西安交通大学：材料科学与工程专业《计算机在材料科学中的应用》课程教学大纲

西安交通大学计算机在材料科学中的应用（英）课程教学大纲一、课程基本信息计算机在材料科学中的应用（英）课程名称Applicationof computerinmaterials science课程编号MATL501602241.5总学时课程学分理论：24实验：0上机：0课外：0学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口专业大类基础课口学科门类基础课口\专业选修课口专业核心课口集中实践□1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期□V4-1□4-2□5-1□5-2先修课程Basic knowledge of computer; Fundamentals of materials scienceand engineering,Advanced Mathematics教材、参考[1]许鑫华等.计算机在材料科学中的应用.机械工业出版社书及其他2006年资料[2] Michel Rappaz et al. Numerical Modeling in Materials Scienceand Engineering. Springer. 1998二、课程目标及学生应达到的能力2.1 课程的基本要求This is an introductory course aiming for senior undergraduate students to applythe computer and related technology to materials science and engineering. As apowerful tool, the computer has many applications in materials science and promotesthe progress of materials engineering. This course covers mathematical modeling ofmaterials science and some softwares for solving the problems in materials science.The course also introduces knowledge of programing and materials database in realapplication of materials science and engineering

西安交通大学计算机在材料科学中的应用（英） 课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 计算机在材料科学中的应用（英） Application of computer in materials science 课程编号 MATL501602 课程学分 1.5 总学时 24 学时分配 理论: 24 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 Basic knowledge of computer; Fundamentals of materials science and engineering; Advanced Mathematics. 教材、参考 书 及 其 他 资料 [1]许鑫华 等.计算机在材料科学中的应用. 机械工业出版社 2006 年. [2] Michel Rappaz et al. Numerical Modeling in Materials Science and Engineering. Springer. 1998. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 This is an introductory course aiming for senior undergraduate students to apply the computer and related technology to materials science and engineering. As a powerful tool, the computer has many applications in materials science and promotes the progress of materials engineering. This course covers mathematical modeling of materials science and some softwares for solving the problems in materials science. The course also introduces knowledge of programing and materials database in real application of materials science and engineering

2.2课程的目标及学生应该达到的能力1设计/开发解决方案Student learns about basic knowledge of computer technology such as programing,materials database, data mining for materials design and materials engineering.支撑毕业要求指标点3-3：针对材料领域的复杂工程问题，寻求合适的材料系统或工艺流程，在设计环节中体现创新意识，并能考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。2沟通与交流Students can communicate in english with collegues smoothly支撑毕业要求指标点10-1：能应用外语在国际化背景下就材料及相关领域问题进行有效沟通和交流。课程目标与专业毕业要求的关联关系毕业要求56130910111224课程目标课程目M标1课程目M标2注：1,2,3....12对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介TeachingtimeChapterTitle(hours)1Introduction22Mathematical modeling in study of materials science23Numerical simulations in materials science84Data and image processing by computer65Advanced computer technology and materials science6progress四、教学安排详表

2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1 设计/开发解决方案 Student learns about basic knowledge of computer technology such as programing, materials database, data mining for materials design and materials engineering. 支撑毕业要求指标点 3-3： 针对材料领域的复杂工程问题，寻求合适的材料系统 或工艺流程，在设计环节中体现创新意识，并能考虑社会、健康、安全、法律、 文化及环境等因素。 2 沟通与交流 Students can communicate in english with collegues smoothly. 支撑毕业要求指标点 10-1： 能应用外语在国际化背景下就材料及相关领域问题 进行有效沟通和交流。课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课 程 目 标 1 M 课 程 目 标 2 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的关 联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 Chapter Title Teaching time (hours) 1 Introduction 2 2 Mathematical modeling in study of materials science 2 3 Numerical simulations in materials science 8 4 Data and image processing by computer 6 5 Advanced computer technology and materials science progress 6 四、教学安排详表

