基于统计学理论与食品专业实践案例结合的课程改革

邵小龙 刘珏

摘要：食品专业是一门学科交叉性非常强的应用型工科专业，而统计学理论和方法应用成为食品类专业学生必不可少的一门课程。由于该课程具有很强的实用性，在教学中应根据食品学科特点和专业特色选择适当的教学方法、教学模式和授课内容。文章从食品专业中试验设计与数据分析需求、常用统计学教学内容与方法要点、统计理论与专业实践结合案例教学3个方面来阐述“食品试验设计与统计分析”课程的特点和内容；并针对目前教学效果不佳的问题，提出以统计理论与食品实践案例结合为主的教学方式改革建议。

关键词：统计学应用；试验设计；案例教学；改革建议

中图分类号：G642.0 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230610

基金项目：南京财经大学高等教育与改革发展研究课题（GJGF202236）；食品科学与工程国家一流专业建设点项目；粮食工程江苏省特色专业建设项目。

Curriculum reform exploration based on the combination of statistical theory and food professional practice cases

Shao Xiaolong1， Liu Jue2

（ 1. College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing， Jiangsu 210023； 2. College of Electrical and Electronic Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan， Hubei 430023 ）

Abstract： Food major is a very interdisciplinary applied engineering major， and the study and application of statistical theory and methods has become an indispensable course for students. Due to the strong practicability of this course， appropriate teaching methods， teaching modes and teaching contents should be selected according to the characteristics of food disciplines and professional characteristics. This paper expounded the characteristics and content of this course from three aspects： experimental design and data analysis requirements in the food major， the main points of commonly used statistics teaching content and methods， and the combination of statistical theory and professional practice with case teaching. Moreover， in view of the current teaching situation， a proposal for the reform of teaching methods based on the combination of statistical theory and food practice cases was proposed.

Key words： statistical applications， experimental design， case teaching， reform proposals

统计学作为一门实用的工具课程，在食品专业领域应用非常广泛。大多数院校的食品类专业培养方案中出现名称为“食品试验设计与统计分析”“食品试验优化与统计分析”“食品实验设计与数据处理”“试验设计与数理统计”等选修课或必修课课程。尽管名称不一样，但都是围绕食品专业中的问题，来教授统计学的基本理论与应用方法，进行试验设计、数据处理、结果解释和结论总结。此课程是一门实用性很强的工具课，尽管统计理论学习困难，但是统计方法在食品专业中有广泛和深入的应用。学生的后续学习、工作等需要用到试验设计和数据分析技术，来完成工作报告、科学研究、学术论文等任务[1]。由于食品专业的部分课程只需背背记记就可以获得学分，部分学生采取相同的学习策略和方法来学习该课程，导致最终学习效果往往不够理想。

因此，为提升教学效果和进行相应的教学改革，本文将从食品专业中试验设计与数据分析需求、常用统计学教学内容与方法要点、统计理论与专业实践结合案例教学3个方面来阐述“食品试验设计与统计分析”课程的特点和内容，并给出如何进行教学改革的建议。

1 食品专业中的实验设计与數据分析需求

统计学本身作为一门理论与实践相结合的学科，已成为现代科学不可缺少的工具之一。而食品原料来源广泛、生产工艺多元化、质量控制要求高和食品学科综合性的特点，统计理论和方法在食品原料筛选、加工工艺、品质控制、营养评价、售后调查等各环节大量应用。例如，在后续学生毕业设计（实验）环节，存在因知识掌握欠缺或不熟引起的问题，如试验设计不合理、有数据无“统计”、图表不规范、统计方法或软件使用不当、数据结果解读不可靠或不充分[2]。“食品试验设计与统计分析”也是研究生必修的课程之一，该课程知识掌握程度决定科研过程顺利情况和培养质量。无论是试验设计还是统计分析上出现了问题，都会降低研究结果的可信度，甚至前功尽弃[3]。因此，为毕业论文（设计）、后续科研及专业工作打好基础，越来越多的高校对学生的试验设计和数据分析能力的要求越来越高，食品生物类专业均对本科生、研究生开设此类课程。

2 食品科学与工程中的统计学教学内容与方法要点

由于“食品试验设计与统计分析”属于应用课程的范畴，具有鲜明的专业特色，在教学中应根据学科特点和专业特色选择适当的教学方法、教学模式和授课内容。若脱离了专业知识，所做的“统计”则是无用的。统计学理论和应用方法在食品专业中主要分为试验设计和数据分析两大块。试验设计与数据处理涵盖领域广宽、内容庞大而复杂，但是不管什么专业，其主要的知识点集中在表1中内容和要点两栏。理论部分教学难点在于专业词汇抽象性极强，实际情况下具有多义性；方法上需要具备扎实的数学知识、软件学习能力以及操作技能。一般要求学生先行学习“高等数学”“概率论”和“线性代数”等基础课程。如果想进一步提高数据分析水平和使用高级统计方法，则需要学习“数值分析”“工程数学”“矩阵论”等课程，这些课程在硕士、博士研究生学习阶段可供选修。

