高職院校“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

廖延智，孔婉菲，陳美淇，顏俊標(biāo)，鄒訓(xùn)重

（廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510300）

0 引言

“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”是一門通用的現(xiàn)代化技術(shù)課程，具有強(qiáng)理論性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，是高職院校生物、食品、生態(tài)、輕工、檢驗(yàn)、制藥等理工類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)選修課程，是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、幫助解決科研問題的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1-2]。科研工作過程中，學(xué)者會經(jīng)常進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)、處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，需要熟悉并掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理的一些方法和技巧。“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程部分內(nèi)容涉及較多數(shù)學(xué)模型、推導(dǎo)及運(yùn)算，內(nèi)容較抽象且涉及面廣，計(jì)算公式多而復(fù)雜，要求學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)較好地掌握理論和技巧，存在一定的困難，常出現(xiàn)畏難情緒和厭學(xué)現(xiàn)象[2-4]。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)相應(yīng)的問題及經(jīng)驗(yàn)，并找出對策。

“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程研究如何進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)使方案達(dá)到合理、高效、科學(xué)的效果，利用各種軟件及手段對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以揭示其內(nèi)在的規(guī)律性。合理地進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，可有效降低人力、物力和時(shí)間成本，并能在有限的數(shù)據(jù)中獲取所需的信息以得到可靠的結(jié)論。在數(shù)據(jù)分析處理過程中，往往需要直觀的圖標(biāo)來表達(dá)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律性，因此數(shù)據(jù)分析和處理軟件是非常重要的[3-5]。由于數(shù)據(jù)分析和處理軟件很多，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)及后續(xù)課程的實(shí)際情況，以“夠用”為指導(dǎo)，以試驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向進(jìn)行軟件學(xué)習(xí)并實(shí)踐，如正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)等，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作和撰寫課程論文的能力，達(dá)到能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求，為其在畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)、課題研究的科研試驗(yàn)及日后工作中開展試驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)[6]。

1 教學(xué)中存在的問題

目前，課程在大多數(shù)高職院校以理論講解為主，講授過程中使用“線性代數(shù)”“概率論”“高等數(shù)學(xué)”“數(shù)理統(tǒng)計(jì)”等知識對文中的公式進(jìn)行推導(dǎo)和計(jì)算，并且存在許多抽象概念，數(shù)據(jù)處理過程復(fù)雜，從而顯得內(nèi)容單調(diào)枯燥[4，7]。影響學(xué)生對課程學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量的因素有以下幾個(gè)方面。

1.1 學(xué)生課堂積極性不夠高

傳統(tǒng)教學(xué)主要以教師講課為主，“填鴨式”教學(xué)使學(xué)生在上課過程中處于被動狀態(tài)，無法達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo)[5]。該課程由于理論性強(qiáng)、涉及方法分式多、計(jì)算復(fù)雜且量大的特點(diǎn)，需要學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。對于高職院校理工類專業(yè)的學(xué)生來說，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識較薄弱，原理抽象，難以理解和掌握，難免會產(chǎn)生厭學(xué)心理及畏難情緒，從而失去學(xué)習(xí)興趣和降低教學(xué)質(zhì)量。教師在授課過程中還要補(bǔ)充學(xué)生已經(jīng)忘記的基礎(chǔ)知識，容易忽略理論在實(shí)踐中的應(yīng)用。

1.2 學(xué)時(shí)比例不夠合理

根據(jù)學(xué)校食品、生物類專業(yè)“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程大綱要求，課程總學(xué)時(shí)為32 學(xué)時(shí)，剛開設(shè)本課程時(shí)以理論教學(xué)為主，實(shí)踐課比例小（只安排了6 課時(shí)），導(dǎo)致理論課學(xué)時(shí)多而實(shí)踐課學(xué)時(shí)少。為了講通理論知識點(diǎn)，教師需要在課堂上進(jìn)行公式推導(dǎo)、講解并演示，消耗大量時(shí)間，導(dǎo)致學(xué)生在課堂上消化運(yùn)用的時(shí)間有所減少，甚至忽略實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