教学方式学时（授课、实教学要求对课程目标的章节顺序教学内容分配验、上机、支撑关系（知识要求及能力要求）讨论)Theknowledgeaboutbasicconceptsof课程目标1Overviewofcomputertechnology,第一章2授课computer science; The relationshippbetween课程目标2Computer science and materials sciencecomputer and materials sciencesIntroduction of mathematical modeling;The normal numerical methods, focus on the课程目标！Basic steps of mathematical modeling,2授课第二章mathematicalmodeling inmaterialsscienceand课程目标2Numerical approaches in mathematicalengineeringmodelingNumerical simulations of field theory inmaterials science;in-classexercise:Using concentration field theory plusThe brief introduction about the field theory and课程目标1the numerical method to deal with the第三章8授课its mathematic modeling,Basic concepts about课程目标2diffusion in materials; Application ofMonte Carlo method.computer simulation in materialsscience; in-class exercise:ISING modelforferromeganetictransition

章节顺序 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、实 验、上机、 讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标的 支撑关系 第一章 Overview of computer technology, Computer science and materials science 2 授课 The knowledge about basic concepts of computer science; The relationship between computer and materials sciences 课程目标 1 课程目标 2 第二章 Introduction of mathematical modeling; Basic steps of mathematical modeling; Numerical approaches in mathematical modeling 2 授课 The normal numerical methods; focus on the mathematical modeling in materials science and engineering. 课程目标 1 课程目标 2 第三章 Numerical simulations of field theory in materials science; in-class exercise: Using concentration field theory plus the numerical method to deal with the diffusion in materials; Application of computer simulation in materials science; in-class exercise: ISING model for ferromeganetic transition. 8 授课 The brief introduction about the field theory and its mathematic modeling; Basic concepts about Monte Carlo method. 课程目标 1 课程目标 2

Data processing of materials science;The introduction about using dataprocessingO1Image processing of materials science;imageprocessingtosolvetheproblemin课程目标1Softwares for data and image第四章6授课s science;thefunctions of kindsmaterialsof课程目标2processing, in-class exercise: Curvesoftwares such as Excel, Origin, Matlab and sofitting and modeling in materialson.science.Internetandmaterialsscience,BigdataTheintroductionabouttheadvancedprogressin课程目标1andmaterialsHighscience,informationtechnologiessuchasinternet.第五章授课0课程目标2performance computing and materialsdatabase, big data and knowledge about highscienceperformance computers for materials science

第四章 Data processing of materials science; Image processing of materials science; Softwares for data and image processing; in-class exercise: Curve fitting and modeling in materials science. 6 授课 The introduction about using data processing or image processing to solve the problem in materials science; the functions of kinds of softwares such as Excel, Origin, Matlab and so on. 课程目标 1 课程目标 2 第五章 Internet and materials science; Big data and materials science; High performance computing and materials science 6 授课 The introduction about the advanced progress in information technologies such as internet, database, big data and knowledge about high performance computers for materials science 课程目标 1 课程目标 2

五、课外学时分配对课程目标的序号内容参考学时支撑关系81Readingsomereferences课程目标2六、考核方式及成绩构成6.1考核成绩构成平时：50%，（包含：平时作业，课内练习）期末：50%（PPT报告）6.2 课程目标的考核环节与评分标准1课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总课程考核采取过程考核与期末考核相结合的方式。过程考核包括平时作业、课堂练习的表现成绩，期末考核采用开卷PPT报告的考核方式。具体如表6-1所示。表6-1课程各教学环节与课程目标达成计算的比例考核与评价方式平时作业课内练习PPT报告（100分）（100分）（100分）050%课程目标1（3-3）100%0课程目标2(10-1)50%100%注明：1）表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。2平时作业与课内练习的评分标准（1）平时作业及评价标准主讲教师为学生布置一道较为综合的大作业题目，学生通过课后自学、查阅文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。表6-2平时作业评分标准评价标准中优良及格不及格（90-100分）（80-89分）（70-79分）（60-69分）（0-59分）课程目按时交作按时交作业：按时交作按时交作不能按时标1基本概念正业；基本概业；基本概业；基本概交作业；有确；论述逻辑念正确；论念正确；论念正确；抄袭现象，存

