基于\"BOPPPS+課程思政 + 學生為中心的試驗設計與數理統計課程改革與實踐

中圖分類號：G641 文獻標識碼：A 文章編號：1673-7164（2025）17-0109-04

試驗設計與數理統計是陜西理工大學生物學和食品科學與工程一級學科碩士點的重要專業必修課程，是數理統計的原理和方法在生物學和食品科學與工程研究中的具體應用，是科學指導試驗設計、對試驗結果進行科學分析的必備課程。該課程的教學目標不僅是讓學生在專業領域學習試驗設計和數據分析的理論知識和技能，而且要把品德培養、素質培養作為課程教學的首要目標，將世界觀、人生觀、價值觀的內涵和內容納人整體的教學安排和課程設計中，做到專業教育和德育相融共進。[1-2]本研究針對課程教學內容多、理論抽象、教學模式單一、學生參與度不高、課堂教學缺乏互動交流、學生團隊合作能力不足、課程評價方式單一、評價體系不完善等問題，課程教學團隊引入“BOPPPS + 課程思政 + 學生為中心\"教學模式，從優化及動態調整教學內容，融合思政元素，探索與實踐多元化教學模式（BOPPPS教學方法，案例教學設計與實施，加強上機實踐，充分發揮思維導圖作用），有利于加強學生對試驗設計與數理統計的理解與應用，為培養符合行業需求的高素質應用型人才奠定基礎，為教學研究與改革提供有益參考。

一、教學內容優化及動態調整

為了使學生養成統計學思維，掌握試驗設計和數據處理方法，熟練運用各類數據處理及分析軟件，課程團隊將課程教學內容優化為緒論、試驗數據的整理與特征數、理論分布與抽樣分布、統計假設檢驗、非參數檢驗、方差分析、回歸與相關、試驗設計基礎、兩種常用的試驗設計方法、正交試驗設計及分析、軟件實操應用等章節內容。

鑒于試驗設計與數理統計及其相關課程在生物學和食品科學與工程本科人才培養中的重要性，越來越多的高校將該課程納人本科人才培養計劃中。然而不同高校的人才培養方案有差異，因此該課程開課情況會有所不同。另一方面，每學年的研究生生源會有所不同。因此，每學年面對的學生群體的試驗設計與數理統計知識掌握情況會有所差異，這便提出了針對不同學年、不同學生的課程深度和廣度不能搞“一刀切”，而應該動態調整，做到\"因班制宜\"和\"因生制宜”。

為了進一步提升研究生人才培養質量，在該課程開課前，采用問卷調查的方式統計學生本科相關課程開設及知識掌握情況，獲得“基礎版學生\"（零基礎學生）和“進階版學生\"（有一定基礎學生）統計數據，進而針對不同學生的掌握情況將課程內容難度分為基礎版和進階版，這樣既保證了“基礎版學生”的知識掌握和能力培養，也對“進階版學生\"提出挑戰，最終提升其學習興趣以及綜合能力。通過近五年的不斷實踐，學生普遍反饋該模式效果顯著。

二、思政元素融合

全國高校思想政治工作座談會上指出，要始終把立德樹人作為教學中心環節，將思想政治工作貫穿教學的各階段，實現全員育人、全程育人、全方位育人，奮力開拓我國教育事業發展新局面。[3]高校各類課程要與思政課程同向同行，形成協同效應。[4-5]課程團隊全面深刻剖析課程蘊含的思政元素，通過不同形式的載體和創新教學模式，貫穿式開展課程思政教學。

教師在講解緒論部分統計學在中國的傳播時，融入顧澄、楊紀柯等人對我國統計分析的貢獻，以及著名數學家華羅庚、方開泰、王元等人在優化設計方面，開展的研究及應用取得的可喜成績，增強學生民族自豪感和使命感、培養學生愛國情懷和投身科學的堅定信念。在試驗數據的整理與特征數的學習中，強調誤差和錯誤、準確性和精確性的區別，理解正確記錄和分析試驗數據的重要性，培養嚴謹的科研態度。在理論分布與抽樣分布中，闡述常用理論分布的規律及相互間的區別與聯系，樹立專業自信，培養創新精神和思辨思維；在講授統計假設檢驗時，對比新舊工藝的表面效應，剖析處理效應和誤差效應的影響。并使學生理解統計假設檢驗思想及其應用相對性，用辯證唯物主義的世界觀看待生物學研究與食品開發。在方差分析學習中，針對不同多重比較方法的區別與聯系，理解字母標記法的原理，掌握正確運用SPSS軟件進行方差分析和多重比較，最終得出科學結論，培養學生系統完善的資料分析能力和嚴謹的科研態度，激發學生專業自豪感和使命感，并結合小組討論和講授的方式，培養學生團隊合作精神以及語言表達及自我展現能力。在直線回歸與相關分析中，強調正確理解預測與控制，激發學生社會責任感和慎獨能力。在非參數檢驗中，培養創新精神和發現問題、分析問題和解決問題的能力，在試驗設計部分，闡明試驗設計對科學研究的重要作用，培養學生科學嚴謹的試驗設計思維。在正交試驗設計中，結合實例闡明該方法是尋求最優水平組合的高效率試驗設計方法，激發學生的專業自豪感和使命感。

