高職院校“試驗設計與數據處理”課程教學改革與實踐

廖延智，孔婉菲，陳美淇，顏俊標，鄒訓重

（廣東輕工職業技術學院，廣東廣州 510300）

0 引言

“試驗設計與數據處理”是一門通用的現代化技術課程，具有強理論性和實踐性的特點，是高職院校生物、食品、生態、輕工、檢驗、制藥等理工類相關專業的專業選修課程，是培養學生獨立思考、幫助解決科研問題的一個重要環節[1-2]。科研工作過程中，學者會經常進行試驗設計、處理數據并進行分析，需要熟悉并掌握試驗設計與數據處理的一些方法和技巧。“試驗設計與數據處理”課程部分內容涉及較多數學模型、推導及運算，內容較抽象且涉及面廣，計算公式多而復雜，要求學生在短時間內較好地掌握理論和技巧，存在一定的困難，常出現畏難情緒和厭學現象[2-4]。經過多年的教學實踐，總結相應的問題及經驗，并找出對策。

“試驗設計與數據處理”課程研究如何進行試驗設計使方案達到合理、高效、科學的效果，利用各種軟件及手段對實驗數據進行處理以揭示其內在的規律性。合理地進行試驗設計，可有效降低人力、物力和時間成本，并能在有限的數據中獲取所需的信息以得到可靠的結論。在數據分析處理過程中，往往需要直觀的圖標來表達實驗的規律性，因此數據分析和處理軟件是非常重要的[3-5]。由于數據分析和處理軟件很多，結合專業特點及后續課程的實際情況，以“夠用”為指導，以試驗項目為導向進行軟件學習并實踐，如正交試驗設計、響應面試驗設計、均勻試驗設計等，以及相應的數據處理方法，培養學生實踐操作和撰寫課程論文的能力，達到能獨立完成實驗設計的基本要求，為其在畢業論文實驗、課題研究的科研試驗及日后工作中開展試驗研究奠定基礎[6]。

1 教學中存在的問題

目前，課程在大多數高職院校以理論講解為主，講授過程中使用“線性代數”“概率論”“高等數學”“數理統計”等知識對文中的公式進行推導和計算，并且存在許多抽象概念，數據處理過程復雜，從而顯得內容單調枯燥[4，7]。影響學生對課程學習興趣和教學質量的因素有以下幾個方面。

1.1 學生課堂積極性不夠高

傳統教學主要以教師講課為主，“填鴨式”教學使學生在上課過程中處于被動狀態，無法達到理想的教學目標[5]。該課程由于理論性強、涉及方法分式多、計算復雜且量大的特點，需要學生具有一定的數學基礎。對于高職院校理工類專業的學生來說，數學基礎知識較薄弱，原理抽象，難以理解和掌握，難免會產生厭學心理及畏難情緒，從而失去學習興趣和降低教學質量。教師在授課過程中還要補充學生已經忘記的基礎知識，容易忽略理論在實踐中的應用。

1.2 學時比例不夠合理

根據學校食品、生物類專業“試驗設計與數據處理”課程大綱要求，課程總學時為32 學時，剛開設本課程時以理論教學為主，實踐課比例小（只安排了6 課時），導致理論課學時多而實踐課學時少。為了講通理論知識點，教師需要在課堂上進行公式推導、講解并演示，消耗大量時間，導致學生在課堂上消化運用的時間有所減少，甚至忽略實踐教學環節。

1.3 教學內容與實踐銜接不佳

通過調研，學生普遍認為公式太多，原理復雜不易理解，課本上的習題雖然能夠解答，但在應用原理知識靈活解決實際問題方面仍不知所措，究其原因主要是教學內容與實踐應用脫節。以理論講解和公式推導為主的傳統教學模式，對于數學基礎較薄弱的學生來說較難適應，會被貼上抽象乏味的標簽，難以讓學生產生主動學習興趣，甚至在修完課程后還不能獨立進行試驗設計、分析數據。此外，教學內容過于陳舊，一些新的實驗方法和數據處理方法都沒有及時傳授給學生，缺乏知識的更新和融入，導致教學內容與社會前沿知識脫節，從而使學生學習知識片面化[7-8]。

1.4 考核方式單一

課程剛開設時對學生成績進行評定采用傳統模式，以平時成績和期末考試成績相結合進行最終成績評定。在傳統教學模式中，通常采用多媒體教學，與學生互動較少，不注重過程性考核，學生在課程考試前突擊復習幾天，依舊是及格60 分萬歲的理念，使學生的能力無法提升。近年來才把課程屬性更改為考查課，考核方式采取論文綜述或結課后的一個綜合作業為主要考核依據，并無法真正體現學生對知識的掌握程度和應用能力。

2 “試驗設計與數據處理”課程教學改革實踐

以高素質技術技能型人才為目標培養的課程教學改革，需要對教學設計進行相應改變。為解決食品、生物類專業“試驗設計與數據處理”課程存在的諸多問題。近年來，進行了相應的改革實踐，成效初現。

