《计算机在材料科学中的应用》课程教学大纲

《计算机在材料科学中的应用》课程教学大纲课程代码：ABCL0318课程中文名称:计算机在材料科学中的应用课程英文名称：ApplicationofComputerinMaterialScience&engineering课程性质：选修适用专业：材料物理专业课程学时：24课程学分：1.5先修课程：计算机文化基础、计算机程序设计、部分材料专业基础课程及专业课程一、课程简介（一）、课程在人才培养中的地位和作用我校人才培养目标定位：培养德、智、体、美全面发展，基础扎实、专业面宽、具有较强实践能力、创新精神的应用型高级专门人才。本课程是，学习在无机非金属材料科学与工程领域中应用计算机技术，实践性、应用性很强的一门专业基础课程，对于学生的知识应用能力、创新能力的培养具有重要意义。随着计算科学与信息技术的飞速发展，计算机的应用已深入到社会生活与生产实践各个领域中，在陶瓷工业中也不例外，计算机技术在企业数据管理、工厂规划设计、人才培训多媒体教学、文字图片图像处理、工艺过程的优化与自动化控制、技术创新等多方面得到广泛应用；在材料科学研究中，计算机应用于材料科学与工程中的数据处理、数值模拟、典型物理场的模拟，计算机辅助计算与设计，人工神经网络，材料数据库与专家系统，材料成型过程的计算机模拟，材料性能、组成、结构分析，材料的制备加工和应用等领域,计算机在材料学科中的交叉渗透，使材料学科正在步入计算材料时代，极大地促进了材料科学研究的深入和发展。掌握计算机技术知识与运用计算机水平已成为衡量学生素质的重要指标。高等学校肩负着培养社会主义事业建设者和接班人的重任，学生质量的高低直接影响着我国的民族素质和生产力的发展水平，提高和加强高等学校非计算机专业大学生的计算机应用能力的教学，不仅是高等院校的重要任务，也是新世纪对于人才的要求。学生在学习了计算机文化基础、C语言程序设计及相关的专业课程的基础上开设本课程，使学生巩固以前所学的相关知识，了解并实践计算机技术在陶瓷工业中的应用。运用AutoCAD进行陶瓷工厂平面设计、陶瓷窑炉设计、陶瓷机械设计绘图，加强计算机绘图技能的训练；运用计算机语言开发陶瓷工业生产与管理中实用的程序、试验数据处理程序，使学生了解在陶瓷工业生产管理及材料科学研究中计算机编程的意义，学习基本的编程方法。有意识地加强学生计算机应用能力的训练，为将来从事本专业计算机应用软件的开发和应用打下一定的基础。制订本课程教学规范，有利于保证课程的基本教学质量，进一步推动本课程的改革与建设。（二）、课程教学目标本课程的教学目标是在加强学生对计算机基础知识掌握的基础上，结合利用计算机进行材料科学研究领域的方法、技术及陶瓷工业中计算机的应用，注重培养学生利用计算机解决实际问题的能力，培养和引导学生的创新意识。使学生掌握计算机绘图的基本方法、掌握面向过程的常用算法，具备一般的面向对象软件开发能力。本课程教学内容分为两个部分：（1）利用AutoCAD绘制陶瓷工厂平面设计图；（2）运用C++编制在材料研究与材料工业领域中实用程序。对本课程的教学应达到以下基本要求：1、知识目标通过对计算机在材料科学与工程中应用的基础知识介绍、学生通过查阅资料选题，使学生了解计算机在陶瓷工业与材料科学研究领域中的应用情况，结合自己所学知识选择课题内容。教师通过对应用实例的讲授和学生上机实习操作,在绘图作业中，使学生掌握陶瓷工厂规划平面图纸设计基础知识、AutoCAD的工作环境和对象特性、图形显示方法、使用几何对象工具创建图形、创建文字与填充、尺寸标注方法、图纸布局与打印等；在编程作业中，结合教师讲解与指导学生自学，学习创建数学模型的方法、利用C++Builder开发平台编程的基本方法，使学生掌握C++Builder的运行界面、C++语言基础知识（重点掌握AnsiString数据类型及相关的转换函数，C++的类的定义、声明与使用）、添加组件与事件代码的方法、程序的调试发布等基础知识。教学内容可分为应知、应会两部分。应知部分要求学生对这些内容有所了解，拓宽自己的知识面；应会部分要求学生在理解的基础上，牢固掌握，熟练应用。2、能力目标本课程的教学，以上机实践为主要形式，应注意培养学生以下能力：（1）独立获取知识的能力：学生通过查阅资料、自学，了解计算机在材料科学与工程领域中的应用概况，发现无机非金属材料领域中计算技术的新问题、新方法，学习使用典型的软件和工具来解决本专业领域中问题的能力；同时不断地扩展知识面，更新知识结构。