《计算材料化学》教学大纲

《计算材料化学》教学大纲课程英文名ComputationalMaterialsChemistry课程代码学分2总学时322总学时实验/实践学时课程类别学科基础课课程性质任选学科基础课课程性质适用专业功能材料开课学院材料科学与学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位MaterialsStudio是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。它可以帮助你解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。MaterialsStudio使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。多种先进算法的综合应用使MaterialsStudio成为一个强有力的模拟工具。无论构型优化、性质预测和X射线衍射分析，以及复杂的动力学模拟和量子力学计算，我们都可以通过一些简单易学的操作来得到切实可靠的数据。通过本课程的学习，要求学生初步掌握计算材料化学软件MaterialsStudio基础，掌握软件的基本功能，熟悉几种常见的建模和计算方法，在重点掌握模型建立的基础上，对软件的功能有全面的了解；通过资料调研和课堂讨论，在重点了解一两种计算方法的基础上，对各种类型材料的建模、计算和性能分析有大致的了解。通过本课程的学习，要求能够使用MaterialsStudio软件进行材料的设计、计算与分析。（二）课程目标1.了解什么是计算材料化学，了解计算材料化学的应用以及操作过程；2.掌握相关软件的常规操作方法；3.掌握几种代表模型的建立；4.掌握几种物理和化学性质的分析。二、课程目标达成的途径与方法《计算材料化学》课程教学以课堂教学和实际操作为主，结合自主学习，针对计算材料化学的理论及应用实际，了解计算材料化学基本概念，学习计算材料化学基础知识，掌握计算材料化学的结构特征、特点，了解各种计算材料化学的特殊性能，掌握模型材料结构与性能之间的关系，掌握常见的材料的物理、化学性质，了解材料化学在日常生活中的应用。培养学生运用材料科学理论的基础知识和化学领域的专业知识，分析和解决在科研及工程领域出现的与材料化学相关问题的能力。（1）课堂教学主要讲述计算材料化学的基本概念、基本原理、计算机理、材料的物理和化学性能。并将生产应用中的各种应用实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习计算材料化学的兴趣，熟悉计算材料化学的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。（2）针对某些较为容易或先期在材料科学基础和固体物理中讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。（3）通过课堂讲解和提问，培养理论知识的应用能力、实验数据分析和处理能力和团队协助能力，形成良好的思维习惯。三、课程主要内容与基本要求第一章绪论什么是计算机模拟，为什么要使用计算机模拟模拟软件的分类计算材料的应用计算机模拟的过程基本要求：了解什么是计算模拟及其基本过程和应用。第二章MS计算模块及基本功能MaterialStudio介绍几种常见模块的基本介绍常见的基本操作课堂练习基本要求：了解MS软件的基本作用，掌握一些常规的操作方法。第三章CASTEP模块基本介绍实例课堂练习基本要求：了解CASTEP模块的基本作用，熟练建立一些计算模型，并了解一些计算性质。第四章Dmol3模块基本介绍实例课堂练习基本要求：了解DMl3模块的基本作用，熟练建立一些计算模型，并了解一些计算性质。第五章其他模块基本介绍课堂练习基本要求：了解几种其他模块的基本作用，熟练建立一些计算模型，并了解一些计算性质。四、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第一章绪论（1）什么是计算机模拟，为什么要使用计算机模拟（2）模拟软件的分类（3）计算材料的应用（4）计算机模拟的过程2完成PPT作业课程目标1第二章MS计算模块及基本功能（1）MaterialStudio介绍（2）几种常见模块的基本介绍（3）常见的基本操作（4）课堂练习12完成PPT作业课程目标2，3,4第三章CASTEP模块（1）基本介绍（2）实例演示（3）课堂练习8完成PPT作业课程目标2，3,4第四章Dmol3模块（1）基本介绍（2）实例演示（3）课堂练习8完成PPT作业课程目标2，3,4第五章其他模块（1）基本介绍（2）实例演示（3）课堂练习2完成PPT作业课程目标2，3,4五、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核到课率、课堂提问、平时作业中国计量大学学生课程平时成绩考核细则20%中期考核课堂练习中国计量大学学生课程平时成绩考核细则30%期末考核文献报告试卷参考答案和评分标准50%考核类别考试成绩登记方式百分制六、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：《MaterialStudio中文版帮助手册》（二）主要参考书：《MaterialsStudio初级入门》《Mat