“试验设计与数据处理”课程教学改革与研究

李 玮，李德远

（湖北工业大学生物工程与食品学院，湖北武汉 430068）

0 引言

“试验设计与数据处理”是将数理统计学原理和方法引入到工程科学领域，经济而高效地设计试验方案，并对试验数据进行处理，对试验结果进行分析和归纳，最终利用较少的试验次数和最短的试验周期达到试验目的，从优化试验方案的角度减少试验预算和工程成本。它是一门理论与实践相结合的科学，已经成为现代食品科学乃至生命科学领域必不可少的工具之一，是湖北工业大学食品科学与工程专业开设的一门专业必修课程。

该课程的开设旨在培养和巩固学生的专业素质，以数据为导向，加强学生对试验数据的敏感性和分析能力，为食品工程类专业的毕业设计、未来的科研及就业选择奠定理论基础。为提高课程的教学质量，笔者在自身实践的基础上，结合湖北工业大学食品科学与工程专业教学计划“试验设计与数据处理”课程的教学大纲，总结当前教学中存在的主要问题，从课程的重要性、教学内容、教学模式、教学手段、考核方式等方面进行探索。

1 本课程在当前教学中存在的问题

“试验设计与数据处理”课程具有一定的抽象性和逻辑性，讲究的是在数据中找到相关性，为试验设计服务。在当前的教学过程中，为使学生充分理解试验设计和分析的基本原理，需要应用大量的统计学知识和概率论知识，而食品科学与工程专业的学生普遍存在数理统计知识薄弱，他们只是系统地学习过概率论和高等数学的相关知识，至于如何对数据进行分析及运用这种分析能力来指导试验设计，缺乏程序性的训练，加之课程内容丰富，公式的选择和运用比较困难，因此该课程在教学过程中会使大部分学生感觉枯燥，难以理解和掌握。如果缺乏引导和合适的教学方法，很容易导致学习兴趣的丧失，影响了教学质量和学习效果，甚至直接导致学生产生反感情绪，畏学厌学。由于课时有限，为了保证学生能保质保量修完全部课程，对部分课程的学时进行了精减。例如，减掉上机学时，精简了案例分析，突出了理论教学的同时，还出现以下教学弊端：①对课程的重要性和应用性认识不足，兴趣度偏低，很多学生认为只要修够学分应付考试和毕业就达到学习的目的，这样缺乏引导的教学很容易使学生在学习的过程中产生畏难情绪，一旦产生畏难情绪，就很难产生学习兴趣，达不到教学效果；②上机课时偏少，减少学生实践操作，使得学生不能熟练运用计算机和软件解决实际问题，不仅不能提高学生的学习兴趣，更糟糕的是不能活学活用，不反复训练，很难让学生记得重难点，达不到教学目的；③课堂知识过于强调理论和公式推导，忽视应用环节的讲解，造成学生死记硬背后无法付诸实践，单向性的教学无法激发学生主观学习的能动性；④一味地板书加公式推导，缺乏教学创新，无法调动学生的学习热情；⑤考核方式过于单一化和模式化，当前的考核方式是以平时成绩30%和卷面成绩70%作为最终的考核成绩，缺乏实践和应用，不能全面评估学生的学习效果。

由于存在以上问题，工科学生在做实验时，需要运用课程知识灵活处理实验数据，在未来的科研和工作中缺乏对数据图形的整理和分析，完全无法满足学校的培养目标和学生个人素质能力的提升，背弃了开设该课程的教学目的。有鉴于此，笔者在自身实践的基础上，对课程的教学方法进行了总结和整理。

2 教学改革之思考

2.1 强调课程的重要性，提升学生的重视程度

教师合理地引导及勉励在很大程度上决定着学生课程的学习质量，“试验设计与数据处理”课程理论性强，内容抽象富有逻辑性，不好理解，很容易引起学生的厌学情绪，“只要不挂科”就成为大多数学生最基本的学习目标。如果缺乏任课教师的引导，很多学生会认为该课程对未来的就业和升学关系不大，或者认为只要掌握基础的理论知识，临近考试时突击复习及格就行，填鸭式教学相反还会引起学生的畏学情绪。该课程开设在大三下半学期，正处于课程多、压力大的关键阶段，因此不合理的教学方式极易增强学生的逆反和逃课心理。由于课程的逻辑性强，课程安排讲求连贯性，如果学生的学习过程中断，会对下节课的理解造成严重的影响，因此更会加剧学生对课程的抵触情绪。综合上述原因，让学生认识到课程的重要性，加强专业引导就显得尤为重要，建议教师在开课前就要特别注意强调课程的重要性，每节课前都要加强课程导入和学生的引导工作，深入浅出地扭转学生对课程的错误认识。

2.2 重视应用环节，简化公式推导

“试验设计与数据处理”涉及到较多的数理统计学理论，学生对此并不感兴趣，相反学生更在意的是公式的应用与实际生活的运用。因此，必要时要对公式和定理的分析和推导过程进行简要介绍，甚至可以加强引导学生自学，把重点放在阐述关键的统计量含义、应用相应的统计量分析具体问题的方法和应用的背景等知识模块上[1]；此外还应当多应用一些分析问题、解决具体问题的应用实例，引导学生去发现问题和解决问题，只有这样才能激发学生的学习能力和解决实际问题的欲望，调动他们的学习主动性，促进学生掌握关键内容，不仅能培养学生的自学能力，还可以达到事半功倍的教学目的。

