基于“以学生为中心”的实验设计与数据处理课程教学改革与实践

冯春来 芮蒙杰 戈延茹

摘要：建立“以学生为中心”的培养模式，是高校提高人才培养质量的重要教学改革方向。为解决《实验设计与数据处理》课程教学中存在的学生学习主动性不强、实践应用能力弱等问题，也为了提高学生的学习质量，文章开展了“以学生为中心”的课程教学改革，构建了课堂案例引导—课后探究学习一阶段实践练习—讨论反馈一过程评价的教学模式，取得了良好的效果。

关键词：以学生为中心;实验设计与数据处理;教学改革;评价体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）36-0098-02

一、引言

近年来，“以学生为中心”的教育理念已逐渐被广大教师所认知，建立“以学生为中心”的培养模式成为高校教学改革的重要方向，也是提高人才培养质量的重要保障。其本质就是“教学生学”，也就是教学生“乐学”、“会学”、“学会”，核心是学生“会学”，进而实现从传统的以教师为中心的教学模式向以学生为中心的模式转变，要求教师从传统的教学模式中发挥的“主导”作用转为对学生主動学习的“引导”和“推动”作用，激发学生学习的自主性、能动性和创造性，从而提高学生探索知识、发现知识和创造知识的意识和能力。因此，”以学生为中心“的教学模式不仅要求教师理念进行转变，也对教师的业务素质和教学水平提出了更高要求。教师要对教学目标、教学内容、教学方式、教学过程和教学评估等教学要素进行精心设计，引导学生完成各种教学活动，从而避免落人实践误区，达到预期的教学效果。

《实验设计与数据处理》是研究如何合理制定实验方案，有效获得实验数据，并对实验数据进行准确统计分析，以求尽快获得最优化方案的数学理论与方法的学科，是我院药学类专业的一门专业基础课程，对于培养学生科学分析问题、解决问题和创新能力具有重要作用。如何保证学生学习质量，做到“学以致用”，保障培养目标的实现，是我们需要不断探讨的课题。

二、课程教学中存在的主要问题

在以往“以教为主”的教学模式中，《实验设计与数据处理》课程的教学存在以下主要问题：（1）学生学习的积极性、主动性不强;（2）药学类专业学生的数学和统计学基础普遍相对较弱，对内容理解不够深刻;（3）实践应用能力不足，缺乏创新能力;（4）在目前面临的学分压缩、课内教学学时减少的情况下，教学难度进一步增大。为解决上述问题，提高学生的学习质量，亟待引入新的教学理念和教学模式。

三、“以学生为中心”的课程教学改革

针对上述问题，作者开展了“以学生为中心”的《实验设计与数据处理》课程教学改革尝试，构建了课堂案例引导—课后探究学习一阶段实践练习—讨论反馈—过程评价的教学模式，取得了良好的效果。

（一）明确课程教学目标

课程教学目标是进行教学设计的基础。以学生为中心的教学不仅是知识的传授，更是对能力、素养的综合培养。因此，本课程围绕专业培养目标，从知识、能力与素质两个方面设定了教学目标。知识方面主要针对药学领域中提取分离、合成、分析、药物制剂、发酵等相关实验常用方法所需的知识，设置以下目标：（1）掌握实验设计与数据处理的基础概念;（2）掌握正交试验设计、均匀设计、响应曲面设计、配方试验设计、优选法的基本原理、适用范围和特点;（3）掌握正交试验设计、均匀设计、响应曲面设计、配方试验设计、优选法的设计和数据处理步骤。能力与素质方面以学生具备针对实际问题能够独立设计实验和处理数据为要求。

（二）“以学生为中心”的教学模式构建

针对上述教学目标，为了提升学生学习的自主性、能动性和创造性，激发他们的学习热情，同时兼顾学习的系统性和学生的个性发展，本课程构建了课堂案例引导—课后探究学习一阶段实践练习—讨论反馈—过程评价的教学模式，并采用过程性评价代替考试对学生学习情况进行考核。具体内容如下：

