食品試驗設計與統計分析創新教學模式改革
——線上線下交互式討論和案例式教學模式探索

陳忠琴 曹文紅 周龍建

廣東海洋大學食品科技學院 廣東湛江 524088

“食品試驗設計與統計分析”課程是食品類學科的專業基礎課，對于食品類專業學生具有理論分析和生產實踐雙重指導作用。近幾年，在工程教育專業認證的背景下，越來越多的高校為食品類專業本科生開設此課程，但由于該課程以概率論和數理統計為基礎，具有概念繁多、理論性強等特點[1]，教師講授和學生學習均面臨著諸多問題和困難。目前，“食品試驗設計與統計分析”課程在傳統教學模式下還存在著理論教學內容抽象難懂、教學手段和考核方式單一等問題[1-3]。學生的學習主動積極性不夠，實踐應用能力較薄弱，在科研實際工作中，只知道理論知識而不熟悉實踐運用，常有誤用、濫用統計分析方法等現象[4]。因此，本文針對“食品試驗設計與統計分析”課程教學模式存在的問題，結合本校學生特點，在授課過程中引入“交互式”討論和“案例式”實踐的教學環節，采用線上線下混合式教學方法，并優化考核方式，為進一步課程創新改革進行初探。

1 傳統教學模式的局限性

1.1 教學過程學生學習積極性和互動度不高

目前，“食品試驗設計與統計分析”課程的講授仍然延續傳統教學模式，主要是以教師為主體，課件為中心的傳統灌輸式教學模式，且由于這門課程理論內容的抽象性[1]，學生需要具有良好的高等數學、概率論與數理統計等先修課程基礎才能輕松地理解課程知識點，所以學生對課程內容難以理解，學習積極性不高。此外，學生上課的注意力大多分布在理解抽象的理論知識上，所以課堂互動度也不高。

1.2 教學過程中實踐環節少，不利于學生實際應用能力的提高

由于“食品試驗設計與統計分析”課程基礎理論性高，理論知識抽象，所以授課學時中理論課占比極大，注重基礎、概念和定理的講授[5]，但是該課程是一門工具型課程，授課目標不僅要使學生掌握理論知識，更重要的是運用理論知識解決實際問題。雖然課程中會結合食品專業實際案例進行講解，但仍顯空洞和抽象[2]。僅以食品生產中相關問題的例題講解為實踐環節，學生實踐機會少，不利于培養學生解決實際問題的能力。

1.3 考核方式單一，學生的學習效果評價體系不完善

目前，“食品試驗設計與統計分析”的課程考核包括平時成績(30%)和期末考試成績(70%)，平時成績包括考勤10%，課堂提問、作業20%，主要以線下方式進行；期末考試以筆試成績為主。這種考核方式較單一，學習效果評價體系不完善，尤其是平時考核主要以線下方式進行，時間有限，難以快速、全面、客觀地反映學生學習效果[3]。此外，更重要的是，基于該課程本質上是一門應用性較強的工具課，因此，對于學生能否恰當地應用計算機軟件輔助試驗設計與數據處理的能力有必要進行考核，有助于充分調動學生的實踐積極性。

2 改革措施

2.1 優化課程內容

目前，國內各大高校用于講授該門課程的教材大都相近，均包括了試驗設計與數據處理基礎、抽樣分布理論、統計假設檢驗、方差分析、回歸分析、正交試驗設計等經典內容，但是主要是理論知識的講授，尤其是一些統計分析的公式很復雜，抽象難以理解，講授過程占用課時長，但學生后期是直接應用該公式進行統計分析，因此這些數學公式的推導和來源應該是數學類課程的重點，而在食品試驗設計與統計分析課程中應該有側重點地簡化這部分內容講解，加強實踐性類型內容的講解，同時結合學生專業特點和專業課程建設的實際需求。以筆者所在單位食品科技學院為例，講授該課程時，應該結合食品科學與工程和食品安全與質量專業特色，從學院積累的大量食品加工及質量控制相關的案例中選取經典實例引入課堂，強化講解該課程理論知識在解決食品專業問題方面的應用。

2.2 多元化教學方法和手段

2.2.1 線上線下混合式教學模式

2020年，教育部發布號召，驅動并凸顯了線上教學模式的探索和改革[6]。因此針對本課程課時量有限且應用型較強的特點，采用線上線下結合的混合式教學模式有利于提高教學效果，調動學生的學習興趣和積極性。

本課程線下教學以課堂講解課件、提問、討論及難點輔導為主，結合線上學習通APP的簽到、選人提問、隨堂練習等功能進行課堂活動，充分高效地利用課堂時間；線上教學通過學習通APP推送上課PPT或在線直播，允許學生課前、課中和課后學習，并設置任務點。教師可通過統計模塊及時了解學生學習情況，在學習通上發布作業等通知，教師線上評閱打分；學生可通過手機端和電腦端隨時查閱評語和成績，了解自己的知識點掌握情況。教師可以在學習通上發布主題討論話題，為學生提供一個線上交流討論平臺，充分調動學生的學習興趣。

2.2.2 引入交互討論的實踐環節，調動學生學習的主動性

針對該課程實踐環節少但又應用性強的特點，引入交互討論的實踐環節，有利于培養學生解決實際問題的能力。“交互式教學”強調學生自我學習和教師支持幫助學生學習的交互過程，是實現知識內化的重要形式，可充分調動學生的主動性，激發學生的創造性[7]。在同為工具型課程的語言類教學課程實踐中證明設計交互式討論環節，不僅學生的課堂參與性、自主學習能力和實際應用能力得到了很大的提高，而且學生的學習興趣也得到了激發，學習效果得到了有效提高[8]。筆者之前參與的藥學類研究生全英文課程“天然藥物導論”的創新教學模式與實踐改革效果也顯示，交互式討論教學模式取得了很好的教學效果[9]。

