材料學(xué)科是一門涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科及傳質(zhì)傳熱、制備工藝、測試表征技術(shù)等專業(yè)知識的復(fù)雜學(xué)科，因此，要求從事材料科學(xué)技術(shù)的工作者必須具備各種相關(guān)知識及其運(yùn)用能力。材料學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)以及各門學(xué)科間聯(lián)系的構(gòu)建是培養(yǎng)材料學(xué)科高級人才的關(guān)鍵，通過常年的材料教學(xué)積累，已形成從基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課到專業(yè)課的課程體系，各基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識的聯(lián)系主要體現(xiàn)在專業(yè)課程中，如材料工藝過程中的物理、化學(xué)機(jī)制等，在專業(yè)課的講授過程中也已加強(qiáng)學(xué)生對各基礎(chǔ)知識的運(yùn)用能力。但是，由于數(shù)學(xué)應(yīng)用的特殊性，所以其在材料專業(yè)知識結(jié)構(gòu)構(gòu)建中是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，以及人工智能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)，計(jì)算在材料學(xué)科知識結(jié)構(gòu)中的重視程度亟待提高。
　　翻開材料專業(yè)書籍會發(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)公式其實(shí)很少，但這并不是說材料與數(shù)學(xué)關(guān)系不大，而是因?yàn)椴牧咸�過復(fù)雜，描述材料所涉及的物理、化學(xué)過程的數(shù)學(xué)方程，如擴(kuò)散方程等，在復(fù)雜的邊界條件和初始條件下，沒有簡單的解析解。在學(xué)生現(xiàn)有的數(shù)學(xué)知識條件下，復(fù)雜計(jì)算問題難以解決，所以，在材料專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)中，只能用極端簡化后的數(shù)學(xué)形式進(jìn)行定性的描述與應(yīng)用。
　　另外，材料是以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，通過實(shí)驗(yàn)可以獲得大量的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)本身往往只是我們可以直接觀察的表象數(shù)據(jù)，而研究的目的是要通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)揭示表象及其影響因素的本質(zhì)規(guī)律。因此，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與挖掘是高層次研究的重要技能，計(jì)算分析能力是區(qū)別實(shí)驗(yàn)與研究的關(guān)鍵。雖然材料專業(yè)學(xué)生學(xué)了高等數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)語言，掌握了材料學(xué)的相關(guān)物理和化學(xué)知識，但是，由于其沒有數(shù)值分析基礎(chǔ)，所以不知道如何用計(jì)算機(jī)解決復(fù)雜的數(shù)理方程，不知道如何利用計(jì)算機(jī)將離散的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建成數(shù)學(xué)模型，揭示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理化學(xué)本質(zhì)。因此，必須加強(qiáng)材料專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平�，F(xiàn)在的材料專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中雖然已有數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)語言等知識，但是，讓材料專業(yè)的學(xué)生根據(jù)專業(yè)研究需求，利用算法、C語言等計(jì)算機(jī)語言來編程實(shí)現(xiàn)材料研究中的計(jì)算，不僅效率低，而且會影響計(jì)算在材料研究中的應(yīng)用。而目前從材料專業(yè)的需求出發(fā)，真正能將計(jì)算機(jī)用于解決材料專業(yè)問題的課程及教材明顯不足，急需建立與《材料研究（表征）方法》對等的材料計(jì)算方法課程及教材。要能夠讓材料專業(yè)學(xué)生像用XRD、SEM等研究手段一樣，熟練、高效地應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、數(shù)據(jù)處理與挖掘，提高材料研究水平。本教材旨在從材料學(xué)科研究的實(shí)際需求出發(fā)，將數(shù)值分析、數(shù)學(xué)建模、MATLAB計(jì)算平臺等知識融合在一本書中，真正實(shí)現(xiàn)材料專業(yè)學(xué)生材料計(jì)算能力的提高。