计算材料科学如何支持远程学习

新冠肺炎疫情后，高等教育的教学方法发生了迅速变化。随着2020-2021学年的临近，许多大学正在转向面对面/在线混合的形式，或者在秋季学期完全在线。随着越来越多的在线课程的出现，材料科学和工程教育界提出了一个问题:那些包含大量动手成分的课程，比如实验室和或那些使用基于项目的学习的课程，该怎么办?

为了教职员工和学生的安全，尽量减少或消除面对面的指导是一个有效的途径。那么，我们如何在保持高水平的学生参与度的同时，为学生提供同等数量的知识严谨所有我们的课程吗?虚拟计算材料科学实验可以为物理实验课提供可视化和支持。

通过计算材料科学向虚拟实验室的转变

计算材料科学利用不同的模拟和建模技术，结合理论，探索和提高对不同材料科学主题的理解。存在各种各样的技术，例如:

• 密度泛函理论
• 分子动力学(MD)
• 相场方法
• 有限元分析(FEA)

通过将实验放回虚拟类中，模拟可以将复杂的工程概念可视化，例如使用FEA来了解破裂过程中裂纹尖端的演变情况。这可以帮助支持或取代涵盖相同机械性能主题的物理实验室。计算材料科学还允许进行高级实验和解决问题，类似于学生在基于项目的学习课程中完成的内容。通过将计算材料科学技术整合到虚拟课程中，学生可以在舒适的家中完成实验。

虚拟教学教学法:一个社区的努力

教学方法创新与教学合作通过分享课堂上什么有效(什么无效)，教学技术得到了改进。但是，随着大多数会议和活动在2020年之前被取消，材料科学教学界需要选择继续分享这些宝贵的经验。

Ansys希万博望通过多种方式支持材料教育。一个是通过我们的软件格兰塔EduPack，其重点是帮助可视化材料的性能增加学生参与。另一种是通过材料教育研讨会，这是我们Ansys Granta教育部门在过去12年里共同组织的。万博2020年，我们把这个研讨会搬到了一个网络平台上，在这样一个关键时刻保持思想的交流。我们希望能尽快把面对面的活动带回来，但也鼓励我们的社区继续分享想法。