王田林　趙莉君　李天歌　馬燕　宋蓮軍　黃現(xiàn)青

食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程作為食品類專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程之一，內(nèi)容包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、均值比較與T檢驗(yàn)、方差分析、聚類分析和主成分分析、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析（附均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)）、Design-Expert響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析。食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程既有很強(qiáng)的實(shí)踐性，又要求有比較堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，在此之前的先修課程通常包括高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、食品分析與檢驗(yàn)等。

食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程對(duì)食品類專業(yè)的學(xué)生具有理論與實(shí)踐上的指導(dǎo)意義，如食品生產(chǎn)、新產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化以及消費(fèi)者偏好評(píng)價(jià)等都與課程內(nèi)容密切相關(guān)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠使食品專業(yè)的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和分析方法有全面的了解，為畢業(yè)論文的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理奠定基礎(chǔ)，充分培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的科研精神，獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，獨(dú)立設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)的能力，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理和分析能力，從而成為具有一定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的高級(jí)專業(yè)人才。

本文簡(jiǎn)要介紹了食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，并提出了優(yōu)化改革的建議，以期培養(yǎng)出更多具有扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)的應(yīng)用型人才，為食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)，為提高教學(xué)質(zhì)量提供指導(dǎo)。

一、課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

由于本課程的綜合性、專業(yè)性、理論性均較強(qiáng)，在教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)以下三種問(wèn)題。

1.學(xué)生的積極性不高。食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程以試驗(yàn)為中心，但由于教學(xué)方式較為落后，仍然是以教師講、學(xué)生聽為主，許多的抽象概念可能會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得厭煩，從而覺(jué)得無(wú)聊。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，因?yàn)檎n堂時(shí)間的限制，教師們一直在忙碌地講解著一些基礎(chǔ)的理念和方法，學(xué)生很少能夠主動(dòng)、有效地參與到課堂教學(xué)中，很難結(jié)合實(shí)例理解和思考實(shí)驗(yàn)方法的思路與內(nèi)容，因此教學(xué)效果不佳。

2.課程內(nèi)容抽象，不易把握。食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程的課堂教學(xué)時(shí)間比較短，通常只有32個(gè)學(xué)時(shí)，課時(shí)分配詳見(jiàn)表1。按照教學(xué)大綱的安排，學(xué)生需要掌握的內(nèi)容卻比較多，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、均值比較與T檢驗(yàn)、方差分析、聚類分析和主成分分析、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析（附均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)）、Design-Expert響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析、SPSS等統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)踐操作，而且所涉及的理論都比較艱深，公式也比較多，學(xué)習(xí)過(guò)程比較單調(diào)，這就對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果產(chǎn)生了不利的影響。由于本課程的教學(xué)內(nèi)容不斷增多，很可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情降低，從而影響到他們創(chuàng)新能力的激發(fā)。

3.課程知識(shí)不夠與時(shí)俱進(jìn)。食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析是一門注重方法應(yīng)用的學(xué)科，怎樣使學(xué)生在了解概念與思想的基礎(chǔ)上切實(shí)地將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)中是本課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分，而易于操作且強(qiáng)大的分析工具也是不可或缺的。近年來(lái)，在各類組學(xué)技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展的同時(shí)，與食品學(xué)科有關(guān)的前沿研究往往采集了大量組學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)，新的統(tǒng)計(jì)分析語(yǔ)言、軟件不斷出現(xiàn)且功能越來(lái)越強(qiáng)。但是目前很多教師對(duì)于統(tǒng)計(jì)分析軟件的理解還僅限于SPSS、Excel等，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)數(shù)據(jù)分析的需要，而且教學(xué)內(nèi)容略顯陳舊，與學(xué)科前沿存在著一定的脫節(jié)現(xiàn)象，從某種程度上導(dǎo)致學(xué)生提不起學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的興趣。因此，該課程本科階段的教學(xué)內(nèi)容尤其是研究生階段的教學(xué)內(nèi)容迫切需要更新，這對(duì)授課教師在知識(shí)更新方面也有了一定要求，并且需要引入Matlab、R語(yǔ)言、Python、Julia以及其他新的數(shù)據(jù)處理語(yǔ)言與工具，以便學(xué)生能夠跟上技術(shù)發(fā)展的前沿，擴(kuò)大知識(shí)面。

二、課程教學(xué)的改革措施

1.優(yōu)化課程內(nèi)容。目前，國(guó)內(nèi)各大高校的食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析教材都是大同小異，都涉及試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理、抽樣理論、統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析、回歸分析、正交設(shè)計(jì)等經(jīng)典基礎(chǔ)知識(shí)，但主要是教授理論知識(shí)，特別是一些統(tǒng)計(jì)分析公式比較復(fù)雜。不過(guò)，這些數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和來(lái)源應(yīng)該是數(shù)學(xué)類課程的核心內(nèi)容，而食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程則應(yīng)簡(jiǎn)化這部分內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)踐型內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合學(xué)生專業(yè)技能的實(shí)際需要來(lái)設(shè)計(jì)專業(yè)課程。例如，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院在課程教學(xué)中結(jié)合食品科學(xué)與工程、食品安全與質(zhì)量、食品營(yíng)養(yǎng)與檢驗(yàn)教育等專業(yè)各自的特點(diǎn)，從學(xué)校積累的大量食品相關(guān)案例中選擇經(jīng)典案例并將其引入課堂，強(qiáng)化課程理論知識(shí)在解決食品專業(yè)問(wèn)題中的應(yīng)用。