1.3 教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐銜接不佳

通過調(diào)研，學(xué)生普遍認(rèn)為公式太多，原理復(fù)雜不易理解，課本上的習(xí)題雖然能夠解答，但在應(yīng)用原理知識靈活解決實(shí)際問題方面仍不知所措，究其原因主要是教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)。以理論講解和公式推導(dǎo)為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，對于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生來說較難適應(yīng)，會被貼上抽象乏味的標(biāo)簽，難以讓學(xué)生產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)興趣，甚至在修完課程后還不能獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析數(shù)據(jù)。此外，教學(xué)內(nèi)容過于陳舊，一些新的實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法都沒有及時(shí)傳授給學(xué)生，缺乏知識的更新和融入，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與社會前沿知識脫節(jié)，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)知識片面化[7-8]。

1.4 考核方式單一

課程剛開設(shè)時(shí)對學(xué)生成績進(jìn)行評定采用傳統(tǒng)模式，以平時(shí)成績和期末考試成績相結(jié)合進(jìn)行最終成績評定。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，通常采用多媒體教學(xué)，與學(xué)生互動較少，不注重過程性考核，學(xué)生在課程考試前突擊復(fù)習(xí)幾天，依舊是及格60 分萬歲的理念，使學(xué)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(jié)課后的一個(gè)綜合作業(yè)為主要考核依據(jù)，并無法真正體現(xiàn)學(xué)生對知識的掌握程度和應(yīng)用能力。

2 “試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程教學(xué)改革實(shí)踐

以高素質(zhì)技術(shù)技能型人才為目標(biāo)培養(yǎng)的課程教學(xué)改革，需要對教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)改變。為解決食品、生物類專業(yè)“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程存在的諸多問題。近年來，進(jìn)行了相應(yīng)的改革實(shí)踐，成效初現(xiàn)。

2.1 提高學(xué)生上課聽課積極性

學(xué)習(xí)態(tài)度從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變是至關(guān)重要的，為此在傳授知識和培養(yǎng)能力時(shí)使用啟發(fā)式教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；其次，是以科研成果和科研方法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，直接激起學(xué)生發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。課程結(jié)合學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽活動，以學(xué)生自己的課題為切入點(diǎn)，以其自身項(xiàng)目內(nèi)容為考核點(diǎn)布置作業(yè)，學(xué)生在完成作業(yè)的同時(shí)，可對自身課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可謂一箭雙雕。經(jīng)過近2 年的實(shí)踐探索，學(xué)生上課積極性大大提高。

2.2 理論與實(shí)踐緊密結(jié)合

理論是基石，操作技能需要在理論的指導(dǎo)下才能做到規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化，才能更好地促進(jìn)科研工作的開展，同時(shí)經(jīng)過了實(shí)踐操作，可讓學(xué)生更好地理解理論知識，因此將課程實(shí)驗(yàn)與科研相關(guān)工作有機(jī)融合，可以提高課程課堂教學(xué)質(zhì)量。經(jīng)過多年探索，從教師的科研實(shí)驗(yàn)中選取部分內(nèi)容較新且能與設(shè)計(jì)聯(lián)系較緊密的成熟課題進(jìn)行實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在傳授理論知識的過程中，適時(shí)安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以提高其學(xué)習(xí)的積極性；安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)處理，以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生勤思考的習(xí)慣和提高其解決問題的能力。此外，積極鼓勵(lì)對科研感興趣的學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目中，利用該課程所學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理的方法進(jìn)行一些試驗(yàn)研究。在課程教學(xué)授課過程中，適當(dāng)加入計(jì)算軟件的使用教學(xué)，如正交設(shè)計(jì)助手、Design Expert、SPSS、SAS 等分析軟件。通過實(shí)踐，學(xué)生在畢業(yè)論文過程中運(yùn)用的效果良好，無論是過程試驗(yàn)設(shè)計(jì)還是結(jié)果數(shù)據(jù)處理，各環(huán)節(jié)都順利且高效高質(zhì)量地完成。