（2）动手能力：实践环节的教学，承担着学生动手能力培养的主要任务。通过上机实习加强计算机基本操作、绘图、编制实用程序的训练。（3）创新意识和能力——引导并鼓励学生的创新意识，利用所掌握的最新的计算机知识、技术和方法与专业知识进行分析比较，不断思考问题、发现问题，在学习中分析问题的性质、出现原因，结合专业知识提出解决方案，找出验证解决方案科学性的方法。3、素质目标本课程的教学,应注重培养学生以下素质：（1）通过学习计算机的应用技术，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神，引导学生在材料科学与陶瓷工业中学会利用计算机技术创新、解决实际问题，把计算机技术当作材料科学研究与工业管理的有效手段。（2）通过本课程的教学，强化学生热爱专业、服务专业的意识，培养学生良好的信息素养，严谨求实的科学态度和刻苦钻研的精神，具有良好的社会责任感与职业道德。（3）通过本实践环节的教学，启发学生自主式学习，培养学生独立完成项目的能力，树立团队合作精神。二、教学基本内容和要求（一）课程提纲学生查阅计算机与无机非金属材料专业相关资料，选择作业题目、提出解决问题方案，并交指导教师审核。根据材料科学与工程、计算机技术发展要求指导学生选择合适的参考资料，布置自学内容，解决学生在自学中遇到的问题。介绍计算机在材料科学与工程中应用情况，通过实例讲授AutoCAD绘制平面图形的基础知识、C++Builder程序设计基础知识。同时，结合学生所具备的计算机知识，鼓励学生采用其它软件来解决问题。指导学生上机实践。（二）课程的知识体系知识领域1：陶瓷工厂平面设计绘图（3个教学日）。知识单元1.1：计算机绘图基础知识。陶瓷工厂规划平面图纸设计基础知识、AutoCAD的工作环境和对象特性、图形显示方法、使用几何对象工具创建图形、创建文字与填充、尺寸标注方法、图纸布局与打印等。（0.5个教学日）。知识单元1.2：计算机绘图上机实践。（2.5个教学日）。知识领域2：材料领域计算机编程（2个教学日）。知识单元2.1：编程基础知识。创建数学模型的方法、利用C++Builder开发平台编程的特点，C++Builder的运行界面、C++语言基础知识（重点：AnsiString数据类型及相关的转换函数，C++类的定义、声明与使用）、添加组件与事件代码的方法、程序的调试发布等。(0.5个教学日)。知识单元2.2：编程上机实践。（1.5个教学日）。（三）课程涵盖的知识单元序号知识领域核心知识单元（参考学时）选修知识单元（参考学时）1陶瓷工厂平面设计绘图1.2（2.5教学日）2材料领域计算机编程2.2（1.5教学日）（四）知识单元的描述知识单元1.1：计算机绘图基础知识。参考学时：8知识点：结合陶瓷工厂平面设计要求，选择设计题目、提出设计方案。AutoCAD的工作环境和对象特性、图形显示方法、使用几何对象工具创建图形、创建文字与填充、尺寸标注方法、图纸布局与打印等。学习目标：通过对计算机绘图基础知识单元的学习，学生能够达到以下目标：1．了解陶瓷工厂平面设计基本要求与方法。2．掌握AutoCAD绘图的基本方法。知识单元1.2：计算机绘图上机实践(核心)。参考学时：8知识点：计算机的基本操作、计算机绘图的基本方法与技能。学习目标：通过对计算机绘图的上机实践，学生能够达到以下目标：训练计算机基本操作技能。掌握AutoCAD绘图软件在陶瓷工业中的应用技术。培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。知识单元2.1：编程基础知识。参考学时：4知识点：计算机在材料科学与工程领域中的应用概况情况，查阅资料，选择设计题目、提出设计方案。创建数学模型的方法、利用C++Builder开发平台编程的特点，C++Builder的运行界面、C++语言基础知识（重点：AnsiString数据类型及相关的转换函数，C++的类的定义、声明与使用）、添加组件与事件代码的方法、程序的调试发布等。学习目标：通过对计算机编程基础知识单元的学习，使学生能够达到以下目标：1．