《计算机在材料科学中的应用A》教学大纲课程编号：B04012610课程名称：计算机在材料科学中的应用A英文名称：ComputerapplicationinMaterialsScienceA课程性质：专业必修课学时/学分：48/3考核方式：闭卷考试选用教材：《计算机在材料科学中的应用》，许鑫华，机械工业出版社，2011《计算机在材料和化学中的应用》，张发爱，赵斌编著，化学工业出版社，2012先修课程：高等数学、线性代数、大学物理后继课程：毕业实习与毕业设计（论文）适用专业及层次：材料科学与工程及相关专业本科生大纲执笔人：曲晓飞大纲审核人：孙瑞雪一、教学目标计算机在材料科学中的应用是金属材料工程专业一门重要的专业必修课。计算机作为一种现代工具在材料科学研究与工程、实验数据的统计与处理、学术论文的撰写中的应用越来越广泛，极大地促进了材料科学研究的深入和发展，计算机可以帮助材料学专家设计和分析新材料、制造新合金，完成原本极为复杂的材料设计。本课程可以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。通过本课程的学习，使学生具备下列能力：1.能够大体掌握计算机在材料科学中的应用，能针对一个金属材料工程专业的复杂工程问题建立合适的数学模型或描述模型，并利用恰当的边界条件求解。2.利用计算机软件对实验、实践过程中出现的问题进行分析和处理的方法。，进行实验设计的选题、调研、实验数据处理、论文的撰写等系统性工作。3.能够利用计算机和网络技术进行材料科学研究的思路和发展方向，能够准确理解在信息社会下利用计算机及网络知识获取有效信息的重要性，能够运用课程中所学的基本知识，合理地选用计算机及网络途径，就金属材料复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。1
1 《计算机在材料科学中的应用 A》教学大纲 课程编号：B04012610 课程名称：计算机在材料科学中的应用 A 英文名称：Computer application in Materials Science A 课程性质：专业必修课 学时/学分：48/3 考核方式：闭卷考试 选用教材：《计算机在材料科学中的应用》，许鑫华，机械工业出版社， 2011 《计算机在材料和化学中的应用》，张发爱，赵斌编著，化学工业出版社，2012 先修课程：高等数学、线性代数、大学物理 后继课程：毕业实习与毕业设计(论文) 适用专业及层次： 材料科学与工程及相关专业本科生 大纲执笔人： 曲晓飞 大纲审核人： 孙瑞雪 一、教学目标 计算机在材料科学中的应用是金属材料工程专业一门重要的专业 必修课。计算机作为一种现代工具在材料科学研究与工程、实验数据的统计与 处理、学术论文的撰写中的应用越来越广泛，极大地促进了材料科学研究的深入 和发展，计算机可以帮助材料学专家设计和分析新材料、制造新合金，完成原本 极为复杂的材料设计。本课程可以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。 通过本课程的学习，使学生具备下列能力： 1. 能够大体掌握计算机在材料科学中的应用，能针对一个金属材料工程专业的 复杂工程问题建立合适的数学模型或描述模型，并利用恰当的边界条件求解。 2.利用计算机软件对实验、实践过程中出现的问题进行分析和处理的方法。， 进行实验设计的选题、调研、实验数据处理、论文的撰写等系统性工作。 3.能够利用计算机和网络技术进行材料科学研究的思路和发展方向，能够准 确理解在信息社会下利用计算机及网络知识获取有效信息的重要性，能够运用课 程中所学的基本知识，合理地选用计算机及网络途径，就金属材料复杂工程问题与 业界同行及社会公众进行有效沟通和交流
二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展）毕业要求指标点课程目标毕业要求1.工程知识：能够将数1-2.能针对一个金属材料工程课程目标1学、自然科学、工程基础和专业知专业的复杂工程问题建立合适识用于分析和解决金属材料工程的数学模型或描述模型，并利用领域中的复杂工程问题。恰当的边界条件求解。毕业要求4.研究：能够基于材料4-4.能够正确采集、整理实验数课程目标2科学原理和金属材料工程的专业据，对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有知识并采用科学方法对复杂工程效的结论。问题开展研究，包括设计实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。毕业要求10.沟通：能够就金属10-1.能够通过文稿或图纸等技课程目标3材料复杂工程问题与业界同行及术文件对复杂工程技术问题进社会公众进行有效沟通和交流，行清晰的阐述，并能利用现代信包括撰写报告和设计文稿、陈述息技术与业界同行及社会公众发言、清晰表达或回应指令：具备进行有效沟通和交流。一定的外语交流能力和国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。三、教学基本内容第一章：计算机在材料科学中的应用概述（支撑课程目标1)1.1计算机在材料科学中的应用的发展历史1.2计算机在材料科学中的应用的主要领域1.3计算机在材料科学中的应用的现状与发展第二章：互联网在材料科学研究中的应用（支撑课程目标3）9.1Internet概论2
