食品專業(yè)“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)改革的探索

李 偉 胡冬梅

（北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”是高等學(xué)校食品科學(xué)與工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理和統(tǒng)計(jì)分析的基本方法，并針對(duì)食品資源開發(fā)、加工工藝、食品質(zhì)量等實(shí)際問(wèn)題正確地加以應(yīng)用，從而為學(xué)生從事食品科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。我國(guó)的森林資源豐富，有8 000多種林業(yè)食品資源，是“綠色食品”“有機(jī)食品”和“特色食品”的重要來(lái)源［1］。對(duì)高等林業(yè)院校創(chuàng)辦的食品專業(yè)來(lái)說(shuō)，森林食品資源是專業(yè)特色的最重要體現(xiàn)。因此，根據(jù)高等林業(yè)院校食品專業(yè)的特點(diǎn)，進(jìn)一步深化“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)的改革，以提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)際能力，是任課教師的責(zé)任。

為了保證和提高理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量和效率，筆者從強(qiáng)化課程定位、完善課程教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化課堂教學(xué)方法、實(shí)施多樣化教學(xué)手段和豐富實(shí)踐教學(xué)形式等方面入手，對(duì)高等林業(yè)院校食品專業(yè)的“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)改革進(jìn)行了探索，并取得了良好的教學(xué)效果。

一、強(qiáng)化課程定位

為了推動(dòng)食品科學(xué)的發(fā)展，必須進(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)和調(diào)查，并對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的整理和分析。試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析不僅能夠提供試驗(yàn)或調(diào)查設(shè)計(jì)的方法，還能夠提供整理、分析資料的方法，并能夠?qū)ψ兞块g的相互關(guān)系進(jìn)行研究。食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析是數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法在食品科學(xué)研究中的具體應(yīng)用。我國(guó)森林食品資源豐富，森林中的木本、藤本、草本、真菌、可食動(dòng)植物等種類繁多，在食品原料中占有極其重要的地位，開發(fā)空間和發(fā)展?jié)摿薮?。調(diào)查研究、產(chǎn)品研發(fā)、科學(xué)試驗(yàn)是促進(jìn)森林食品工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，食品專業(yè)“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程應(yīng)定位于基礎(chǔ)性課程，教師在授課過(guò)程中必須讓學(xué)生對(duì)此有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)。

二、完善課程內(nèi)容

（一）課堂教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

目前，全國(guó)開設(shè)了食品科學(xué)與工程本科專業(yè)的高校共有217所。這些高校既有“985”高校、“211”高校、教育部直屬高校，也有省屬高?；颡?dú)立學(xué)院，包括綜合、工科、農(nóng)林、工商、醫(yī)學(xué)、師范、民族等各類高等院校［2］。

不同科類高等院校的行業(yè)背景和專業(yè)建設(shè)方向存在較大的差異，所以所開設(shè)的食品科學(xué)與工程專業(yè)在教學(xué)對(duì)象和教學(xué)重點(diǎn)方面也不盡相同。高等林業(yè)院校開設(shè)的食品專業(yè)起步較晚，在專業(yè)方向上普遍帶有林業(yè)行業(yè)背景，食品開發(fā)和研究的對(duì)象多以森林食品資源為主，所以“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置應(yīng)緊密結(jié)合我國(guó)林業(yè)行業(yè)的特點(diǎn)，體現(xiàn)行業(yè)特色。例如，在教材選擇上，以王欽德、楊堅(jiān)主編的教材為主［3］，同時(shí)把高等林業(yè)院校林學(xué)專業(yè)的“林業(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)”［4］“田間試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析”［5］等課程的教材作為參考教材。在課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，增添了基于田間開展的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)分析方法，如平衡不完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)、拉丁方設(shè)計(jì)、裂區(qū)設(shè)計(jì)等。在課堂案例分析方面，依托于林業(yè)行業(yè)特色，提高了以森林食品資源為試驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容的比例。

（二）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程。食品科學(xué)在原料、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制等方面具有特殊性和復(fù)雜性，科學(xué)地進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析對(duì)獲得正確的結(jié)論尤為重要。高等林業(yè)院校食品專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)定位于培養(yǎng)能夠從事林業(yè)食品科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)的兼具食品專業(yè)理論與實(shí)踐技能的創(chuàng)新型人才，再加上森林食品資源種類多樣、類型復(fù)雜、加工方式各異［6］，所以“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程必須加強(qiáng)食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析方面的實(shí)踐教學(xué)，設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不僅要有利于鞏固學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，還要有利于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的能力。

