一、项目背景

对位错的概念、位错的运动行为、位错反应机理及增殖规律等知识点的理解一直是材料专业本科生的难点，传统的实践教学只能通过简单的硬球模型示意位错，无法让学生直观观察到位错并了解位错的结构特征及其滑移、增殖机制，严重制约着专业教学水平和教学质量的提高。实验过程涉及聚焦离子束、透射电子显微镜等大型精密仪器，使用成本高；要全面实现聚焦离子束设备和透射电子显微镜及纳米力学测试系统的培训，一个学生一般需要1-2年的时间，难以提供充裕的大型精密仪器设备机时。

二、项目介绍

本项目利用虚拟场景模拟透射电镜下微纳尺度单晶的原位变形实验，让学生理解和掌握相关大型精密设备的关键操作；在虚拟原位加载完成后，利用分子动力学软件对微纳尺度材料的变形进行仿真计算和分析，在晶体原子模型中学习位错的表征及其形成与演变过程，并获取变形时的应力应变曲线。实验中将分子动力学对位错的形成与运动过程、以及相应的应力应变曲线结果和场景虚拟中的实验结果同步展示，加深对位错及其在变形过程中作用的理解。

三、项目成果

本项目已成功申报国家级一流课程（2021年），此外，本一流课程充分发挥“政、产、学、研、用”的优势和项目特点，面向高校和社会免费开放并提供教学服务，极大地延伸拓展了《材料科学基础》传统实验教学的授课对象。也便于促进兄弟院校之间的交流，共同提高教学水平，展示显著示范教学效果，实现资源共享。