提升试验设计与数据处理教学效果的研究与实践

2014-08-15包力

吉林化工学院学报 2014年4期

包力

(吉林化工学院成人教育学院，吉林吉林 132022)

试验设计与数据处理是关于试验设计理论、方法及对试验所获数据进行科学处理的一门专业基础课程，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法［1］。主要讲授内容包括两大部分，一是试验数据分析部分，二是试验设计部分。课程开设目的是使学生掌握基本的试验设计方法和培养学生对试验数据的初步统计分析能力，为学生将来从事新产品的开发研究和对生产过程优化提供理论支撑和实践基础。该课程本主要以概率论、数理统计、专业知识和实践经验为基础，涉及到很多的理论知识，内容抽象、枯燥，学生学习兴趣不高，教学效果有亟待提高，本文结合教学实践，探讨了提升该课程教学效果的几点体会。

一、阐述课程的重要性，激发学生的学习热情

试验设计与数据处理一门理论抽象、实践性极强的课程，在学生中普遍存在难学、难懂的说法，这些说法也一定程度上潜在影响刚接触该课程学生的学习积极性，容易造成畏学情绪和厌学心理。针对这些现象，教师应该在开课时，向学生详细介绍该课程的重要性，让学生了解学习该课程的目的，使其建立起学习目标。在课程介绍时，要引进试验设计与数据处理发展史，向学生介绍国内外典型的技术应用实例。并结合当前社会的发展向学生阐明该学科的发展同人类生存是息息相关，依此激发学生的学习热情，淡化其畏惧厌学心理，为该课程教学的顺利开展做好铺垫。此外，在该课程讲授过程中，针对一些典型的科研成果带来的经济社会和效益向学生讲解，进一步强化整个学习过程学生对试验设计与数据处理方法的好奇心，充分调动学生的求知欲望。

二、以学生为主体，多方位调动学习积极性

(一)优化教学内容，重在实用性

试验设计与数据处理是统计数学的重要分支，是一门理论和实践结合紧密、实用性很强的课程。它是以概率论数理统计、专业技术知识和实践经验为基础，经济、科学地安排试验，并对试验结果进行计算分析，最终达到减少试验次数、缩短试验周期、迅速找到优化方案的一种科学计算方法，也是一门应用领域相当宽广的现代技术课程［1-3］。因此，优化教学内容，突出实用性至关重要。如公式和定理的分析、推导一带而过，降低理论深度，注重理论知识的实际应用，使学生明确教学重点。又如误差理论中的相关概念及误差来源等可以复习、提问等方法学习;对于有关显著性检验的内容在预修课程已有详细的介绍，对本课程中的方差分析、回归分析、正交试验设计等内容中涉及到时可高度概括，减少不必要的重复。课程的重点应落在试验方案的设计方法和试验数据处理、分析方法的实际应用上。

(二)改进教学方式，提高理论教学效果

多媒体技术在试验设计与数据处理课程的教学中起到了举足轻重的作用，特别是本课程中理论性强的、枯燥、抽象的内容，可通过多媒体演示其在实际问题中的运用，才容易被学生理解和掌握，这仅能增强了课堂气氛，激发了学生的学习兴趣，而且提高了理论教学效果。此外，对于学生的自我的总结学习，也是提高理论教学效果的有效途径。针对本课程的特点，通过课程内容阶段性的总结和讨论，可加强学生对理论教学内容的消化和吸收。根据教学内容的编排，教师可在学习一项内容后，要求学生对所学习的方法的理论基础、应用情况及应用中需注意的问题等进行总结，如误差理论一章，学生通过总结可以进一步复习预修课程学习的内容，如绝对误差、相对误差的概念及误差的来源等，又可以与新学习内容，如极差、算术平均误差和标准误差等融合在一起。学习了多种误差的表示方法后，在课程总结时教师可让学生在进行课程总结时，选取2～3个实例讨论几种误差表示方式的优缺点及应用场合，使得学生对几种误差的定义和应用有了更进一步的理解，为今后的实际应用奠定理论基础。

(三)增设实践作业，培养实际应用能力

加强实践教学，提高学生应用能力是本课程的教学目的。为能更好的达到这一目标，在整个学习过程中，除了完成必要的专项上机训练外，还为学生设置两个实践作业，一是实验数据处理的实践作业，学生可从已做过的实验，如大学物理、分析化学、有机化学、化工原理等试验中或查阅相关教材，自己寻找作业题目。主要完成试验数据分析，包括试验数据的误差分析、方差分析及回归分析。这一作业的完成过程即给学生创造了自主学习的机会，又使学生将本课程学习的内容得到了进一步的消化、理解，更重要的是让学生体会到科学的实验数据处理方法在实践中的具体应用。二是试验设计的实践作业，这一部分主要侧重试验方案的设计，教师可向学生提供历届大四学生做过的专业实验或教师的科研等真实的实验题目，学生通过查阅资料，结合所学的试验设计方法，完成试验方案的设计，主要包括设计试验目标、考察的试验因素、确定的水平及试验方案的编制。通过完成该项作业不仅扩大了学生的专业知识面，还使学生掌握了专业知识和本课程相结合的基本途径，了解了试验设计对工业生产、新产品开发所起的指导作用，懂得了利用试验设计进行科学研究的重要性和必要性，潜在地激发了学习兴趣，进一步提高学生的理论结合实践的能力。

三、加强计算机技术的应用

试验设计与数据处理是以概率论和数理统计为理论基础的一门课程。课程的特点之一是公式多、数据处理工作所涉及的数据量很大且计算过程较为繁琐，有些问题手工计算很难实现。随着计算机技术的飞速发展和应用领域的不断扩大，目前，用于数据处理和分析的较为高效可靠统计软件也很多，如:SAS、Matlab、SPSS、Excel、Origin等等［4］。本课程选用的教材中，编者不但给出了典型的专业案例，同时还附有相应的Excel程序。但为消除学生的依赖心理，让其真正体会到计算机技术在本课程中的作用，对于简单问题的学习，采取了手工计算、运行“程序”与使用 Excel、Origin等软件中的“工具”分别去完成同一任务，然后将运行结果进行对比分析，并让学生讨论三种方法的利弊。当然对于教材中的程序不是照搬使用、一一讲解，而是将要解决的重点问题提出，让学生自己将其与Excel函数结合，这不但激发学生学习的主动性，提高计算机的实践应用能力，而且让学生真正的体会到计算机技术的应用在本课程中的重要作用。通过这样的学习，使学生体会到软件中内置的强大的数据处理功能，也了解了软件“工具”不是万能的。在遇到特殊问题时，学生能够主动的运用所学的计算机知识去解决实际问题，既达到了灵活运用的目的，又提高了学生分析问题、解决问题的能力。