3 统计理论与食品实践案例结合的教学方式

统计学理论内容部分的概念抽象难于理解，推导过程逻辑性强，且公式复杂繁多，导致非统计学专业的学生花费大量时间还不一定能弄懂这些理论。然而，课程安排时间和学生精力有限，如果理论学习方面不断受挫，那么就失去继续学习的信心。开展案例教学，能激发学生学习兴趣和增加专业知识，培养学生应用统计的理论、原理和方法解决实际问题的能力[8]。因此，提前讲授食品专业案例，让学生参与案例分析的解决，通过引导和启发学生利用统计学理论原理和方法来思考解决生产科研实际问题。表1教学案例列出一些经典统计学和食品专业相关的案例，选择案例应尽量与学生的专业方相接近的领域。一些专业特色鲜明的院校，可增加自身特色的案例。比如南京财经大学、武汉轻工业大学可用粮食含杂率的抽检案例，讲述粮食行业的质检实践操作。理论与实践的结合，能有效避免出现教师填鸭式教学、学生被动接受的问题。

4 课程改革建议

4.1 选择合适的课程教学主导者

“食品试验设计与统计分析”课程部分内容如“理论分布”“统计假设检验”“正交设计”等，如果让统计学或数学专业老师进行讲解，可以将理论分析和公式推导得十分详尽，但此部分内容与基础课程“概率论”内容重叠较多，学生重复学习会感到厌倦。任课老师缺乏食品专业的实际经验，难以将理论与实践结合，达不到教学目的。因此，建议由食品或生物类专业出身的老师来讲，可以很好地避免这种情况。实际上，很多食品院校也是这么安排的。一般来说，本专业教师经过大量专业训练和科研实验，对专业应用理解更加深刻，结合具体案例有更多实际切身体会，讲课内容更加丰富。虽然理论讲得不够全面，但是与专业结合，能引起学生的兴趣，激发学习热情。当然，这也对专业任课老师提出了较高的要求，需要统计应用经验和多年的专业知识积累才能胜任。

4.2 开展以目的为导向的教学过程

很多行业中的统计应用，都是依据统计理论，借助工具软件实现试验设计或统计分析，最后围绕统计结果进行科学合理的解释或解决实际现象或问题。因此，在进行教学时，课堂理论教学、工具软件上机操作和专业任务实践必须同时进行，三位一体教学。然而，一般该课程的学时在30～40课时，这三部分教学内容需要进行时间平衡再分配。建议弱化理论讲授环节，适当留白让学生自学，重点放在案例教学和强化实操训练。如果条件具备，在课堂理论教学的同时，学生使用自备或机房电脑进行软件学习和上机操作[9]。专业任务实践部分可通过课后作业和综合作业的形式进行。作业主体内容要避免单一、纯理论性案例，多与食品专业相结合。重在引导学生选择正确的统计方法，科学地分析和理解统计结果；培养学生设计试验的动手能力，最终达到训练学生正确使用软件处理数据和撰写专业科学报告的目的[3]。

4.3 利用考核来促进学生学习模式的转变

考核是教学的重要一环，也是学生们关注的焦点。既能检测学生学习效果，又能驱动学生合理分配时间和精力。由于“食品试验设计与统计分析”课程内容包括理论教学、工具训练和专业实践，考核要与教学安排紧密联系，引导学生重视工具软件和专业知识运用，摒弃“重理论轻实践”“死记硬背”“考试临时抱佛脚”等不合理的学习心态[10]。该课程应突出应用性，需增加平时成绩及试验测试的比重，考试命题注重突出实用性，少出理论性很强的题目，考虑学生理解和解决问题的综合能力。考试中增加实际操作（软件操作）测评，通过测试学生对软件操作技巧与统计分析方法的掌握程度和结合程度，从而测试学生对统计知识的综合运用能力[11]。改变以往“平时成绩”加“期末成绩”的评价模式，按照表2对考勤、平时作业、综合作业和期末考试4个部分来进行全面评价。综合作业是借鉴“食品工程原理”“食品工艺学”等课程设计经验，这样可以让学生从传统应试学习模式转向计算机操作技能训练和专业问题解决能力培养上，重点考查学生对试验设计方法、统计方法实现过程，以及输出结果的理解和掌握。

5 结 语

作为一门较强实用性的教学课程，“食品试验设计与统计分析”需要结合食品专业实践案例教学，以调动学生学习的积极性，在有限时间内提高了该课程的教学效果，让学生掌握运用所学基础理论知识解决实际问题的能力。综上，本文为笔者结合自身有限的教学经验和体会，对教学理念、教学内容、教学模式和考核项目等方面进行思考和改革摸索，期望为培养实用型与复合型的专业人才提供参考。

参 考 文 献

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