提升試驗設計與數據處理教學效果的研究與實踐

包 力

(吉林化工學院成人教育學院，吉林吉林 132022)

試驗設計與數據處理是關于試驗設計理論、方法及對試驗所獲數據進行科學處理的一門專業基礎課程，是當代科技和工程技術人員必須掌握的技術方法［1］。主要講授內容包括兩大部分，一是試驗數據分析部分，二是試驗設計部分。課程開設目的是使學生掌握基本的試驗設計方法和培養學生對試驗數據的初步統計分析能力，為學生將來從事新產品的開發研究和對生產過程優化提供理論支撐和實踐基礎。該課程本主要以概率論、數理統計、專業知識和實踐經驗為基礎，涉及到很多的理論知識，內容抽象、枯燥，學生學習興趣不高，教學效果有亟待提高，本文結合教學實踐，探討了提升該課程教學效果的幾點體會。

一、闡述課程的重要性，激發學生的學習熱情

試驗設計與數據處理一門理論抽象、實踐性極強的課程，在學生中普遍存在難學、難懂的說法，這些說法也一定程度上潛在影響剛接觸該課程學生的學習積極性，容易造成畏學情緒和厭學心理。針對這些現象，教師應該在開課時，向學生詳細介紹該課程的重要性，讓學生了解學習該課程的目的，使其建立起學習目標。在課程介紹時，要引進試驗設計與數據處理發展史，向學生介紹國內外典型的技術應用實例。并結合當前社會的發展向學生闡明該學科的發展同人類生存是息息相關，依此激發學生的學習熱情，淡化其畏懼厭學心理，為該課程教學的順利開展做好鋪墊。此外，在該課程講授過程中，針對一些典型的科研成果帶來的經濟社會和效益向學生講解，進一步強化整個學習過程學生對試驗設計與數據處理方法的好奇心，充分調動學生的求知欲望。

二、以學生為主體，多方位調動學習積極性

(一)優化教學內容，重在實用性

試驗設計與數據處理是統計數學的重要分支，是一門理論和實踐結合緊密、實用性很強的課程。它是以概率論數理統計、專業技術知識和實踐經驗為基礎，經濟、科學地安排試驗，并對試驗結果進行計算分析，最終達到減少試驗次數、縮短試驗周期、迅速找到優化方案的一種科學計算方法，也是一門應用領域相當寬廣的現代技術課程［1-3］。因此，優化教學內容，突出實用性至關重要。如公式和定理的分析、推導一帶而過，降低理論深度，注重理論知識的實際應用，使學生明確教學重點。又如誤差理論中的相關概念及誤差來源等可以復習、提問等方法學習;對于有關顯著性檢驗的內容在預修課程已有詳細的介紹，對本課程中的方差分析、回歸分析、正交試驗設計等內容中涉及到時可高度概括，減少不必要的重復。課程的重點應落在試驗方案的設計方法和試驗數據處理、分析方法的實際應用上。

(二)改進教學方式，提高理論教學效果

多媒體技術在試驗設計與數據處理課程的教學中起到了舉足輕重的作用，特別是本課程中理論性強的、枯燥、抽象的內容，可通過多媒體演示其在實際問題中的運用，才容易被學生理解和掌握，這僅能增強了課堂氣氛，激發了學生的學習興趣，而且提高了理論教學效果。此外，對于學生的自我的總結學習，也是提高理論教學效果的有效途徑。針對本課程的特點，通過課程內容階段性的總結和討論，可加強學生對理論教學內容的消化和吸收。根據教學內容的編排，教師可在學習一項內容后，要求學生對所學習的方法的理論基礎、應用情況及應用中需注意的問題等進行總結，如誤差理論一章，學生通過總結可以進一步復習預修課程學習的內容，如絕對誤差、相對誤差的概念及誤差的來源等，又可以與新學習內容，如極差、算術平均誤差和標準誤差等融合在一起。學習了多種誤差的表示方法后，在課程總結時教師可讓學生在進行課程總結時，選取2～3個實例討論幾種誤差表示方式的優缺點及應用場合，使得學生對幾種誤差的定義和應用有了更進一步的理解，為今后的實際應用奠定理論基礎。

