《計算材料化學》教學大綱

《計算材料化學》教學大綱課程英文名ComputationalMaterialsChemistry課程代碼學分2總學時322總學時實驗/實踐學時課程類別學科基礎課課程性質任選學科基礎課課程性質適用專業(yè)功能材料開課學院材料科學與學院一、課程地位與課程目標（一）課程地位MaterialsStudio是專門為材料科學領域研究者開發(fā)的一款可運行在PC上的模擬軟件。它可以幫助你解決當今化學、材料工業(yè)中的一系列重要問題。MaterialsStudio使化學及材料科學的研究者們能更方便地建立三維結構模型，并對各種晶體、無定型以及高分子材料的性質及相關過程進行深入的研究。多種先進算法的綜合應用使MaterialsStudio成為一個強有力的模擬工具。無論構型優(yōu)化、性質預測和X射線衍射分析，以及復雜的動力學模擬和量子力學計算，我們都可以通過一些簡單易學的操作來得到切實可靠的數(shù)據(jù)。通過本課程的學習，要求學生初步掌握計算材料化學軟件MaterialsStudio基礎，掌握軟件的基本功能，熟悉幾種常見的建模和計算方法，在重點掌握模型建立的基礎上，對軟件的功能有全面的了解；通過資料調(diào)研和課堂討論，在重點了解一兩種計算方法的基礎上，對各種類型材料的建模、計算和性能分析有大致的了解。通過本課程的學習，要求能夠使用MaterialsStudio軟件進行材料的設計、計算與分析。（二）課程目標1.了解什么是計算材料化學，了解計算材料化學的應用以及操作過程；2.掌握相關軟件的常規(guī)操作方法；3.掌握幾種代表模型的建立；4.掌握幾種物理和化學性質的分析。二、課程目標達成的途徑與方法《計算材料化學》課程教學以課堂教學和實際操作為主，結合自主學習，針對計算材料化學的理論及應用實際，了解計算材料化學基本概念，學習計算材料化學基礎知識，掌握計算材料化學的結構特征、特點，了解各種計算材料化學的特殊性能，掌握模型材料結構與性能之間的關系，掌握常見的材料的物理、化學性質，了解材料化學在日常生活中的應用。培養(yǎng)學生運用材料科學理論的基礎知識和化學領域的專業(yè)知識，分析和解決在科研及工程領域出現(xiàn)的與材料化學相關問題的能力。（1）課堂教學主要講述計算材料化學的基本概念、基本原理、計算機理、材料的物理和化學性能。并將生產(chǎn)應用中的各種應用實例融入理論教學中，使學生能夠更加容易理解抽象的理論知識，提高學習計算材料化學的興趣，熟悉計算材料化學的理論知識體系，形成良好的思維方式和學習方法。在課堂教學中，充分引入互動環(huán)節(jié)，提高教學效果。（2）針對某些較為容易或先期在材料科學基礎和固體物理中講解較為充分的知識點，列出部分內(nèi)容作為學生自主學習環(huán)節(jié)，訓練、形成良好的專業(yè)知識學習方法，培養(yǎng)學生自主學習意識和能力。（3）通過課堂講解和提問，培養(yǎng)理論知識的應用能力、實驗數(shù)據(jù)分析和處理能力和團隊協(xié)助能力，形成良好的思維習慣。三、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章緒論什么是計算機模擬，為什么要使用計算機模擬模擬軟件的分類計算材料的應用計算機模擬的過程基本要求：了解什么是計算模擬及其基本過程和應用。第二章MS計算模塊及基本功能MaterialStudio介紹幾種常見模塊的基本介紹常見的基本操作課堂練習基本要求：了解MS軟件的基本作用，掌握一些常規(guī)的操作方法。第三章CASTEP模塊基本介紹實例課堂練習基本要求：了解CASTEP模塊的基本作用，熟練建立一些計算模型，并了解一些計算性質。第四章Dmol3模塊基本介紹實例課堂練習基本要求：了解DMl3模塊的基本作用，熟練建立一些計算模型，并了解一些計算性質。第五章其他模塊基本介紹課堂練習基本要求：了解幾種其他模塊的基本作用，熟練建立一些計算模型，并了解一些計算性質。四、課程學時安排章節(jié)號教學內(nèi)容學時數(shù)學生任務對應課程目標第一章緒論（1）什么是計算機模擬，為什么要使用計算機模擬（2）模擬軟件的分類（3）計算材料的應用（4）計算機模擬的過程2完成PPT作業(yè)課程目標1第二章MS計算模塊及基本功能（1）MaterialStudio介紹（2）幾種常見模塊的基本介紹（3）常見的基本操作（4）課堂練習12完成PPT作業(yè)課程目標2，3,4第三章CASTEP模塊（1）基本介紹（2）實例演示（3）課堂練習8完成PPT作業(yè)課程目標2，3,4第四章Dmol3模塊（1）基本介紹（2）實例演示（3）課堂練習8完成PPT作業(yè)課程目標2，3,4第五章其他模塊（1）基本介紹（2）實例演示（3）課堂練習2完成PPT作業(yè)課程目標2，3,4五、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例過程考核到課率、課堂提問、平時作業(yè)中國計量大學學生課程平時成績考核細則20%中期考核課堂練習中國計量大學學生課程平時成績考核細則30%期末考核文獻報告試卷參考答案和評分標準50%考核類別考試成績登記方式百分制六、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：《MaterialStudio中文版幫助手冊》（二）主要參考書：《MaterialsStudio初級入門》《Mat