問題驅動教學模式在試驗設計與分析課程教學中的應用

張東　鮑露　趙娟

The Application of Problem Driven Teaching Model in the Course of Experiment Design and analysis

【摘 要】為了提高試驗設計與分析課堂教學效果，筆者結合教學實際在試驗設計與分析教學中嘗試進行問題驅動型教學模式，以期培養學生的創新能力以及綜合應用所學知識進行解決實際問題的能力。教學實踐證明，問題驅動教學模式的實施確實有效地提高了試驗設計與分析的課堂教學效果。

【關鍵詞】問題驅動；教學模式；試驗設計與分析

【Abstract】Combined with the teaching practice and the characteristics of the course experiment design and analysis，the author tries to carry out the problem driven teaching mode in the teaching of experiment design and analysis in order to cultivate the ability to solve practical problems. Practice has proved that the implementation of problem driven teaching has achieved good teaching results.

【Key words】】Problem driven；Teaching model；Experiment design and analysis

0 引言

試驗設計與分析的創立人是英國農學家、遺傳學家、統計學家費希爾（R.Fisher，1890—1962）。他于20世紀20年代至40年代初，建立了試驗設計方法和方差分析。費希爾的統計學研究始終和農業科學、生物學、遺傳學研究連在一起。20世紀40年代，英、美、日等工業化國家，把試驗設計及其分析方法推廣到工業領域并予以發展。比如，日本學者田口玄一等人相繼在1947年和1957年解決了產品和工藝過程中的穩健性問題；中國學者方開泰等（1978）提出了均勻設計等。這些研究從不同方面豐富了試驗設計分析的內容。試驗設計經過了約80年的研究和實踐，為工、農業生產的發展作出了巨大貢獻，已經成為科技工作者必須掌握的一門技術[1]。

《試驗設計與分析》是高等農林院校的農學、園藝、等植物生產類專業重要的一門專業基礎課，其理論性。應用性和實踐性均很強[2]，具有“三多”（內容多、公式多、概念多）、“四難”（教師感到難教，學生難懂、難記、難用）的特點（張銀霞和唐建寧，2012）。由于其不僅公式復雜而且符號繁多計算量大，所以往往需要借助計算機來完成。隨著計算機技術的發展，這些計算已經能通過很多統計分析軟件加以完成。許多一線教師開展了如何將統計分析軟件有效應用于《試驗設計與分析》課程教學的系列教學研究，也取得了顯著的效果。這些改革在一定程度上改善了試驗設計與分析這門課程的教學效果，但是筆者在調研過程中發現大部分教師在教授試驗設計與分析這門課程時往往多采用模型驅動的教學模式，教師按照教科書的安排先講解理論，再依據相關理論介紹對應的模型和模型求解方法。目前教材上的案例都是為了教學的需要而安排的簡化案例，學生學習以后往往感到在處理實際問題時還是摸不到頭腦。鑒于此，筆者根據試驗設計與分析課程的特點，在試驗設計與分析教學過程中實施問題驅動教學，即在講授過程中，根據不同的知識點設置不同的問題，然后引導學生去發現問題再解決問題。與此同時還引導學生從實際問題中提煉模型，這些做法在一定程度上激發了學生學習的內在動力，從而也調動了學生學習的積極性，實踐證明，在試驗設計與分析課程教學中實施問題驅動教學模式可以取得良好的教學效果。

1 問題驅動教學模式

魯賓斯坦說：“思維通常是開始于疑問或問題，開始于驚奇或疑惑，開始于矛盾。”學生的思維動機需要問題來激發，學生的思維方向需要問題來指引。傳統的教學把人類已有的知識經驗以“告訴”的方式讓學生獲得，沒有問題的意識，才造成了學生被動地接受知識的局面。現代教學認為，教學過程更重要的體現形式應該是學生思維發展的過程，而不僅僅是學生的認識過程。那么思維的動力又是由什么引起的呢？當然是由疑問引起的。只有當學生心中有了疑問，他們才會主動探究，合作交流，向老師質疑，以解心中的疑團，從而獲取新知識。因此，在學生學習知識的過程中，利用問題驅動他們不斷探索從而獲得新知的教學模式，即問題驅動式教學[3]。

問題驅動教學模式的主要理論依據是人本主義的教學理念[4]。“人類具有天生的學習愿望和潛能，這是一種值得信賴的心理傾向”，人本主義心理學代表人物羅杰斯給出這樣的觀點。他還指出人的潛能必須在合適的條件下才能釋放出來。鑒于此，我們認為，學生必須了解到學習內容與自身需要相關時，學習的積極性才最容易被激發出來。羅杰斯認為，教師的角色只應當是學生學習的“促進者”，我們作為教師，任務既不是教學生知識，也不是教學生如何學習知識，而更應該為學生提供學習的手段，而至于應當如何學習應當由學生自己去決定。即“學生應在學習過程中親自體驗各種經驗，形成正確的自我概念和獨立自主的個性”。我們根據羅杰斯的教學理念，結合自己的教學經驗，發現教學中運用間接的、不命令的、啟發性的教學形式能夠取得更好的教學效果，而問題驅動即符合這一特性。

