） 五. 参考教材与主要参考书 1、选用教材（告知学生需要购买的教材） 赵文元等，计算机在化学化工中的应用技术，科学出版社，2001,第一版 2、主要参考书 李晓霞，计算机网上化学资源，科学出版社 六. 成绩评定 （-）考核方式A : A.闭卷考试B.开卷考试C.论文D.考查E.其他 （二）成绩综合评分体系: 成绩综合评分体系 比例 1