了解从C程序设计到面向对象程序设计的学习意义。2．了解计算机编程对材料科学与工程技术发展的作用。3．掌握C++Builder编程的基本方法。知识单元2.2：编程上机实践(核心)。参考学时：4知识点：计算机编程在材料科学与工程中应用的意义。C++Builder基本编程方法。学习目标：通过对计算机编程的上机实践，学生能够达到以下目标：熟练计算机基本操作技能。学习面向对象编程方法及C++Builder开发工具的使用。3．培养学生创新能力。三、实验教学内容及基本要求实验内容一：计算机绘图要求掌握计算机的基本操作、计算机绘图的基本方法与技能。学生通过对计算机绘图的上机实践，达到熟练计算机的基本操作，同时掌握AutoCAD绘图软件在陶瓷工业中的基本应用和基本绘图技巧，在上机过程中培养培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。实验内容二：计算机语言编程要求在熟练计算机基本操作技能的基础上，了解计算机编程对材料科学与工程技术发扎的作用，学习面向对象编程方法，熟悉C++Builder开发工具的使用，在上机过程中培养培养学生创新能力。四、教学方法与手段本课程以学生上机实践为主的教学形式，注重基本技能的培训，采用启发、引导为主要的教学方式，激发学生的学习兴趣，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，教学过程中，要尊重学生的创新意识，培育学生的创新素养，是一门实践性、应用性、创新性很强的一门专业基础课程。计算机在材料科学与工程中的应用，为材料科学与技术的发展提供了一种新的技术手段，要完成本课程的教学任务，要求学生具备计算机、数学和相关的专业知识，在计算机学科与材料学科的交叉渗透中，针对材料学科对计算机技术的实际需求，侧重学习计算机的应用技术。（一）课堂讲授1.课堂讲授内容（1）课程的基本要求。（2）简介计算机在材料科学与工程中的应用（3）指导学生查阅资料、选择适当的参考书籍。布置课外自学内容。（3）选题的基本要求与方法。（4）AutoCAD绘图的基础知识。（5）C++Builder编程的基础知识。2.教学方法课堂讲授以理论和知识性内容为主，讲原理、讲方法，重在知识点的教学。通过对实例与基本操作的讲解，使学生了解计算机在材料科学与工程中应用的基本知识，学习计算机相关软件。以启发、引导的教学方式为主，提高学生的理论水平与科研工作能力。3.教学手段为使学生较快地掌握计算机应用基本技能，采用多媒体教学或上机示范的教学手段，使知识点容易理解与接受，提高教学效果。（二）实验课坚持“优化知识结构、重在能力培养，加强素质教育”的素质教育观，重视实践教学，侧重培养上机操作应用、解决实际问题的能力，因此，本课程上机实践占总学时的50%，在提高学生动手能力和创新能力方面占有重要作用。在上机教学中，注意引导学生的创新思维，解决学生提出的问题。（三）课外作业与自主学习课外作业在引导学生自主学习、检查教学效果、拓宽学生知识面等方面起着重要作用。为补充学生知识，使学生在较短的时间内了解、掌握本课程的知识点，指导教师适当布置查阅资料、自学内容的课外作业，能够达到拓宽学生的知识面，巩固相关知识，引发学生自主学习兴趣的目的。五、教学学时分配时学内学教学环方式容教时学内学教学环方式容教学时讲授实验陶瓷工厂平面设计绘图1688材料领域计算机编程844合计241212六、考核方式与成绩评定标准“陶瓷工厂平面设计绘图”成绩占总成绩的60%（其中：学习态度与考勤占10%、上机操作占40%，提交的作业占50%），“材料领域计算机编程”成绩占总成绩的40%（其中：学习态度与考勤占10%、上机操作占40%，提交的作业占50%）；如果相互拷贝或只交其中一份作业者，最终成绩认定为不及格。七、教学参考资源（一）教材，《陶瓷工业计算机应用指导书》，自编教材。（二）主要参考书王立新等，《AutoCAD2009中文版标准教程》，清华大学出版社，2008年9月。席卫文等，《C++Builder6程序设计与实例》，冶金工业出版社，2003年6月。无机非金属材料专业基础课及专业课教材。八、说明1．学生可以选择多人（最多不超过3人）合作的方式完成“材料领域计算机编程”教学内容。2．选题时要注意内容与工作量与教学学时相适应。在“陶瓷工厂平面设