根據(jù)實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)和要求，“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容包括教學(xué)案例分析、科研實(shí)例分析、課下作業(yè)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件使用、課程討論等。①教學(xué)案例分析：“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”的課堂授課除了講解最基本的理論之外，很大一部分內(nèi)容是對(duì)一些典型的食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例進(jìn)行深入的分析和討論。學(xué)生通過(guò)參與其中，增強(qiáng)了感性認(rèn)識(shí)，提升了學(xué)習(xí)的積極性。②科研實(shí)例分析：科研實(shí)例分析通常選擇學(xué)生正在參與或主持的科研項(xiàng)目，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生選擇正確的統(tǒng)計(jì)方法，以科研實(shí)例說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)分析結(jié)果的重要性。③課下作業(yè)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件使用：根據(jù)講課內(nèi)容適當(dāng)布置課下練習(xí)題和思考題，要求學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)試驗(yàn)并獲取數(shù)據(jù)，然后利用統(tǒng)計(jì)軟件處理試驗(yàn)結(jié)果，最后結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的專題討論。④在課程教學(xué)的最后，教學(xué)大綱安排了4學(xué)時(shí)的討論課，要求針對(duì)整個(gè)理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、各試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及其之間的相互關(guān)系以及及統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)際應(yīng)用等展開充分的討論，使學(xué)生更加深刻地認(rèn)識(shí)合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)食品科學(xué)研究的重要意義。

三、改進(jìn)課程教學(xué)方法和手段

（一）優(yōu)化教學(xué)方法

教師在掌控教學(xué)效果方面具有舉足輕重的地位和作用。任何一種教學(xué)方法都不是萬(wàn)能的，每一種教學(xué)方法都有其局限性。教師必須了解各種教學(xué)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，用其所長(zhǎng)，避其所短［7］。

近年來(lái)專題討論在課堂教學(xué)中被廣泛運(yùn)用。其優(yōu)點(diǎn)很多，如果組織得當(dāng)，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、獨(dú)立性和創(chuàng)造性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)以及開展科學(xué)研究所需要的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。但是，如果組織不好，專題討論就可能演變成少數(shù)人漫無(wú)邊際的爭(zhēng)論［8］。例如，“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)專門設(shè)立了“多重比較”這一章節(jié)，將其作為學(xué)生必須掌握的重點(diǎn)內(nèi)容之一。雖然在課堂教學(xué)中教師重點(diǎn)講解了“多重比較”常用的幾種方法，但是學(xué)生要真正掌握并靈活運(yùn)用這些方法，還會(huì)遇到很多實(shí)際的問(wèn)題。如在兩因素的完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，方差分析的結(jié)果是“交互作用存在”，而且差異顯著。在這種情況下，“處理間如何進(jìn)行多重比較”問(wèn)題的提出就是考察學(xué)生是否靈活掌握了“多重比較”的關(guān)鍵點(diǎn)。因此，在講授這部分內(nèi)容時(shí)，筆者一般采用專題討論的方法。首先，布置問(wèn)題“怎樣進(jìn)行處理間的多重比較”，然后由學(xué)生根據(jù)自己的理解提出“A因素不同水平下的B因素進(jìn)行多重比較”“B因素不同水平下的A因素進(jìn)行多重比較”“處理組合間進(jìn)行多重比較”3種情況。但是，對(duì)“具體應(yīng)采用哪種情況進(jìn)行多重比較”，學(xué)生一般會(huì)爭(zhēng)論得比較激烈。這時(shí)候，筆者再根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康闹v解3種多重比較各自適用的范圍，從而使學(xué)生更容易理解與掌握，并對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的興趣，進(jìn)而獲得較好的課程教學(xué)效果。

在“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)中運(yùn)用案例分析教學(xué)法，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三地解決科研實(shí)踐中的實(shí)際問(wèn)題。因此，筆者在“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)中實(shí)施案例教學(xué)時(shí)，一般會(huì)將學(xué)生參與或承擔(dān)的科研項(xiàng)目選為課程案例，這樣既符合課程教學(xué)內(nèi)容的要求又具有實(shí)際意義。案例教學(xué)通過(guò)與科研和生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題緊密結(jié)合，不僅可以讓學(xué)生將一個(gè)案例中的知識(shí)運(yùn)用到其他案例中去，達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的；而且使“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生足夠的吸引力。例如，在“平衡不完全區(qū)組”一章的講授中，雖然田間試驗(yàn)的案例更容易講解，學(xué)生也比較容易理解，但是對(duì)食品專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)針對(duì)性不強(qiáng)，而選擇與食品相關(guān)的案例則會(huì)更容易吸引學(xué)生。因此，筆者選擇了“不同風(fēng)味的飲料品嘗試驗(yàn)”作為“平衡不完全區(qū)組”一章的課堂教學(xué)案例。在講解該案例時(shí)，筆者首先指出如果要求每個(gè)專家都去品嘗所有類型的飲料，那么這個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是一個(gè)完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)；然后提出如果需要品嘗的飲料類型很多，那么可以換一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，即沒(méi)必要要求每個(gè)專家把所有類型的飲料都品嘗一遍，而是有選擇地讓專家品嘗其中的部分飲料類型，這就是一個(gè)平衡不完全區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。通過(guò)這個(gè)案例，學(xué)生很容易就理解了平衡不完全區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的本質(zhì)以及其與其他相關(guān)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的區(qū)別。

