“試驗設計與數據處理”教學改革探討
——基于本科生畢業論文常見問題的分析

李海旺，劉昆侖，孫尚德

（河南工業大學糧油食品學院，河南鄭州 450001）

0 引言

試驗設計與數據處理是一種科學合理地安排實驗進程和分析實驗數據的通用方法，是自然科學方法論領域中一個重要的分支學科，也是科研工作者必備的基本技能?！霸囼炘O計與數據處理”課程是一門以數理統計、概率論及專業知識為基礎，理論與實踐相結合的綜合性、應用型課程，已廣泛應用于生物、醫藥、化工、食品、材料、環境、建筑、紡織、機械等多個生產領域，為工農業的發展做出了巨大貢獻[1]。

“試驗設計與數據處理”是學生進行試驗設計、完成畢業論文的基礎。學校的食品科學與工程專業在2000 年的培養方案中就已經開設了該課程。歷經發展與完善，現在“試驗設計與數據處理”已經是食品科學與工程、糧食工程、食品質量與安全、食品營養與檢測教育專業本科生的一門重要選修課程。該課程主要講授試驗數據的誤差分析、試驗數據的圖表表示法、試驗的方差分析、試驗數據的回歸分析、正交試驗設計等內容。通過該課程學習，學生一方面能夠掌握試驗設計與數據處理的基本理論與方法，為今后進一步深造奠定基礎；另一方面為食品類專業的學生在大四做畢業論文時提供理論和方法。

1 本科生畢業論文中存在的問題

1.1 圖表不規范

圖表是畢業論文中的重要組成部分。優秀的圖表能夠使復雜和抽象的問題變得直觀、清晰。生動形象、簡潔明了的圖表可以代替大量復雜的文字說明。

畢業論文中圖表存在的問題主要表現在以下方面：①軟件生成的圖未加修飾美化，如Excel 生成的圖有外框、有黑色背景、有橫線等；②圖的標題不合適，如圖的數字編號不規范、圖的標題位置和大小不合適等；③表格不是規范的三線表，表內字體及大小與正文不協調，如過大或過小等。

1.2 數據分析不規范

數據分析是指直接利用統計方法或借助軟件使用統計方法對大量數據進行分析，進而形成概括性、對研究結果有用的一種方法。畢業論文中數據分析不規范主要表現在以下方面：①數據分析過程繁復拖沓，如把試驗的原始數據和中間數據放在論文內、同樣的數據結果以表格和圖的形式同時呈現等；②數據分析結果不規范，如把軟件分析結果直接復制粘貼到論文中，導致小數點位數不一致或數字不完整；③數據分析方法應用錯誤，導致錯誤的結果，這種情況較少。

1.3 有數據無“統計”

由于本科生畢業論文時間和本身知識結構限制，部分本科畢業論文中數據分析及試驗設計不完善。試驗設計基本原則有對照、隨機和重復。就重復來講，本科論文中的個別學生存在的問題：一是沒有重復數據，在試驗中僅測定1 次或1 個數據；二是雖然測定了2 次以上的重復數據，但是對數據分析或描述不夠，多數僅僅是求多個數據的平均數，而缺乏對重復測定可靠性等的描述，沒有充分利用測定的重復數據。類似還有其他重數據、輕統計的現象。

1.4 軟件應用不熟練

本科生畢業論文中出現以上問題的原因是多方面的，但軟件應用不熟練也是其中的一個原因。當前，數據統計分析基本是依靠軟件來處理的，即便是基本的統計數據（如平均數和總和等） 都是通過軟件進行處理的。因此，由于軟件不熟練導致的操作錯誤，可能就會導致錯誤的分析結果。

2 針對上述問題的教學改革方法

2.1 設定合理的教學目標

根據畢業論文中出現的問題及畢業論文對學生的需求導向，來設定合理的教學目標。一篇合格的畢業論文從構思到最后完成，涉及到試驗設計、數據分析、論文撰寫等各個方面。要完成以上要求，學生至少需要具體以下幾方面的內容：

（1） 試驗設計能力。在已經選定研究課題或方向的前提下，能夠利用自身能力和知識儲備進行試驗設計，選定合適的試驗設計方法并進行試驗。例如，食品試驗設計中最佳配方和最優工藝的尋求，一般可以選用正交試驗設計。

（2） 數據分析和處理能力。需要學生能夠根據試驗中得到的數據進行合理的分析，并對分析結果進行合理解釋，得出試驗結論。例如，正交試驗設計試驗結果，一般要進行直觀分析尋求最優工藝和因素影響主次順序，有時為了看影響的程度和差異的顯著性，還要進一步進行方差分析。

（3） 圖表制作和規范化呈現。一篇合格的畢業論文需具有完整的試驗數據，但大量的試驗數據不能毫無規律地堆砌，需按照論文格式要求進行表、圖等規范處理[2]。圖表是科技論文中的重要組成部分，是在數據分析和處理的基礎上試驗結果的簡潔化和規范化呈現。圖表可以將錯綜復雜的現象以簡明扼要的形式呈現出來，使統計分析結果直觀化。

