適應新工科背景要求的《計算機在材料學中的應用》考核模式探究

張明偉 董抒華 孫武珠 高冬云 山東理工大學 材料科學與工程學院 辛樂 淄博師范高等專科學校 山東淄博 255130

前言：

新工科背景下對材料學科學生的計算機應用能力提出新的要求?！队嬎銠C在材料學中的應用》課程是針對材料學科所涵蓋各本科專業(yè)學生開設的一門專業(yè)基礎課程，該課程是將先進的分析軟件、繪圖工具、辦公軟件、模擬軟件應用在材料研究、生產過程中，對材料和產品進行優(yōu)選、分析、測定、表述、繪制、模擬等。通過該課程的學習在材料合成及性能分析方面有重要的指導作用，對產品質量檢測結果、材料性能改進等方面有重要的支撐作用。本課程傳統的教學方法主要是系統地學習該領域相關理論知識，通過上機鞏固所學知識點。但該模式造成課堂知識與實際應用的結合不強，不能科學地鍛煉學生對所學知識的靈活運用能力，不能很好地培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，使學生感覺學習理論知識時空洞泛泛，理論知識和實際應用的脫節(jié)，學生的獨立思考能力和解決問題的能力得不到有效鍛煉。學生畢業(yè)后，正確、高效使用先進計算機軟件來提高科研、生產能力，正確處理、分析數據的能力欠缺。本研究定位在掌握基本理論和基本軟件操作的同時，突出計算機在實際生產、科研中應用能力的培養(yǎng)，強調學以致用、學有所用、會學善用。

研究現狀：

在新工科的大背景下，我國高校要加快建設和發(fā)展新工科，其中一方面就是推動現有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，要求探索實施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”。山東理工大學作為地方高校要發(fā)揮對區(qū)域經濟發(fā)展和產業(yè)轉型升級的支撐作用，主動對接地方經濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術創(chuàng)新需求。淄博是我國著名的材料名城，材料學科以培養(yǎng)從事材料領域科學研究與教學、技術開發(fā)、工藝設計及經營管理等方面的能力，基礎厚、能力強、素質高、具有創(chuàng)新精神的應用型高級人才為目標。為做好材料學科學生從學校到社會的良好銜接，培養(yǎng)學生實踐動手能力，與企業(yè)實際需要對接，與繼續(xù)學習的能力需求對接，為培養(yǎng)實踐能力強的應用型技術人才奠定基礎。

為較好地掌握國內目前《計算機在材料學中的應用》課程的教學考核模式，先后到山東大學、同濟大學、北京理工大學、山東師范大學、濟南大學、青島大學進行了調研。目前國內開設該課程的內容涵蓋常用計算方法，數值分析，計算模擬，常用分析繪圖軟件，以及工程控制、企業(yè)管理相關的一些理論概念。但各個學校的教學側重點和考核方式都存在較大差異。我?，F有的教學考核模式不能充分適應該課程的特點，理論知識的儲備比例偏高。在學生具備基本的計算機操作能力的前提下，應加大理論知識和動手能力的結合，增加上機操作環(huán)節(jié)的比例，提高學生本身實踐能力。我們認為，對于材料類專業(yè)學生而言，現階段需要掌握數值分析、常用分析繪圖模擬專業(yè)軟件以及必要的office操作技能。使學生學習完本課程后具備科學研究的基本方法，掌握研究過程中常用到的基本分析繪圖模擬軟件，并能利用辦公軟件掌握科技論文的寫作排版技巧、科技幻燈片的規(guī)范制作。此部分知識點采用傳統的試卷考試方式進行考核既不科學、也很難準確評判學生學習能力。造成學生死記硬背，知識運用能力差，與素質教育的宗旨相違背，并且不能合適的評價學生的真實水平和能力。因此迫切需要一套適合新工科背景下材料類學生的《計算機在材料學中的應用》教學考核體系。

