“新工科”背景下线上线下一体化教学模式探讨——以《试验设计与数据处理》课程为例*

刘淑敏，胡小军，王标诗，杨 娟

(岭南师范学院 食品科学与工程学院，广东 湛江 524048)

当前，应用型本科人才培养已成为高等教育发展的必然趋势[1]。2017年以来，教育部积极引导高校开展工程教育的改革创新，提出了高等工程教育“新工科”建设人才培养思路[2]。相较于“老工科”，“新工科”更强调知识的实用性、交叉性和综合性[3-4]。对于具体课程而言，“新工科”的核心就是优化课程知识体系和内容，拓宽课程知识的应用性和实践性，全面提升学生分析和解决实际应用问题的能力，为培养实践能力强、具有一定创新能力的应用型“新工科”人才服务[5-7]。作为一门理论性、实践性和应用性极强且内容多而广的课程，《试验设计与数据处理》是高等学校食品、化学化工、生物、环境、材料等理工科专业本科生和研究生重要的专业课程，是培养学生科研工作能力和科学素质的重要环节，是培养具有较强独立设计试验和处理数据能力学生的重要手段，是学生完成毕业论文实验设计、数据处理与论文撰写的基础，是学生从事专业相关工作和读研深造的必备知识和技术手段[8-10]。

随着信息时代和“互联网+”浪潮的到来，网络教学在高等教育中的应用比重有所提升[11]。与传统教学变比，其具有灵活、互动方便、省时、个性化学习等特点，便于帮助学生充分掌握所学知识，有利于调动学生的主观能动性[12]。受新冠肺炎影响，2020年上半年，远程网络教学在我国大规模开展，其异地、实时、互动的教学模式受到很多学生的认可和喜爱[13]。但是网络教学也有其缺陷，如学习氛围不强、对网络依赖性高、学习过程和学习效果监督评价难度大等，一定程度上限制了其应用[14]。将“线上”互联网信息技术与“线下”传统教学相结合，实现“以学生为主体、以教师为主导”的混合式教学，可以更好地激发学生的学习兴趣，拓展传统教学的时间和空间，提升教学质量和教学效果[15]。

课题组立足“新工科”课程核心理念，以学生毕业、就业和升学需求为导向，对《试验设计与数据处理》线上线下一体化教学模式进行系统性探讨，以提高学生学习兴趣，适应新形势下食品专业人才培养需求，最大限度地满足社会及学生个人发展的需求，为食品专业 “高素质、厚基础、强能力、善创新”应用型人才培养服务，培养更多优秀的“新工科”人才。

1 《试验设计与数据处理》课程的教学现状

《试验设计与数据处理》课程在各大高校理工科专业(食品、化学化工、生物、环境、材料等)均有开设，所采用的教材基本以《试验设计与数据处理(李云雁)》第二版和第三版为主，授课学时多为24学时。当前，该课程在实际讲授过程中主要存在以下问题：

1)课程开设时间与学生需求契合度不够

大部分高校该课程的开始时间为大四上学期，此时部分学生已经开始毕业论文工作，且大部分专业实验课和科研项目参与工作已经结束，课程开始时间过晚，无法更好地为学生实验课、科研项目和毕业论文服务。部分高校在大三上学期开设课程，时间虽相对合理，但是也存在开设偏早的问题，导致部分学生在课程学习过程中无法顺利联系自身知识体系和科研项目、毕业论文理解课程内容，代入感不够，学习动机不足。

2)教材匹配度不够，缺少专业相关科研实例分析

目前采用的教材虽能满足基本教学需求，但是由于教材涵盖专业范围广，例题的侧重点与本专业领域实际问题所不同，因而学生无法很好地将所学理论知识与实际专业应用研究相结合，导致学生对该课程的认同感不足、认知程度低，系统运用理论知识解决实际专业问题的能力偏低。

3)课程知识点繁杂，实际应用性差

本课程所用教材教学内容繁多，其突出特点是公式多、理论多、计算多、推导多，对学生的数学基础要求偏高，导致学生学习过程中畏难情绪较强，学习积极性不高。但是学生在实际操作过程中对原理、公式等理论知识的记忆要求并不高，更偏向于科研软件的应用，导致课程内容与专业实际应用出现脱节现象，不利于培养学生解决实际问题的应用能力，需要对教材内容化繁为简甚至部分剔除。本课程的学习的最终目的，应当是为了实现科研数据处理自动化，课程学习和考核的重点应该是学生对各类科研软件操作的掌握程度。

4)课时紧张，课堂效果受限

目前本课程在各大高校基本作为专业限选课，课时偏少，而学生实际毕业论文完成过程中，需要用到的科研软件较多，如Origin、SPSS、Excel、Noteexpress、Design-Expert、ChemDraw等，繁杂的学习内容使得学生很难在短时间内对课程内容消化理解，导致课堂教学效果欠佳。

