應用型人才培養理念下試驗設計的教學改革與實踐

盧維學，楊世娟

（黃山學院 數學與統計學院，安徽 黃山245041）

應用型人才培養理念下試驗設計的教學改革與實踐

盧維學，楊世娟

（黃山學院 數學與統計學院，安徽 黃山245041）

根據統計學專業人才培養目標、《試驗設計》課程特點及教學現狀，結合應用型人才培養改革的大背景，利用學校的教學資源及平臺，分別從教學內容和教學方式進行改革與探索。提出了切合實際的教學改革措施與方法，課堂教學過程中應該更加注重案例分析、任務驅動、理論與實踐結合于一體的教學模式，不僅可以激發學生的學習熱情與主動性，還能夠培養學生的創新能力，在教學實踐中取得了良好的教學效果。

應用型；試驗設計；教學改革；實踐

近年來，建設應用型本科高校的態勢在國內已經全面展開，面對提升學生創新能力和實踐能力的培養目標，面對大多數學生追求實用功利主義的傾向，《試驗設計》這門課程作為統計學專業學生的專業必修課，教師該如何轉變思想、改變教學模式，在教學手段和教學方法上探索理論與實踐有效結合是值得研究的課題。

試驗設計[1]是數理統計學的一個重要分支。并與多個學科交叉緊密聯系，如：在生物工程、食品科學、農業等領域都具有重要的應用[2-4]，與此同時，該課程的學習會對學習其他課程、畢業論文撰寫、培養學生的創新能力等方面都具有十分重要的意義。試驗設計課程具有內容復雜、理論性強、應用性高等特點。學生普遍認為該課程具有學習難度系數大、興趣培養難等影響因素［5，6］。目前試驗設計課程的傳統教學模式存在諸多不利因素，如課堂上學生玩手機、不聽課、逃課等現象嚴重。針對上述情形，以及在應用型人才培養趨勢高漲的背景下，需要結合統計學專業人才培養目標，充分利用學校的教學資源及網絡平臺，分別從教學內容和教學方式上進行改革與探索。提出了切合實際的教學改革措施與方法，課堂教學中應該更加注重“案例分析”、“任務驅動”、“理論與實踐結合于一體”的教學模式，激發學生的學習熱情與主動性、培養學生的創新能力，目前，已經在實踐中取得了良好的教學效果。

1 應用型高校課程的教材選擇

試驗設計課程內容涉及微積分、線性代數和概率論等理論知識，教材信息量大、學生課時相對較少，較難實現對教學內容的面面俱到，只能夠選擇理論相對較少、學生容易理解的章節進行介紹。同時，教材中的部分內容明顯滯后，新理論、新技術不能及時更新且教學內容抽象、推理過程復雜和計算煩瑣等，不能滿足培養應用型創新型人才的需要，這也是導致學生缺乏學習積極性和主動性的重要原因。該課程雖然是以統計學基本理論為基礎，但主要的還是以計算機為工具進行數據處理、數據分析，所以傳統課堂使用的教材主要是以講授為主，這類教材的教學法不能滿足目前應用型高校對該課程的直觀性和動態性的教學需求，理論型教材也加大了學生理解該課程的現實意義的難度，對此有必要專門針對于應用型高校進行教材編寫。

2 開展案例化教學，增強課程內容針對性

案例化教學本身具有形象、生動、簡單和具體等特點。能將無聊、乏味的學習氛圍變得有趣、生動，能有效地改變教師上理論課滿堂灌、學生無法專心聽課等現象[3]。如對響應變量概念的講解上與學生的接受情況來看，直接給出定義學生不能夠很好的理解，通過舉例“某醫師希望對治療扁桃腺炎這種疾病的兩種不同藥物—潔霉素和青霉素的治療效果進行比較”，目標是兩種藥物的“好與壞”，進而可以清楚的理解“治療效果”就是響應變量。對此，能夠根據目標響應變量很容易確定需要收集哪些試驗數據進行分析。

