《計(jì)算機(jī)在高分子材料中的應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《計(jì)算機(jī)在高分子材料中的應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、基本信息中文名稱:計(jì)算機(jī)在高分子材料中的應(yīng)用英文名稱：ApplicationofComputerinPolymerMaterials課程代碼：19045206課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：1.5總學(xué)時(shí)：32（其中理論：24實(shí)驗(yàn)：0上機(jī)：0實(shí)踐：8）適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)先修課程：大學(xué)計(jì)算機(jī)、高分子材料研究方法開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料化學(xué)系二、課程地位與作用該課程是高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)選修課，與《高分子材料研究方法》、《高分子物理》《高分子化學(xué)》等專業(yè)課共同構(gòu)成高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程體系。培養(yǎng)學(xué)生在材料領(lǐng)域，特別是高分子材料中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與圖像處理提供有效的手段，并為今后應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)問題打下良好的基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維意識(shí)和工匠精神，從而達(dá)到立德樹人的育人目標(biāo)；掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用，在材料科學(xué)研究領(lǐng)域中更好地應(yīng)用計(jì)算機(jī)的思路、方法和原理；理解并掌握數(shù)據(jù)庫，專家系統(tǒng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及在材料科學(xué)中的應(yīng)用，材料加工的計(jì)算機(jī)控制、計(jì)算機(jī)在材料成分檢測(cè)、組織結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用、材料科學(xué)和教學(xué)中的軟件使用技巧；具備使用計(jì)算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)與圖像，處理材料研究中數(shù)據(jù)的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下能力：目標(biāo)1：使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行高分子材料與工程方面的數(shù)據(jù)計(jì)算、處理及繪圖；使用圖像處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理；通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行材料科學(xué)信息及材料科學(xué)文獻(xiàn)的檢索等。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)教學(xué)方式考核方式目標(biāo)11.2掌握自然科學(xué)知識(shí)課堂講授、典型案例、課后答疑、課后討論課程期末考試，課程作業(yè)目標(biāo)25.1使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行高分子材料與工程方面的數(shù)據(jù)計(jì)算、處理及繪圖；使用圖像處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理；通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行材料科學(xué)信息及材料科學(xué)文獻(xiàn)的檢索等。課堂講授、典型案例、成就、課后答疑、課上討論、上機(jī)操作和課程作業(yè)課程期末考試課程作業(yè)四、主要教學(xué)內(nèi)容1．理論教學(xué)每章所需的學(xué)時(shí)、教學(xué)要求第1章緒論（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.2）教學(xué)要求：了解計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、新開發(fā)的專業(yè)應(yīng)用軟件概況，計(jì)算機(jī)在高分子材料與工程專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍；理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)、材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。通過學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域上中國發(fā)展的成就，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，民族自豪感。第2章材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型及分析方法（6學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）教學(xué)要求：了解高分子材料研究中的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)知識(shí)，常用有限元軟件，蒙特卡洛方法的模擬及基本步驟，分子動(dòng)力學(xué)方法模擬的基本步驟及應(yīng)用，分子動(dòng)力學(xué)相關(guān)軟件，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的基本結(jié)構(gòu)、基本要素理解建立數(shù)學(xué)模型的—般步驟和原則；理解解有限差分法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，解題的基本方法及了解商用有限差分軟件，有限元法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、有限元分析基本步驟。