《計(jì)算材料學(xué)》課程教學(xué)大綱

《計(jì)算材料學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101145123016課程名稱(chēng)（中/英文）：計(jì)算材料學(xué)/ComputationalMaterialsScience課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)選修課學(xué)分：1總學(xué)時(shí)：16理論學(xué)時(shí)：16實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：0適用專(zhuān)業(yè)：無(wú)機(jī)非金屬材料工程適用對(duì)象：本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、大學(xué)物理、物理化學(xué)。教學(xué)環(huán)境：線下或混合式教學(xué)開(kāi)課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介1.課程任務(wù)與目的《計(jì)算材料學(xué)》是材料科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉學(xué)科，是一門(mén)正在快速發(fā)展的新興學(xué)科，是關(guān)于材料組成、結(jié)構(gòu)、性能、服役性能的計(jì)算機(jī)模擬與設(shè)計(jì)的學(xué)科，是材料科學(xué)研究里的“計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)”。它涉及材料、物理、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、化學(xué)等多門(mén)學(xué)科。本課程把計(jì)算機(jī)作為材料科學(xué)研究的工具，把基礎(chǔ)科學(xué)理論，尤其是晶體學(xué)，固體物理、物理化學(xué)中的基本理論，應(yīng)用到新材料的開(kāi)發(fā)和性能研究中，改善實(shí)驗(yàn)研究手段，提高實(shí)驗(yàn)效率。同時(shí)更深層次地解析實(shí)驗(yàn)結(jié)果背后的理論，揭示客觀規(guī)律，證實(shí)客觀規(guī)律，使科學(xué)理論建立在更加客觀的基礎(chǔ)上。結(jié)合計(jì)算材料學(xué)發(fā)展歷史中的案例和故事，開(kāi)拓學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，樹(shù)立科學(xué)的計(jì)算材料學(xué)觀念。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的學(xué)者介紹和軟件介紹，培養(yǎng)同學(xué)們家國(guó)情懷，堅(jiān)定文化自信和大國(guó)自豪感，注重專(zhuān)業(yè)知識(shí)與人格的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)主義核心價(jià)值觀，恪守職業(yè)道德，傳承民族精神，激發(fā)學(xué)生工業(yè)興國(guó)、愛(ài)國(guó)熱情。并講解華人科學(xué)家在計(jì)算材料及相關(guān)物理化學(xué)領(lǐng)域的故事，如沈呂九等，并講解實(shí)際計(jì)算案例，使同學(xué)們了解計(jì)算模擬方法在材料學(xué)研究中的作用，進(jìn)而促進(jìn)課程知識(shí)和學(xué)習(xí)能力目標(biāo)的達(dá)成。2.對(duì)接培養(yǎng)的崗位能力通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)在無(wú)機(jī)材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的應(yīng)用狀況，了解無(wú)機(jī)材料組成、結(jié)構(gòu)及性能之間的內(nèi)在關(guān)系；掌握無(wú)機(jī)材料不同性能的內(nèi)在影響因素和各因素間的協(xié)同機(jī)制，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬分析復(fù)雜材料體系的晶體結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)以及力學(xué)，熱學(xué)，磁學(xué)等方面的性能。了解材料制備過(guò)程中的物相變化規(guī)律，能夠用理論闡明材料形成過(guò)程的本質(zhì)，掌握應(yīng)用模擬解決材料開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的實(shí)際問(wèn)題，為今后從事無(wú)機(jī)材料生產(chǎn)和新材料開(kāi)發(fā)、研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生加深對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的理解，掌握無(wú)機(jī)材料性能預(yù)測(cè)、分析的基本原理和方法，著重培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題和獨(dú)立思考的能力，并使學(xué)生科學(xué)研究能力得到一定的訓(xùn)練。課程教學(xué)目標(biāo)課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.2]具有無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域需要的數(shù)據(jù)分析能力，能針對(duì)具體的對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型并利用計(jì)算機(jī)求解。