2.3 加强实践环节，增强学生主观能动性

“试验设计与数据处理”课程需要运用数据处理软件来进行分析和处理数据，单纯的课堂教学只能让学生的感悟停留在课堂上，枯燥的数据分析和演算往往使得学到的知识死板而更容易遗忘，因此需要积极培养学生的主观能动性，除了课堂教学，还要培养他们上机操作和实践能力[2]。采用启发和实践相结合的教学模式，联系或引用一些食品科学和工程学问题，调动学生参与教学的积极性，不仅能活跃课堂气氛，还能激发学生的求学欲望。例如，运用多种数据处理软件（如SPSS，SAS等），与学生探讨这些软件在数据分析和处理中的应用，引导学生积极思考，再在上机课教学过程中，鼓励大家设计方案，或者根据虚拟的实验结果采用数据处理软件验证实验方案。鼓励他们对实验方案提出自己的疑虑或者根据实验结果提出自己的实验构想，这样不仅调动了学生学习的主观能动性，而且可以促使他们将所学的知识灵活地运用到实际问题的分析当中去，使教学效果得到提升。

另外，在教学过程中要重视网络信息的应用，根据不同章节的需求，教师应该有意识地引导学生关注和介绍一些主要的统计学网站，适当运用当前的多媒体、板书、网络等有机结合的多种教学模式，丰富课件信息，营造广阔的信息空间，灵活地向学生展示相关最新的教学信息及前沿知识，这样的教学方法才能在枯燥的逻辑和分析课堂上避免引起学生的视觉和听觉疲劳，突出教学特色[3]。同时，还能督促教师不断更新教学内容，使学生的知识面得到拓宽，达到教学相长的双赢局面。

2.4 变换考核模式，促进学生全面巩固

考核是评估学生掌握知识、反馈教学效果的重要手段。为了加强学生专业能力的培养，激发学生学习的主观能动性，笔者进行了多种考核方式的探索和总结，认为单纯的平时成绩30%+卷面成绩70%的模式难以公平客观地反映出学生的学习成果。作为一门应用性学科，“试验设计与数据处理”不仅要求学生能熟悉掌握书本中的基本知识，更重要的是上机操作实践。因此，该课程的考核方式有闭卷、开卷和上机3种考核方式，而传统的平时成绩+卷面成绩很容易造成学生能力考核不全面，培养出应付考试的突击型考生，这种考核模式无法发挥出创新型学生的发挥优势，开卷考试容易导致学生得过且过，考过即算的想法，难以巩固学生对知识点的全面掌控，而单纯的上机考核则会导致学生知其然而不知其所以然，只能熟练掌握书本上的案例，但是不了解基本原理及其相关知识点，不会变通运用所学的内容[4]。因此，在考核过程中可以采用以下几种模式灵活运用：①分段考核，把考核分为期中、期末两段完成，期中又可以分为多次小作业实施，采用辩论、抢答、独自练习等多种形式，综合考查学生的学习成效；②多维度考核，不仅仅考查学生分析问题和解决问题的能力，还要考查学生的创新能力和动手能力，比如结合专业知识认识什么是偶然误差，什么是系统误差，以及误差的影响因素，最后自己设计试验解决实际问题；③公开打分，采用辩论的模式讲述知识模块，通过辩论双方的实际表现由学生公开给出分数，教师记录在案，并予以公示。这几种考核模式有效结合不仅能调动学生的学习兴趣，更能充分展示出学生的学习成效，做到公平、公正和公开。

3 结语

通过有关“试验设计与数据处理”教学改革的思考与尝试，笔者在教学过程中发现，学生对课程的重视程度及学习兴趣明显上升，教学质量也能得到极大地提高。通过多元化的考核模式发现，不仅增强了学习的趣味性，更能调动学生主动学习的积极性，不仅可以快速掌握教学内容，更能在解决实际问题的过程中，体现出学习质量。随着食品行业的飞速发展，课程的知识体系也在不断地改进，将会面临着更多的新问题值得教学工作者思考和探索。因此，在未来的教学工作中，教师要深刻领会“试验设计与数据处理”的教学内容，透彻把握数据分析及运用的逻辑联系，不断提升自我修为、更新知识体系，使学生更容易接受和消化新的知识，形成适合食品科学与工程专业特色和学生实际需要的知识体系[4]。只有通过这样的不断创新和凝练，才能适应课程发展的需要，才能培养出合格的高素质食品工程类专业型人才。

[1]薛长国，夏玲燕，滕艳华，等.资源循环科学与工程专业的试验设计与数据处理课程建设 [J].考试周刊，2013（9）：161-162.

[2]王媛媛，王建波．机械类专业“试验设计与数据处理”课程教学模式探讨 [J].重庆与世界，2013（6）：79-81.

[3]李元，李庆，吴会杰.浅谈“试验设计与数据处理”课程教学改革的实践与探索 [J].教育教学论坛，2015，（25）：158-159.

[4]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（2）：77-79.◇