《材料模拟与仿真》课程教学大纲课程概况课程名称材料模拟与仿真课程号207412009学时/学分36/1课程英文名称Computational Materials材料物理、功能材料、新选修课程性质适用专业能源材料与器件课程负责人王连文教学团队选用教材及参考书目课程简介：介绍常用的材料模拟方法，跨越多个尺度，从电子层次的计算、到原子分子层次的模拟、到有限元方法对材料加工过程的再现，让学生了解计算材料学的起源、用途、局限性，以便在以后的工作学习过程中可以有针对性地选择现代工具应对复杂材料工程问题，寻求多种解决方案，对可能的解决方案进行分析比较，获得最佳解决方案和有效结论。课程目标（CourseObjectives，CO)能够将专业知识和模型方法用于推演、分析、求解新能源领域材料知识目标（CO1)工程问题能够认识到新能源领域材料工程问题的复杂性，解决问题有多种方案，通过文献研究寻求多种解决方案，对可能的解决方案进行分析能力目标（CO2)比较，获得最佳解决方案和有效结论能够选择与使用恰当的信息资源、工程工具和专业模拟软件，对复杂材料工程问题进行分析、计算与设计理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能在工程实践中自觉遵守素质、情感价值观目标（CO3)能在社会发展的大背景下，认识到自主和终身学习的必要性PMI讲授法教学12学时33%PM2研讨式学习学时%教学方式团PM3案例教学24学时67%口PM4翻转课堂学时%(PedagogicalMethods,PM)□PMS混合式教学学时%口PM6体验式学习学时%考%口EMI课程作业口EM2单元测试%DEM3课堂辩论%试课考核方式(Evaluation必Methods,EM)口EM6撰写论文/%%口EM4期中考试DEM5期末考试%选实验报告
1 《材料模拟与仿真》课程教学大纲 一、课程概况 课程名称 材料模拟与仿真 课程号 207412009 课程英文名称 Computational Materials 学时/学分 36/1 课程性质 选修 适用专业 材料物理、功能材料、新 能源材料与器件 课程负责人 王连文 教学团队 选用教材及 参考书目 课程简介：介绍常用的材料模拟方法，跨越多个尺度，从电子层次的计算、到原子分子层次的模拟、到 有限元方法对材料加工过程的再现，让学生了解计算材料学的起源、用途、局限性，以便在以后的工作 学习过程中可以有针对性地选择现代工具应对复杂材料工程问题，寻求多种解决方案，对可能的解决方 案进行分析比较，获得最佳解决方案和有效结论。 课程目标（Course Objectives, CO) 知识目标（CO1) 能够将专业知识和模型方法用于推演、分析、求解新能源领域材料 工程问题 能力目标（CO2) 能够认识到新能源领域材料工程问题的复杂性，解决问题有多种方 案， 通过文献研究寻求多种解决方案，对可能的解决方案进行分析 比较，获得最佳解决方案和有效结论 能够选择与使用恰当的信息资源、工程工具和专业模拟软件，对复 杂材料工程问题进行分析、计算与设计 素质、情感价值观目标（CO3) 理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能在工程实践 中自觉遵守 能在社会发展的大背景下，认识到自主和终身学习的必要性 教学方式 （Pedagogical Methods,PM） □√PM1 讲授法教学 12 学时 33% □PM2 研讨式学习 学时 % □√PM3 案例教学 24 学时 67% □PM4 翻转课堂 学时 % □PM5 混合式教学 学时 % □PM6 体验式学习 学时 % 考核方式 （Evaluation Methods,EM） 考 试 课 必 选 □EM1 课程作业 % □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 % □EM4 期中考试 % □EM5 期末考试 % □EM6 撰写论文/ 实验报告 %
考60 %团EMI课程作业口EM2单元测试%团EM3课堂辩论40%查课DEM5撰写论文/实必%0%口EM4期末考试选验报告%%口EM10课堂互动DEMI1实验%口EM12实训自选口EM13实践%ofo口EM14期末考试2