2 《试验设计与数据处理》课程改革的内容

根据“新工科”人才培养要求、食品专业应用型本科人才培养要求及《试验设计与数据处理》课程知识体系和内容，本研究对课程教学内容、教学方式和考核方法进行改革，以课堂教学为基础，采用线上线下一体化，课内、课外同步学，理论与实操并重的方式，提高学生对《试验设计与数据处理》知识的理解能力和运用能力。

2.1 结合专业需求，调整教学侧重点，补充新知识

兴趣是最好的老师，根据不同教学章节，以毕业论文实验设计、数据处理、文献查找及引用、论文撰写等实际问题作为授课切入点，并贯穿于整个课程内容体系，保证知识的学习应用导向，可以很好激发学生的学习兴趣。食品专业学生在其他专业课实验、毕业论文、毕业后工作及读研深造过程中，应用最多的是单因素实验、正交试验和响应面实验的设计及数据分析，而对于优选法、均匀设计和配方试验设计的需求不高。在实际课程讲授过程中，对涉及到单因素、正交和响应面的内容进行重点强化，对于需求不高的内容进行剔除。同时，根据学生毕业、就业、升学需求，补充文献查找和论文撰写等应用性较强的内容。

2.2 以例串点，增加课堂科研实例分析和讨论式教学的比重

采用案例教学，在授课过程中每部分内容以教师科研项目、往届学生毕业论文、学生其他专业课程实验等为案例进行讨论、分析，或者让学生分享自己毕业课题或其他科研课题的实验方案或数据分析中遇到的问题，现场讨论、点评、分析，从而激发学生兴趣，帮助学生理解教学内容，把对知识原理的学习演变成解决实际问题的应用能力培养，促进学生自主思考能力的提升。

2.3 弱化公式记忆和推导，通过“线上”学习强化科研软件实操

淡化 “为什么”的知识讲授，把“怎么做”的知识作为教授重点，即不要求学生对原理和公式的分析、推导、记忆，只需要理解公式中参数的意义，把重点放在科研软件的操作上。利用计算机软件事先制作Origin、SPSS、Excel、Noteexpress、Design-Expert、ChemDraw等课内软件实操微视频，并将其通过微信、百度云盘等发送给学生，不仅便于学生利用片段化时间自学和巩固复习，还可以大大节省教师逐个指导的时间。借助专业科研软件，将繁琐的人工数据处理过程化繁为简，不仅可以让学生在软件实操过程中体会到应用计算机完成数据处理的优势，也能由此带来学习参与感和获得感，从而激发学生的学习积极性和学习兴趣。

2.4 充分利用线上教学平台，加强课前、课中和课后管理

运用超星学习通、雨课堂等多种智慧课堂平台，将手机转变为学习工具。课前，将上周知识回顾、本周教学课件推送给学生，监督学生完成课前预习工作。课中，通过扫码签到、实时答疑、答疑弹幕、习题发送等形式增强师生互动，解决到课率、抬头率和入脑率“三率”问题。同时，进行课程录制。课后，发送授课视频和课堂作业，使得学生课后可以反复回看课堂内容，帮助学生自主学习，完成知识点自测。

2.5 加强知识归纳，搭建知识结构图

加强课程内容的总结串讲，每周通过知识结构图对上周内容进行回顾，并引出本周讲授内容，讲授结束后通过知识结构图对所授内容进行归纳梳理，搭建各章节知识点间的内在联系，有效促进学生的知识内化。

2.6 改革考核内容与方式，细化考核指标

期末考试过程中，将传统的纸质试卷课堂作答转向计算机作答，通过要求学生采用Origin、SPSS、Excel、Noteexpress、Design-Expert等软件进行作答，重点考察学生对课程各个环节包括单因素实验数据处理、正交和响应面实验设计及数据处理、文献查找和引用、图表规范制作等内容的掌握程度。细化考核评价，从期末考试、课堂作业、智慧课堂平台数据、课堂发言四个方面，全方位考核评价学生的知识能力达成情况和个人效能达成情况。

3 结语

《试验设计与数据处理》是一门实践性极强的课程，通过对课程教学内容、教学方式和考核方法的改革，可以弥补传统“数学式”教学模式的不足，使得学生能够将本课程与其他专业课程尤其是专业实验课紧密联系起来，基本具备独立查找文献、设计实验、分析和处理数据并得到科学结论、撰写论文的能力，为食品专业应用型“新工科”人才培养服务，为学生毕业、就业、升学奠定坚实的理论和实践基础。