食品科學與工程專業“實驗研究方法”課程教學改革與實踐

鮑志杰，劉惠麟，李 淋，董 亮，林松毅

（大連工業大學 食品學院，遼寧 大連 116034）

“實驗研究方法”課程為食品方向專業的基礎必修課，通過該課程的學習，學生可以掌握實驗設計的基本原理和方法，提升分析及解決實驗問題的能力[1]。以便讓學生獨立設計并實施實驗，同時可對實驗的結果進行處理及分析。此外，該課程的開設可為后續課程（特別是畢業論文設計）工作奠定基礎，提高學生計算機應用水平和科研的能力[2]。

“實驗研究方法”課程除了具有理論指導作用外，對食品專業的學生在實踐指導方面也可以發揮一定的作用，在食品生產過程當中，新產品的研究與開發、生產加工工藝的優化、消費者喜好評估等環節，均與該課程所講授的內容緊密相關。然而，在實際教學的過程當中發現，因該課程以“概率論”和“數理統計”為基礎，致使“實驗研究方法”與其他食品專業課程相比概念繁多、理論性強，學生在學習的過程當中易產生顧此失彼、興味索然的現象，從而影響教學效果[3]。因此，如何在有限的課堂時間內，既能讓學生理解和掌握實驗設計的基本概念及原理，又能使學生將概念及原理真正的在線下實踐當中加以運用，是每個任課教師需要反復探索及改進的任務。基于此，結合自身教學感受及學生對課堂教學的反饋意見，對“實驗研究方法”課程教學進行積極的調整與改革，以期可提升教學效果。

1 現階段課程存在的問題

1.1 教學過程中學生參與度不高

“實驗研究方法”作為一門圍繞實驗開展的課程，由于授課形式的限制，教學模式仍以教師臺上講、學生臺下聽為主，如果學生不能很好地抓住并跟隨教師講授課程的核心思路，很多抽象的概念會使學生感到枯燥乏味；同時，學生被動地接受實驗設計相關的概念和定義，難以結合實例去理解和思考實驗設計的中心思想和精髓，致使學生在上課時不能積極主動有效地參與到課堂的教學過程當中，出現學著后面忘記前面的窘境[4]。

1.2 理論教學與實驗環節分離授課存缺陷

“實驗研究方法”的理論課部分，教學內容偏重于理論知識，重點講解課程相關的概念和公式，而實驗環節的教學內容則著重于實驗操作的訓練，兩部分內容分開授課，易導致2 個部分課程脫節的現象發生，即學生雖然通過先授課的理論課教學對實驗過程有了一定基礎儲備，但在實驗環節授課前，因時間的推移，可能導致部分學生已經對理論知識的記憶模糊，從而在實驗課程中產生應付了事的現象，難以將課程理論與實際應用相結合。

1.3 先進統計分析工具普及不足

“實驗研究方法”作為一門強調方法應用的課程，如何讓學生在經過課程的學習后，可將所學到的知識切實應用到后續的課程設計實踐課、獨立完成試驗、畢業設計等環節當中是該課程的目標之一。為了實現這一目標，易上手、好操作、功能全的分析工具的使用教學必不可少。目前，教學體系仍局限于SPSS，Excel 等軟件，有必要對Design Expert，Origin 等新型數據處理軟件進行教學，使學生緊跟技術發展的前沿、拓展知識面。

2 改革方案

2.1 明確教學目標

課程教學目標的確定是進行教學設計的基礎。以學生為中心的教學不僅是單純地對知識的傳授，更是對學生的能力及素質的綜合培養。因此，圍繞專業培養目標，從知識、能力與素質2 個方面設定了“實驗研究方法”課程的教學目標。具體如下。

（1）知識方面。通過該課程的教學，使學生了解并掌握科學實驗前的實驗方案設計、實驗后的數據分析處理的基本理論知識，在實際操作過程中，能夠在有限的實驗次數內達到預期的實驗目標，解決在科學研究和工程實踐中遇到的實際問題，培養學生科學制定科研和工程實驗方案的能力。

（2）能力與素質方面。“實驗研究方法”課程以概率論和數理統計為基礎，對數據結果要強調實事求是，對實驗方法強調科學合理，潛移默化的培養本科生正確的人生觀、價值觀，引導學生把實現個人價值與國家前途命運緊密聯系在一起[5]。

2.2 建立“互聯網+”混合式教學模式

體現“學生為主體，教師為主導”教學理念[6]，探索“線上+線下”混合式教學模式，“理論+實踐”，將線上自主學習、課堂教學及軟件實踐操作有機結合。以“智慧樹”在線教育為線上和線下教學主要平臺，線上平臺提供課程教學演示文稿、視頻等教學資源，便于學生進行課程預習和課后復習。以智慧教室為線下教學環境，有效組織課堂教學和課堂互動與討論，使教學過程管理更加科學、平時成績評定更加客觀。

2.3 優化教學方法和手段

2.3.1 調整講課思路及重點內容的分布

合理分配線上、線下學習內容。線下理論學習側重難度較大及容易混淆的內容，以精講和互動答疑討論為主，弱化理論公式推導等，強調方法的實際應用，注重理論知識的內化、應用及創新能力培養。線上內容側重簡單易學的、以課前和課后自學為主。

2.3.2 增加文獻匯報環節

針對性地選取如提取工藝優化、工藝參數優化、提取工藝研究等類別的實驗類文章，讓學生分組講述，要求明確講述出實驗目標是什么？采用哪種實驗設計方法？實驗數據采用哪種處理方法？圖表闡述的內容和含義？通過對文獻試驗的精度及匯報，可加深學生對食品行業的了解，同時提高學生在課堂教學中的參與度，結合課程講授內容加深對授課內容的理解，規范數據表述方式，培養學生語言表達、批判性思維和邏輯推理等能力。

