Origin軟件在《數據處理與論文寫作》課程教學中的應用

張媛媛++李斌

摘要：《數據處理與論文寫作》是農科院校多個專業的必修課程。該課程中的數據處理部分因理論性強、內容抽象等原因嚴重影響該課程的教學效果。將功能強大、靈活易用的Origin軟件應用到《數據處理與論文寫作》課程的數據處理中，既能提高教學效果，又能提高學生的學習效率和實際運用能力。本文將介紹Origin軟件的特點和功能，并通過實例演示分析Origin軟件在數據處理教學中的優勢。

關鍵詞：數據處理；Origin軟件；軟件教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）28-0231-02

《數據處理與論文寫作》是農科院校多個專業的必修課程。該課程對于指導、幫助本科生開展課程實驗和畢業論文設計以及畢業后從事科學研究及生產實踐具有重要作用。該課程包括數據處理和論文寫作兩部分，其中數據處理是該課程的重點。但對工科基礎比較薄弱的農科院校學生而言，數據處理部分具有理論性強、內容抽象、對高等數學和概率論與數理統計等先修課程要求較高等特點[1]，使學生難以掌握該部分內容。課堂調查表明，學生在心理上對該部分內容容易產生一定的抵觸情緒，學習興趣較低，學習效果較差。因此，在學生認知不足、學習積極性不高的情況下，如何加強學生在數據處理學習中的主動性，提高教學效果，是《數據處理與論文寫作》課程教師迫切需要解決的問題。

鑒于現在大學生的計算機操作能力普遍較強的特點，在《數據處理與論文寫作》教學中引入計算機教學為該課程改革提供了契機。本課程選擇當今世界上最著名的科技繪圖和數據分析軟件之一——Origin軟件進行數據處理的計算機教學。

一、Origin軟件的簡介和特點

Origin軟件是美國OriginLab公司開發的科技繪圖和數據分析軟件。自1991年問世以來，該軟件一直在不斷升級，目前已發展到Origin 9.1版[2]。

和當前流行的圖形和可視化的數據分析軟件Matlab、Mathmatica、SAS等相比，采用Origin軟件進行數據分析和科學繪圖，不需要任何計算機編程基礎，也無需熟悉大量的函數和命令，只需單擊工具條按鈕或者選擇菜單命令即可以完成大部分工作。此外，Origin可使用自身的腳本語言LabTalk控制軟件，該語言可使用內置的基于C/C++的編譯語言Origin C進行擴展。因此，Origin軟件具有功能強大、操作簡便等特點，既適合于一般的作圖需求，也能夠滿足復雜的數據分析和圖形處理。因此，Origin軟件已經成為廣泛流行和國際科技出版界公認的標準作圖工具，是科學研究和工程工作者常用的軟件之一[3]。

二、Origin軟件的基本功能

Origin軟件在科技繪圖、統計描述和統計檢驗等方面功能豐富，這為《數據處理與論文寫作》課程中的數據處理提供了便利條件。其功能可分類總結如下：（1）科技繪圖：Origin軟件可以提供幾十種二維和三維的圖形模板，包括直線圖、描點圖、向量圖、柱狀圖、餅圖、區域圖、箱線圖、極坐標圖、氣泡圖、三角坐標圖、彩色映射圖以及各種3D圖和統計用圖等，用戶可以使用這些模板制圖，還可以自定義繪圖模板；Origin還具備繪制更為復雜的多變量、多數據集的多層圖的功能，可以產生雙X軸、雙Y軸圖等；可以進行線性擬合、多項式擬合、S形曲線擬合等，還可以根據需要設定函數進行擬合；同時，Origin能夠提供擬合參數等[3]。（2）統計描述：可以采用Origin進行常用的統計描述，如最大值、最小值、中位數、極差、和、數據點數、平均值、方差、標準偏差、平均值的標準誤差、權重和、峰度、偏度及百分位數等。（3）統計檢驗：Origin軟件中常見的統計檢驗函數有單樣本t檢驗、獨立雙樣本t檢驗、卡方檢驗、單因素方差分析、雙因素方差分析、存活率分析等。

