楊為家，何 鑫，陳 梅，張 弛，梁 萍，邱振平，辛 月，范東華

（五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院，廣東 江門 529020）

1 背景

在教育部推進“新工科”建設(shè)的時代背景下，為滿足國家以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟人才需求，開展傳統(tǒng)工科專業(yè)選修課程創(chuàng)新改革，培養(yǎng)動手能力強、具有創(chuàng)新思維和能力的大學(xué)生意義重大。成果導(dǎo)向教育（Outcome based education，以下簡稱“OBE”）提出了以成果為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進的工程教育認證三大核心理念[1-2]。OBE 理念貫穿教學(xué)的設(shè)計、實施和評價三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，始終堅持以成果為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進[3]。應(yīng)用OBE 理念，探索新時期下高素質(zhì)人才的培養(yǎng)模式已經(jīng)成為當(dāng)前高等教育的一個重要發(fā)展趨勢[4]。

五邑大學(xué)是由廣東省人民政府于1985 年設(shè)立的以工科為主的多科性大學(xué)，現(xiàn)為廣東省高水平理工科大學(xué)建設(shè)高校。學(xué)校積極培養(yǎng)思想品德高尚、基礎(chǔ)知識扎實，具有國際化視野、較強實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，適應(yīng)地方經(jīng)濟社會發(fā)展需求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院的材料科學(xué)與工程專業(yè)以新能源材料與器件為主要培養(yǎng)方向，積極為大灣區(qū)建設(shè)輸送新能源方向的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。然而，從往屆的畢業(yè)論文調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的論文普遍存在科技繪圖不規(guī)范、引文格式錯誤百出、實驗結(jié)果分析有待進一步提高等問題。也就是說，學(xué)生的計算機專業(yè)應(yīng)用能力和信息綜合能力相對薄弱，有待進一步提高。由往屆畢業(yè)生的工作應(yīng)用能力需求調(diào)查統(tǒng)計可知，計算機專業(yè)應(yīng)用能力和信息綜合能力在學(xué)生未來的實際工作中扮演了十分重要的角色。因此，有必要針對性地培養(yǎng)學(xué)生的計算機專業(yè)應(yīng)用能力和信息綜合能力。“計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用”作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，是培養(yǎng)學(xué)生的計算機專業(yè)應(yīng)用能力和信息綜合能力的一個良好途徑。

結(jié)合當(dāng)前教育發(fā)展形勢和本校及本院的實際情況，筆者積極開展教改工作，探索OBE 理念在“計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用”中的實踐應(yīng)用。

2 課程設(shè)計

項目式教學(xué)法是實踐OBE 理念的一種良好方式。針對本院本科學(xué)生在畢業(yè)論文中暴露的問題，本課程擬分為四個項目：科技繪圖（Origin 軟件）的入門教學(xué)、文獻管理軟件（Endnote 或者Note Express）的熟練應(yīng)用、XRD 分析軟件的入門教學(xué)以及三種軟件的簡單綜合訓(xùn)練。

項目一：科技繪圖（Origin 軟件）的入門教學(xué)。以經(jīng)典案例給學(xué)生講解科技作圖的規(guī)范和要求；其按常用的科技繪圖需求，分為多數(shù)據(jù)二維圖、柱形圖、數(shù)據(jù)擬合、三維圖（簡介）四個小項目進行教學(xué)。

項目二：文獻管理軟件（Endnote 或者Note Express）的熟練應(yīng)用。按文獻的導(dǎo)入、文獻的分組管理、文獻的引用、文獻格式的編制、文獻的導(dǎo)入幾個部分進行教學(xué)和分組練習(xí)。為了提高學(xué)習(xí)效果，進行分組教學(xué)，鼓勵學(xué)生之間相互幫助，共同進步。

項目三：XRD 分析軟件的入門教學(xué)。根據(jù)材料科學(xué)與工程專業(yè)的需求，學(xué)生能夠利用XRD 對材料進行鑒定。教學(xué)內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與導(dǎo)出、尋峰（半高寬）、成分鑒定、晶格常數(shù)的確定、晶粒尺寸與殘余應(yīng)力及位錯密度之間的關(guān)系、尋峰報告的導(dǎo)出、PDF 卡片的查找、導(dǎo)出及繪圖。