2.1 提高學生上課聽課積極性

學習態度從“要我學”到“我要學”的轉變是至關重要的，為此在傳授知識和培養能力時使用啟發式教學模式，激發學生的學習熱情；其次，是以科研成果和科研方法激起學生的學習欲望，直接激起學生發現問題、探索問題的興趣；再次，給予適合的課程考核壓力，讓壓力轉化為學生學習的動力。課程結合學生創新創業項目、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽活動，以學生自己的課題為切入點，以其自身項目內容為考核點布置作業，學生在完成作業的同時，可對自身課題進行實驗設計，可謂一箭雙雕。經過近2 年的實踐探索，學生上課積極性大大提高。

2.2 理論與實踐緊密結合

理論是基石，操作技能需要在理論的指導下才能做到規范和標準化，才能更好地促進科研工作的開展，同時經過了實踐操作，可讓學生更好地理解理論知識，因此將課程實驗與科研相關工作有機融合，可以提高課程課堂教學質量。經過多年探索，從教師的科研實驗中選取部分內容較新且能與設計聯系較緊密的成熟課題進行實踐性教學環節，在傳授理論知識的過程中，適時安排學生進行實驗設計，以提高其學習的積極性；安排學生進行實驗結果數據處理，以激發其學習興趣，培養學生勤思考的習慣和提高其解決問題的能力。此外，積極鼓勵對科研感興趣的學生參與到教師的科研項目中，利用該課程所學的試驗設計和數據處理的方法進行一些試驗研究。在課程教學授課過程中，適當加入計算軟件的使用教學，如正交設計助手、Design Expert、SPSS、SAS 等分析軟件。通過實踐，學生在畢業論文過程中運用的效果良好，無論是過程試驗設計還是結果數據處理，各環節都順利且高效高質量地完成。

2.3 項目驅動教學，構建高效教學模式

經過多年的教學實踐，引入項目化教學模式，選擇學生正在進行的“挑戰杯”項目、創新創業實踐項目等，激發了學生的學習興趣與主動性，提高其參與度與成就感。在項目化驅動教學模式中，采取“學中做”與“做中學”深度融合的模式，一般包括以下幾個方面：①確定實踐項目；②布置試驗設計任務；③學習、咨詢、制定方案；④項目實施；⑤結果數據處理及分析；⑥工作匯報、交流；⑦點評、歸納、完善[9]。通過項目或工作任務等載體將理論知識與實踐應用有機融合，學生可充分利用課外時間進行資料查閱、任務設計、方案制訂，并咨詢指導教師進行交流，最后完成項目任務，課程推進效果良好。

例如，學生的挑戰杯項目“龍眼核總黃酮提取工藝條件優化及其抗氧化活性研究”，是對嶺南水果龍眼的下腳料龍眼核進行綜合利用，提取其中的總黃酮，并應用到日用品、化妝品領域中，具有一定的創新性。在對提取工藝環節進行試驗設計時，可設計的試驗影響因子較多，如提取溶劑種類、提取時間、提取溫度、料液比、粉碎度、是否使用超聲輔助等。教師下達給該組學生工作任務后，組員自行安排時間進行資料查閱、設計實驗方案、咨詢指導教師，完善實驗方案后進行相關試驗，完成實驗后整理實驗數據并進行數據處理與結果分析，最后進行成果匯報與展示，總結存在的問題，提出改進措施，注重感受與分享。

2.4 改革考核方式，科學考核指標

考核是課程教學的最后一個環節，也是對教學效果最有力的反饋。采取實踐操作考核（試驗設計）、課堂成績和期末考試有機結合的方式進行總成績評定[10]。實踐操作考核，專指安排學生進行試驗設計，以考核學生對課堂教學的理解掌握程度和消化程度。課堂成績包括課堂作業、互動表現等方面，將有利于教師及時掌握學生的學習動態，并且利于激發學生學習的主動性。期末考試則是全面考核學生對課程的學習情況，“試驗設計與教學處理”課程是一門理論性強、實踐操作性高的課程，因此在考核過程中不僅要著重注意各知識點的量化，還要注重實操環節發現問題、分析問題、解決問題等重點和難點。除了成績考核方式來判斷教學效果，還可以通過與學生交流、問卷調查等方式結合學生需求來調整教學方案，從而提高教學質量。

3 結語

試驗設計、結果數據處理能力的高低直接影響高職院校理工類專業學生在科學研究、產品開發、檢驗檢測工作等崗位上能力發揮的優劣，可以說“試驗設計與數據處理”課程對于學生是一門實用性非常強的課程。多年的教學實踐發現，對該課程知識點掌握越好的學生，其實踐應用能力和操作能力越高，畢業后對工作的適應磨合期也較短，對工作的自信心也較高。

通過課程改革實踐，發現學生的學習積極性有明顯的提高，其動手實踐能力有顯著的提升，并對后續課程教學、學生進行科研等方面有很大的幫助。課程建設仍存在一些不完善的地方，仍有較大的改革提升空間，團隊教師必須多學習、多思考，拓寬知識面，提升授課技巧，并緊密結合學生實際情況與專業的實際情況，持續優化授課內容、改善授課方法、完善考核體系，才能更好地發揮本課程在專業課程系統中的作用，達到人才培養方案的要求，為專業培養高素質技術技能型人才，滿足社會對當代大學生的要求。