张明伟 董抒华 孙武珠 高冬云 山东理工大学 材料科学与工程学院 辛乐 淄博师范高等专科学校 山东淄博 255130
前言：
新工科背景下对材料学科学生的计算机应用能力提出新的要求。《计算机在材料学中的应用》课程是针对材料学科所涵盖各本科专业学生开设的一门专业基础课程，该课程是将先进的分析软件、绘图工具、办公软件、模拟软件应用在材料研究、生产过程中，对材料和产品进行优选、分析、测定、表述、绘制、模拟等。通过该课程的学习在材料合成及性能分析方面有重要的指导作用，对产品质量检测结果、材料性能改进等方面有重要的支撑作用。本课程传统的教学方法主要是系统地学习该领域相关理论知识，通过上机巩固所学知识点。但该模式造成课堂知识与实际应用的结合不强，不能科学地锻炼学生对所学知识的灵活运用能力，不能很好地培养学生分析问题、解决问题的能力，使学生感觉学习理论知识时空洞泛泛，理论知识和实际应用的脱节，学生的独立思考能力和解决问题的能力得不到有效锻炼。学生毕业后，正确、高效使用先进计算机软件来提高科研、生产能力，正确处理、分析数据的能力欠缺。本研究定位在掌握基本理论和基本软件操作的同时，突出计算机在实际生产、科研中应用能力的培养，强调学以致用、学有所用、会学善用。研究现状：
在新工科的大背景下，我国高校要加快建设和发展新工科，其中一方面就是推动现有工科专业的改革创新，要求探索实施工程教育人才培养的“新模式”。山东理工大学作为地方高校要发挥对区域经济发展和产业转型升级的支撑作用，主动对接地方经济社会发展需要和企业技术创新需求。淄博是我国著名的材料名城，材料学科以培养从事材料领域科学研究与教学、技术开发、工艺设计及经营管理等方面的能力，基础厚、能力强、素质高、具有创新精神的应用型高级人才为目标。为做好材料学科学生从学校到社会的良好衔接，培养学生实践动手能力，与企业实际需要对接，与继续学习的能力需求对接，为培养实践能力强的应用型技术人才奠定基础。为较好地掌握国内目前《计算机在材料学中的应用》课程的教学考核模式，先后到山东大学、同济大学、北京理工大学、山东师范大学、济南大学、青岛大学进行了调研。目前国内开设该课程的内容涵盖常用计算方法，数值分析，计算模拟，常用分析绘图软件，以及工程控制、企业管理相关的一些理论概念。但各个学校的教学侧重点和考核方式都存在较大差异。我校现有的教学考核模式不能充分适应该课程的特点，理论知识的储备比例偏高。在学生具备基本的计算机操作能力的前提下，应加大理论知识和动手能力的结合，增加上机操作环节的比例，提高学生本身实践能力。我们认为，对于材料类专业学生而言，现阶段需要掌握数值分析、常用分析绘图模拟专业软件以及必要的office操作技能。使学生学习完本课程后具备科学研究的基本方法，掌握研究过程中常用到的基本分析绘图模拟软件，并能利用办公软件掌握科技论文的写作排版技巧、科技幻灯片的规范制作。此部分知识点采用传统的试卷考试方式进行考核既不科学、也很难准确评判学生学习能力。造成学生死记硬背，知识运用能力差，与素质教育的宗旨相违背，并且不能合适的评价学生的真实水平和能力。因此迫切需要一套适合新工科背景下材料类学生的《计算机在材料学中的应用》教学考核体系。
研究的必要性：