（二）采取多樣化的教學(xué)手段

多樣化的教學(xué)手段是提高教學(xué)效果的重要舉措。不同的教學(xué)手段各有利弊，教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況整合各種教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)，采用多樣化的教學(xué)手段，使學(xué)生集中利用課堂時(shí)間深刻理解授課內(nèi)容，以達(dá)到良好的教學(xué)效果，同時(shí)節(jié)省學(xué)生課下復(fù)習(xí)的時(shí)間，減輕其學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

多媒體教學(xué)手段使用起來(lái)比較方便，適用的內(nèi)容廣泛，可以使課堂講授更加生動(dòng)，所以成為課程教學(xué)中采用最多的教學(xué)手段。但是，多媒體教學(xué)手段在課程教學(xué)中的使用也存在展示的內(nèi)容比較枯燥乏味、文字過(guò)多、教師照本宣科、難以吸引學(xué)生的注意力等問(wèn)題。例如，“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的教學(xué)內(nèi)容決定了其多媒體教學(xué)課件中必定會(huì)出現(xiàn)很多的文字和數(shù)學(xué)表達(dá)公式，所以如果單純采用這一教學(xué)手段，學(xué)生的注意力很難集中。因此，筆者在運(yùn)用多媒體教學(xué)手段的同時(shí)，還會(huì)根據(jù)授課內(nèi)容對(duì)教學(xué)手段進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，綜合使用多種教學(xué)手段，如在講授數(shù)學(xué)表達(dá)式或公式時(shí)，會(huì)通過(guò)板書進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，或者為學(xué)生指定課下閱讀內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。

相對(duì)于多媒體教學(xué)手段來(lái)說(shuō)，板書是我國(guó)傳統(tǒng)的教學(xué)手段。板書的運(yùn)用可以很靈活，有利于教師與學(xué)生之間形成很好的互動(dòng)，也有利于使學(xué)生的注意力更加集中，使學(xué)生能夠緊跟教師的授課節(jié)奏。但是，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，如果單純采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)，可能會(huì)導(dǎo)致授課時(shí)間較長(zhǎng)而課堂傳授的信息量卻不多，難以符合現(xiàn)代教學(xué)的效率要求。例如，筆者在講授“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程中的“多重比較的表示方法”時(shí)，遇到了兩難的情況——三角形表示方法雖然容易理解，但是科技文章中很少使用；字母表示方法雖然常用，但是如果不具體講述其整個(gè)過(guò)程，學(xué)生又很難理解。在這種兩難情況下，如果教師單純運(yùn)用多媒體教學(xué)手段開展教學(xué)，學(xué)生則無(wú)法正確掌握字母表示方法。因此，筆者在運(yùn)用多媒體教學(xué)手段的同時(shí)，還輔以板書手段，按照步驟逐一講解，以便于學(xué)生理解。

（三）豐富實(shí)踐教學(xué)形式

“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性，如果學(xué)生只會(huì)機(jī)械地死記硬背，遇到實(shí)際的具體問(wèn)題不會(huì)靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)予以解決，那么就達(dá)不到設(shè)置該課程的目的。因此，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)對(duì)提高“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的教學(xué)效果至關(guān)重要。為此，筆者根據(jù)“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，采取課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多樣化形式開展實(shí)踐教學(xué)。

“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的開課時(shí)間一般在大學(xué)三年級(jí)的下半學(xué)期，此時(shí)很多學(xué)生已經(jīng)參與了教師的科學(xué)研究工作，或者正在進(jìn)行其他課程的工廠實(shí)習(xí)或調(diào)查實(shí)習(xí)，甚至于有的學(xué)生已經(jīng)開始了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)。因此，在“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)根據(jù)自己的實(shí)際需要提出各種各樣的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析問(wèn)題。于是，筆者以這些學(xué)生的親身經(jīng)歷為案例，在課堂上進(jìn)行案例分析，或者進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)，通過(guò)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合提高學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力，同時(shí)也達(dá)到顯著提高教學(xué)效果的目的。

教學(xué)無(wú)終點(diǎn)。通過(guò)課程教學(xué)改革的實(shí)踐過(guò)程，筆者認(rèn)識(shí)到，“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程要達(dá)到良好的教學(xué)效果，必須在實(shí)踐中不斷探索，在探索中不斷總結(jié)；同時(shí)，要多從學(xué)生的角度考慮問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)、合理地組織課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠?qū)φn程有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)和定位，使學(xué)生不僅掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析的基本原理而且能夠靈活運(yùn)用其基本方法解決食品科學(xué)研究中的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析問(wèn)題，從而達(dá)到課程教學(xué)所設(shè)定的培養(yǎng)現(xiàn)代化實(shí)用型與復(fù)合型專業(yè)人才的目標(biāo)。

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