2.加強(qiáng)上機(jī)實(shí)踐操作。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，研究人員開發(fā)出了一些可以用來(lái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)和處理數(shù)據(jù)的軟件。除了廣泛使用的Excel軟件外，還有SPSS、SAS、Design-Expert、DPS、Matlab等，其中SPSS是世界上最早的圖形菜單界面的統(tǒng)計(jì)軟件，可用于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，其最突出的特點(diǎn)是界面極其友好，輸出漂亮，結(jié)果美觀，是非專業(yè)統(tǒng)計(jì)人員中使用最廣泛的統(tǒng)計(jì)軟件。同時(shí)，SPSS在用于假設(shè)檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，如方差分析、回歸分析等相關(guān)分析時(shí)，可以大大提高學(xué)習(xí)效果。Design-Expert和正交設(shè)計(jì)助手軟件可以用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如Design-Expert常用于Plackett-Burman多變量雙向因素分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，還可以用來(lái)分析和處理試驗(yàn)結(jié)果。這些軟件可以使復(fù)雜的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析變得簡(jiǎn)單，且容易使用，因此引入這些軟件已經(jīng)成為食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析課程教學(xué)的一個(gè)趨勢(shì)，但重要的是要重視軟件的理論基礎(chǔ)，并組織實(shí)踐課，讓學(xué)生用計(jì)算機(jī)進(jìn)行練習(xí)，真正促進(jìn)學(xué)習(xí)過(guò)程?？捎糜谑称吩囼?yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析課程的實(shí)踐教學(xué)軟件如表2所示。

3.改變考核方式。食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程的考核包括過(guò)程性考核和終結(jié)性考核，分別占整體考核的40%-50%、50%-60%。過(guò)程性考核包括完成學(xué)習(xí)通的在線學(xué)習(xí)任務(wù)（觀看視頻、主題討論、提交作業(yè)等）和線下練習(xí)（提交每種統(tǒng)計(jì)分析方法的練習(xí)報(bào)告并保證其質(zhì)量等）；期末考試以開卷考試的形式進(jìn)行，學(xué)生在電腦上進(jìn)行實(shí)際操作，并提交不同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的報(bào)告。

由于食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的方法課和工具課，除了學(xué)習(xí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理方法外，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)如何使用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)輔助試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理過(guò)程，因此，考核內(nèi)容應(yīng)包括數(shù)據(jù)處理軟件的內(nèi)容，并將實(shí)踐內(nèi)容納入過(guò)程性考核。比如，在每堂計(jì)算機(jī)實(shí)踐課上布置有關(guān)軟件使用的作業(yè)題，讓學(xué)生提交練習(xí)報(bào)告，練習(xí)報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括數(shù)據(jù)輸入界面截圖、數(shù)據(jù)處理輸出界面截圖和輸出結(jié)果，并配以適當(dāng)?shù)奈淖终f(shuō)明。

在期末考核試卷中，試驗(yàn)設(shè)計(jì)部分要多引入綜合性的題目，如給定題目“無(wú)核白葡萄果醋發(fā)酵工藝優(yōu)化”，考察接種量、初始酒精度、發(fā)酵溫度3個(gè)因素對(duì)無(wú)核白葡萄果醋總酸含量的影響，在給定各個(gè)因素試驗(yàn)范圍的情況下，讓學(xué)生分別用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)和回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，并明確試驗(yàn)方案。在解答這些綜合性問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生可以學(xué)會(huì)如何使用不同的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來(lái)對(duì)相同的試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣不僅可以拓寬學(xué)生的思維，又可以為畢業(yè)論文中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。

綜上所述，食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法存在一定的問(wèn)題，隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)食品專業(yè)的重視程度逐漸提高，因此在該課程的學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程中，要不斷調(diào)整和改革教學(xué)方式和方法，與時(shí)俱進(jìn)，使學(xué)生在面臨食品研究中的各種挑戰(zhàn)時(shí)，能夠靈活運(yùn)用該課程的原理和方法解決問(wèn)題，進(jìn)而培養(yǎng)出高質(zhì)量的食品工業(yè)專業(yè)人才。

基金項(xiàng)目：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)精品在線開放課程（202113）。

作者簡(jiǎn)介：王田林（1991-），男，漢族，講師，博士，研究方向?yàn)槭称窢I(yíng)養(yǎng)與安全。

通信作者：黃現(xiàn)青（1977-），男，漢族，教授，博士，研究方向?yàn)槭称窢I(yíng)養(yǎng)與安全。