項目四：三種軟件的簡單綜合訓(xùn)練。以ZnO 薄膜的XRD測試結(jié)果為素材，首先要求學(xué)生利用XRD 分析軟件對測試結(jié)果進行分析，要求得出的結(jié)果包括衍射峰（峰位）、半高寬、晶格常數(shù)、晶粒尺寸、殘余應(yīng)力、位錯密度（做成表格）；利用Origin 將ZnO 的XRD 測試結(jié)果繪制成符合規(guī)范的數(shù)據(jù)圖；最后，要求學(xué)生對ZnO 的XRD 測試結(jié)果進行合理分析與討論，并撰寫成一個簡單的實驗報告，并利用文獻管理軟件按照指定的格式插入恰當(dāng)?shù)?～10 篇參考文獻，培養(yǎng)學(xué)生綜合文獻的能力。

3 實踐與探索

本課程的教學(xué)內(nèi)容都是著重于實際應(yīng)用的，而且產(chǎn)出成果是比較明確、可以量化的。因而，本課程在OBE 理念的實踐上，具有先天優(yōu)勢?；贠BE 的理念和本課程的實際情況，筆者提出了如下教學(xué)步驟：①明確教學(xué)目標(biāo)——提出項目的具體目標(biāo)；②素質(zhì)能力培養(yǎng)——教師演練完成目標(biāo)所需的技巧；③模仿訓(xùn)練——學(xué)生參照步驟②的技巧，練習(xí)完成與教學(xué)目標(biāo)類似的作品或者案例；④成果產(chǎn)出——完成具體的作品（項目），并記錄好完成作品的詳細步驟，以備后面繼續(xù)學(xué)習(xí)和使用；⑤持續(xù)改進——教師對學(xué)生的作品進行點評，學(xué)生完善自己的技巧和作品；⑥同時根據(jù)教學(xué)效果，優(yōu)化整個教學(xué)環(huán)節(jié)。

在實際教學(xué)過程中，部分學(xué)生所采用的軟件版本是最新版，與筆者所采用的存在差異。采用最新版軟件的這部分學(xué)生在教師演練環(huán)節(jié)需要更多的時間去尋找操作圖標(biāo)，有時候會錯過教師的部分操作環(huán)節(jié)，因而有少量的學(xué)生難以完成作品。針對這一問題，筆者提出了兩種解決方案：以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，要求這部分學(xué)生安裝和教師相同版本的軟件，保證教學(xué)效果；以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)活動——鼓勵已經(jīng)能夠應(yīng)用新版本軟件的學(xué)生分享自己的成功經(jīng)驗，通過實操演示或者共享詳細操作流程等方式，幫助有困難的學(xué)生完成作品。

4 總結(jié)

由問卷調(diào)查可知，大部分學(xué)生對本課程是比較認可，認為學(xué)習(xí)本課程后，基本能夠應(yīng)用所需知識進行科技繪圖、XRD 數(shù)據(jù)分析和文獻管理；大部分學(xué)生的成績在良好及以上。參加課外科技活動的學(xué)生感覺收獲很大，處理和分析科研數(shù)據(jù)的能力得到了較大提高。部分學(xué)生反映，課堂練習(xí)時間不夠，案例偏少。此外，還發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對本課程的興趣不高。針對實踐中發(fā)現(xiàn)的問題，筆者提出以下改進建議。

課程的開課時間安排在第七學(xué)期為宜。畢業(yè)論文一般在該學(xué)期開始。根據(jù)學(xué)以致用和利益驅(qū)動原則，一旦學(xué)生清楚地知道本課程所學(xué)內(nèi)容全部都是對畢業(yè)論文有用的“干貨”內(nèi)容，可以有效提高畢業(yè)論文的質(zhì)量，那么學(xué)生的努力程度和積極性就會得到極大提高，與其他學(xué)期形成鮮明的對比。

必修課與選修課同時進行。本科生積極參與課外科技活動是本院的一大特色。很多學(xué)生從大一就開始從事科研活動。這部分學(xué)生急需科研繪圖、XRD 分析以及文獻管理的技巧。允許這部分學(xué)生以選修的形式加入必修的班級，提前選修本課程，這樣可以幫助這部分學(xué)生更好地發(fā)展和成長，促進學(xué)院人才培養(yǎng)工作的開展。

積極開展科技繪圖競賽。通過舉辦科技繪圖競賽（除了最后的作品，參賽人員還需要提供詳細的制圖步驟以及視頻），提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時可以收集更多的教學(xué)素材，促進本課程教學(xué)質(zhì)量的提高。