所謂問題驅動教學模式就是教師根據教學實際或學生身邊所熟悉的事物有意識地提出問題。在教師的引導下，經過學生自主探索、小組合作交流等一些手段和方法去分析問題和解決問題。從中獲得成功的愉悅，自信的情感，形成主動探索知識的能力[5]。從而提高學生學習數學的內驅力。結合試驗設計與分析課程的特點和高校數學教學改革的方向，在試驗設計與分析教學過程中實施問題驅動教學模式，取得了較好的教學效果，更好的實現了課程的教學目標。下面結合本人的教學經驗，舉例說明如何把問題驅動教學模式貫穿于整個試驗設計與分析的教學過程中。

2 問題驅動教學模式的具體實現

例如在講授方差分析這一章節的時候可以設置問題：上章介紹了1個或兩個樣本平均數的T檢驗方法，那么對于三個及以上平均數的檢驗我們又如何處理呢？比如對于下面這樣一個具體的問題我們該怎么處理？案例：采用4種生長素處理大豆，以未處理的為對照組，待大豆發芽后，8盆為一組，每組5株苗，試驗共有4組32盆，為使同組各盆的環境條件一致，我們按組將株苗安排于溫室中。當各盆見第一朵花時，我們記錄下株苗的總節間數，結果見表1，問這幾種因素對大豆的生長是否有顯著不同作用？

接下來再介紹方差分析的原理和SPSS處理過程，這樣學生就容易理解，方差分析是處理k（k≥3）個樣本平均數的假設測驗方法，我們運用方差分析處理三個及其以上平均數顯著性檢驗的時候總是將總變異剖分為各個變異來源的相應部分，從而發現各變異原因在總變異中相對重要程度。

我們還可以在學生掌握了方差分析的原理以及SPSS操作過程后，再給出一個具體的問題，讓學生分組討論、查閱資料去解決。然后每組可以請一個組長來具體匯報一下，教師就匯報中的問題進行匯總講解。這樣就調動了學生的主觀能動性，促使學生由被動接受改變為主動探索，最大限度發揮學生學習的內驅力，有效提高學習效果。

3 結束語

筆者認為，在教學活動中，起主體作用的應該是學生，老師只是引導者。那么什么樣的教學模式才能最大限度調動學生積極性，引導學生發揮其主觀能動性呢？筆者在教學中發現問題驅動教學模式，充分尊重和發揮了學生的主體地位和作用，增加了學生的主觀能動性與合作精神，從而促進了學生創新思維的發展，最終使學生真正成為學習的主人。于是筆者在試驗設計與分析課程教學中通過運用問題驅動教學模式，根據教學重難點不斷地設置問題，提出問題，然后引導學生通過交流、討論，自己發現問題，解決問題，從而很好地激發學生學習的興趣，從而順利地解決了重難點的教學。筆者通過對《試驗設計與分析》教學改革措施及其成果的總結與分析，認為《試驗設計與分析》教學改革的重點應放在培養學生的學習興趣、主動學習能力、實踐動手能力、創新能力和利用信息資源的能力上。問題驅動教學模式的實施，很好地解決了上面的系列問題，改善了試驗設計與分析的課堂教學效果，從而也提升了專業技術人才的培養質量，更好地適應了高校培養應用型人才的需要。其次，問題驅動模式實施過程中需要分學習小組，讓每組學生自己查閱文獻并討論，這種做法不僅可以培養學生團隊精神以及解決實際問題的能力，而且對學生今后的工作和學習中都有很大的幫助。

【參考文獻】

[1]蓋鈞鎰.試驗統計方法[M].中國農業出版社，2005.

[2]劉旭華，杜曉林，張錄達.Excel軟件在《試驗設計與分析》課程教學中的應用[J].天津農學院學報，2010，17（2）：36-39.

[3]趙娟，任敏，孫善輝.問題驅動教學法在“運籌學”課程教學中的應用[J].宿州學院學報，2014，29（2）：125-128.

[4]李月華，張彥云，金臣.新課改背景卜高師教育學“問題驅動”教學模式研究[J].河北師范大學學報：自然科學版，2010，12（8）：88-91.

[5]陳葷，譚潔，熊偉.基于建構主義的問題驅動式教學法探索[J].當代教育論，2010（9）：59-61.

[責任編輯：田吉捷]