2 二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展） 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 1. 工程知识：能够将数 学、自然科学、工程基础和专业知 识用于分析和解决金属材料工程 领域中的复杂工程问题。 1-2. 能针对一个金属材料工程 专业的复杂工程问题建立合适 的数学模型或描述模型，并利用 恰当的边界条件求解。 课程目标 1 毕业要求 4. 研究：能够基于材料 科学原理和金属材料工程的专业 知识并采用科学方法对复杂工程 问题开展研究，包括设计实验、分 析与解释数据，并通过信息综合 得到合理有效的结论。 4-4. 能够正确采集、整理实验数 据，对实验结果进行分析和解 释，并通过信息综合得到合理有 效的结论。 课程目标 2 毕业要求 10. 沟通：能够就金属 材料复杂工程问题与业界同行及 社会公众进行有效沟通和交流， 包括撰写报告和设计文稿、陈述 发言、清晰表达或回应指令；具备 一定的外语交流能力和 国 际视 野，能够在跨文化背景下进行沟 通和交流。 10-1. 能够通过文稿或图纸等技 术文件对复杂工程技术问题进 行清晰的阐述，并能利用现代信 息技术与业界同行及社会公众 进行有效沟通和交流。 课程目标 3 三、教学基本内容 第一章：计算机在材料科学中的应用概述(支撑课程目标 1) 1.1 计算机在材料科学中的应用的发展历史 1.2 计算机在材料科学中的应用的主要领域 1.3 计算机在材料科学中的应用的现状与发展 第二章： 互联网在材料科学研究中的应用（支撑课程目标 3） 9.1 Internet 概论
9.2互联网上材料科学信息资源的检索和利用9.3材料科学文献检索要求学生：能够利用计算机在互联网上实现专业文献的搜索、下载技能。第三章：Endnote在材料科学中的应用(支撑课程目标3)6.1使用EndNote进行材料科学文献的管理6.2使用Endnote进行文献检索结果的导入6.3使用EndNote进行材料科学参考文献的插入和引用要求学生：掌握使用Endnote对本地文献进行管理，并对数据库中文献插入到Word文档中的方法。教学重点：使用Endnote进行文献管理和引用教学难点：对ACS、RSC、中国知网等数据库中的检索结果导出到Endnote中，并手动进行检查。利用文献的doi编号进行文献信息的导入。第四章：材料科学研究中的数学模型（支撑课程目标1）1.1数学模型基础1.2建立数学模型的一般步骤和原则1.3常用的数学建模方法要求学生：掌握数学模型的一般步骤和原则。教学重点：建立数学模型的一般步骤和原则教学难点：常用的数学建模方法第五章：材料科学研究中常用的数值分析方法（支撑课程目标1）2.1有限差分法2.2有限元法要求学生：掌握有限差分法和有限元法的区别。教学重点：有限差分法教学难点：有限元法第六章：实验方案设计、数据分析软件（支撑课程目标2）6.1正交实验的设计6.2Jade软件的应用要求学生：掌握使用正交实验软件对实验方案进行合理设计，同时能够利用Jade软件对金属材料物相进行分析。教学重点：正交实验的设计3
3 9.2 互联网上材料科学信息资源的检索和利用 9.3 材料科学文献检索 要求学生：能够利用计算机在互联网上实现专业文献的搜索、下载技能。 第三章：Endnote 在材料科学中的应用(支撑课程目标 3) 6.1 使用 EndNote 进行材料科学文献的管理 6.2 使用 Endnote 进行文献检索结果的导入 6.3 使用 EndNote 进行材料科学参考文献的插入和引用 要求学生：掌握使用 Endnote 对本地文献进行管理，并对数据库中文献插 入到 Word 文档中的方法。 教学重点： 使用 Endnote 进行文献管理和引用 教学难点：对 ACS、RSC、中国知网等数据库中的检索结果导出到 Endnote 中，并手动进行检查。利用文献的 doi 编号进行文献信息的导入。 第四章： 材料科学研究中的数学模型（支撑课程目标 1） 1.1 数学模型基础 1.2 建立数学模型的一般步骤和原则 1.3 常用的数学建模方法 要求学生：掌握数学模型的一般步骤和原则。 教学重点：建立数学模型的一般步骤和原则 教学难点：常用的数学建模方法 第五章： 材料科学研究中常用的数值分析方法（支撑课程目标 1） 2.1 有限差分法 2.2 有限元法 要求学生：掌握有限差分法和有限元法的区别。 教学重点：有限差分法 教学难点：有限元法 第六章：实验方案设计、数据分析软件（支撑课程目标 2） 6.1 正交实验的设计 6.2 Jade 软件的应用 要求学生：掌握使用正交实验软件对实验方案进行合理设计，同时能够利用 Jade 软件对金属材料物相进行分析。 教学重点：正交实验的设计