根据学生就业的需要以及进一步研究对专业技能的需求，建立和完善能够提高材料类各专业本科生运用计算机软件科学、高效、快捷解决实际问题能力的《计算机在材料学中的应用》考核体系，探索提高学生研究实践能力的考核内容和考核模式是本研究的关键问题。考核内容和考核体系要能够体现以下两方面的内容：一是社会需要学生具备何种计算机在材料分析、测试、加工等方面的素质和技能，二是如何处理好基础理论讲授与实际应用的关系，在保障学生掌握基本原理和实验操作技能的基础上，增加对实际问题分析、处理、总结、反馈、改进的技能培养。考试改革是课程建设和课程改革的重要组成部分，深化考试改革，可以对学生的学习产生正面积极的影响。计算机类的大部分课程由于其实践性强和应用性强的特点，在考试时，除了应检测学生基础理论知识的掌握程度之外，还应该强化其运用知识的能力，仅仅依靠传统的考试内容和考试方法很难反映出学生的真实水平。而计算机类课程的考试改革并不是简单地在期末添加一个上机操作测试或者将期末的笔试改为上机操作测试，而是要能够较全面地体现出学生对所学知识的掌握水平，那么就不能仅仅在期末考察，而应该贯穿整个学期的学习过程中。为解决上述问题，课题组探索了在计算机类课程全过程无纸化考核模式。本研究以现代教学理念为指导，以信息技术为支持，改革教学考核方法，提高学习效率，完善教学考核体系。
研究内容：
无纸化考试，就是将学习、测试及最终考核的过程全部在计算机中进行，然后由教师通过系统收分，或根据完成程度给予分数的一种考试方式。自我校材料学科开设计算机类课程以来，从开始的卷面考试到后来的卷面与上机考试相结合，都无法很好地评测学生知识掌握及灵活运用能力。鉴于计算机类课程的特点，无纸化考试将是此类课程最科学的考核方式。计算机类课程实行全过程无纸化考试的意义有下面四个方面：1、课程性质的需要。现在的计算机类课程，种类繁多，不过多数课程都有这样一个特点：就是通过一个操作过程能得到一个结果。如果通过卷面来考核，只能得到一个结果，可是如果是上机操作，就不只是看到了结果，也会看到操作过程。
2、课程教学方式改革的需要。一般情况下，计算机课程需要在多媒体教学方式下完成。早期的计算机课程通过普通的教学方式来教学生学习，教师在讲台上讲学生无法及时操作实践，而需要学生通过记忆来接受，经常是学生记得了这个，而忘了那个，如果不能及时上机操作，更是纸上谈兵。所以考试方式一般是通过出卷面考试来完成，而出的题目不外乎是简单的操作过程描述，或是名词解释或者简答之类。而实行多媒体教学后，学生不但可以通过直观教学方式学到知识，也会及时应用到实际中去。这样，卷面考试就已经完全不能考核学生的真实知识水平，这就需要通过无纸化考试来考核学生了。
3、对学生进行考核的需要。卷面考试有一个很大的弊端：可以知道学生的考试成绩，却无法知道学生对这门课程的掌握程度。因为学生只能通过记忆来完成文字性的描述，却可能不会独立完成一个数据库的建立、输入、修改，并有可能是课程结束了，考试过后也就忘了。而上机考试不但需要学生记住某些指令，更需要他们亲自完成操作。一般来说，操作过程往往会比记文字性的东西记得牢固。再有，考核学生不一定要通过结果来定学生的成绩的，无纸化考试时老师有一定的自主性，他可以通过学生的平时表现和考试过程来给定学生成绩。学生考核也不受指定教材困扰，不受不同教师教什么、考什么、怎么评判而左右学习过程，真正成为学习的主体，提高学习的兴趣。
4、实现自动化的需要。早期的计算机类课程考试，需要教师出题、打印、印刷、分卷、收卷、判分、录入等繁琐的程序，但这些程序是必须的，缺少任意一项都不会是一个完整的考试。实行无纸化考试后，教师只需要在一台计算机中建立科学的习题库和试题库，然后在测试和考试过程中学生进入题库中抽取题目就可以在自己的计算机上进行操作了。无纸化考试系统可以极大地提高考试的灵活性、公正性、可信度和工作效率，而且大大节省了纸张，也节省了老师和学生的时间，实现了自动化。