2.3 項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)，構(gòu)建高效教學(xué)模式

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，引入項(xiàng)目化教學(xué)模式，選擇學(xué)生正在進(jìn)行的“挑戰(zhàn)杯”項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目等，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與主動性，提高其參與度與成就感。在項(xiàng)目化驅(qū)動教學(xué)模式中，采取“學(xué)中做”與“做中學(xué)”深度融合的模式，一般包括以下幾個(gè)方面：①確定實(shí)踐項(xiàng)目；②布置試驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)；③學(xué)習(xí)、咨詢、制定方案；④項(xiàng)目實(shí)施；⑤結(jié)果數(shù)據(jù)處理及分析；⑥工作匯報(bào)、交流；⑦點(diǎn)評、歸納、完善[9]。通過項(xiàng)目或工作任務(wù)等載體將理論知識與實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)融合，學(xué)生可充分利用課外時(shí)間進(jìn)行資料查閱、任務(wù)設(shè)計(jì)、方案制訂，并咨詢指導(dǎo)教師進(jìn)行交流，最后完成項(xiàng)目任務(wù)，課程推進(jìn)效果良好。

例如，學(xué)生的挑戰(zhàn)杯項(xiàng)目“龍眼核總黃酮提取工藝條件優(yōu)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(jìn)行綜合利用，提取其中的總黃酮，并應(yīng)用到日用品、化妝品領(lǐng)域中，具有一定的創(chuàng)新性。在對提取工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可設(shè)計(jì)的試驗(yàn)影響因子較多，如提取溶劑種類、提取時(shí)間、提取溫度、料液比、粉碎度、是否使用超聲輔助等。教師下達(dá)給該組學(xué)生工作任務(wù)后，組員自行安排時(shí)間進(jìn)行資料查閱、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、咨詢指導(dǎo)教師，完善實(shí)驗(yàn)方案后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)后整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析，最后進(jìn)行成果匯報(bào)與展示，總結(jié)存在的問題，提出改進(jìn)措施，注重感受與分享。

2.4 改革考核方式，科學(xué)考核指標(biāo)

考核是課程教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是對教學(xué)效果最有力的反饋。采取實(shí)踐操作考核（試驗(yàn)設(shè)計(jì)）、課堂成績和期末考試有機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行總成績評定[10]。實(shí)踐操作考核，專指安排學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以考核學(xué)生對課堂教學(xué)的理解掌握程度和消化程度。課堂成績包括課堂作業(yè)、互動表現(xiàn)等方面，將有利于教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，并且利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。期末考試則是全面考核學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)情況，“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與教學(xué)處理”課程是一門理論性強(qiáng)、實(shí)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(diǎn)的量化，還要注重實(shí)操環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題等重點(diǎn)和難點(diǎn)。除了成績考核方式來判斷教學(xué)效果，還可以通過與學(xué)生交流、問卷調(diào)查等方式結(jié)合學(xué)生需求來調(diào)整教學(xué)方案，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)語

試驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果數(shù)據(jù)處理能力的高低直接影響高職院校理工類專業(yè)學(xué)生在科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)、檢驗(yàn)檢測工作等崗位上能力發(fā)揮的優(yōu)劣，可以說“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程對于學(xué)生是一門實(shí)用性非常強(qiáng)的課程。多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對該課程知識點(diǎn)掌握越好的學(xué)生，其實(shí)踐應(yīng)用能力和操作能力越高，畢業(yè)后對工作的適應(yīng)磨合期也較短，對工作的自信心也較高。

通過課程改革實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有明顯的提高，其動手實(shí)踐能力有顯著的提升，并對后續(xù)課程教學(xué)、學(xué)生進(jìn)行科研等方面有很大的幫助。課程建設(shè)仍存在一些不完善的地方，仍有較大的改革提升空間，團(tuán)隊(duì)教師必須多學(xué)習(xí)、多思考，拓寬知識面，提升授課技巧，并緊密結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況與專業(yè)的實(shí)際情況，持續(xù)優(yōu)化授課內(nèi)容、改善授課方法、完善考核體系，才能更好地發(fā)揮本課程在專業(yè)課程系統(tǒng)中的作用，達(dá)到人才培養(yǎng)方案的要求，為專業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才，滿足社會對當(dāng)代大學(xué)生的要求。