五、课外学时分配 序号 内容 参考学时 对课程目标的 支撑关系 1 Reading some references 8 课程目标 2 六、考核方式及成绩构成 6.1 考核成绩构成 平时： 50 %，（包含：平时作业，课内练习） 期末： 50 % （PPT 报告） 6.2 课程目标的考核环节与评分标准 1 课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总 课程考核采取过程考核与期末考核相结合的方式。 过程考核包括平时作业、课 堂练习的表现成绩，期末考核采用开卷 PPT 报告的考核方式。具体如表 6-1 所示。 表 6-1 课程各教学环节与课程目标达成计算的比例 考核与评价方式 平时作业 （100 分） 课内练习 （100 分） PPT 报告 （100 分） 课程目标 1（3-3） 50% 100% 0 课程目标 2 (10-1) 50% 0 100% 注明：1）表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。 2 平时作业与课内练习的评分标准 （1）平时作业及评价标准 主讲教师为学生布置一道较为综合的大作业题目，学生通过课后自学、查阅 文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。 表 6-2 平时作业评分标准 评价标准 优 （90-100 分） 良 （80-89 分） 中 （70-79 分） 及格 （60-69 分） 不及格 （0-59 分） 课程目 标 1 按时交作业； 基 本 概 念 正 确；论述逻辑 按 时 交 作 业；基本概 念正确；论 按 时 交 作 业；基本概 念正确；论 按 时 交 作 业；基本概 念正确；存 不 能 按 时 交作业；有 抄袭现象

述清楚，存在一些错或存在一清晰、层次分述清楚、语明、语言规在少量错误，论述比些基本概言较规范。范。误，语言较较清楚。念方面的规范。错误，论述混乱。课程目具有很强的具有较强的具有一定的能够查阅相不能自主标2自学能力，能自学能力，自学能力，关文献，初查阅相关够自主查阅能够自主查能够查阅相步了解本领文献，对本域的发展趋领域的发文献，了解本阅文献，了关文献，初领域的发展解本领域的步了解本领势，探索意展趋势无趋势和科学发展趋势和域的发展趋识较为薄探索意识，前沿，探索意科学前沿，势和科学前弱，对最新且兴趣薄识强，对最新探索意识较沿，具有一研究成果有弱。研究成果的强，对最新定的探索意兴趣。兴趣浓厚。研究成果的识，对最新兴趣较为浓研究成果有厚。一定兴趣。（2）课内练习评分标准主讲教师布置特定题目，随堂进行课内上机实验的练习，并检验练习结果，对标正确的实验结果。表6-3课内练习评分标准评价标准优良中及格不及格(90-100(80-89(70-79(60-69（0-59分）分）分）分)分)能够通过所能够通过所能够通过所能够通过所无法使用计课程目标学知识，或学知识，或学知识，或学知识，或算机相关软1文献查阅，文献查阅，文献查阅，文献查阅，件，不会进熟练的计算熟练的计算简单使用计简单使用计行计算实机相关软机相关软算机相关软算机相关软验。件，开展计件，开展计件，并尝试件。进行计算机算机实验，算机实验，实验。并得到正确可以获得部的实验结分试验结果。果。（3）PPT报告的评分标准表6-4PPT报告评分标准