三、多元化教學方法革新

（一）BOPPPS教學方法

BOPPPS教學模型是以建構主義和教育認知理論為依據的教學模型，體現了以學生為中心的教學理念。該模型將課堂教學過程分為六個環節：導人（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatorylearning）后測（Post-assessment）和總結（Summary），簡稱為BOPPPS。這6個環節構成一個有效、完整的課堂教學閉環，每一個環節都緊扣學習目標，強調教師和學生的多元互動，具有很強的適應性和可操作性。[6-7]針對本課程的特性、存在問題和學情分析，課程團隊采用BOPPPS模型進行教學，旨在促進教學形式的更新和教學質量的提升。

如在第四章統計假設檢驗的教學實踐中，可在導入階段通過具體實例，引導學生思考是否能夠通過表面效應來說明采用新曲種后真正提高了醋的醋酸含量。導出本章學習內容，引導學生跟隨導人分析和解決問題。

目標階段，讓學生明確統計假設檢驗在整個課程學習中的重要性，并通過學習，能夠區分和熟練運用單樣本假設檢驗和雙樣本假設檢驗的不同應用場景及具體方法。

前測階段，評測學生結合第三章理論分布與抽樣分布的理論基礎，以及“小概率事件在一次試驗中不可能發生\"統計學思維，對統計假設檢驗思想的理解及掌握，有助于教師深入了解學情，并從學情出發引導課程后期教學與實踐。

課堂參與階段，教師先以具體案例講解完統計假設檢驗原理及方法，在講授單樣本、雙樣本的u檢驗和t檢驗等知識點后，亦以具體案例強化學生對知識點的消化和吸收。在該環節中，弱化學生死記硬背和“照貓畫虎\"式機械計算，針對多個具體案例，讓學生逐個講述解題思路分析和具體解題方法，并實現全員參與。通過該環節鍛煉，學生強化了對知識點的深刻掌握與靈活運用，學生普遍反映效果良好，為后期各章節的學習及綜合能力訓練夯實基礎。

后測階段，針對本章知識內容，讓學生自主完成2道習題。在課堂參與階段，每位學生所講解的案例和剛講授的知識點相對應，學生更容易區分應用場景。但是在該階段，需要融會貫通所學知識，正確分析應用場景，并最終完成“實戰式\"全程計算，從而評估學生對本章知識的總體掌握程度。

總結階段，通過分析學生后測階段作業完成情況，剖析作業中存在問題及注意事項，教師反思教學環節中出現的問題，為教學改革提供基礎。學生通過查找共性及個性問題，結合教師總結，通過繪制思維導圖進階式鞏固本章知識，完成對所學知識的深刻掌握及靈活運用。

（二）案例教學設計與實施

為了激發學生學習興趣，提升課堂效率，課程團隊將案例教學貫穿所有章節，教學設計中盡可能引用實際的試驗設計及分析案例。如在緒論章節，分別以國內外權威期刊《食品科學》和《FoodChemistry》相關文獻為例，講解試驗設計與數理統計的重要性及規范性，讓學生深刻認識該學習課程的必要性和實用性，激發其學習興趣，提升專業使命感和責任感。在講解統計假設檢驗時，以某一釀造廠采用新曲種后，抽得醋樣的平均醋酸含量，剖析采用新曲種后真正提高了醋的醋酸含量。通過具體實例提出問題，進而抽絲剝繭，讓學生深刻理解和掌握統計假設檢驗的原理和方法，學會透過現象看本質。必要時，使用一些反面案例強化德育元素的重要性。在講解數據整理時，引用社會上一些學術不端事件作為反面典型案例，教育學生恪守學術道德，堅守學術誠信。