案例教學可以有效地增強理論與實踐的有機結合。例如，在講授某個化工工程師希望研究某種產品的產量與化學反應的溫度、時間、催化劑的用量之間的關系時，需要考慮影響產品產量的因素和水平，需要設計實驗、實施、數據收集與整理、統計分析和得出結論等，引用化學實驗中的實例，讓學生有種身臨其境做實驗的感受，瞬間讓學生將抽象的統計原理聯系到實踐。這樣的實例不僅可以激發學生的學習興趣，同時也促使學生從不同專業的角度，科學分析和判斷實驗的結果。通過一個實例引出化學、醫學等一系列的相關知識，這更加有助于學生發散思維的培養，有助于學生知識的擴充等等。可以推動學生將“被動學習”變為“主動探索學習”，以實現該課程的教學目標。

3 采用PBL教學法，培養解決問題和自主學習能力

PBL教學法(Problem－Based Learning) 是一種將學生作為主體的教學模式。主要是以小組合作的形式進行教學過程，不僅可以培養學生團結一致、共同解決無論是復雜還是簡單，或是實際等問題的能力。同時可以學習隱藏于問題背后的關鍵的科學文化知識，促進培養學生自主學習和不斷學習新知識的能力[6]。

對于試驗設計這門較難學習的必修課程，考慮學生基礎的差異性，采取結合PBL教學法的授課模式，將學生根據不同的愛好興趣，成績的高低進行分組，并對不同的組提出不同難易程度的問題，讓每個小組的學生明確自己的任務、目標。并指導學生利用網絡等豐富的教學資源解決問題，且需要達到既定的標準。根據學生對知識理解由簡到難和循序漸進的特點，將本課程設計為3個方面的技能:

1.基本的技能(資料收集與整理)。資料的收集過程中不能夠只利用簡單的“百度”搜索，需要利用本校的圖書館資源，或者是利用相關統計局、統計年鑒等，這也只是簡單的將數據進行收集，不是所有的數據都能夠直接使用，部分數據需要自己通過計算而獲得。需要讓學生不僅僅學會查找有用數據，還需要學會數據的計算與整合。

2.核心技能(結果分析與判斷)。在給出問題的結果進行分析之前需要對試驗設計中的問題進行分析，需要選擇合適的設計方法，在方法的選擇上需要通過數據庫進行相關文獻檢索，學會利用查看文獻的“關鍵詞”的方式，將可用的文獻進行范圍縮小，最后在對文獻內容進行查閱，最終確定解決試驗設計中的問題的方法。

3.綜合技能(數據的統計分析與給出結論)。通過不同的設計方法對數據進行處理，并給出模型方法的優缺點，結果的對比與檢驗等方面的內容，最后給出意見與建議。

4 加強“任務驅動”，強化課程實踐

試驗設計是實踐性較強的一門課程，單純課堂講授遠不能滿足教學目標、應用型人才培養、社會的要求，需要結合實踐，適當與現在市場招聘崗位設置相銜接，不斷深化改革才能將課程理論得以吸收與鞏固。目前的教學方式主要通過上機操作的實驗課進行學習，并布置相關的作業。但是這些作業(任務)相對簡單，對知識綜合運用和拓展沒有太大的幫助。同時在作業上交的學生中，存在作業抄襲、學生間互動少、作業應付差事等情況。

任務驅動教學模式可以使學生在不斷的探索中主動學習，可以驅動學生構建屬于自己的知識和技能，可以提高學生自身的分析問題、解決問題能力[7]。在任務的探索中不斷進步，不斷地增強自信心，不斷激發求知欲、實踐操作欲，進而形成自主學習的良性循環，逐步培養出獨立思考、探索、勇于進取的上進精神。

根據任務驅動法的基本理論，授課過程中教師會對教材內容進行適當的刪減和調整，減少復雜抽象公式的推導和計算，在授課過程中加入一些專業教師科研中的一些案例，如利用單因素方差分析方法對學院不同年級相同課程的成績進行分析，分析二者是否有顯著性差異。或者利用多因素方差分析法分析醫生對患者治療過程中給藥量的不同，給藥時間對患者恢復是否有顯著性差異等。同時對正交試驗設計、均勻試驗設計等在建筑業、土木工程中常用的方法進行課下論文文獻研讀，課上讓學生進行講解、討論等。通過這些類似方法，彌補學時和教材內容不足的局限，達到增強學生自主學習的效果。