教学难点：利用Jade软件对材料测试结果进行分析以帮助材料学专家设计和分析新材料、制造新合金，完成原本极为复杂的材料设计第七章：Excel在材料科学中的应用（支撑课程目标2)3.1使用Excel导入实验数据3.2使用Excel对实验数据进行作图3.3使用Excel对实验数据进行回归分析要求学生：掌握使用Excel对实验数据进行线性、非线性回归分析的方法，并给出方程式。教学重点：使用Excel对实验数据进行线性回归分析处理教学难点：使用Excel对实验数据进行线性、非线性回归分析处理，并给出回归方程第八章：Origin在材料科学中的应用（支撑课程目标2)4.1Origin的基本操作4.2使用Origin导入实验数据4.3使用Origin进行数据处理及作图4.4使用Origin进行数据回归分析4.5使用Origin对图形进行美化并用于论文作图要求学生：掌握使用Origin进行实验数据导入，并对数据的列进行操作利用数据进行作图及美化，对实验数据进行拟合并分析拟合方程的方法。教学重点：使用Origin进行数据分析、作图、回归分析教学难点：使用Origin对进行数据进行拟合分析根据已知实验数据，作出图形并利用分析工具进行实验过程的预测第九章：ChemDraw在材料科学中的应用（支撑课程目标2)5.1ChemDraw的基本操作方法5.2使用ChemDraw进行基本分子结构的绘制5.3使用ChemDraw进行化学反应过程的绘制教学重点：使用ChemDraw进行分子结构的绘制教学难点：使用ChemDraw进行含有杂元素的分子、化学反应过程的绘制4
4 教学难点：利用 Jade 软件对材料测试结果进行分析以帮助材料学专家设计和 分析新材料、制造新合金，完成原本极为复杂的材料设计。 第七章：Excel 在材料科学中的应用(支撑课程目标 2) 3.1 使用 Excel 导入实验数据 3.2 使用 Excel 对实验数据进行作图 3.3 使用 Excel 对实验数据进行回归分析 要求学生：掌握使用 Excel 对实验数据进行线性、非线性回归分析的方法， 并给出方程式。 教学重点： 使用 Excel 对实验数据进行线性回归分析处理 教学难点： 使用 Excel 对实验数据进行线性、非线性回归分析处理，并给出 回归方程 第八章：Origin 在材料科学中的应用(支撑课程目标 2) 4.1 Origin 的基本操作 4.2 使用 Origin 导入实验数据 4.3 使用 Origin 进行数据处理及作图 4.4 使用 Origin 进行数据回归分析 4.5 使用 Origin 对图形进行美化并用于论文作图 要求学生：掌握使用 Origin 进行实验数据导入，并对数据的列进行操作、 利用数据进行作图及美化，对实验数据进行拟合并分析拟合方程的方法。 教学重点： 使用 Origin 进行数据分析、作图、回归分析 教学难点： 使用 Origin 对进行数据进行拟合分析 根据已知实验数据，作出图形并利用分析工具进行实验过程的预测 第九章：ChemDraw 在材料科学中的应用(支撑课程目标 2) 5.1 ChemDraw 的基本操作方法 5.2 使用 ChemDraw 进行基本分子结构的绘制 5.3 使用 ChemDraw 进行化学反应过程的绘制 教学重点： 使用 ChemDraw 进行分子结构的绘制 教学难点：使用 ChemDraw 进行含有杂元素的分子、化学反应过程的绘制
四、教学安排（学时数48）1、教学环节安排课程目标（毕业要求具体知识与能力要求采用的教学环节指标点）能针对一个金属材料工程专业的复杂工程问题建立课堂授课课程目标1（指标点1-2）合适的数学模型或描述模型，并利用恰当的边界条件求解。能够正确采集、整理实验数据，对实验结果进行分课程目标2（指标点4-4）课堂授课、上机操作析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。能够通过文稿或图纸等技术文件对复杂工程技术问课程目标3（指标点10-题进行清晰的阐述，并能课堂授课、上机操作1)利用现代信息技术与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。2、学时安排学时分配教学内容上机课课堂授课第一章：计算机在材料科学中2的应用概述第二章：互联网在材料科学22研究中的应用第三章：Endnote在材料科学22中的应用5
5 四、教学安排（学时数48） 1、教学环节安排 课程目标（毕业要求 指标点） 具体知识与能力要求 采用的教学环节 课程目标1（指标点1-2） 能针对一个金属材料工程 专业的复杂工程问题建立 合适的数学模型或描述模 型，并利用恰当的边界条 件求解。 课堂授课 课程目标2（指标点4-4） 能够正确采集、整理实验 数据，对实验结果进行分 析和解释，并通过信息综 合得到合理有效的结论。 课堂授课、上机操作 课程目标3（指标点10- 1） 能够通过文稿或图纸等技 术文件对复杂工程技术问 题进行清晰的阐述，并能 利用现代信息技术与业界 同行及社会公众进行有效 沟通和交流。 课堂授课、上机操作 2、学时安排 教学内容 学时分配 课堂授课 上机课 第一章：计算机在材料科学中 的应用概述 2 第二章： 互联网在材料科学 研究中的应用 2 2 第三章：Endnote在材料科学 中的应用 2 2