三、教學實例分析

《數據處理與論文寫作》的數據處理部分包括很多理論內容，例如假設檢驗和方差分析及多重比較的基本原理等。這些內容的講授通常涉及到大量的公式推導和計算，這使得教師難以在有限的課堂時間內高效地傳遞這些信息，還易引起學生的厭學情緒，使學生對知識的接受程度較低，教學效果不理想。例如，在講解有重復的雙因素方差分析時，需要計算矯正數、總平方和及其自由度、水平組合平方和及其自由度、兩個因素的平方和及其自由度、交互作用平方和及其自由度、誤差平方和及其自由度、相應均方等統計量，計算任務繁重，學生尤其難以接受手工計算，故在教學過程中將Origin軟件引入教學。具體實現過程如下例題所示。

例題：為提高果汁飲料的口感，研究果汁的pH值（A）和蔗糖添加量（B）兩個因素不同水平組合對果汁感官評分的影響。果汁的pH值為3.5、4.0、4.5，蔗糖添加量為10%、15%、20%。每個水平組合重復3次，進行完全隨機化試驗。試驗指標為感官評分越高越好。試驗結果如表1所示。試分析各pH值和蔗糖添加量水平下果汁的感官評分是否存在顯著差異？

該題目的完成需要先分析pH值和蔗糖添加量對果汁的感官評分是否有顯著影響，在此基礎上進行多重比較。采用Origin軟件分析，步驟如下：（1）按照下列方式將數據錄入到origin軟件的工作表中，或者選擇File/Import將其他數據文件直接調入工作表中；（2）在Statistics選項中選擇ANOVA/Two-way ANOVA；（3）在所彈出的對話框中的數據錄入區域錄入對應數據，選擇結果輸出的內容：統計描述（Descriptive Statistics）和多重比較（Means Comparison），并明確多重比較結果輸出時所采用的顯著性水平和多重比較的方法（如Tukey、Fisher檢驗等），點擊OK確認輸出結果；（4）根據結果（如表2所示）做出判斷。

從表2的結果可以看出，Origin軟件所輸出的結果直觀，無需進行復雜的計算和查找F值表等即可做出判斷。

在實際教學過程中，可以先進行數據分析的軟件演示，讓學生對采用Origin軟件開展方差分析建立感性認識，減少學生的畏難心理，為進行方差分析的理論教學做好鋪墊；同時，在后期的上機操作訓練中，學生的學習積極性得到調動，教學效果得到充分提升。

Origin軟件靈活、多變、強大的科技繪圖功能能夠極大地激發學生的學習興趣，提高學生的繪圖水平，對進一步順利完成畢業論文乃至未來的科研任務也起到了至關重要的作用。采用Origin進行多個統計量計算時，單擊工具條按鈕可一步完成所有統計量的計算，通過簡單的課堂練習即可掌握；而在統計檢驗中，學生在軟件操作過程中營造了互動的課堂氛圍，提高了他們的課堂參與度。Origin軟件在《數據處理與論文寫作》中的應用很好地詮釋了現代信息技術與教育事業的強強聯合，使得該課程數據處理部分的教學變得更加容易、簡便，擺脫了傳統的利用計算器進行計算的方式，簡化了計算程序，優化了該課程的教學效果。值得注意的是，盡管Origin軟件能夠幫助學生實現復雜的計算，但在教學中也應引導學生認識到Origin軟件只是工具，必要的理論知識學習才是用好該工具的前提。此外，由于課堂中的學習時間有限，而軟件的使用需要在實際應用中反復探索、實踐與總結，因此應引導學生加強課后的練習和使用，使之完全掌握該軟件，以適應新的經濟形式下社會對理論與實踐能力兼備型人才的需求。

參考文獻：

[1]王欽德，楊堅.食品試驗設計與統計分析[M].北京：中國農業大學出版社，2003.

[2]http：//www.originlab.com/.

[3]方安平，葉衛平.Origin 8.0實用指南[M].北京：機械工業出版社，2009.endprint