5 教學改革結果與分析

針對于上述教學改革方法對試驗設計課程的教學模式進行實踐，并對改革后的教學效果進行檢驗。首先，在改革后教學的過程中，采取互動式教學更加能夠督促學生回歸到課堂，授課教師會不時通過“任務驅動”法對學生布置課堂任務，并采用小組選派學生回答模式進行解答。這一點不僅從課堂的教學組織和管理上都可以給予肯定，而且還能夠讓學生時刻“緊跟”課程進度。使得課上學生學習效果增強。從最終的教學效果分析，即期末考試試卷的卷面成績進行分析。

選取黃山學院統計學專業2011級75名學生的試驗設計課程的期末卷面成績作為觀察組，將2011級授課模式按照上述方法進行改革，應用于2012級學生進行實踐，2012級試驗設計的平時測驗成績（同一試卷）作為對照組進行分析。

方差分析[8]是試驗設計課程中基礎統計分析方法。對此運用單因素方差進行分析。

表1 正態性檢驗

從表1可知，對照組的平均成績明顯高于觀察組的平均成績，且觀察組與對照組的正態性檢驗KS統計量的sig值均大于0.05，無法拒絕原假設，認為兩組成績均服從正態分布，滿足方差分析的基本假設條件，進而可以進行方差分析。

表2 單因素方差分析

從表2可知，顯著性的相伴概率值小于0.05，拒絕原假設，得出觀察組與對照組具有顯著性差異的結論，說明在應用型人才培養理念下試驗設計課程教學改革模式對改善學生學習的氛圍具有良好的效果。

6 結 論

隨著社會的飛速發展,科學技術的不斷進步，課程教學模式的改革也必須與社會的發展同步，新的教學模式更加能夠適合應用型人才培養的需要。更加適應研究型理論人才向創新型、應用型人才轉變。教師的作用也應由引導、被動讓學生學習轉變為引導學生自主學習。試驗設計是一門理論和實踐聯系非常緊密的課程，通過對教學方法、學生對課程的接受程度的探索與實踐，課堂教學中注重案例化、任務驅動和科研實踐于一體的教學模式，能夠激發學生探索精神與主動學習的熱情，也已經初步取得了良好的教學效果。在今后的教學過程中，還需要進一步優化教學模式，不斷提升，特別需要注重解決實際問題能力的培養與提高，為培養出高水平的應用型人才不斷努力。

[1]惠明,田青.生物工程專業《試驗設計與數據處理》的教學探討[J].安陽工學院學報,2009,37(4):117-119.

[2]周鑫斌，賴凡，劉峰.《試驗設計與統計分析》課程教學改革探索[J].安徽農業科學，2010,38(28):42-43.

[3]徐向華,劉翠英,李仁英，等.生物統計學課程教學改革與實踐[J].安徽農業科學，2013,41(12):18-19.

[4]付曉萍,李凌飛,范江平，等.食品試驗設計與統計分析課程教學改革與實踐[J].現代農業科技，2013(22):335-337.

[5]侯俊財.食品試驗設計與統計分析課程教學改革與實踐[J].

林區教學,2012(2):179-180.

[6]陳柄燦.《食品試驗設計與統計分析》課程教學設想[J].西南農業大學學報：社會科學版，2008，6(1):211－213.

[7]江宏偉.“任務驅動”化學教學模式的課堂實踐研究[J].化學教與學,2013(3):11－12,20.

[8]王萬中.試驗的設計與分析[M].北京:高等教育出版社,2011: 7-24.

責任編輯：胡德明

The Teaching Reform and Practice of Experiment Design from the Perspective of Applied Talents Training

Lu Weixue,Yang Shijuan
(School of Mathematic and Statistics,Huangshan University,Huangshan 245041,China)

According to the training objectives for statistics professionals,the characteristics and teaching status in the curriculum of experiment design,and in the background of applied talents training, the content and model of teaching are reformed and explored based on the teaching resources and platform the school provides,and some practical reform measures are proposed.The model of putting emphasis on case analysis,task driving and combining theory with practice is adopted in the teaching, which has not only improved the students’study enthusiasm and initiative,but fostered their innovation ability.Thus favorable results are obtained in practice.

application-oriented;experiment design;teaching reform;practice

G642.0

A

1672-447X(2016)05-0076-04

2016-08-20

黃山學院教學研究項目（2015JXYJ21）

盧維學(1989-)，黑龍江依安人，碩士，黃山學院數學與統計學院助教，研究方向為數理統計；

楊世娟(1988-)，安徽安慶人，碩士，黃山學院數學與統計學院助教，研究方向為應用統計。