《材料设计计算基础》实验教学大纲

《材料设计计算基础》实验教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145223318课程名称（中/英文）：材料设计计算基础/Fundamentalsofmaterialdesigncalculation课程类别：个性化选修课程课程性质：选修课程类型：课程实验总学分：2总学时：32实验学时：8适用专业：材料成型及控制工程适用对象：本科先修课程：工程图学、材料科学基础、程序设计基础开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介“linux系统的上机实操”的内容包括linux系统的基本操作方法，常用命令条编写，能够准确完成图形界面与文本界面的对应转化。“实VESTA软件实操”的内容包括晶胞模型文件的导入、晶胞的三视图、晶体的扩胞以及晶体基本属性的观测。要求对掌握cif文件与vasp文件的转化，通过观察晶体结构的变化对晶体的性能进行分析，估测影响晶体结构的因素。“MaterialsStudio软件实操”的内容包括搭建分子、晶体及高分子材料结构模型，晶体超胞、切面的操作方法，要求掌握新建和导出文件的方法，能够准确的构建不同的分子结构模型（烷基、苯环等）、完成切面及真空层的搭建。“Origin软件操作”的内容包括文件夹的建立，模板的应用以及多个图层的合成。要求掌握折线、点线及柱状图的绘制，了解归一化图谱的绘制。对接培养的岗位能力：经过本课程的学习，为社会培养具有良好的人文与科学素养、社会责任感、职业道德品质和敬业爱国精神的人才。并使其具备坚实的自然科学基础和工程理论，掌握材料设计的相关知识，能较正确地解决有关实际生产问题的能力。三、实验教学目标1.掌握linux系统、VESTA软件、MaterialsStudio软件、Origin软件基本的操作方法；掌握不同分子、晶体的构建以及数据的整合方法。提高了学生对材料设计基础知识的掌握。（对应毕业要求指标点1.3）2.学会在实验中与小组成员协调工作、共同努力，完成对分子构建、晶体性质和多组数据组合的相应实验内容。（对应毕业要求指标点2.3）3.了解材料计算学的国内外发展前景，对晶体构建过程的基本内容有所掌握，熟料掌握文字界面命令条的应用，学会查阅资料，提高学生自主学习能力，成为社会需要的高层次复合型人才。（对应毕业要求指标点4.3）四、实验项目及学时安排序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1linux系统的上机实操2综合性选做42VESTA软件实操2综合性必做43MaterialsStudio软件实操4设计性必做24Origin软件操作4综合性必做2五、实验内容实验一linux系统的上机实操实验目的：了解linux系统文字界面的工作原理，学习不同命令条的编写过程并进行实验。掌握linux系统的安装方法。实验设备：电脑实验内容及步骤：1.了解linux系统的安装方法；2.熟悉和了解linux系统的发展历程及工作原理；3.对linux系统不同命令条进行讲解；4.进行不同命令条的编写实验。实验二VESTA软件实操实验目的：了解VESTA软件的发展起源，掌握晶体文件导入的方法，学习晶体性能评估及晶体扩胞的方法。实验设备：电脑。实验内容及步骤：1.掌握VESTA软件的安装方法；2.分析并掌握VESTA软件的导入、导出及转化晶体文件的方法；3.熟练的进行晶体扩胞，掌握电荷密度在晶体上的显示方法；4.掌握晶体中键长和键角的分析及统计方法。实验三MaterialsStudio软件实操实验目的：了解MaterialsStudio软件的发展起源及工作原理，掌握晶体文件导入的方法，学习获取各类晶体结构信息及晶体扩胞的方法。实验设备：电脑。实验内容及步骤：1.了解MaterialsStudio软件的安装方法；2.熟练掌握分子及晶体文件的构建方法，熟悉晶体晶格、切面以及扩胞的方法。了解MaterialsStudio软件中的电荷分析并对分子进行简单的结构及能量优化；3.对分子进行加H操作并完成对分子简单的结构优化方法；4.了解不同分子的静电势分析，了解分子结构中HOMO与LUMO的基本含义及电荷分布。六、实验报告格式实验名称（一）实验目的（二）实验设备（三）实验内容及步骤（四）结果与分析（五）问题讨论七、考核方式（一）实验成绩的构成实验成绩占课程综合评定成绩比例为30%，参考实验考勤、实验操作及实验报告成绩综合给定。（二）评分标准1.实验成绩以百分制或五级制（优、良、中、及格、不及格）填报，然后按比例记入该课程成绩中。2.多个实验项目的要最后填报平均成绩。3.按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查，实验操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。4.实验评分应包括三个方面：（1）实验预习及实验纪律占20%；（2）实验操作占40%；（三）实验报告40%。评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。优：90分以上；良：80-89分；中：70-79分；及格：60-69分；不及格：59分以下。也可以直接以五级制给出三个实验的综合成绩。实验成绩考核评定表考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）实验预习及实验纪律（20%）实验前能够按照实验要求，提前预习，掌握实验内容，掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，较好的掌握实验内容、掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，了解实验内容、实验安全操作规程，较遵守实验纪律实验前能够按照实验要求，提前预习，基本了解实验内容、实验安全操作规程，较遵守实验纪律实验前未能按照实验要求，未提前预习，不了解实验内容、未能掌握实验安全操作规程实验操作（40%）能够根据实验目的，独立设计优化实验步骤，独立或合作完成实验操作，且操作规范；准确记录实验现象，并对实验现象进行综合的分析讨论，得出合理的实验结果能够根据实验目的，独立设计实验步骤，独立或合作完成实验操作，操作较为规范；记录实验现象较为准确，并对实验现象进行综合的分析讨论，得出较为合理的实验结果能够根据实验目的，设计实验步骤，独立或合作完成实验操作，操作基本规范；记录实验现象，并对实验现象进行分析讨论，得出实验结果能够根据实验目的，设计出基本的实验步骤，基本能完成实验操作，操作基本规范；记录实验现象，并对实验现象进行初步分析讨论，得出实验结果不能根据实验目的，设计出相应的实验步骤，不能完成实验操作或操作不规范；不能记录实验现象，不能对实验现象进行分析讨论，不能得出实验结果实验报告（40%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据较为合理，数据处理正确，图表基本规范。能够较好的完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够独立完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中提出的问题，能对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内容完整，数