（三）加強上機實踐

試驗設計與數理統計作為一門工具學科，上機實踐是檢驗學生理論學習的重要試金石，也是提高應用型人才培養質量的關鍵促進環節。如果學生只是較好掌握了試驗設計和數據處理的理論知識，而不能熟練操作和運用各類數據處理軟件分析、解決和指導實際問題，不利于應用型人才的培養。因此，在課程教學環節中，進一步加強實踐上機環節，將其應用到學生的學習實踐中。

例如，講授方差分析時，將學生實驗課或科研立項中遇到的需要相關處理的數據列出，并進行計算分析，提高學生將理論知識應用于實際問題解決的能力。上機實踐時，將常見的統計分析及試驗設計的問題應用于課堂實踐教學中，鍛煉學生對統計分析軟件的使用能力，也通過對統計分析軟件的正確科學使用，進一步闡明科學現象，揭示科學規律，夯實學生求真務實的基本素養。

（四）充分發揮思維導圖作用，培養學生良好思維品質

為了使學生厘清每章內容的構架及關系，以及不同章節之間的構架及關系，教師在實際教學環節中，尤其加強學生對每章節思維導圖和學期末課程思維導圖的繪制，將該環節的完成情況納入課程考核。教師對前兩章的章節思維導圖繪制方法進行講授，然后再對學生繪制的章節思維導圖進行點評，發現問題的同時尋找閃光點，為后面章節思維導圖和課程思維導圖的凝練、設計和繪制奠定了良好基礎。該環節學生的參與度高，積極性強。通過在教學中以興趣為導向，引人思維導圖，學生對所學章節知識及課程整體知識有了更深刻、更全面、更立體的感知和理解，幫助學生掌握更有效的學習方法，培養學生的發散思維和創新思維，提升學生綜合素養能力。

四、考核方式與評價體系的創新

課程團隊不斷優化課程考核評價方法，構建科學化、知識化、技能化、思政化的課程考評體系，注重過程考評與終極考評有機結合。聚焦學生的過程性評價，在對學生的平時成績考核中適當引入部分的思政考核，在課前、課中和課后，不僅要對學生的專業知識學習和掌握情況打分，而且要對學生的思想政治素養進行打分，全面綜合“主觀”過程性評價和“客觀”結果性評價。同時建立以日常教學監督為基礎，師生多方參與考評、學生自評、互評相結合，主講教師共同反饋的多維度評價體系。具體將課程成績分為平時成績、考勤成績、作業成績、翻轉課堂參與度和討論效果、小組討論成績、實驗報告成績上機實踐成績和期末考試成績等多個部分。在保證專業育人質量的同時，從根本上落實了思政育人目標。

五、第二課堂歷練

依托該課程教學改革與創新實踐，部分研究生在FoodResearch International，Journal ofAgriculturalandFoodChemistry、FoodChemistry：X、FoodBio-science、LWT、FOODS等國際高水平權威期刊發表多篇論文且論文質量逐年提升，參加并獲得“互聯網 + ，大學生創新創業大賽、省級研究生創新成果展、全國大學生生命科學競賽等各類學科競賽并獲多項獎勵。通過第二課堂的歷練，培養學生做到知行合一，提升學生專業自豪感和使命感，并進一步提高學生各項綜合素養能力。

六、結語

通過基于\"BOPPPS + 課程思政 + 學生為中心\"的課程改革與實踐，在試驗設計與數理統計課程教學中，有機融人思政要素，并實現教學全過程滲透，潛移默化地達到了課程思政教育潤物細無聲目的，并通過教師的不斷引導和鼓勵，真正實現以學生為中心，使更多學生積極思考、參與討論和發言，學生學習興趣得到激發，變被動接受知識為主動思考，課堂氣氛活躍，師生關系和諧融洽。“低頭族”“睡覺族”“手機族”“游戲族”“發呆走神族”“無所事事族”的現象得到改善，到課率、抬頭率、前排率、參與率、點頭率、互動率得到提高。學生對試驗設計與數理統計課程思政的總體接受度良好，知識把握及應用能力顯著增強，研究生在科研實施和生產實踐過程中的試驗設計能力和數據處理能力顯著提高，學生嚴謹、誠信、務實、求真的科研精神以及作為科研工作者的基本道德素養不斷提升，也為同類高校相關課程思政教學探索提供理論依據。

參考文獻：

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（責任編輯：敖利）