浅谈《试验设计与数据处理》课程教学改革的实践与探索

李元+李庆+吴会杰

摘要：《实验设计与数据处理》是一门理论知识与实践经验相结合，实用性很强的课程，该课程为从事科学研究、技术研发以及工业生产人员提供试验设计与数据分析。对于高校大学生来说，通过学习该课程，主要是培养科学的严谨态度，正确地确定试验方案，以及对试验数据进行分析处理的能力。本文分析了目前高校工科《实验设计与数据处理》课程教学质量的现状，以及影响教学质量的主要因素，并提出了该课程教学改革的一些措施。

关键词：工科;实验设计与数据处理;教学改革;实践

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）25-0158-02

一、引言

随着科学技术的不断发展进步，教学方法和思维方式越来越受到重视，教学在现代社会科学中发挥着巨大作用。《实验设计与数据处理》是一门应用性很强，且将理论知识与实践经验相结合的课程。同时又以数理统计、专业技术知识、概率论和实践经验为基础，通过科学合理地组织试验得到有效的试验数据，最后把试验数据进行分析、处理，以求在最短的时间内达到优化试验的一种科学分析和计算方法[1，2]。《试验设计与数据处理》课程介绍了一些常用的试验设计和数据分析处理方法，是从事科学研究、技术研发以及工业生产人员提供试验设计与数据分析[3]。对于工科院校学生来说，通常会在实验室做试验，在安排试验步骤以及对试验数据处理的过程中经常会遇到这些问题，所以学习《试验设计与数据处理》课程是很有必要的。

《试验设计与数据处理》课程教学的主要目的是培养学生设计试验方案，判断影响试验效果的主次因素，并能够对试验数据进行分析处理的能力。该课程还要求学生能够熟练运用excel、origin等作图软件对数据进行分析处理，为将来从事材料制备和工艺研发提供理论支撑和实践基础。该课程内容较多、涉及知识面广、公式多、计算起来比较复杂，通常需要使用计算机编程软件来辅助完成[4]。材料科学与工程专业是一门实用性很强的工学学科，本文围绕专业的工程特色建设，详细地介绍了高校工科《试验设计与数据处理》课程的现状和存在的一些问题，同时，将本科《试验设计与数据处理》课程与我校材料科学与工程学科的特点结合进行改革探讨与实践。

二、当前课程教学存在的问题

《试验设计与数据处理》课程比较抽象，涉及的计算公式较多，通常需要用微积分、统计学等数学知识来计算，而计算过程比较复杂，因此要求授课教师要具备扎实的数学知识，才能将这门课程教好。此外，该课程的课时量比较少，但是教学内容比较多[5]。教师需要在有限的教学时数内完成教学任务，于是就出现了教师在课堂上一味地给学生灌输知识而不注重实际应用和学生能力的培养的现象，使得传统课堂教学模式的弊端日益突出，主要表现在以下几方面：

（一）课程内容多，课时量少

《试验设计与数据处理》课程包含9章内容，只有32学时，其中第3章方差分析、第4章回归分析、第6章正交试验设计以及第7章均匀设计是课程重点，每章都包括理论课和上机课，课程内容比较多，课时量少。这就导致了教师往往按部就班地把书本的知识灌输给学生，毫无创新性，这就造成了学生不求甚解，死记硬背，极大地扼杀了学生的创新意识和能力的培养。

（二）缺乏知识的更新和融入

目前，《试验设计与数据处理》课程通过引用一些经典实例，来介绍试验的方差分析、回归分析、正交设计、均匀设计等在科学研究和工业生产中的实际应用，但是教学内容比较单一、陈旧，缺乏知识的更新和融入，这样就导致了教学内容与社会前沿知识脱节，教师不能及时把最新的前沿知识传授给学生，这样的课堂教学就吸引不了学生的兴趣。近年来，随着计算机技术和数理统计理论的发展，新的分析方法和前沿知识层出不穷。如何有效地把这些分析方法和前沿知识融入到课程教学中，高效率、高质量地完成课程教学，是每一个从事该课程教学的教师面临的一个严峻现实。

（三）教师业务水平不高

当前，有些教师还用传统的思维方式和教学模式进行教学，没有用新课标教学理念指导教学。教学中，还是一味地给学生灌输知识，没有树立“以学生发展为本”的新理念。教师满足于已有的知识，不与时俱进，不注重专业知识的更新。教师与教师之间沟通较少，不注重学科之间的交流，这样就造成了学科知识的孤立，不利于丰富自己的专业知识。对于学生来说，如果教师业务水平不高，就不利于学生能力的培养和素质的提高。