重點(diǎn)及難點(diǎn)：有限元法和分子動(dòng)力學(xué)方法第3章材料研究中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理與圖像分析（6學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）教學(xué)要求：了解Excel、Origin數(shù)據(jù)處理軟件的基本功能和使用方法，圖像與圖像處理的基本概念、數(shù)字圖像的獲得途徑以及圖像處理在材料研究中的應(yīng)用舉例；理解Excel、Origin軟件在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用舉例；掌握Excel、Origin軟件用于數(shù)據(jù)計(jì)算、處理及繪圖等方面的知識(shí)與技巧，各種數(shù)據(jù)處理軟件中繪制多條曲線及雙縱坐標(biāo)曲線的方法，對(duì)圖形進(jìn)行修飾，采用Photoshop圖形處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理的基本方法。通過軟件的使用技巧和處理數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維意識(shí)和工匠精神。重點(diǎn)：Excel、Origin軟件用于數(shù)據(jù)計(jì)算、處理及繪圖等方面的知識(shí)與技巧，采用Photoshop圖形處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理的基本方法。難點(diǎn)：對(duì)圖形進(jìn)行修飾，圖像處理方法。第4章計(jì)算機(jī)在高分子材料加工過程控制及材料檢測(cè)中的應(yīng)用（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）教學(xué)要求：了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出、計(jì)算機(jī)的檢測(cè)功能；理解計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)在材料力學(xué)性能檢測(cè)和物理性能檢測(cè)中的應(yīng)用；掌握材料加工的計(jì)算機(jī)控制及計(jì)算機(jī)在材料成分檢測(cè)、組織結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。重點(diǎn)：材料加工的計(jì)算機(jī)控制的分類和選擇、特點(diǎn)和基本要求及控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)檢測(cè)內(nèi)容及方法。難點(diǎn)：材料加工的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。第5章Internet在高分子材料中的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）教學(xué)要求：了解Internet的基本概念和技術(shù)及應(yīng)用；掌握互聯(lián)網(wǎng)上材料科學(xué)信息資源的檢索和利用以及材料科學(xué)文獻(xiàn)檢索。重點(diǎn)：互聯(lián)網(wǎng)上材料科學(xué)信息資源的檢索和利用以及材料科學(xué)文獻(xiàn)檢索。第6章計(jì)算機(jī)軟件在科技論文寫作與交流中的應(yīng)用（4學(xué)時(shí),支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）教學(xué)要求：了解科技論文寫作的基本格式以及科技成果交流的注意事項(xiàng)；理解科技論文版面組織方式與科技成果交流多媒體軟件制作標(biāo)準(zhǔn)；掌握Word軟件用于科技論文寫作與排版的操作技巧，Powerpoint軟件用于學(xué)術(shù)交流展示的基本操作以及學(xué)術(shù)交流中Powerpoint展示與語言介紹相結(jié)合的技巧，計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)式編輯中的應(yīng)用。重點(diǎn)：Word軟件用于科技論文寫作與排版的基本操作。2．課程所含實(shí)踐（8學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）目的：通過實(shí)踐使學(xué)生掌握典型數(shù)據(jù)處理軟件用于數(shù)據(jù)計(jì)算、處理及繪圖等方面的知識(shí)與技巧，掌握典型圖像處理軟件進(jìn)行材料圖像分析與處理的基本方法，了解互聯(lián)網(wǎng)上材料科學(xué)信息資源的檢索和利用以及材料科學(xué)文獻(xiàn)檢索。要求及學(xué)時(shí)分配：1）掌握互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行材料科學(xué)信息及材料科學(xué)文獻(xiàn)的檢索（1學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）2）掌握Excel公式編輯、函數(shù)應(yīng)用。（1學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）3）掌握Origin基本操作、各項(xiàng)功能應(yīng)用，編輯公式、函數(shù)及其應(yīng)用、Origin作圖、修飾、曲線模擬。（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）4）掌握ChemDraw、ChemHandbook編輯技巧，Powerpoint軟件技巧。（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）考核方式：實(shí)踐大作業(yè)。五、教學(xué)方法講授法；演示法：課堂討論法，通過典型案例融入思政元素。六、課程考核和成績?cè)u(píng)定方式課程考核采用開卷考試、實(shí)踐大作業(yè)和平時(shí)成績相結(jié)合的方式，其中開卷考試占70%，實(shí)踐大作業(yè)成績占20%，平時(shí)成績占10%，累計(jì)后以百分制計(jì)入總評(píng)成績。七、教材及參考文獻(xiàn)1、教材張朝暉，吳波等，計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用（第一版），長沙，中南大學(xué)出版社，20082、主要參考教材和參考文獻(xiàn)[1]張躍，谷景華，尚家香等，計(jì)算材料學(xué)基礎(chǔ)，北京，北京航空航天大學(xué)出版社，2007[2]湯愛濤等，計(jì)算機(jī)在材