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3]能夠?qū)⑾嚓P(guān)工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)分析方法用于推演、分析無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域工程問(wèn)題。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.3]能認(rèn)識(shí)到解決無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題有多種方案可選擇，會(huì)通過(guò)文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2]能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專(zhuān)業(yè)模擬軟件，對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。2.課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求，具體內(nèi)容如下：教學(xué)目標(biāo)1：能夠掌握第一性原理的主要計(jì)算方法中密度泛函理論、能帶理論，有效質(zhì)量等相關(guān)概念和理論，解釋晶體結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)、晶體缺陷等與性能的關(guān)系，并能夠利用這些知識(shí)去構(gòu)建晶體模型、計(jì)算目標(biāo)性能、分析相關(guān)機(jī)理。(支撐畢業(yè)要求1.2)。教學(xué)目標(biāo)2：能夠以無(wú)機(jī)非金屬材料工程問(wèn)題為導(dǎo)向，從材料的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵，能帶雜化、固體表面與界面、相變等基本理論角度進(jìn)行分析推演，并能夠利用這些知識(shí)去分析、表達(dá)無(wú)機(jī)非金屬材料工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題。(支撐畢業(yè)要求1.3)。教學(xué)目標(biāo)3：能夠查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，運(yùn)用無(wú)機(jī)非金屬材料的晶體學(xué)信息，借助第一性原理計(jì)算對(duì)材料的化學(xué)組成、物相結(jié)構(gòu)、理化性能以及相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)和分析，能夠判斷無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)加工過(guò)程的復(fù)雜問(wèn)題及其合理性，并獲得有效結(jié)論。(支撐畢業(yè)要求2.3)。教學(xué)目標(biāo)4：能夠正確識(shí)別無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域復(fù)雜的工程問(wèn)題，判斷相關(guān)問(wèn)題方向，查詢(xún)文獻(xiàn)資料，利用專(zhuān)業(yè)對(duì)應(yīng)的模擬軟件，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行模擬、仿真，分析問(wèn)題所在，并設(shè)計(jì)可行的解決方案，對(duì)癥下藥，選擇適當(dāng)?shù)膬x器，有效解決復(fù)雜的工程問(wèn)題。(支撐畢業(yè)要求5.2)。四、教學(xué)課時(shí)安排（一）學(xué)時(shí)分配主題或知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐主題1計(jì)算材料學(xué)概論22001主題2第一性原理及其應(yīng)用44001、2、3主題3分子動(dòng)力學(xué)方法44001、2、3主題4蒙特卡洛方法22001、4主題5材料介觀尺度模擬22001、2、4主題6連續(xù)介質(zhì)數(shù)值模擬計(jì)算基礎(chǔ)及工程應(yīng)用22001、2、3、4合計(jì)1616五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)主題1計(jì)算材料學(xué)概論1.教學(xué)內(nèi)容課程內(nèi)涵及研究意義計(jì)算材料學(xué)的發(fā)展歷史與作用計(jì)算材料學(xué)的范圍、層次及任務(wù)計(jì)算材料學(xué)的類(lèi)型和方法國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)與展望2.教學(xué)重點(diǎn)計(jì)算材料學(xué)發(fā)展特點(diǎn)、歷史、基本概念以及特點(diǎn)。3.教學(xué)難點(diǎn)計(jì)算材料學(xué)的層次和特點(diǎn)。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）課堂講授，結(jié)合計(jì)算材料學(xué)發(fā)展歷史中的故事和案例，尤其是國(guó)內(nèi)學(xué)者，如唐敖慶、江元生和張乾二等老一輩學(xué)者的經(jīng)歷，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、辯證思維能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力；并通過(guò)歷史人物，公式推導(dǎo)，理論的發(fā)展演變，傳遞給學(xué)生堅(jiān)持、求實(shí)等積極品質(zhì)；培養(yǎng)同學(xué)們的理論聯(lián)系實(shí)際、透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)等哲學(xué)思維方式；通過(guò)幾款國(guó)產(chǎn)軟件的介紹，培養(yǎng)同學(xué)們愛(ài)國(guó)主義情懷，堅(jiān)定文化自信，進(jìn)而促進(jìn)課程知識(shí)和能力目標(biāo)的達(dá)成。