1.以案例为引导，课堂探究学习重点和难点。实验设计与数据处理课程以高等数学和统计学为基础，在方法理论介绍时，经常涉及大量的公式推导，如果在课堂上逐一详细讲解，不仅需要大量课时，还会导致学生失去兴趣。因此，针对不同实验设计方法的特点和异同，结合实际设定相应的案例，通过启发式和案例式教学，由简入难逐步提出问题（案例），层层相扣，引导学生主动思考和参与讨论，提出解决方案，教师对重点和难点进行提纲挈领地串讲和针对性剖析。这不但可以提高学生学习的兴趣和积极性，还能够强化学生对实验设计与数据处理方法特点、原理的理解，进而增强实际应用能力。

2.以网络课程为平台，课后提升学习系统性和主动性。由于课时的限制，课堂以案例引导为主的讨论和串讲主要针对设计方法的特点、重点和难点。为了使学生的学习具有系统性，同时又能满足不同学生的兴趣和个陛，进行扩展性学习无疑是十分有必要的。本课程构建了网络在线课程资源，以便学生课后自主学习和练习。网络平台提供课程教学演示文稿、视频等教学资源，同时设置测试题、讨论、统计等功能。为确保学习效果，避免学生课后学习避难就简，或不主动学习，针对课程相关内容，尤其是针对概念、重点、难点，设置相对应的测试题、思考题或练习作业，由学生独立在线完成。在线资源学习访问的进度也作为考核的一个指标，学生可以通过在线或QQ进行提问或讨论。

3.阶段性实践练习，增强实际应用能力。在一种设计方法学习结束之后，会安排实践练习，即大作业。为兼顾学习的基本要求和学生的个人兴趣，练习通常分为通用和自选两部分。通用部分是指定的案例（即指定要解决的问题），自选部分是允许学生就自己感兴趣的试验问题进行试验设计及数据处理。大作业要求学生自己查找文献，确定试验的考查因素、水平，选择合适方法进行设计，并模拟设定实验获得的数据进行数据分析处理。在此过程中，要求学生自己学习软件的使用方法。

4.讨论反馈，增强理解。除了学生在课后可以随时提问，或者讨论获得解答以外，学生完成的习题和大作业也通过网络提交，教师可以及时查看审阅，并挑选典型的例子，包括错误和优秀的设计应用，在课堂内由作业完成人进行介绍，并进行讨论和讲解，从而使学生认识到实际操作中的要点和问题所在，形成正确的思考方式，并正确掌握试验设计方法。

5.注重过程，建立科学评价体系。“以学生为中心”的教学需要以学生主动学、自主学为基础，学生自学能力的培养尤为重要。因此需要教师建立覆盖全过程的质量控制机制，以及用于检验学生学习效果的评价方式。本课程采用过程考核，代替了通常的考试方式。使用学习笔记、在线学习情况、习题作业、大作业和最终课程报告为指标，综合考查学生学习过程和学习的效果。其中在线学习情况主要包括课前预备知识测试、随堂即时测试、课后过关测试。每项指标均围绕教学目标设置评分标准，实施教考分离。

四、“以学生为中心”的教学改革成效

通过“以学生为中心”的教学改革，本课程取得了令人惊喜的效果。首先，学生学习的主动性极大地提高，课堂上不再出现低头族，学生上课热情洋溢，积极参与，用于发言，课堂充满欢声笑语。选课率从32%提升至85%，学生评教满意度达94%以上。学生反映：“该课程是课堂纪律最好的，同学们精神最集中的，从这样的课堂氛围之中，让我感受到真正的大学求学课堂。”其次，学生课外自学的积极性获得提升，课后提问明显增多。最后，学生对实验的兴趣明显增加，申请科研立项、大学生创新训练等项目的学生实现全覆盖，有效提升了学生的创新实践能力。

五、结语

本课程围绕“以学生为中心”，通过对教学目标、教学内容、教学方式、教学过程和教学考核进行精心设计，取得了良好的教学效果。实践表明，“以学生为中心”的教学模式有助于提高学生学习的积极性、主动性，有利于培养学生的创新能力，有助于促进课内外学习的贯通，解决课内学时压缩与学生课后学习自律性差的矛盾，使学生做到“学以致用”、“学有所用”。