2.3.3 強化軟件教學內容

本科生在進行畢業論文環節時，發現學生對于數據處理、呈現形式有著不少的問題，而“大學計算機基礎”僅講授一些軟件的基本使用技巧，軟件使用上對于函數的調用、數據的修約、線性關系的趨勢線、方差分析等這些數據處理和呈現的方式，學生知之甚少。因此，“實驗研究方法”課程在數據處理方面，講授Excel 和SPSS 軟件中函數調用、假設檢驗和試驗數據的方差分析、回歸分析、相關分析等；試驗設計方面，講授SPSS，Design Expert軟件講授正交試驗設計、多因素兩水平析因試驗設計、響應面試驗設計和二次回歸旋轉設計；結果呈現方面，講授Origin，Design Expert，Graphpad prism對圖表的正確、美觀呈現。

2.3.4 科研促進教學

“實驗研究方法”課程的開課時間為大三第一學期，此時的本科生已完成大部分專業課程，有一定的專業知識儲備，剛開始獨立主持大學生創新訓練項目，此外也可申請參與教師的科研項目。因此，可在課堂教學過程當中，讓學生匯報自己開展實驗或創新項目的進展情況，回顧課程所學知識，對前期實驗設計和數理統計方法的準確性和科學性進行剖析，分析當下所存在的問題，自我引導完善實驗設計，實現科研促進教學。

文獻匯報環節選取的文章多是以食品學院教師的科研論文，除上述闡述的優點外，可使得在校生了解學院教師各自的研究方向，學生結合自身興趣，便于開展后續畢業論文工作；通過高水平、行業熱點或高影響力的文獻匯報，潛移默化提升學生的樹立學生的學校自豪感、專業自豪感，激發學生學習興趣，進一步提升食品專業人才培養質量。

2.3.5 課程思政設計

習近平總書記在全國高校思想政治工作會上強調：“要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”[7]。“實驗研究方法”課程教學內容基于實驗設計、數據收集整理和統計分析等環節，可恰當地把思政元素滲透到教學過程中。例如，講解實驗數據進行修約時，可采用理念一致的方法，使學生明確懂得要在遵守國家法律法規和行業標準規范的情況下進行實踐，知曉沒有規矩、就不成方圓的道理；當學生面對因實驗方法不同、加工工藝不同及產品種類的不同條件下，學生需要判定兩者之間是否存在誤差，因此在進行評價和對比時，必須用精準數據進行科學分析，從而選擇最優解決方案，以此來強調公平競爭的人生價值觀。通過了解我國優秀的科學家和工程師們的先進理念及科學成就來增強學生的民族自豪感，可在較大程度上激發學生的自主學習興趣，通過發揮教研室教師的榜樣作用，能夠使學生在學生時代更加熱愛自己的專業并努力去提升自己的學術水平和綜合素養；在工作時珍惜工作機會并忠于自己的職業，提高自身的的企業責任感，立足于本職工作，為社會貢獻自己的一份力量。

2.4 建立合理考核評價體系

注重教學過程。以學生為中心，重要的是培養學生的自主學習的能力，要以能讓學生主動學習，自主學習作為基礎。因此，需要教師健全和完善教學過程的質量管控機制及教學成果和學生學習成果的評價方式。該課程打破了以往只注重結果的評價方式，采取了過程性評價，更加注重學生的在線學習狀態、作業完成情況及文獻閱讀質量，綜合考核學生的學習過程及學習成果。在每一階段的學習結束后，及時安排課后練習及實踐作業，習題作業；期末作業的完成則需要學生自主查找文獻、確定實驗的重點內容，如考核因素、水平及為實驗選擇合適的方法，并模擬設定實驗獲得的數據進行數據分析處理。通過上述形成性評價方式，可隨時了解學生在每個階段的學習情況，持續獲得教學過程中每名學生的學習狀態反饋，為完善教學計劃及教學方法提供參考價值。

2.5 課程持續改進

2.5.1 課程達成度評價

在學期課程結束后，通過學生成績分析，并按目標得分情況進行達成度評價，可反饋學生的對于課程教學掌握情況。若發現某一課程目標達成度結果低于課程總目標達成度，則表明對應此課程目標的教學內容需改進調整，如增加該部分課時比例、強化重點內容、增加線上輔助資源等手段，提高學生學習效果，達成課程目標，若多數課程目標達成度結果均超過課程目標達成度，則表明課程內容對于學生較容易接受掌握，則可在后續課程中擴大知識體系，或進一步深入拓展各種實驗方法的應用。從而以學生為中心，形成閉環的教育教學質量優化的過程。

2.5.2 畢業論文的動態反饋

本科畢業論文是檢驗學生對“實驗研究方法”課程內容掌握情況最好的方法。從各個分段的畢業論文抽取一定數量的樣本，檢查論文中實驗方案設計的完整性、數據處理的科學性、圖表的規范性，可直接反映出課程教學過程中需要補充完善的地方，從而調整后續課程講課內容，形成動態循環，持續改善課程教學質量。

3 結語

通過“實驗研究方法”課程的學習，可培養學生獨立分析問題、解決問題的能力，在食品專業工程實踐中具有較好的實用性，但該課程常規教學面臨著理論性強、計算量大、軟件教學不足、學生積極性低等問題。采用明確課程目標、建立上線平臺、優化教學方法、建立合理考核評價、建立持續改革方案等手段，對食品科學與工程專業課進行了教學改革與實踐，取得了一定效果。通過對課程諸多方面實施改革，為高質量工程型創新人才的培養提供保障。