交大金课

虚拟仿真实验教学一流课程

张澜庭:三元相图测定与分析虚拟仿真教学实验

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金课名称

三元相图测定与分析虚拟仿真教学实验

课程负责人

张澜庭

开课学院

材料科学与工程学院

名师名片

张澜庭,上海交通大学材料科学与工程学院教授,博士生导师。现任上海交通大学材料基因组联合研究中心副主任、材料学院高性能金属所所长、中国材料与试验团体标准委员会(CSTM)材料基因工程领域委员会(FC97)秘书长。长期从事材料微结构表征和计算模拟的研究,近年来从事材料高通量实验技术与机器学习方法的研究,主持完成国家重点研发计划“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项“基于同步辐射光源和先进中子源的高通量材料表征技术与装置”项目。是上海市重点课程、上海市高校国际学生英语授课示范性课程“材料组织结构表征”,以及材料学院“工程学导论”课程责任教授,曾获上海市教学成果二等奖、上海交通大学教学成果特等奖、上海交通大学教书育人个人三等奖。

团队成员

包括陈秋龙、邢辉、孙宝德、朱申敏及材料学院实验教学中心教师。邢辉老师曾获上海市领军(海外人才)、浦江人才、上海科委青年科技启明星、上海交通大学 SMC- 晨星优秀青年教师。

课程介绍

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相图描述了物质状态随成分、温度和压力变化规律,是构建材料成分 - 组织结构 - 制备工艺 性能间构效关系的基础,堪称材料研究的“航海图”,是材料专业教学的重点之一。“三元相图测定与分析虚拟仿真教学实验”针对相图测定费时费力、三元相图结构复杂平面作图不直观、实际教学实验可行性低等材料专业教学上的难点、痛点,采用了国家重点研发计划项目的组合材料芯片制备与表征技术的成果,采用虚拟仿真的手段再现了快速测定三元相图的实验过程,设计了学生可以自主设计样品并包含相图分析的综合性虚拟仿真实验,利用计算三维动画交互技术展示三维空间中的三元相图,突破了实际实验教学中实验设备和时间的限制,同时将学科前沿成果与实验实践教学密切结合,达到了“二性一度”的金课效果。

实验课程按照基础认知、实训提高和综合分析三个步骤设计了学生全流程参与样品的设计制备、相图的测定构建,以及数据的分析处理等环节,在本校的《材料科学基础》《材料综合实验(1)》《材料信息学》等课程中采用;同时在《材料综合实验(2)》进一步安排了虚实相结合的实验教学,通过少量实验对虚拟仿真实验内容进行验证。学生反馈“在疫情期间,能以这样的方式来进行材综实验很新颖也很不容易,老师们辛苦了”。实验还被南京航空航天大学、福州大学、合肥工业大学、武汉科技大学、重庆科技大学等高校采用。

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实验课程自2019年4月起开始建设,同年5月完成可行性论证,9月项目正式启动,确立了以孙宝德院长为专业顾问、张澜庭老师为主要负责人的专业团队,同年12月完成主要功能开发并提供客户端下载使用。课程已获得上海交通大学校级一流本科课程(2022)、上海高等学校一流本科课程(2020)等称号,入选第二批国家级一流本科课程(2023)。

【课程链接】

https://www.ilab-x.com/details/page?id=6851&isView=true

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