研究的必要性：

根據學生就業(yè)的需要以及進一步研究對專業(yè)技能的需求，建立和完善能夠提高材料類各專業(yè)本科生運用計算機軟件科學、高效、快捷解決實際問題能力的《計算機在材料學中的應用》考核體系，探索提高學生研究實踐能力的考核內容和考核模式是本研究的關鍵問題?？己藘热莺涂己梭w系要能夠體現以下兩方面的內容：一是社會需要學生具備何種計算機在材料分析、測試、加工等方面的素質和技能，二是如何處理好基礎理論講授與實際應用的關系，在保障學生掌握基本原理和實驗操作技能的基礎上，增加對實際問題分析、處理、總結、反饋、改進的技能培養(yǎng)。

考試改革是課程建設和課程改革的重要組成部分，深化考試改革，可以對學生的學習產生正面積極的影響。計算機類的大部分課程由于其實踐性強和應用性強的特點，在考試時，除了應檢測學生基礎理論知識的掌握程度之外，還應該強化其運用知識的能力，僅僅依靠傳統的考試內容和考試方法很難反映出學生的真實水平。而計算機類課程的考試改革并不是簡單地在期末添加一個上機操作測試或者將期末的筆試改為上機操作測試，而是要能夠較全面地體現出學生對所學知識的掌握水平，那么就不能僅僅在期末考察，而應該貫穿整個學期的學習過程中。為解決上述問題，課題組探索了在計算機類課程全過程無紙化考核模式。本研究以現代教學理念為指導，以信息技術為支持，改革教學考核方法，提高學習效率，完善教學考核體系。

研究內容：

無紙化考試，就是將學習、測試及最終考核的過程全部在計算機中進行，然后由教師通過系統收分，或根據完成程度給予分數的一種考試方式。自我校材料學科開設計算機類課程以來，從開始的卷面考試到后來的卷面與上機考試相結合，都無法很好地評測學生知識掌握及靈活運用能力。鑒于計算機類課程的特點，無紙化考試將是此類課程最科學的考核方式。計算機類課程實行全過程無紙化考試的意義有下面四個方面：

1、課程性質的需要?，F在的計算機類課程，種類繁多，不過多數課程都有這樣一個特點：就是通過一個操作過程能得到一個結果。如果通過卷面來考核，只能得到一個結果，可是如果是上機操作，就不只是看到了結果，也會看到操作過程。

2、課程教學方式改革的需要。一般情況下，計算機課程需要在多媒體教學方式下完成。早期的計算機課程通過普通的教學方式來教學生學習，教師在講臺上講學生無法及時操作實踐，而需要學生通過記憶來接受，經常是學生記得了這個，而忘了那個，如果不能及時上機操作，更是紙上談兵。所以考試方式一般是通過出卷面考試來完成，而出的題目不外乎是簡單的操作過程描述，或是名詞解釋或者簡答之類。而實行多媒體教學后，學生不但可以通過直觀教學方式學到知識，也會及時應用到實際中去。這樣，卷面考試就已經完全不能考核學生的真實知識水平，這就需要通過無紙化考試來考核學生了。

3、對學生進行考核的需要。卷面考試有一個很大的弊端：可以知道學生的考試成績，卻無法知道學生對這門課程的掌握程度。因為學生只能通過記憶來完成文字性的描述，卻可能不會獨立完成一個數據庫的建立、輸入、修改，并有可能是課程結束了，考試過后也就忘了。而上機考試不但需要學生記住某些指令，更需要他們親自完成操作。一般來說，操作過程往往會比記文字性的東西記得牢固。再有，考核學生不一定要通過結果來定學生的成績的，無紙化考試時老師有一定的自主性，他可以通過學生的平時表現和考試過程來給定學生成績。學生考核也不受指定教材困擾，不受不同教師教什么、考什么、怎么評判而左右學習過程，真正成為學習的主體，提高學習的興趣。

4、實現自動化的需要。早期的計算機類課程考試，需要教師出題、打印、印刷、分卷、收卷、判分、錄入等繁瑣的程序，但這些程序是必須的，缺少任意一項都不會是一個完整的考試。實行無紙化考試后，教師只需要在一臺計算機中建立科學的習題庫和試題庫，然后在測試和考試過程中學生進入題庫中抽取題目就可以在自己的計算機上進行操作了。無紙化考試系統可以極大地提高考試的靈活性、公正性、可信度和工作效率，而且大大節(jié)省了紙張，也節(jié)省了老師和學生的時間，實現了自動化。

