Origin软件在大学生创新项目中的应用实践

摘要： 与Excel软件相比，Origin不仅可以根据数据绘制出包括条状、线形以及扇形和三维等满意的图形，还可以将几组数据放在同一个图中进行比较处理的同时进行分析。本文结合大学生创新项目实施中遇到的部分数据处理和分析，得出一些有关Origin软件的使用体会。为了给实施大学生创新项目提供更加完美的数据表达，希望最终得出的可视化数据制图和数据分析能够更加科学、直观和美观，因此，大学生在使用该软件的过程中，建议其能够一边学习并一边结合练习进行实践。

关键词： Origin软件；图层；应用；大学生创新项目

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0209-04

1 大学生创新项目由来

江苏省教育厅根据“江苏省高等学校教学质量与教学改革工程”总体安排，启动实施了江苏省高等学校大学生实践创新训练计划，以贯彻落实《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》（教高〔2007〕1号）和《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》（教高〔2007〕2号）精神并不断的提高大学生的实践创新能力。在进一步推动高等教育教学改革的同时创新培养人才的模式和教学方法，并且鼓励和支持大学生尽早参与科学研究、技术开发以及社会实践等创新活动，最终不断激发大学生学习的主动性、积极性和创造性，在提高大学生科学素质和文化素养的同时培养大学生的创新精神、创业精神和实践能力。在实施大学生创新项目过程中涉及到数据处理和分析，学生一般采用的是Excel软件，本文介绍另一种较新、更为实用和高级的数据分析软件——Origin软件。

2 Origin软件简介

Origin作为科学工作者和工程师常用的高级数据分析和制图工具，是OriginLab公司开发的图形可视化和数据分析软件。特别是Origin软件就像使用Excel和Word那样简单，既不需要具备计算机编程知识和矩阵知识，更不需要熟悉大量的函数和命令，只需要点击鼠标选择命令即可完成大部分工作，并获取满意的结果，是国际流行的分析软件之一。Origin主要包括数据制图和数据分析两大重要功能。用户在制图的过程中既可以使用既定的模板，也可以根据自己需要设置模板，这是因为Origin数据系统提供了各种2D和3D的图形模板。Origin数据分析主要包括排序、计算、统计、平滑以及拟合和频谱分析等，只需要单击工具条按钮或选择菜单命令即可使用这些功能强大的工具。

3 Origin和Excel比较

虽然Excel也具有数据可视化的功能，但是其以提供电子表格功能为主，仅是将数据进行简单的可视化，且在作图方面也不如Origin功能强大。如：限制数据的行数；分析图形时不能进行函数拟合，只能添加简单的趋势线，更没有积分和微分等计算功能。而Origin除了根据数据绘制满意图形外，还能够将几组数据放在同一个图中进行比较处理，更重要的实现了图形分析。因此，Origin很快成为大学生、研究生以及科技工作中常用的软件之一。本文结合大学生创新项目实施中涉及到的部分数据处理和分析，得出一些有关Origin软件的使用体会。

4 Origin应用实战示例

4.1 Origin软件界面 Origin软件与当前流行的Windows界面相似，是一个多文档界面应用程序。由于其能够提供多个子窗口，因此用户能够通过不同的方式表现数据，且对数据进行直观、快捷以及方便的分析。如图1。

由于Origin7.5软件中提供了大量的制图模板，不仅能够很好的帮助用户进行数据分析，还能实现数据图形的各种用途。本文中出现图表为作者在研项目部分实验数据，该数据本身的科学意义文中不予解释，只涉及Origin软件工具的数据表达。

4.2 二维折线、散点、折线+符号图 其作为Origin中最基本的图形，有利于显示数据之间的变化规律。包括折线图、散点图以及阶梯图等多种类型。

步骤：选中数据后在Plot下拉菜单中选择需要绘制的图形类型，或者直接单击2D Graphs工具条或2D Graphs Extended工具条中相应的按钮即可制图。

例如Line+Symbol（折线+符号图）：将点用符号标记并用线段连接起来，详见图2。

4.3 二维柱状、条状图 这类图形利于显示数据之间大小的比较。

步骤：与4.2中的步骤一致。

例如，Column（二维柱状图）：Y值是以柱体的高度来表示的，柱宽度是固定的，其中心为相应的X值，如图3。

4.4 多层图 在Origin中，一个十分重要的概念就是图层。允许一个Graph窗口有多个图层，利用图层能够对多个曲线或图形对象进行高效的创建和管理。多图层Graph意义如下：①为了突出曲线的某些特征，可以通过多层使用不同的坐标尺度对相同的数据进行显示；②在同一个Graph窗口中绘制尺度相差较大的曲线；③将多个关联或独立的图形绘制在Graph窗口中，并对其位置进行合理的安排；④将新图形插入到Graph窗口。

例如，水平三屏图：选中数据，选择菜单命令Plot|Pane|Horizontal 2 Panel或单击2D Graphs Extended工具条中的Horizontal 2 Panel按钮，进行制图（图4）。

例如，堆垒多层图：选中数据，选择菜单命令Plot|Panel|Stack或单击2D Graphs Extended工具条中的Stack按钮，即可制图（图5）。

例如，双Y轴图：如果数据中两个因变量数列具有相同的自变量数列，使用Double Y Axis（双Y轴图形）模板制图比较理想。

步骤：选中数据，选择菜单命令Plot|Special Line/ Symbol|Double Y或单击2D Graphs Extended工具条上的Double Y Axis按钮，即可制图（图6）。

4.5 线性回归拟合图 对近似于直线的一组数据曲线进行线性拟合。

步骤：激活Graph窗口，选择菜单命令Analysis|Fit Linear，Origin将曲线拟合为直线（图7）。

4.6 多项式回归图 对于线性拟合误差较大的数据曲线，可以尝试采用多项式回归拟合。

步骤：激活Graph窗口，选择菜单命令Analysis|Fit Polynomial，Origin根据数据的特征会给出拟合所需的参数，用户也可以根据需要进行修改（图8）。

4.7 更多综合图例 实际上，大学生在科研创新训练中遇到的大部分需要处理的图形都无法直接套用现成的Graph模板，所以要不断学习研究绘制复杂Graph图形的技巧和方法。下面通过具体图例展示一些常用Origin制图的方法和技巧，将前面的内容融会贯通，提高大学生应用Origin软件的综合实战能力。

例如，图9是一个折线+符号图，右下角的图形为一个缩小显示的图层。

例如，折线+符号图与二维柱状图组合（图10）。

例如，曲线拟合与双层二维柱状图组合（图11）。

例如，折线+符号图与二维柱状图多屏组合（图12）。

例如，多屏图形（图13）。

和其他计算机应用软件一样，Origin 7.5也是一门操作性很强的软件，建议大学生在学习使用的过程中能够一边学习，一边结合练习实践，使最终得出的可视化的数据制图和数据分析更科学、直观和美观，为实施大学生创新项目提供更完美的数据表达。

参考文献：

[1]谢宁，张毅，焦永芳，刘建静，郭娟，曹阳，郭惠梅.巧用Origin软件分析物理实验数据[J].实验室科学，2007（06）.

[2]夏春兰.Origin软件在物理化学实验数据处理中的应用[J].大学化学，2003（02）.

[3]金哲，金林虎.Origin6.1在实验数据处理和分析中的应用[J].延边大学学报（自然科学版），2002（04）.