隨著教學技術的快速發展，目前交互式教學更多借助新興技術手段，例如騰訊會議、雨課堂、釘釘、智慧樹和學習通等，這些教學手段的應用打破了教學時間和空間的限制，產生與傳統課堂不同的良好教學效果。在本課程改革過程中，主要通過在課堂教學和學習通平臺上開展“主題導入式”交互討論，包括生—生交互討論、師—生交互討論途徑。教師根據食品試驗設計與統計分析課程內容劃分不同主題(表1)，并在課堂和學習通上由學生自主選擇某一主題進行學習交流。課堂討論時，教師及時對學生的討論結果進行反提問和點評，體現師生交互討論環節，調動學生學習的積極性和主動性，彌補傳統教學中學生自己對理論知識死記硬背的不足；在學習通上，學生可以自主討論交流，生生交互討論，打破學生課堂交互討論時間不足的限制，同時教師可通過平臺數據及時了解學生對知識的掌握情況，隨時加入師生討論環節，通過師生之間、生生之間等的多重交互作用，利用“主題導入式”交互討論，充分調動學生的學習主動性和學習興趣，提高教學效果。

表1 “主題導入式”交互討論內容舉例

2.2.3 強化“案例式”實踐教學環節，培養學生的實踐能力

案例式教學(case-based teaching，CBT)是一種實踐教學模式，是通過引入案例使學生在分析研究案例的過程中處于一種自己主導的、有壓力和責任心處境中的教學方式[10]，在應用型課程中引入并強化案例式教學環節有利于培養學生的批判性思維和創新思維，培養鍛煉學生發現問題、分析問題及解決問題的能力。近年來，案例式教學方法逐漸被引入統計學課程講授中，并取得了良好效果，如以畢業或科研論文及軟件應用為案例，分析其試驗設計思想和方法，提高學生使用軟件處理分析數據的實踐能力[2]。但是，未進入實驗室的學生對畢業論文和科研論文的理解也不夠全面和深刻，單純講授統計軟件操作，容易使學生過分依賴軟件，進入只要機械掌握軟件操作步驟即可的認識誤區，而忽略理論知識的理解和掌握。

基于以上問題，在本課程改革過程中，首先在分析科研論文及優秀畢業論文的基礎上，鼓勵學生組隊進入實驗室，由老師單獨指導或分配研究生帶領本科生開展實驗，如大學生創新訓練比賽、實驗競賽等，激發學生的實驗興趣，在實際開展試驗的過程中，掌握試驗設計的思想和方法，同時熟悉各種相關儀器和處理數據軟件的使用，不僅可深入理解課堂中的理論知識，而且可為其后續開展畢業設計奠定基礎。其次，針對統計相關軟件的使用案例講解，對應理論章節內容在課前建立案例素材庫(舉例見表2)，在課堂中講解計算例題時引入相關軟件的操作講解，并將軟件安裝包和相關案例素材分享給學生，方便學生課后練習，打破課堂時間和空間的限制，提高教學效果。

表2 “案例式”教學內容舉例

3 多元化考核方式

目前，食品試驗設計與統計分析課程教學的考核方式還是以傳統方式為主，通過平時成績和期末考試的方式進行，平時考核主要以線下方式進行，考核方式相對單一，實踐考核環節薄弱。基于以上問題，在本課程考試方式改革過程中，增加以下環節的考核。

3.1 增加線上階段性考核

在一些章節或重要知識點講解結束后，除了在課堂上設計提問和小測驗之外，結合線上教學模式在學習通APP上布置作業(一些簡短的選擇題或簡答題)進行階段性考核，并根據學生完成情況進行線上點評和線下講解，這樣不僅可以了解學生對所學知識的理解和掌握情況，也可為教師后續的教學方法及教學進度調整提供依據。

3.2 加強交互討論學習考核

在平時成績部分增加交互討論學習考核，通過師生交互、生生交互討論開展線上線下主題討論學習之后，再次提供相關的主題，根據學生討論的思維發散性和準確性對學生交互學習效果進行考核，并將成績計入平時成績，從而適當增加平時成績的比重，調動學生平時學習的主動性和積極性，減少學生依賴期末卷面成績滿足及格要求的壓力。

3.3 加強實踐能力考核

引入“案例式”實踐教學環節的同時，同步設計對應的考核。(1)在試驗設計基礎這一章節，案例教學結束后給定一個試驗選題，要求學生基于試驗設計的原則設計試驗方案，方案中要體現關于試驗指標的確定；試驗因素、因素水平、試驗處理等的設計；方案是采用全面試驗還是部分實施試驗，根據學生提交的試驗方案，教師評閱后給出成績，并根據共性問題在課堂上給出分析。(2)將學生分組，由學生自主從案例素材庫抽取案例計算題，每組派代表實際操作統計分析相關軟件進行數據處理和分析，根據操作情況，現場點評記錄成績。

綜上，多種考核方式結合，增加學生交互學習能力和實踐能力考核可以督促學生平常認真學習，調動學生平時學習的主動性和積極性，培養學生分析問題、解決問題的實踐能力。

結語

“食品試驗設計與統計分析”是一門工具性較強的實用型課程，目前該課程在傳統教學模式下存在著理論教學內容抽象難懂、教學手段和考核方式單一等問題。本課程改革以食品科學與工程專業本科生為對象，從多角度思考進行改革和探討：優化課程內容，采用線上線下混合式教學方法，打破課堂時間和空間的限制，有利于培養學生自主學習、主動獲取知識的能力。加大實踐內容比重，引入“交互式”討論和“案例式”實踐的教學環節，并優化考核方式，對于培養學生的創新思維及分析問題和解決問題的實踐能力具有積極意義。