楊 娟，于立梅，曾曉房，白衛(wèi)東

(仲愷農(nóng)業(yè)工程學院 輕工食品學院, 廣東 廣州 510225)

《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》是一門以概率論、數(shù)理統(tǒng)計、計算機應(yīng)用等為理論基礎(chǔ)，結(jié)合專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗的一門應(yīng)用型課程[1]。已被廣泛作為化工、生物、食品、環(huán)境、材料等工農(nóng)學科的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于該課程理論抽象、公式演算過程繁瑣，所以教師授課難度大，而學生也難以理解和掌握相關(guān)知識。本文將以二本院校本科生的生源特點和培養(yǎng)目標為出發(fā)點，在教學中充分貫徹"因材施教"的原則，淺談《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》在授課過程遇到的問題，針對問題提出的改革建議，以適應(yīng)二本院校本科生對于《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》這門應(yīng)用型課程的學習和理解。

1 現(xiàn)存問題

《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》作為一門適用于眾多工農(nóng)學科的基礎(chǔ)課程，可供選擇的教材眾多，如李云雁主編的《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理(第二版)》，潘麗軍、陳錦權(quán)主編《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》，羅時光、金紅嬌主編《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》等。盡管眾多編者對這門課程進行了教材編撰，但從內(nèi)容上講，這些教材大多以抽象的理論概念和數(shù)學公式演算過程為主，如“隨機誤差的檢驗過程”、“單因素試驗方差分析基本步驟”、“一元線性回歸方程的建立”等。嚴重缺乏與專業(yè)密切相關(guān)的案例教學內(nèi)容，也沒有從不同院校學生素質(zhì)差異的角度做調(diào)整。

在教材的基礎(chǔ)上，長期以來，課程內(nèi)容多以統(tǒng)計學知識和公式推算過程為主，內(nèi)容單調(diào)枯燥、復(fù)雜深奧。多數(shù)二本院校本科生的數(shù)學基礎(chǔ)薄弱，使得很多學生對于基本理論、原理和公式的推導(dǎo)等內(nèi)容難以理解和掌握，嚴重影響了學習興趣和教學質(zhì)量。另一方面，多數(shù)二本院校側(cè)重于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，這要求學生掌握更多的實操能力。然而從歷屆二本院校本科生的畢業(yè)論文完成情況看，存在試驗設(shè)計不科學合理，試驗方法單一，數(shù)據(jù)處理不嚴謹、表述不清楚、分析不透徹，試驗值表征沒有平均值、誤差值和顯著性分析等，使得結(jié)果的可信度不高。這與二本院校學生對于該課程的理解和掌握不無關(guān)系。

2 教材建設(shè)與課程改革的探討

2.1 教材建設(shè)應(yīng)結(jié)合專業(yè)和授課對象

為了更好地將社會需求與教學定位相結(jié)合，在教材的編寫上應(yīng)注重與專業(yè)知識的銜接，結(jié)合授課對象的基礎(chǔ)構(gòu)架差異，按類型、分層次的進行教材建設(shè)。對于工農(nóng)類二本院校的教材，應(yīng)更加注重實踐環(huán)節(jié)，以鍛煉學生實踐能力為出發(fā)點，刪除部分內(nèi)容，降低理論深度，增加與專業(yè)相關(guān)的教學案例，側(cè)重實際應(yīng)用?？稍鲈O(shè)或加強的內(nèi)容如下：

(1)結(jié)合專業(yè)，強調(diào)單因素實驗和正交試驗的重要性。對于工農(nóng)院校本科生而言，在學習和工作中應(yīng)用最多的是單因素實驗和正交試驗。其中，單因素實驗是所有復(fù)雜實驗的基礎(chǔ)。在生產(chǎn)和科學實驗中也是應(yīng)用最廣的一種基礎(chǔ)實驗設(shè)計方法。正交試驗是本科論文中出現(xiàn)頻率最高的一種實驗設(shè)計類型，但學生對于許多試驗點的選擇仍然不夠科學合理。因此，在教材的編排上，應(yīng)該結(jié)合實際案例，將單因素實驗和正交實驗穿插到各個實際案例中，以利于學生對抽象理論知識的接受和吸收，掌握單因素實驗和正交試驗的設(shè)計原理和實際應(yīng)用。

(2)強調(diào)數(shù)據(jù)分析的實用性。實驗的目的是得到數(shù)據(jù)，以獲取某種實驗狀態(tài)下的"真實值"，而測定值與真實值之間往往存在"誤差值"，實驗組與實驗組之間還需要進行統(tǒng)計學分析。這些是數(shù)據(jù)處理中最基礎(chǔ)也最重要的干貨，也是學生們在畢業(yè)設(shè)計、工作和求學過程中，勢必會應(yīng)用到的知識。盡管各個版本的教材對這些知識都進行了介紹，但是內(nèi)容往往側(cè)重于理論，而忽略了應(yīng)用。考慮到學生資質(zhì)，建議在教材的編寫中，結(jié)合專業(yè)實驗案例，以案例帶動理論，加強印象，達到目的。

(3)隨著信息技術(shù)的發(fā)展，軟件的應(yīng)用越來越廣泛，而針對社會需求，在《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》課程中，勢必需要加入計算機數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用。包括： Excel是最常用的功能強大的電子表格處理軟件；Origin是科研工作者首選的繪圖軟件；SPSS是最優(yōu)秀的統(tǒng)計分析軟件。