采取過程性考核與水平性考核相結合的方式，考核方式全部無紙化。過程性考核貫穿學生的整個工作學習過程。每學完一個模塊, 從習題庫中抽取題目練習后進行階段測驗，考核模式與最終綜合考試模式一致 習題庫題型與試題庫題型重復率不超過20%。水平性考核也就是期末考核, 在學生完成各階段測驗并且成績達到一定分值后（此分值需要兩輪教學周期后設定）進行水平性考核。階段考核和期末考核各占一定比例（此比例需要兩輪教學周期后確定）。設置的題目要突出能力考核,要有利于學生總結與發(fā)揮,激發(fā)個人思考。通過多做多練從而培養(yǎng)學生的計算機操作能力。將學習項目細化, 建立習題庫、試題庫，用于課堂練習、階段測驗及最后考試。弱化基本概念題，占比小于10%。重點考察常規(guī)能力的掌握（此部分權重占比70%），能夠運用所學知識科學的進行試驗的設計，試驗條件的選取并掌握計算模擬的基礎理論知識 掌握材料領域常用的分析軟件、科技繪圖軟件及專業(yè)模擬軟件 掌握長篇文檔的排版以及科技幻燈片的制作。使學生在后期的畢業(yè)論文寫作、畢業(yè)答辯以及后續(xù)研究工作過程中能夠熟練、科學的應用該辦公軟件。設置20%左右綜合題型，考察學生綜合運用知識的能力，便于區(qū)分成績檔次。

新工科背景下的無紙化考試首先要科學合理設置題庫。題庫中各模塊題目要兼顧知識點考核范圍及不同學生抽中題目的可比性 合理量化各部分成績占比。建立一套科學合理的考核方法，建立一種有效的教學考核形式，促進學生課堂理論知識的學習與實踐操作能力的結合，鞏固專業(yè)知識的同時，掌握運用計算機處理問題的能力，提高綜合技能和科學素養(yǎng)。因此考核方式的改革主要體現在：考試形式多樣化，考題設置應用化，成績評定多元化?？荚囆问蕉鄻踊?，不單局限于期末一次性筆試考核，注重平時課堂及上機測試情況 考題設置應用化，面向具體問題，使用實際案例進行教學，增強實用性、目的性和針對性 成績評定多元化，建立課堂成績、隨堂測試成績、上交作業(yè)成績等多元、全方位的評定體系。

實施效果：

通過對授課內容的梳理，課堂授課和上機內容的優(yōu)化以及課堂授課模式和考核模式的改革，構筑符合材料類學生學習需求、滿足學生對課程知識能力的要求、有助于畢業(yè)后從事行業(yè)的應用的課程知識體系和學習考核模式。讓學生真正學到有用的知識、掌握能夠用的上的能力，適用于行業(yè)發(fā)展需求和個人知識體系構建。科學合理的無紙化考試有利于考教分離，提高教學質量。由于是在計算機上考試，題多面廣，避免了學生的猜題、押題現象，實現了考教分離，而且題目不同也避免了學生之間互相抄襲等舞弊現象 有利于提高學生綜合運用知識的能力。題目設置的區(qū)分度較高，不僅考查了學生的學習水平，也能體現學生運用知識的綜合技能 能提高學生的答題效率和答題質量。題庫無紙化考試是可以自定義考試時間和題量，教師可根據實際情況，組織試題，并結合各考核模塊特點設定考試時間及題量。學生在學習過程中，也可以根據自己的實際能力，選擇題型和題量，增強自主學習能力。計算機類課程采用無紙化考試，突出了實踐能力培養(yǎng)，考出了實際應用水平。以增強學生知識掌握運用能力為導向，結合課程目標設置的學習內容和考核方式不僅提高了學生的學習積極性，而且使學生能夠自如的運用知識，學以致用。采用過程性考核，學生學習的過程時刻被檢驗，被量化。充分運用信息化平臺，加大了對課程監(jiān)控的力度，學生也能更加明確學習的目的及所學知識的重要性，能充分發(fā)揮考試對課程的指導性作用，達到教、學、考、用四者的和諧統一。

致謝：感謝山東理工大學第三批信息化教學改革項目（計算機在材料學中的應用）、高水平應用型專業(yè)群建設項目（材料科學與工程）支持。