主題2第一性原理及其應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容1.概論-量子理論基礎(chǔ)2.薛定諤方程及量子化學(xué)方法3.密度泛函理論基礎(chǔ)4.密度泛函離散變分方法5.固體能帶理論及其各種近似方法介紹6.第一性原理計(jì)算實(shí)例及其在新計(jì)算材料學(xué)中的應(yīng)用2.教學(xué)重點(diǎn)第一性原理計(jì)算設(shè)計(jì)方法在新材料開(kāi)發(fā)方面的應(yīng)用。3.教學(xué)難點(diǎn)分子動(dòng)力學(xué)對(duì)平衡態(tài)和非平衡態(tài)的模擬及其應(yīng)用范圍。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）課堂講授與線下自學(xué)相結(jié)合，采用分組討論、啟發(fā)式教學(xué)方法，除了理論知識(shí)講授，結(jié)合用計(jì)算實(shí)例進(jìn)行結(jié)果分析，將分析方法與計(jì)算相關(guān)理論融入其中，使學(xué)生了解學(xué)習(xí)密度泛函理論，掌握第一性原理計(jì)算的基本要點(diǎn)。并介紹該方法對(duì)國(guó)內(nèi)材料研發(fā)與應(yīng)用的部分實(shí)際案例，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)國(guó)內(nèi)計(jì)算材料發(fā)展的熱愛(ài)。主題3分子動(dòng)力學(xué)及其方法1.教學(xué)內(nèi)容分子力場(chǎng)概念與分類(lèi)原子間相互作用勢(shì)能量極小值與分子力學(xué)方法分子動(dòng)力學(xué)基本原理分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算過(guò)程分子動(dòng)力學(xué)的發(fā)展和局限性分子動(dòng)力學(xué)方法在計(jì)算材料學(xué)中的應(yīng)用2.教學(xué)重點(diǎn)分子動(dòng)力學(xué)的基本方法和概念，以及基本原理和特點(diǎn)。3.教學(xué)難點(diǎn)分子動(dòng)力學(xué)對(duì)平衡態(tài)和非平衡態(tài)的模擬及其應(yīng)用范圍。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）課堂講授與線下自學(xué)相結(jié)合，在知識(shí)講授的過(guò)程中，由在經(jīng)典案例中引出基本概念，講解模型構(gòu)造，平衡相與非平衡相以及相關(guān)結(jié)果，并加以引導(dǎo)分析，教授模擬過(guò)程的基本操作和借本結(jié)果分析方法。介紹國(guó)內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)的發(fā)展，以及國(guó)內(nèi)計(jì)算平臺(tái)對(duì)計(jì)算材料的支持，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)中國(guó)在該領(lǐng)域的熱愛(ài)。主題4蒙特卡洛方法1.教學(xué)內(nèi)容概率與統(tǒng)計(jì)基本知識(shí)蒙特卡洛方法起源和發(fā)展蒙特卡洛法基本原理隨機(jī)抽樣方法蒙特卡洛方法在計(jì)算材料學(xué)中的應(yīng)用2.教學(xué)重點(diǎn)解蒙特卡洛計(jì)算的基本思想，隨機(jī)變量及變量分布確定，期望值方差的計(jì)算過(guò)程。3.教學(xué)難點(diǎn)蒙特卡羅方法的收斂性，誤差，特點(diǎn)及其主要應(yīng)用范圍4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用多媒體課堂講授的教學(xué)方法，注意加強(qiáng)與學(xué)生們的互動(dòng)，通過(guò)問(wèn)題討論、啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)等形式來(lái)使大家掌握蒙特卡洛原理的基本概念和實(shí)際應(yīng)用。主題5材料介觀尺度模擬1.教學(xué)內(nèi)容1．模擬微觀組織深化的意義2．相場(chǎng)理論表示微觀組織的主要原理方法3．相場(chǎng)方法模擬微觀組織演化的一般步驟2.教學(xué)重點(diǎn)理解學(xué)習(xí)模擬微觀組織演化的意義，理解相場(chǎng)理論表示微觀組織的方法，掌握用相場(chǎng)方法模擬微觀組織演化的一般步驟。3.教學(xué)難點(diǎn)微觀結(jié)構(gòu)的相場(chǎng)表示與微觀結(jié)構(gòu)的演化驅(qū)動(dòng)力及演化方程。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）課堂講授與線上自學(xué)相結(jié)合，采用問(wèn)題討論式、啟發(fā)式教學(xué)方法，選取國(guó)內(nèi)外經(jīng)典案例尤其是國(guó)內(nèi)科學(xué)家相關(guān)的經(jīng)典案例進(jìn)行剖析，使大家掌握相場(chǎng)模擬中模擬長(zhǎng)度尺度，計(jì)算時(shí)間，邊界條件以及相關(guān)結(jié)果的初步分析，也激勵(lì)學(xué)生對(duì)模擬計(jì)算的學(xué)習(xí)熱情，加深學(xué)生投身國(guó)內(nèi)計(jì)算材料建設(shè)發(fā)展的熱情。主題6連續(xù)介質(zhì)數(shù)值模擬計(jì)算基礎(chǔ)及工程應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容1．連續(xù)介質(zhì)數(shù)值模擬計(jì)算基礎(chǔ)2．常用商業(yè)軟件使用簡(jiǎn)介3．無(wú)機(jī)材料應(yīng)用中的流場(chǎng)分析與計(jì)算4．無(wú)機(jī)材料的溫度場(chǎng)分析與計(jì)算5．無(wú)機(jī)材料的應(yīng)力場(chǎng)分析與計(jì)算2.