(三)增設實踐作業，培養實際應用能力

加強實踐教學，提高學生應用能力是本課程的教學目的。為能更好的達到這一目標，在整個學習過程中，除了完成必要的專項上機訓練外，還為學生設置兩個實踐作業，一是實驗數據處理的實踐作業，學生可從已做過的實驗，如大學物理、分析化學、有機化學、化工原理等試驗中或查閱相關教材，自己尋找作業題目。主要完成試驗數據分析，包括試驗數據的誤差分析、方差分析及回歸分析。這一作業的完成過程即給學生創造了自主學習的機會，又使學生將本課程學習的內容得到了進一步的消化、理解，更重要的是讓學生體會到科學的實驗數據處理方法在實踐中的具體應用。二是試驗設計的實踐作業，這一部分主要側重試驗方案的設計，教師可向學生提供歷屆大四學生做過的專業實驗或教師的科研等真實的實驗題目，學生通過查閱資料，結合所學的試驗設計方法，完成試驗方案的設計，主要包括設計試驗目標、考察的試驗因素、確定的水平及試驗方案的編制。通過完成該項作業不僅擴大了學生的專業知識面，還使學生掌握了專業知識和本課程相結合的基本途徑，了解了試驗設計對工業生產、新產品開發所起的指導作用，懂得了利用試驗設計進行科學研究的重要性和必要性，潛在地激發了學習興趣，進一步提高學生的理論結合實踐的能力。

三、加強計算機技術的應用

試驗設計與數據處理是以概率論和數理統計為理論基礎的一門課程。課程的特點之一是公式多、數據處理工作所涉及的數據量很大且計算過程較為繁瑣，有些問題手工計算很難實現。隨著計算機技術的飛速發展和應用領域的不斷擴大，目前，用于數據處理和分析的較為高效可靠統計軟件也很多，如:SAS、Matlab、SPSS、Excel、Origin等等［4］。本課程選用的教材中，編者不但給出了典型的專業案例，同時還附有相應的Excel程序。但為消除學生的依賴心理，讓其真正體會到計算機技術在本課程中的作用，對于簡單問題的學習，采取了手工計算、運行“程序”與使用 Excel、Origin等軟件中的“工具”分別去完成同一任務，然后將運行結果進行對比分析，并讓學生討論三種方法的利弊。當然對于教材中的程序不是照搬使用、一一講解，而是將要解決的重點問題提出，讓學生自己將其與Excel函數結合，這不但激發學生學習的主動性，提高計算機的實踐應用能力，而且讓學生真正的體會到計算機技術的應用在本課程中的重要作用。通過這樣的學習，使學生體會到軟件中內置的強大的數據處理功能，也了解了軟件“工具”不是萬能的。在遇到特殊問題時，學生能夠主動的運用所學的計算機知識去解決實際問題，既達到了靈活運用的目的，又提高了學生分析問題、解決問題的能力。

四、結 語

試驗設計與數據處理是一門理論和實踐結合緊密、實用性很強的課程。該課程的良好教學效果對合格人才的培養具有重要意義。教學中，應在強調課程重要性、激發學生學習熱情的同時，教師要精心優化授課內容，不斷改進教學方法，加強實踐教學環節的訓練和計算機技術的應用，將有利于提升課程的教學效果。

［1］ 田為軍，叢茜，任露泉.《試驗設計》課程實踐性教學改革探索［J］.實驗科學與技術，2013，11(2):120-122.

［2］ 羅傳義，時景榮.試驗設計與數據處理［M］.吉林:吉林人民出版社，2002.

［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，2010(5):93-94.

［4］ 樊明德，張曉婭.“試驗設計與數據處理”課程教學改革思考［J］.廣州化工，2012，40(16):204-205.