針對畢業論文對本科生的要求，結合教學大綱和實踐經歷，將教學目標設定如下：①對試驗設計和分析方法重點要求掌握其原理；②在理解原理的基礎上，通過實例鍛煉學生的數據分析和處理能力；③對一些常用統計分析和作圖軟件，對學生進行重點培訓，熟練其常用功能和用法。

2.2 強調圖表制作規范

本科生畢業論文中圖表不規范的情況較多，造成這種情況的原因：一是學生對科技論文圖表繪制標準不熟悉；二是學生計算機繪圖能力不熟練，處理后的圖表不符合科技論文的規范。

針對以上情況，“試驗設計與數據處理”課程授課內容中有專門內容講解圖表表示方法的內容。通過這一部分內容的講解能夠將試驗數據有條理、規范地組織在表格內；能夠熟練掌握線圖、散點圖、條形圖和柱狀圖、圓形圖和環形圖等常用二維圖形的作圖方法。另外，還講解了計算機繪圖軟件在圖表繪制中的應用。

首先，通過圖表制作規范的講解，使學生明白科技論文中圖表的規范表示方法。其次，通過軟件實例操作和練習，使學生掌握計算機繪圖的方法，從而減少圖表制作中的不規范現象。通過調查表明，選修過該課程的學生，由于掌握了圖表制作的基本規范和方法，在畢業論文寫作中出現不符合科技論文寫作要求的情況較少。

2.3 簡化理論強調應用

“試驗設計與數據處理”是一門以概率論、數理統計、計算機應用等為理論基礎，結合專業知識和實踐經驗的一門應用型課程[3]，如果從統計基礎講起，包括較多的理論和公式，而且推演過程復雜，內容單調無味，學生理解困難。

該課程應更側重學生的應用能力。因此，在講課過程中，應盡量將復雜原理簡單化，能用軟件計算的，學生只需掌握其原理即可；能結合實例講解的，多結合實例講解。例如，講正交設計時、線性回歸時，多輔以例子講解，通過“例子→原理→例子”這樣往復循環模式，通過應用掌握原理，在應用中理解原理。例如，講正交設計內容時，多輔以提取等方面的例子來講解，進而加深學生對理論的理解與應用。

在正交設計這一部分內容授課時，如果涉及基本統計的計算方法，則內容復雜難懂?？紤]到應用性的要求，對學生的首要要求是了解直觀分析和方差分析的原理，通過軟件能夠熟練地進行正交設計和分析。學習完這部分內容后，學生能夠針對食品中試驗設計要求進行正交設計并進行正確分析，而對于復雜的統計計算方法，只要求學生了解其計算方法和基本原理即可。

2.4 增強軟件應用能力

現在畢業論文中的數據處理和圖表繪制多是以計算機軟件實現的。“試驗設計與數據處理”課程中大部分計算和設計內容利用Excel 和SPSS 即可實現。例如，正交設計的直觀分析，了解其原理后，利用Excel 即可實現，稍微對Excel 再熟悉的人，甚至可以用Excel 做成計算模板，反復應用。因此，在平時講課和練習過程中，應注意學生對軟件的熟練和操作能力。

另外，要注意對計算機輸出圖形的修飾和應用，如Excel 生成的圖表，雖能滿足要求，但直接放在論文中，美觀性和規范性不夠，需要進一步修飾和美化后才能應用。其次，對軟件輸出數據的整理，如SPSS 輸出的數據，小數點前面的0 是沒有，復制出來后需要補上。輸出小數點位數也要根據實際要求進行取舍等。

2.5 豐富教學模式，提高學生興趣

由于“試驗設計與數據處理”課時設置均為理論授課，根據當前問題分析，可以豐富課程的教學模式，提高學生的興趣：①增加課程學時，以安排多樣化的教學環節；②增加上機學時，加強學生對軟件的應用和實操能力；③豐富教學模式，由以“教”為主轉向以“學”為主的教學模式，由專一教學模式轉向多樣化教學模式，提高學生的學習興趣和積極性。

2.6 優化課程的評價體系和考核方式

首先，學生的評價不應僅僅通過考試，平時的練習、作業，甚至課堂的活躍度都可作為評價體系的組成部分。多元化的評價體系，可以全面反映學生的能力，對學生能力進行全面的評估。與評價體系相對應的是考核方式，傳統的考核方式是以紙質試卷為主，重在理論和計算，輔以平時成績。“試驗設計與數據處理”是一門帶有一定應用性的課程，應著重考核學生對知識的理解和應用能力，強調其綜合能力的考核。

其次，該課程為開卷考試，難易體現平時和計算機處理數據的能力。所以在考核方式上可以考慮增加平時作業、練習，甚至課堂表現；輔以計算機應用考核，通過計算機并結合具體軟件，對給定事例進行處理，對軟件輸出結果進行整理和解讀，重點考核學生通過計算機解決問題的能力。

3 結語

“試驗設計與數據處理”課程是食品類專業的一門重要的選修課。對于工科學生來說，是一門工具課，具有較強的實用性。結合課程教學實踐，針對畢業論文中出現的問題，拋磚引玉，提出自己的一點淺見，希望能為其他院校更好地開展該課程提供一點經驗和借鑒。