《计算机在高分子材料中的应用》课程教学大纲

《计算机在高分子材料中的应用》课程教学大纲一、基本信息中文名称:计算机在高分子材料中的应用英文名称：ApplicationofComputerinPolymerMaterials课程代码：19045206课程性质：专业选修课学分：1.5总学时：32（其中理论：24实验：0上机：0实践：8）适用学院及专业：材料科学与工程学院高分子材料与工程专业先修课程：大学计算机、高分子材料研究方法开课单位：材料科学与工程学院材料化学系二、课程地位与作用该课程是高分子材料与工程专业的专业选修课，与《高分子材料研究方法》、《高分子物理》《高分子化学》等专业课共同构成高分子材料与工程专业学生的专业课程体系。培养学生在材料领域，特别是高分子材料中计算机的应用能力，为后续的毕业设计（论文）所产生的数据进行分析与图像处理提供有效的手段，并为今后应用计算机解决专业领域的科学问题打下良好的基础。三、课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点5.1学生通过该课程的学习，激发学生的爱国情怀，民族自豪感，培养学生的工程思维意识和工匠精神，从而达到立德树人的育人目标；掌握计算机技术及网络技术在材料科学研究中的应用，在材料科学研究领域中更好地应用计算机的思路、方法和原理；理解并掌握数据库，专家系统，人工神经网络及在材料科学中的应用，材料加工的计算机控制、计算机在材料成分检测、组织结构中的应用、材料科学和教学中的软件使用技巧；具备使用计算机软件处理数据与图像，处理材料研究中数据的能力。通过本课程的学习，学生应具备以下能力：目标1：使用数据处理软件进行高分子材料与工程方面的数据计算、处理及绘图；使用图像处理软件进行材料图像分析与处理；通过互联网进行材料科学信息及材料科学文献的检索等。（支撑毕业要求指标点5.1）课程教学目标与毕业要求的关系矩阵教学目标毕业要求指标点教学方式考核方式目标11.2掌握自然科学知识课堂讲授、典型案例、课后答疑、课后讨论课程期末考试，课程作业目标25.1使用数据处理软件进行高分子材料与工程方面的数据计算、处理及绘图；使用图像处理软件进行材料图像分析与处理；通过互联网进行材料科学信息及材料科学文献的检索等。课堂讲授、典型案例、成就、课后答疑、课上讨论、上机操作和课程作业课程期末考试课程作业四、主要教学内容1．理论教学每章所需的学时、教学要求第1章绪论（2学时，支撑毕业要求指标点1.2）教学要求：了解计算机技术的发展、新开发的专业应用软件概况，计算机在高分子材料与工程专业领域的应用范围；理解计算机系统特点、材料科学技术的发展。通过学习计算机领域上中国发展的成就，激发学生的爱国情怀，民族自豪感。第2章材料科学研究中的数学模型及分析方法（6学时，支撑毕业要求指标点5.1）教学要求：了解高分子材料研究中的数学模型基础知识，常用有限元软件，蒙特卡洛方法的模拟及基本步骤，分子动力学方法模拟的基本步骤及应用，分子动力学相关软件，人工神经网络方法的基本结构、基本要素理解建立数学模型的—般步骤和原则；理解解有限差分法的数学基础，解题的基本方法及了解商用有限差分软件，有限元法的数学基础、有限元分析基本步骤。重点及难点：有限元法和分子动力学方法第3章材料研究中的计算机数据处理与图像分析（6学时，支撑毕业要求指标点5.1）教学要求：了解Excel、Origin数据处理软件的基本功能和使用方法，图像与图像处理的基本概念、数字图像的获得途径以及图像处理在材料研究中的应用举例；理解Excel、Origin软件在材料科学研究中的应用举例；掌握Excel、Origin软件用于数据计算、处理及绘图等方面的知识与技巧，各种数据处理软件中绘制多条曲线及双纵坐标曲线的方法，对图形进行修饰，采用Photoshop图形处理软件进行材料图像分析与处理的基本方法。通过软件的使用技巧和处理数据的能力，培养学生的工程思维意识和工匠精神。重点：Excel、Origin软件用于数据计算、处理及绘图等方面的知识与技巧，采用Photoshop图形处理软件进行材料图像分析与处理的基本方法。难点：对图形进行修饰，图像处理方法。第4章计算机在高分子材料加工过程控制及材料检测中的应用（4学时，支撑毕业要求指标点5.1）教学要求：了解计算机控制系统的输入输出、计算机的检测功能；理解计算机控制技术基础、计算机在材料力学性能检测和物理性能检测中的应用；掌握材料加工的计算机控制及计算机在材料成分检测、组织结构中的应用。重点：材料加工的计算机控制的分类和选择、特点和基本要求及控制技术，计算机检测内容及方法。难点：材料加工的计算机控制技术。第5章Internet在高分子材料中的应用（2学时，支撑毕业要求指标点5.1）教学要求：了解Internet的基本概念和技术及应用；掌握互联网上材料科学信息资源的检索和利用以及材料科学文献检索。重点：互联网上材料科学信息资源的检索和利用以及材料科学文献检索。第6章计算机软件在科技论文写作与交流中的应用（4学时,支撑毕业要求指标点5.1）教学要求：了解科技论文写作的基本格式以及科技成果交流的注意事项；理解科技论文版面组织方式与科技成果交流多媒体软件制作标准；掌握Word软件用于科技论文写作与排版的操作技巧，Powerpoint软件用于学术交流展示的基本操作以及学术交流中Powerpoint展示与语言介绍相结合的技巧，计算机软件在化学式编辑中的应用。重点：Word软件用于科技论文写作与排版的基本操作。2．课程所含实践（8学时，支撑毕业要求指标点5.1）目的：通过实践使学生掌握典型数据处理软件用于数据计算、处理及绘图等方面的知识与技巧，掌握典型图像处理软件进行材料图像分析与处理的基本方法，了解互联网上材料科学信息资源的检索和利用以及材料科学文献检索。要求及学时分配：1）掌握互联网进行材料科学信息及材料科学文献的检索（1学时，支撑毕业要求指标点5.1）2）掌握Excel公式编辑、函数应用。（1学时，支撑毕业要求指标点5.1）3）掌握Origin基本操作、各项功能应用，编辑公式、函数及其应用、Origin作图、修饰、曲线模拟。（4学时，支撑毕业要求指标点5.1）4）掌握ChemDraw、ChemHandbook编辑技巧，Powerpoint软件技巧。（2学时，支撑毕业要求指标点5.1）考核方式：实践大作业。五、教学方法讲授法；演示法：课堂讨论法，通过典型案例融入思政元素。六、课程考核和成绩评定方式课程考核采用开卷考试、实践大作业和平时成绩相结合的方式，其中开卷考试占70%，实践大作业成绩占20%，平时成绩占10%，累计后以百分制计入总评成绩。七、教材及参考文献1、教材张朝晖，吴波等，计算机在材料科学与工程中的应用（第一版），长沙，中南大学出版社，20082、主要参考教材和参考文献[1]张跃，谷景华，尚家香等，计算材料学基础，北京，北京航空航天大学出版社，2007[2]汤爱涛等，计算机在材