三、我校工科《实验设计与数据处理》教学改革实践与探讨

（一）采用启发式教学方法

现代教育提倡素质教育，在教学过程中，要树立“学生为主体，教师为主导”的指导思想。教师在授课过程中，要通过书面内容展开思维联想，采用启发式教学方法。例如，通过课堂提问的方式，使学生参与课堂教学，逐步引导学生学会思考问题，让学生在教学过程中充分发挥主观能动性，同时又能通过教师与学生的交流来增强师生之间的感情，让学生处在一种愉悦的环境中学习知识，从而达到事半功倍的效果。教师不要满堂灌，要经常和学生进行课堂互动，开发学生的创新思维，这样就提高了教学效果。此外，教师要推荐一些具有参考意义的国内外文献资料让学生阅读，以扩大知识面，加深对课堂知识的理解。

（二）融入前沿知识和科研成果

近年来，随着社会和科技的不断发展进步，新的计算和分析方法也在不断出现，《试验设计与数据处理》课程还只局限于传统的计算分析方法，新知识融入相对较少，知识更新较慢。为了把学科的前沿知识和最新的科研成果融入到课堂教学中，教师应该在图书馆或网上广泛搜集相关资料，以文献的形式穿插到教学体系。以经典的方差分析，回归分析，正交设计，均匀设计为基础，逐步增加一些相关科研论文的讲解，例如2011年第15期《热加工工艺》期刊“基于Autoform的汽车覆盖件正交试验有限元分析”，2008年第7期《金属热处理》期刊“用正交试验法优化VST55531钛合金的热处理工艺”，2005年第3期《航空动力学报》期刊“多因子异方差分析”。endprint

（三）理论联系实践，培养学生能力

《试验设计与数据处理》是一门应用技术学科[6]，目的是培养学生的实际应用技能。由于该课程具有计算公式多，计算过程复杂等特点，教师不应只注重公式推导及计算，而忽视了学生学习该课程的目的。我校材料科学与工程专业使用的教材是由化学工业出版社李云雁主编的《试验设计与数据处理》，其中本课程的重点包括：方差分析、正交试验设计、回归分析、均匀设计，所以，教师要根据各章节重难点进行讲授。

（四）提高教师业务水平

首先，通过教师进修，提高教师的专业水平，因为只有专业基础知识扎实了，在课堂教学中才能做到游刃有余;其次，交叉学科的教师要经常进行沟通交流，这样才能丰富自己的专业知识;教师与教师之间要相互听课，要懂得欣赏别人的优点，同时还要指出对方的不足，这样才能做到查漏补缺，提高自己的业务水平;教学反思是教师专业发展和自我成长的关键因素，教师还要经常反思自己，查找自己的不足和缺点;此外，教师要经常与学生交流，倾听学生的问题和烦恼，并及时解决;还要广泛收集学生对课堂教学的意见和建议，对于有价值的、好的意见，教师要虚心接受，并认真执行。只有这样，才能提高教师的业务水平，提高课堂教学效率。

（五）制定完善的考核制度

根据《实验设计与数据处理》课程特点，考核方式一般是期末成绩和平时成绩构成，平时成绩占30%，期末考试成绩占70%。期末考试由笔试和上机考试两部分构成，笔试主要考察学生对概念、公式的掌握情况、设计试验的能力以及对试验结果进行分析的能力;上机考试主要考察学生利用Excel，Origin，PS等作图软件对试验数据进行分析和处理的能力;平时成绩主要由学生课后作业的完成情况以及考勤决定，课后作业主要是考察学生对课堂教学内容的掌握情况，考勤就是查看学生的课堂出勤率。这几种形式的考核方式相辅相成，全面地考察了学生对该课程内容的掌握情况。因此，制定完善的考核制度，不仅可以激励学生好好学习，又可以考察学生的学习成效，从而对教学效果做出客观地评价。

四、结束语

《实验设计与数据处理》是一门理论知识与实践经验相结合，实用性很强的课程，通过教学改革与实践，培养学生掌握基本的试验设计方法和对试验数据分析处理的能力，为今后考研或走上工作岗位奠定基础。

参考文献：

[1]邱轶兵，张文利，闵凡飞，等.试验设计与数据处理[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2008：1-2.

[2]李云雁，胡传荣.试验设计与数据处理[M].化学工业出版社，2011.

[3]孙培勤，刘大壮.实验设计与数据处理课程的教学实践[J].化工高等教育，2003，（1）：84-85.

[4]申明金.MATLAB在化学试验设计与数据处理中的应用[J].长春师范学院学报：自然科学版，2006，2（1）：47-51.

[5]张素斌，刘燕芳.《试验设计与数据处理》课程的教学探索[J].广州化工，2014，41（270）：120-122.

[6]夏璐.浅谈试验设计方法在培养学生实践能力中的应用[J].高教论坛，2005，（1）：77-79.endprint