实验教学项目特色

（1）实验方案设计思路：

实验的必要性

针对原先钢球模拟位错实验的不足和位错观察实验演示性的局限，这个项目将在大型设备透射电镜下的原位变形的演示性实验改造为学生人人得以动手参与的虚拟仿真实验，提升学生对材料科学基础课程中重要的概念位错的认知。这一实验项目将位错在变形过程中的演变和作用，利用分子动力学仿真计算结果在虚拟实验场景中直接展示，可进行实际试验中难以做到的各种不同条件下的单晶材料变形实验，使这一实验成为一个研究性的虚拟仿真实验，学生可以人人动手参与，从而激发大学生的创新热情，提高大学生的创新能力。

实验的先进性

本实验设计上既包括大型设备特殊实验，即等离子聚焦加工试样和高分辨电镜下原位变形实验的场景虚拟，虚拟训练学生对实际实验的流程熟悉和动手操作，也包括了微纳尺度单晶材料变形的分子动力学仿真计算学习，并将两者结合起来，在虚拟场景中同步展示仿真计算结果。将一个高大上的研究性实验转变成本科学生人人得以动手的大众化创新性实验。

（2）教学方法创新：

    实验教学中，在场景虚拟实验中嵌入仿真计算训练，既注重动手实践，也贯穿材料计算实践学习。

（3）评价体系创新：

     本实验中，通过设计两次不同侧重点的仿真计算，在考核中给予不同分值，既引导学生扎实掌握基本实验流程和技能，又考察学生对仿真计算的掌握程度，以区分学生对这个实验的不同收效。

（4）对传统教学的延伸与拓展:

针对材料科学中关于晶体中的线缺陷“位错”这一基本和重要的概念，配合理论课《材料科学基础》的教学，传统上我们是在《金相技术和材料组织分析》这一配套的独立实验课中，安排了一个“晶体结构堆垛与位错模拟分析”实验来帮助学生来理解。这一方法对认识位错有一定帮助，但这个实验学生只能看到模拟的静态位错，也体会不到位错在塑性变形中的作用。通过这个虚拟仿真实验项目，学生可以观察到变形过程中的位错运动，深刻理解不同伯氏矢量的位错及其作用，延伸了我们传统实验从静到动的观察，同时还提升了学生对塑性变形的认识程度，并学习先进的分子动学模拟方法，使传统实验得到很大的拓展，不但支撑《材料科学基础》课程的教学，还同时支撑了《材料研究方法》和《材料性能》的相关教学内容，实现一个虚拟仿真实验同时支撑了材料学院3门核心课程的教学。