2.2 課程內(nèi)容設(shè)置需簡化理論突出應(yīng)用

《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》教學內(nèi)容可分為“數(shù)據(jù)處理”和“試驗設(shè)計”兩大部分。根據(jù)二本院校本科生的生源特點和培養(yǎng)目標，在數(shù)據(jù)處理部分，建議弱化理論，強調(diào)應(yīng)用，重點講解數(shù)據(jù)的規(guī)范化書寫、如何利用軟件處理數(shù)據(jù)以及利用軟件繪制圖表等。應(yīng)強調(diào)excel、spss、origin等軟件的實操培訓，開設(shè)相當分量的上機課程，使學生們在課后能夠熟練的利用excel計算平均值和誤差值，利用spss對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，利用excel/origin繪制“三線表”、“線形圖”、“柱形圖”等常規(guī)圖表，以及掌握圖表制作的規(guī)范。在試驗設(shè)計方面，建議結(jié)合科研項目中的具體實驗案例進行講解，如可將卵白蛋白的提取分離和純化工藝引入“正交實驗設(shè)計”的案例教學分析，將工藝設(shè)計、質(zhì)量安全與控制等專業(yè)實驗貫徹課堂，提高應(yīng)用性、實踐性教學在課程教學中的分量。通過引入學科專業(yè)性強的試驗內(nèi)容，培養(yǎng)學生設(shè)計試驗、了解試驗流程以及掌握數(shù)據(jù)處理和圖表的制作的能力，將試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理過程串聯(lián)起來，系統(tǒng)的介紹工農(nóng)專業(yè)“試驗”內(nèi)容，如在試驗設(shè)計部分介紹卵白蛋白的提取實驗，而在數(shù)據(jù)處理部分可以介紹經(jīng)過試驗獲得數(shù)據(jù)的記錄和分析，做到課堂教學與實踐教學緊密相連。此外，鑒于課時所限，可以給出一些規(guī)范性的數(shù)據(jù)處理模板或規(guī)范的圖表制作示范，讓學生在課余時間完成。

2.3 改革考核內(nèi)容與方式

考試是評價教學效果的一種最直接的方法，是對學生所學知識和所掌握能力的檢查。由于《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》有別于其他專業(yè)課程，建議把課外作業(yè)得分納入期末成績的計算中，強調(diào)平時成績的占比，可由常規(guī)的30%提高到50%。同時考核方式可以由傳統(tǒng)的紙質(zhì)試卷轉(zhuǎn)向計算機，重點考查學生對數(shù)據(jù)處理各個環(huán)節(jié)的理解和掌握?；蛘呖勺屆课煌瑢W根據(jù)自身對于專業(yè)的興趣和擅長，進行獨立的實驗設(shè)計，重點考察試驗設(shè)計的科學性，以課程論文的形式進行提交，此部分占總成績的50%。通過這些環(huán)節(jié)可綜合考察學生對知識應(yīng)用能力。

2.4 教學目標與課程定位的統(tǒng)一

對于工農(nóng)專業(yè)的絕大多數(shù)學生而言，在學習和工作中，繞不開“試驗”。以仲愷農(nóng)業(yè)工程學院食品專業(yè)為例，其畢業(yè)考核多以完成實驗性的論文為依據(jù)，畢業(yè)后70%選擇對口的企事業(yè)單位，18%選擇考研[2]，這些都與"試驗"息息相關(guān)。對于食品行業(yè)而言，工藝的改進、新產(chǎn)品的研發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量的提高等都需要經(jīng)過大量的試驗來獲得，而科學的試驗設(shè)計和恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理方法可以減少試驗次數(shù)、獲取最優(yōu)方案。這就要求從業(yè)人員具備相應(yīng)的專業(yè)知識。另一方面，學生們考研熱情逐年高漲，截止2019年，仲愷食品專業(yè)考研報名率接近30%，研究生對于試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理能力的要求更高。而在本科階段的眾多通選課和專業(yè)課中，只有《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》能夠在試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理等科研技能方面對學生進行系統(tǒng)的培訓。因此，為了滿足畢業(yè)、就業(yè)、升學的需求，本課程的教學目標是使學生能夠獨立的設(shè)計試驗方案和正確的分析實驗數(shù)據(jù)，使學生掌握試驗技能，培養(yǎng)學生在科研方面的基本素養(yǎng)。

在仲愷農(nóng)業(yè)工程學院，《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》作為食品類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，其學時為36學時，記2學分。其課程設(shè)定目標在于，希望通過該課程的學習，學生能夠從理性和感性層面上認識專業(yè)實驗課的設(shè)計思路，掌握試驗數(shù)據(jù)的處理方法和書寫準則。在后續(xù)參與創(chuàng)新實驗和完成畢業(yè)論文的過程中，能夠科學的設(shè)計試驗，合理的處理和分析試驗數(shù)據(jù)。通過理論與實踐的相互滲透，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)大學生獨立開展科研工作的能力和創(chuàng)新思維能力。

3 結(jié)語

《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》是一門重要的工具課，具有實用性。筆者以仲愷農(nóng)業(yè)工程學院食品科學類本科生培養(yǎng)為例，希望以點及面，為該課程更好的服務(wù)各個院校本科生培養(yǎng)提出一點建議。力爭將本課程建設(shè)成能夠促進學生的全面發(fā)展的一門不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也成為深受學生喜愛的一門課程。