教學(xué)重點(diǎn)掌握有限元的基本理論和方法，掌握有限單元法分析的步驟,了解常用有限元分析軟件，并能夠用限單元法分析并計(jì)算無(wú)機(jī)材料應(yīng)用中的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、與應(yīng)力場(chǎng)。3.教學(xué)難點(diǎn)有限元的基本理論與方法，耐火材料的熱應(yīng)力計(jì)算。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生線下查閱自學(xué)連續(xù)介質(zhì)模型，課上引入名人典故，如中國(guó)科學(xué)院院士馮康培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和，講授連續(xù)介質(zhì)模型的構(gòu)筑，力場(chǎng)中的數(shù)值問(wèn)題模擬，動(dòng)力學(xué)描述和連續(xù)介質(zhì)方程。六、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定1.課程考核方式及比例本課程考核學(xué)生獲取知識(shí)的能力、應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力等；本課程考核方式采用作業(yè)評(píng)測(cè)、課堂表現(xiàn)、階段測(cè)驗(yàn)和期末考試等多種形式、多個(gè)階段等全過(guò)程的考核，使學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定更加合理多樣，優(yōu)化課程評(píng)價(jià)體系，進(jìn)一步提升本課程教學(xué)效果。學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定表考核方式平時(shí)成績(jī)期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測(cè)驗(yàn)答辯項(xiàng)目小論文實(shí)驗(yàn)√√√成績(jī)比例%520520502.課程考核方式評(píng)價(jià)權(quán)重本課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評(píng)價(jià)權(quán)重如表所示：課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)考核評(píng)價(jià)方式權(quán)重（%）過(guò)程性考核實(shí)驗(yàn)期末考試合計(jì)出勤及課堂作業(yè)及階段教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)1.201001020教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)1.301001020教學(xué)目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)2.301001020教學(xué)目標(biāo)4指標(biāo)點(diǎn)5.2101002040合計(jì)10400501003.課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀(90~100分)良好(80~89分)中等(70~79分)及格(60~69分)不及格(＜60分)出勤及課堂表現(xiàn)（10%）無(wú)遲到、早退、曠課現(xiàn)象；積極參加課堂討論，并有自己獨(dú)到的見(jiàn)解；能夠準(zhǔn)確回答所有問(wèn)題。無(wú)遲到、早退現(xiàn)象；較為積極參加課堂討論，并提出自己的見(jiàn)解；能夠正確回答問(wèn)題。偶有遲到、早退現(xiàn)象；能夠主動(dòng)參加課堂討論；主要問(wèn)題回答正確。有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象；參與課堂討論；基本能夠回答相關(guān)問(wèn)題。遲到、早退、曠課較多；不能有效參加課堂討論；回答不出主要問(wèn)題。作業(yè)（20%）能夠獨(dú)立完成作業(yè)，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題，并獲得正確結(jié)論，作業(yè)完成質(zhì)量?jī)?yōu)秀能夠獨(dú)立完成作業(yè)，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題，并獲得正確結(jié)論，作業(yè)完成質(zhì)量較高。能夠獨(dú)立完成作業(yè)，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題，并獲得有效結(jié)論，完成質(zhì)量符合要求?；灸軌颡?dú)立完成作業(yè)，部分題目解答不準(zhǔn)確，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論分析解決問(wèn)題的能力基本符合要求。不能獨(dú)立完成作業(yè)，作業(yè)提交不及時(shí)，準(zhǔn)確率較低，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論分析問(wèn)題的能力不足。階段測(cè)驗(yàn)（20%）完成所有階段測(cè)驗(yàn)，準(zhǔn)確率高。完成所有階段測(cè)驗(yàn)，準(zhǔn)確率較高。完成所有階段測(cè)驗(yàn)，準(zhǔn)確率中等。基本完成階段測(cè)驗(yàn)，準(zhǔn)確率較低?；就瓿呻A段測(cè)試，準(zhǔn)確率低。課程教學(xué)目標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）教學(xué)目標(biāo)1正確認(rèn)識(shí)計(jì)算材料學(xué)在材料研發(fā)和研制中的作用，能靈活表述計(jì)算材料學(xué)相關(guān)的基本理論知識(shí)，能靈活分析無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠針對(duì)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題靈活構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解分析。