試驗設計和數據處理課程的教學探索

　　摘 要： 試驗設計與數據處理是化工類專業中一門重要的技術基礎課，亦是一門理論與實踐緊密結合的工程性課程。本文針對化工類高分子專業學科特點，從教學內容和教學方法上探討了課程改革的方法和途徑。
　　關鍵詞： 試驗設計 數據處理 教學方法 探索
　　
　　化工、材料、環境和食品等專業有一個共同的特點，需要通過實驗來尋找研究對象的變化規律。這些實驗的影響因素多，內部機理很難摸清。如何通過科學的試驗設計和數據處理方法來減少試驗次數同時獲取最可靠的信息，是每個工程技術人員要面對的問題。《試驗設計與數據處理》課程是本校大三年級高分子專業的選修課，通過該門課程的學習，學生能夠根據試驗設計方法合理地安排實驗，科學地分析和處理實驗所得數據，提高學生的實踐能力。但是試驗設計與數據處理的理論體系和學習方法與本專業其他的基礎課不同，被認為是一門較難學習和掌握的課程、針對實用性強、學習困難的問題。下面我對有關這門課的教學內容和教學方法進行探討。
　　1.與其他課程的聯系
　　《試驗設計與數據處理》與高分子專業的其他課程不同，它隸屬于統計學，是將理論和實踐相結合、實用性很強的課程。該門課程又以概率論和數理統計為基礎，相應的統計軟件和計算機軟件為工具，如Excel、Origin、正交試驗設計助手和Datafit等。此外，大量的實例貫穿整個課程始終，這要求學生應該在化工基礎課程和專業課程的學習之后學習本門課程。
　　2.教學內容的優化
　　2.1重視教學內容的實用性和專業性
　　前面提到《試驗設計與數據處理》隸屬于統計學，其中有部分內容涉及公式和定理的推導。學生在大學一年級通過《概率論與數理統計》的學習已經具備了一定的理論基礎。為了避免重復教學，對這部分內容不著重強調。本門課突出的是高分子專業實驗的設計和實施，本著實用性和專業性的原則，在課堂教學時應該將理論知識簡單回顧，對所要掌握的內容深入淺出地傳授給學生，使學生明確領悟教學內容。
　　對所用教材中的實例進行選擇，挑選與化工、材料等專業知識相關的具體實例。因為有些數據處理方法要根據專業知識、實際情況來分析。通過這些具有專業特色的實例，學生能夠將所學的專業知識加以擴充，在掌握專業知識和本課程相結合的途徑方法后，能夠將理論應用到實踐，懂得了利用試驗設計進行科學研究的重要性和必要性［１］。
　　2.2合理地規劃教學內容
　　對于高分子專業的學生，《試驗設計與數據處理》是選修課，只有36學時，在較少學時和較多內容的情況下，課程內容應主要包括以下三個部分：一是試驗設計部分，主要講授試驗設計的幾種方法。二是試驗數據分析部分，包括試驗數據的誤差分析，直觀分析和方差分析。在講授的時候，要把兩部分結合起來。按照教材，具體內容包括：誤差的基本知識；單因素優選法；方差分析法；正交試驗設計；正交試驗設計結果的直觀分析；正交試驗設計結果的方差分析；正交試驗設計中正交表的靈活運用；回歸分析；均勻試驗設計。有關顯著性檢驗的知識會在方差分析中講解。三是介紹部分計算機數據處理軟件，主要就是Excel在數據處理過程中的應用。這部分內容在所選教材中被列在最后一章。正交試驗設計是本專業的重點，數據處理有相關的軟件：正交試驗設計助手。
　　3.教學方法的創新
　　針對工科大學開設的《試驗設計與數據處理》課程，在掌握扎實的理論基礎上，重要的還是在實踐的應用。因此這門課程應該選擇綜合性的教學方法，有關的教學方法和授課手段，李延偉［2］等人也做了探討。
　　3.1教學方式
　　在教學方式上，該課程涉及大量的數據表格的演示，應該采用板書和多媒體教學相結合的方法，充分發揮多媒體教學的功能。借助多媒體課件，可以直觀地表現數學公式的動態性，圖形和動態變化的表示法在許多推理過程中明顯地優于文字和符號的表示法。通過多媒體教學，可以將復雜的過程活靈活現地呈現在學生面前，培養和激發學生學習的興趣，能節約板書時間，拓寬知識面，擴大課堂信息量，用最有限的課時獲得最好的教學效果［3］。多媒體教學這一新型教學模式具有很強的優越性，但同時也存在一些不足之處。傳統的板書模式，雖然存在許多不盡如人意的地方，但它并非完全一無是處。在摒棄其過時落后因素的同時，對其合理成分應當重新加以審視和適當應用。傳統教學與多媒體教學并非完全對立，它們之間存在很大的互補性，當有些課件上內容無法在課堂上表現時，板書能夠起到很好的作用，成為多媒體教學有利的助手。
　　3.2考核向實踐傾斜
　　學生的綜合考核成績由兩部分組成，平時成績和期末考試成績。期末考試成績在綜合成績中占很大的比重。由于該課程是專業選修課，在開卷和閉卷考試的選擇上，考慮到計算量大，需要查閱相關附錄，所以一直采用開卷考試的方式，這種考核方式有利也有弊。經過幾年的教學經驗，我們想對考核方式做出如下調整。
　　注重理論與實踐相結合，將所學到的理論知識及時地應用到實踐中，培養學生的實踐能力。知識只有通過解決一個個的實際問題后才能逐漸被掌握，應用理論知識解決問題的能力是每個高分子專業的畢業生應該具備的能力。因此，學生在校期間要培養他們解決問題的能力。
　　高分子專業的學生接觸的專業課有基礎的高分子物理、高分子化學和聚合物加工原理等。課程設計也是本專業必不可少的一門實踐課，化工類大學本科的課程設計不同于其他的專業課。在課程設計過程中，首先需要學生根據教師布置的任務自己查閱相關資料，確定各物料參數，選擇生產工藝流程，進行物料衡算和能量衡算，經過多方面的比較和分析，選定最合理的方案，最后將所選擇的工藝流程、主要反應儀器，以及車間布置等用圖紙表達出來。
　　將試驗設計與數據處理這門課的考核方式我們可采用課程報告的形式，而課程報告又與課程設計相結合，即將教師在課堂上講授的內容與學生的實驗有機地結合，讓學生自己動手、獨立思考和解決問題。具體的操作就是在課程結束時布置課程報告，課程報告分成幾個題目，在教師的指導下讓每組學生自行分析、討論。如同課程設計，教師給定題目，學生按照要求和所學知識設計，然后開展實驗，得出實驗數據。最后以實驗報告的方式上交，要求有實驗目的、原理、步驟和數據處理結果。根據報告的完成情況，給出考核成績。
　　4.結語
　　試驗設計與數據處理這門課程應注重方法的傳授，努力培養學生的自學習、自發展的能力，啟發學生的創新意識和提高其科學研究的能力。在以后的教學中還需共同探討該課程的教學方法和教學技巧，達到提高教學水平和教學效果的目的。
　　參考文獻：
　　［1］陳紅，黃海東.試驗設計與數據處理課程教學改革的探討.農機化研究［J］，2004，（2）：266-267.
　　［2］李延偉，姚金環.淺談化學化工專業試驗設計與數據處理課程教學方法［J］.廣東化工，2008，35，（184）：176-178.
　　［3］馬萍，鄭麗娜，曹冬梅.試驗設計與數據處理課程教學改革初探［J］.農產品加工·學刊，2010，（5）：93-94.