西安交通大学：材料科学与工程专业《计算材料学》课程教学大纲（一）

西安交通大学计算材料学-|课程教学大纲一、课程基本信息计算材料学导论-Part1课程名称Introduction of computational materials science: Part 1课程编号MATL5019021.524总学时课程学分理论：24实验：0上机：0课外：4学时分配（课外学时不计入总学时）口通识课程口公共课程课程类型口学科门类基础课口专业大类基础课口\专业选修课口集中实践口专业核心课□1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期□~4-1□4-2□5-1□5-2先修课程Basic knowledge of computer, Fundamentals of materials scienceandengineering,AdvancedMathematics.教材、参考[1] D.Raabe.Computational Materials Science:The Simulation of书及其他Materials, Microstructures and Properties.Wiley-VCH.1998资料[2] Andrew RLeach.Molecular Modeling'Principle andApplication.Longman.1996.二、课程目标及学生应达到的能力2. 1 课程的基本要求Computational materials science is a multidiscipline subject combining materialsscience, solid states physics together with computer technology. This is anintroductory course of computational materials science aiming for seniorundergraduate students to study atomistic modeling and simulation techniques that areused in materials science. This course covers the basic theories and many differentapplications of atomistic scale modeling techniques to simulate, understand, andpredict the properties of materials. Topics mainly focus on molecular dynamicsmethod.Othertechniques of atomistic simulations are also included

西安交通大学计算材料学-I 课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 计算材料学导论-Part1 Introduction of computational materials science: Part 1 课程编号 MATL501902 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: 4 （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] D. Raabe. Computational Materials Science: The Simulation of Materials, Microstructures and Properties. Wiley-VCH. 1998 [2] Andrew R Leach. Molecular Modeling: Principle and Application. Longman. 1996. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 Computational materials science is a multidiscipline subject combining materials science, solid states physics together with computer technology. This is an introductory course of computational materials science aiming for senior undergraduate students to study atomistic modeling and simulation techniques that are used in materials science. This course covers the basic theories and many different applications of atomistic scale modeling techniques to simulate, understand, and predict the properties of materials. Topics mainly focus on molecular dynamics method. Other techniques of atomistic simulations are also included

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Students can perform the MD calculations by using softwares such as LAMMPS tosolvetheproblemsinmaterialsscience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5生业要求689101134112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Teaching timeChapterTitle(hours)1Overviewofcomputationalmaterialsscience82BasicconceptsofMDsimulations63Examplesofmoleculardynamicssimulations84Programingfor MD simulations2四、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 Students can perform the MD calculations by using softwares such as LAMMPS to solve the problems in materials science. 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 Overview of computational materials science 8 2 Basic concepts of MD simulations 6 3 Examples of molecular dynamics simulations 8 4 Programing for MD simulations 2 四、教学安排详表

教学方式学时（授课、教学要求对课程目标的序号教学内容分配实验、上支撑关系（知识要求及能力要求）机、讨论）Overviewofcomputational materialsThebriefintroductionofcomputationalscience;Introduction of some课程目标18第一章授课approaches in computational materialsmaterials science and some usual methods at课程目标2science; Machine learning in materialsdifferenttime/length scales.sciencesThe history and basic concepts of MD课程目标1simulations; The process of performingIntroduction about MD simulations and what第二章授课6课程目标2MDsimulations;SomesoftwareMD can dopackages of MDThe examples of MD simulations; How课程目标1The details for MD simulations including atomic第三章授课oto use MD to solve the problems in课程目标2modelsandparametersforLAMMPSsoftwarematerialsscienceandengineering课程目标1Programing for building the atomiscticThe small programing for MD simulation by第四章授课2课程目标2structure; Programing for MD code.C/Fortran language

序号 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 computational materials science；Introduction of some approaches in computational materials science; Machine learning in materials sciences 8 授课 The brief introduction of computational materials science and some usual methods at different time/length scales. 课程目标 1 课程目标 2 第二章 The history and basic concepts of MD simulations; The process of performing MD simulations; Some software packages of MD. 6 授课 Introduction about MD simulations and what MD can do. 课程目标 1 课程目标 2 第三章 The examples of MD simulations; How to use MD to solve the problems in materials science and engineering. 8 授课 The details for MD simulations including atomic models and parameters for LAMMPS software. 课程目标 1 课程目标 2 第四章 Programing for building the atomisctic structure; Programing for MD code. 2 授课 The small programing for MD simulation by C/Fortran language. 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41Reading some references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：30%，（包含：平时作业）期末：70%（闭卷考试）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。过程考核采用平时作业成绩，期末考核采用闭卷考试的考核方式。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程考核（100分）（100分）50%课程目标1（3-3）100%课程目标2(10-1)50%0%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良中及格不及格(90-100（80-89分）（70-79分）（60-69分）(0-59分)分)按时交作按时交作按时交作按时交作不能按时交课程目标业；基本概业；基本概业；基本概作业；有抄业：基本概

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 4 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： 30 %，（包含：平时作业） 期末： 70 % （闭卷考试） 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。 过程考核采用平时作业 成绩，期末考核采用闭卷考试的考核方式。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） 课程考核 （100 分） 课程目标 1（3-3） 50% 100% 课程目标 2 (10-1) 50% 0% 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 按 时 交 作 业；基本概 按 时 交 作 业；基本概 按 时 交 作 业；基本概 按 时 交 作 业；基本概 不能按时交 作业；有抄

袭现象，或念正确；论念正确；论念正确；论念正确；存1述逻辑清述清楚、语述清楚，交在一些些错存在一些基晰、层次分在少量错误，论述比言较规范。本概念方面较清楚。的错误，论明、语言规误，语言较范。规范。述混乱。具有很强的具有较强的具有一定的能够查阅相不能自主查课程目标关文献，初自学能力，自学能力，自学能力，阅相关文2能够自主查能够自主查能够查阅相步了解本领献，对本领阅文献，了阅文献，了关文献，初域的发展趋域的发展趋步了解本领解本领域的解本领域的势，探索意势无探索意发展趋势和发展趋势和域的发展趋识较为薄识，且兴趣科学前沿，科学前沿，势和科学前弱，对最新薄弱。沿，具有一探索意识探索意识较研究成果有兴趣。强，对最新强，对最新定的探索意研究成果的研究成果的识，对最新兴趣浓厚。兴趣较为浓研究成果有厚。一定兴趣。大纲制定者：丁向东大纲审核者：孙巧艳最后修订时间：2019年9月10日

1 念正确；论 述 逻 辑 清 晰、层次分 明、语言规 范。 念正确；论 述清楚、语 言较规范。 念正确；论 述清楚，存 在 少 量 错 误，语言较 规范。 念正确；存 在 一 些 错 误，论述比 较清楚。 袭现象，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。 大纲制定者： 丁向东 大纲审核者： 孙巧艳 最后修订时间： 2019 年 9 月 10 日