正確認(rèn)識(shí)計(jì)算材料學(xué)在材料研發(fā)和研制中的作用，能清晰表述計(jì)算材料學(xué)相關(guān)的基本理論知識(shí)，能正確分析無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，能熟練針對(duì)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解。能夠認(rèn)識(shí)計(jì)算材料學(xué)在材料研發(fā)和研制中的作用，能正確表述計(jì)算材料學(xué)相關(guān)的基本理論知識(shí)，能分析無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，會(huì)針對(duì)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解。能夠認(rèn)識(shí)計(jì)算材料學(xué)在材料研發(fā)和研制中的作用，基本能表述計(jì)算材料學(xué)相關(guān)的基本理論知識(shí)，基本會(huì)分析無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，基本針對(duì)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解。無(wú)法認(rèn)識(shí)計(jì)算材料學(xué)在材料研發(fā)和研制中的作用，不能清晰表述計(jì)算材料學(xué)相關(guān)的基本理論知識(shí)，不能分析無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，無(wú)法針對(duì)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解。教學(xué)目標(biāo)2能夠系統(tǒng)掌握計(jì)算材料科學(xué)基本理論，靈活運(yùn)用相關(guān)軟件模擬分析無(wú)機(jī)非金屬材料工程問(wèn)題，并能對(duì)材料生產(chǎn)、加工及服役過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題提出準(zhǔn)確的解決思路。能夠準(zhǔn)確掌握計(jì)算材料科學(xué)基本理論分析方法，合理運(yùn)用所學(xué)理論分析材料生產(chǎn)、加工及服役過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題，提出正確的解決思路。能夠掌握計(jì)算材料科學(xué)基本理論分析方法，運(yùn)用所學(xué)理論分析材料生產(chǎn)、加工及服役過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題，思路基本正確。基本掌握計(jì)算材料科學(xué)基本理論分析方法，運(yùn)用所學(xué)理論分析材料生產(chǎn)、加工及服役過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題，思路不夠準(zhǔn)確。不能將計(jì)算材料學(xué)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和分析方法用于推演、分析無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域工程問(wèn)題。教學(xué)目標(biāo)3能夠查閱并靈活利用文獻(xiàn)資料，熟練借助第一性原理計(jì)算對(duì)材料的化學(xué)組成、物相結(jié)構(gòu)、理化性能以及相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)和分析，準(zhǔn)確判斷無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)加工過(guò)程的復(fù)雜問(wèn)題及其合理性，獲得準(zhǔn)確有效的結(jié)論能夠查閱并正確利用文獻(xiàn)資料，正確合理借助第一性原理計(jì)算對(duì)材料的化學(xué)組成、物相結(jié)構(gòu)、理化性能以及相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)和分析，并準(zhǔn)確判斷無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)加工過(guò)程的復(fù)雜問(wèn)題及其合理性，獲得就教準(zhǔn)確的結(jié)論能夠查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，能夠借助第一性原理計(jì)算對(duì)材料的化學(xué)組成、物相結(jié)構(gòu)、理化性能以及相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)和分析，并判斷無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)加工過(guò)程的復(fù)雜問(wèn)題及其合理性基本能夠查閱正確文獻(xiàn)資料，不能夠借助第一性原理計(jì)算對(duì)材料的化學(xué)組成、物相結(jié)構(gòu)、理化性能以及相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)和分析，能夠判斷無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)加工過(guò)程的復(fù)雜問(wèn)題及其合理性。不能夠查閱正確文獻(xiàn)資料，難以借助第一性原理計(jì)算對(duì)材料的化學(xué)組成、物相結(jié)構(gòu)、理化性能以及相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)和分析，不能夠判斷無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)加工過(guò)程的復(fù)雜