《計(jì)算機(jī)在材料學(xué)中的應(yīng)用》課程說(shuō)課設(shè)計(jì)

董抒華，張明偉，焦學(xué)健，譚洪生，朱國(guó)全

(1.山東理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 淄博 255049；2.山東理工大學(xué) 交通與車輛工程學(xué)院，山東 淄博 255049)

1 課程性質(zhì)與定位

《計(jì)算機(jī)在材料學(xué)中的應(yīng)用》是材料科學(xué)與工程、高分子材料科學(xué)與工程和材料化學(xué)專業(yè)的重要必修課程，是培養(yǎng)復(fù)合型人才專業(yè)課程之一[1]。計(jì)算材料學(xué)是一門(mén)材料與計(jì)算機(jī)交叉的學(xué)科，本課程旨在使學(xué)生熟練掌握計(jì)算機(jī)在材料學(xué)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)分析、解決材料科學(xué)問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和專業(yè)素質(zhì)，從而為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該課程開(kāi)設(shè)在第6學(xué)期，共32學(xué)時(shí)，其中授課12學(xué)時(shí)，上機(jī)20學(xué)時(shí)。先修課程是《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》《Basic語(yǔ)言》《機(jī)械制圖》《材料科學(xué)基礎(chǔ)》等課程。

2 教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)主要分為知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)：

(1) 知識(shí)目標(biāo)：掌握國(guó)內(nèi)外材料領(lǐng)域中常見(jiàn)軟件操作和應(yīng)用。

(2) 能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決材料科學(xué)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

(3)素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生具有鉆研好學(xué)、專注好學(xué)的精神，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)。

3 內(nèi)容設(shè)計(jì)

本課程主要涉及內(nèi)容為Origin在處理數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用、office軟件在化工化學(xué)中的應(yīng)用、photoshop的圖像處理應(yīng)用、AutoCAD在設(shè)備制圖中的應(yīng)用和Chemdraw在高分子材料中應(yīng)用。上機(jī)內(nèi)容為以科研項(xiàng)目案例為主，練習(xí)Origin在處理數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用、Word的排版、Excel軟件的應(yīng)用、photoshop的圖像處理應(yīng)用、AutoCAD和Chemdraw的應(yīng)用。

4 學(xué)情分析

本課程開(kāi)設(shè)在學(xué)生大三上學(xué)期，這個(gè)階段的學(xué)生有一定專業(yè)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，思維較活躍，理解能力較強(qiáng)，參與度較高，但個(gè)體在學(xué)習(xí)習(xí)慣和接受能力等方面存在明顯差異，因此需要在課堂中采用多種教學(xué)方法和手段調(diào)動(dòng)學(xué)生參與度和積極性，提高學(xué)生參與的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)探索和專注創(chuàng)新能力。

5 教學(xué)方法與手段

針對(duì)以上學(xué)情分析，通過(guò)課程建設(shè)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和改革，不斷創(chuàng)新和改革教學(xué)方法，讓學(xué)生學(xué)有所用并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，提高他們的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生思考和解決新問(wèn)題的創(chuàng)新能力，從而為本專業(yè)培養(yǎng)出優(yōu)秀的科研研究和生產(chǎn)技術(shù)人才。

5.1 采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目案例教學(xué)等多種教學(xué)方式

采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式授課模式，倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方式，設(shè)置疑問(wèn)讓學(xué)生帶著問(wèn)題去思考可以激發(fā)學(xué)生的求知欲[2-4]。教師先以傳統(tǒng)直觀式教學(xué)方式講解軟件應(yīng)用原理及界面，接著練習(xí)該軟件在項(xiàng)目案例中的應(yīng)用，拋磚引玉，再布置兩個(gè)思考題，以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)任務(wù)引領(lǐng)學(xué)生去思考，上機(jī)完成配套指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容和思考題，從而加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的概念、原理和應(yīng)用的理解。例如，講解origin處理數(shù)據(jù)時(shí)，基本案例練習(xí)后，布置一個(gè)比較復(fù)雜的圖要求學(xué)生課下自主上機(jī)完成(圖1)；在講解Photoshop處理圖片時(shí)結(jié)合國(guó)家基金項(xiàng)目中纖維預(yù)制件滲透率的計(jì)算要求完成如下圖片的合成(圖2)。

圖1 origin處理數(shù)據(jù)

圖2 Photoshop處理圖片

在練習(xí)Excel處理數(shù)據(jù)的時(shí)候和前面origin結(jié)合，給出科 研項(xiàng)目數(shù)據(jù)要求學(xué)生完成公式(1)求解截止波長(zhǎng)：

通過(guò)以上問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目案例教學(xué)方法調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與興趣，開(kāi)拓了學(xué)生的眼界，提高了學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

5.2 打造“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下立體化教材

采用屏幕錄像軟件將紙質(zhì)教材中案例操作過(guò)程實(shí)時(shí)講解錄制，編輯好后放在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)使得學(xué)生在上機(jī)時(shí)和課下線上線下隨時(shí)查閱學(xué)習(xí)；也可將網(wǎng)上查閱的典型案例在平臺(tái)上進(jìn)行分享。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，完善網(wǎng)上測(cè)試、習(xí)題練習(xí)等內(nèi)容。通過(guò)這種教學(xué)手段大大提高了學(xué)生上機(jī)效率，提高了學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣。

6 教學(xué)評(píng)價(jià)與考核方式

大學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)是教學(xué)終極問(wèn)題反饋的根本和核心，通過(guò)教學(xué)評(píng)價(jià)與考核能夠使得教師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并針對(duì)性進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，從而改進(jìn)教學(xué)授課方法和提高教學(xué)質(zhì)量，也是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效果的保障[5-6]。本課程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)收集調(diào)查問(wèn)卷或座談等方法積極開(kāi)展教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)，及時(shí)跟進(jìn)教學(xué)活動(dòng)過(guò)程和存在問(wèn)題。本課程強(qiáng)調(diào)過(guò)程考核，期末成績(jī)=出勤率考核+上機(jī)習(xí)題考核+網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)測(cè)試+期末考試。其中出勤率考核、上機(jī)習(xí)題各占10%，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)測(cè)試占20%，期末考試占60%。

7 教學(xué)反饋與效果

根據(jù)教學(xué)反饋內(nèi)容，學(xué)生普遍反映對(duì)該課程很感興趣，學(xué)生參與積極性大大提高，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用在專業(yè)方面能力得到提高，從而實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。

8 結(jié)語(yǔ)

本課程以教師引導(dǎo)為主，以學(xué)生為主體，課堂采用直接引導(dǎo)和問(wèn)題驅(qū)動(dòng)方法，上機(jī)結(jié)合項(xiàng)目案例進(jìn)行訓(xùn)練，打造“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下立體化教材，從而全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，拓寬思路及創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)向?qū)＜液屯姓f(shuō)課找到本課程的亮點(diǎn)，理清了教學(xué)改革的思路，提高了授課能力，從而切實(shí)提高“教”與“學(xué)”的效果。