2 考 查 课 必 选 □√EM1 课程作业 60 % □EM 2 单元测试 % □√EM3 课堂辩论 40% □EM4 期末考试 % □EM5 撰写论文/实 验报告 % 自 选 □EM10 课堂互动 % □EM11 实验 % □EM12 实训 % □EM13 实践 % □EM14 期末考试 %
二、教学大纲的定位说明（一）课程教学目标与任务1.了解计算材料学的起源、用途、局限性2.熟悉结构构建软件vesta，电子结构计算软件vasp，量子计算基础3.了解分子动力学的基本原理4.熟悉有限元对材料加工过程的再现5.能够按时上课并完成作业（二）课程教学目标与毕业要求的关系课程目标支撑的毕业要求支撑强度M1-4知识目标（CO1)1.1、1.3M能力目标（CO2）2-42.3、5.2素质、情感价值观目标5L8.2、12.1(CO3)（三）支撑课程目标的教学内容与方法案例教学为主，辅以基础知识教学。（四）与先修及后续课程之间的逻辑关系和内容衔接专业应用课程，基本修完专业知识之后、第6学期开设。（五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准通过课堂辩论了解学生课程学习的认真程度，通对课程作业了解学生对课程知识的掌握程度并对课程学习中易出现的错误及时进行帮扶。课堂辩论占40%，课程作业占60%，总评成绩为百分制，60分及格。三、课程内容与安排第一章引言（4学时）学习目标：3
3 二、教学大纲的定位说明 （一）课程教学目标与任务 1.了解计算材料学的起源、用途、局限性 2.熟悉结构构建软件 vesta，电子结构计算软件 vasp，量 子计算基础 3.了解分子动力学的基本原理 4.熟悉有限元对材料加工过程的再现 5.能够按时上课并完成作业 （二）课程教学目标与毕业要求的关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑强度 知识目标（CO1) 1-4 1.1、1.3 M 能力目标（CO2) 2-4 2.3、5.2 M 素质、情感价值观目标 （CO3) 5 8.2、12.1 L （三）支撑课程目标的教学内容与方法 案例教学为主，辅以基础知识教学。 （四）与先修及后续课程之间的逻辑关系和内容衔接 专业应用课程，基本修完专业知识之后、第 6 学期开设。 （五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准 通过课堂辩论了解学生课程学习的认真程度，通过课程 作业了解学生对课程知识的掌握程度并对课程学习中易出现 的错误及时进行帮扶。课堂辩论占 40%，课程作业占 60%， 总评成绩为百分制，60 分及格。 三、课程内容与安排 第一章 引言（4 学时） 学习目标：
1.了解计算材料学的起源、用途、局限性教学重点：计算材料学的用途教学难点：计算材料学的局限性教学方法：讲授、案例第二章量子计算（18学时）学习目标：2.熟悉结构构建软件vesta，电子结构计算软件vasp，量子计算基础教学重点：量子计算教学难点：vasp应用教学方法：讲授、案例第三章分子动力学简介（4学时）学习目标：3.了解分子动力学的基本原理教学重点：分子动力学应用教学难点：分子动力学的局限性教学方法：讲授、案例第四章有限元（10学时）学习目标：4.熟悉有限元对材料加工过程的再现教学重点：有限元应用教学难点：有限元对材料加工过程的再现教学方法：讲授、案例
4 1.了解计算材料学的起源、用途、局限性 教学重点：计算材料学的用途 教学难点：计算材料学的局限性 教学方法：讲授、案例 第二章 量子计算（18 学时） 学习目标： 2.熟悉结构构建软件 vesta，电子结构计算软件 vasp，量 子计算基础 教学重点：量子计算 教学难点：vasp 应用 教学方法：讲授、案例 第三章 分子动力学简介（4 学时） 学习目标： 3.了解分子动力学的基本原理 教学重点：分子动力学应用 教学难点：分子动力学的局限性 教学方法：讲授、案例 第四章 有限元（10 学时） 学习目标： 4.熟悉有限元对材料加工过程的再现 教学重点：有限元应用 教学难点：有限元对材料加工过程的再现 教学方法：讲授、案例
制定人：王连文审定人：王连文批准人：贺德衍日期：2024.10.105
5 制定人：王连文 审定人：王连文 批准人：贺德衍 日 期：2024.10.10