清晰、层次分 明 、 语 言 规 范。 述清楚、语 言较规范。 述清楚，存 在 少 量 错 误，语言较 规范。 在 一 些 错 误，论述比 较清楚。 或 存 在 一 些 基 本 概 念 方 面 的 错误，论述 混乱。 课程目 标 2 具 有 很 强 的 自学能力，能 够 自 主 查 阅 文献，了解本 领 域 的 发 展 趋 势 和 科 学 前沿，探索意 识强，对最新 研 究 成 果 的 兴趣浓厚。 具有较强的 自学能力， 能够自主查 阅文献，了 解本领域的 发展趋势和 科学前沿， 探索意识较 强，对最新 研究成果的 兴趣较为浓 厚。 具有一定的 自学能力， 能够查阅相 关文献，初 步了解本领 域的发展趋 势和科学前 沿，具有一 定的探索意 识，对最新 研究成果有 一定兴趣。 能够查阅相 关文献，初 步了解本领 域的发展趋 势，探索意 识 较 为 薄 弱，对最新 研究成果有 兴趣。 不 能 自 主 查 阅 相 关 文献，对本 领 域 的 发 展 趋 势 无 探索意识， 且 兴 趣 薄 弱。 （2）课内练习评分标准 主讲教师布置特定题目，随堂进行课内上机实验的练习，并检验练习结果， 对标正确的实验结果。 表 6-3 课内练习评分标准 评价标准 优 （90-100 分） 良 （80-89 分） 中 （70-79 分） 及格 （60-69 分） 不及格 （0-59 分） 课程目标 1 能够通过所 学知识，或 文献查阅， 熟练的计算 机 相 关 软 件，开展计 算机实验， 并得到正确 的 实 验 结 果。 能够通过所 学知识，或 文献查阅， 熟练的计算 机 相 关 软 件，开展计 算机实验， 可以获得部 分 试 验 结 果。 能够通过所 学知识，或 文献查阅， 简单使用计 算机相关软 件，并尝试 进行计算机 实验。 能够通过所 学知识，或 文献查阅， 简单使用计 算机相关软 件。 无法使用计 算机相关软 件，不会进 行 计 算 实 验。 （3） PPT 报告的评分标准 表 6-4 PPT 报告评分标准

评价标准优良中及格不及格(60-69(90-100(80-89(70-79（0-59分）分)分)分)分)能够整理能够整理能够整理能够整理和能够整理课程目标和制作PPT和制作PPT和制作PPT和制作PPT制作PPT科2科学报告；科学报告；科学报告：科学报告；学报告：格格式标准，格式不够格式不够格式标准，式不够标形式规范；形式规范；标准，形式标准，形式准，形式缺英语表达缺乏规范；缺乏规范；乏规范：英英语表达流利；汇报较为流利；英语表达英语表达语表达不流科学内容汇报科学较为流利；不流利：汇利：汇报科正确；回答内容基本汇报科学报科学内学内容不正问题正确。正确；回答内容基本容基本正确：回答问问题正确。正确：回答确；回答问题不正确。问题基本题不正确。正确。邓俊楷大纲制定者：大纲审核者：孙巧艳最后修订时间：2019年9月10日

评价标准 优 （90-100 分） 良 （80-89 分） 中 （70-79 分） 及格 （60-69 分） 不及格 （0-59 分） 课程目标 2 能 够 整 理 和制作 PPT 科学报告； 格式标准， 形式规范； 英 语 表 达 流利；汇报 科 学 内 容 正确；回答 问题正确。 能 够 整 理 和制作 PPT 科学报告； 格式标准， 形式规范； 英 语 表 达 较为流利； 汇 报 科 学 内 容 基 本 正确；回答 问题正确。 能 够 整 理 和制作 PPT 科学报告； 格 式 不 够 标准，形式 缺乏规范； 英 语 表 达 较为流利； 汇 报 科 学 内 容 基 本 正确；回答 问 题 基 本 正确。 能 够 整 理 和制作 PPT 科学报告； 格 式 不 够 标准，形式 缺乏规范； 英 语 表 达 不流利；汇 报 科 学 内 容 基 本 正 确；回答问 题不正确。 能够整理和 制作 PPT 科 学报告；格 式 不 够 标 准，形式缺 乏规范；英 语表达不流 利；汇报科 学内容不正 确；回答问 题不正确。 大纲制定者： 邓俊楷 大纲审核者： 孙巧艳 最后修订时间： 2019 年 9 月 10 日