采取过程性考核与水平性考核相结合的方式，考核方式全部无纸化。过程性考核贯穿学生的整个工作学习过程。每学完一个模块, 从习题库中抽取题目练习后进行阶段测验，考核模式与最终综合考试模式一致 习题库题型与试题库题型重复率不超过20%。水平性考核也就是期末考核, 在学生完成各阶段测验并且成绩达到一定分值后（此分值需要两轮教学周期后设定）进行水平性考核。阶段考核和期末考核各占一定比例（此比例需要两轮教学周期后确定）。设置的题目要突出能力考核,要有利于学生总结与发挥,激发个人思考。通过多做多练从而培养学生的计算机操作能力。将学习项目细化, 建立习题库、试题库，用于课堂练习、阶段测验及最后考试。弱化基本概念题，占比小于10%。重点考察常规能力的掌握（此部分权重占比70%），能够运用所学知识科学的进行试验的设计，试验条件的选取并掌握计算模拟的基础理论知识 掌握材料领域常用的分析软件、科技绘图软件及专业模拟软件 掌握长篇文档的排版以及科技幻灯片的制作。使学生在后期的毕业论文写作、毕业答辩以及后续研究工作过程中能够熟练、科学的应用该办公软件。设置20%左右综合题型，考察学生综合运用知识的能力，便于区分成绩档次。
新工科背景下的无纸化考试首先要科学合理设置题库。题库中各模块题目要兼顾知识点考核范围及不同学生抽中题目的可比性 合理量化各部分成绩占比。建立一套科学合理的考核方法，建立一种有效的教学考核形式，促进学生课堂理论知识的学习与实践操作能力的结合，巩固专业知识的同时，掌握运用计算机处理问题的能力，提高综合技能和科学素养。因此考核方式的改革主要体现在：考试形式多样化，考题设置应用化，成绩评定多元化。考试形式多样化，不单局限于期末一次性笔试考核，注重平时课堂及上机测试情况 考题设置应用化，面向具体问题，使用实际案例进行教学，增强实用性、目的性和针对性 成绩评定多元化，建立课堂成绩、随堂测试成绩、上交作业成绩等多元、全方位的评定体系。
实施效果：
通过对授课内容的梳理，课堂授课和上机内容的优化以及课堂授课模式和考核模式的改革，构筑符合材料类学生学习需求、满足学生对课程知识能力的要求、有助于毕业后从事行业的应用的课程知识体系和学习考核模式。让学生真正学到有用的知识、掌握能够用的上的能力，适用于行业发展需求和个人知识体系构建。科学合理的无纸化考试有利于考教分离，提高教学质量。由于是在计算机上考试，题多面广，避免了学生的猜题、押题现象，实现了考教分离，而且题目不同也避免了学生之间互相抄袭等舞弊现象 有利于提高学生综合运用知识的能力。题目设置的区分度较高，不仅考查了学生的学习水平，也能体现学生运用知识的综合技能 能提高学生的答题效率和答题质量。题库无纸化考试是可以自定义考试时间和题量，教师可根据实际情况，组织试题，并结合各考核模块特点设定考试时间及题量。学生在学习过程中，也可以根据自己的实际能力，选择题型和题量，增强自主学习能力。计算机类课程采用无纸化考试，突出了实践能力培养，考出了实际应用水平。以增强学生知识掌握运用能力为导向，结合课程目标设置的学习内容和考核方式不仅提高了学生的学习积极性，而且使学生能够自如的运用知识，学以致用。采用过程性考核，学生学习的过程时刻被检验，被量化。充分运用信息化平台，加大了对课程监控的力度，学生也能更加明确学习的目的及所学知识的重要性，能充分发挥考试对课程的指导性作用，达到教、学、考、用四者的和谐统一。致谢：感谢山东理工大学第三批信息化教学改革项目（计算机在材料学中的应用）、高水平应用型专业群建设项目（材料科学与工程）支持。
