提升試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理教學(xué)效果的研究與實(shí)踐

包 力

(吉林化工學(xué)院成人教育學(xué)院，吉林吉林 132022)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是關(guān)于試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論、方法及對(duì)試驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是當(dāng)代科技和工程技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)方法［1］。主要講授內(nèi)容包括兩大部分，一是試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析部分，二是試驗(yàn)設(shè)計(jì)部分。課程開設(shè)目的是使學(xué)生掌握基本的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和培養(yǎng)學(xué)生對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計(jì)分析能力，為學(xué)生將來從事新產(chǎn)品的開發(fā)研究和對(duì)生產(chǎn)過程優(yōu)化提供理論支撐和實(shí)踐基礎(chǔ)。該課程本主要以概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，涉及到很多的理論知識(shí)，內(nèi)容抽象、枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果有亟待提高，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，探討了提升該課程教學(xué)效果的幾點(diǎn)體會(huì)。

一、闡述課程的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理一門理論抽象、實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，在學(xué)生中普遍存在難學(xué)、難懂的說法，這些說法也一定程度上潛在影響剛接觸該課程學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，容易造成畏學(xué)情緒和厭學(xué)心理。針對(duì)這些現(xiàn)象，教師應(yīng)該在開課時(shí)，向?qū)W生詳細(xì)介紹該課程的重要性，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)該課程的目的，使其建立起學(xué)習(xí)目標(biāo)。在課程介紹時(shí)，要引進(jìn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理發(fā)展史，向?qū)W生介紹國內(nèi)外典型的技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。并結(jié)合當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展向?qū)W生闡明該學(xué)科的發(fā)展同人類生存是息息相關(guān)，依此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，淡化其畏懼厭學(xué)心理，為該課程教學(xué)的順利開展做好鋪墊。此外，在該課程講授過程中，針對(duì)一些典型的科研成果帶來的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和效益向?qū)W生講解，進(jìn)一步強(qiáng)化整個(gè)學(xué)習(xí)過程學(xué)生對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理方法的好奇心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望。

二、以學(xué)生為主體，多方位調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性

(一)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，重在實(shí)用性

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的重要分支，是一門理論和實(shí)踐結(jié)合緊密、實(shí)用性很強(qiáng)的課程。它是以概率論數(shù)理統(tǒng)計(jì)、專業(yè)技術(shù)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)、科學(xué)地安排試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析，最終達(dá)到減少試驗(yàn)次數(shù)、縮短試驗(yàn)周期、迅速找到優(yōu)化方案的一種科學(xué)計(jì)算方法，也是一門應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)寬廣的現(xiàn)代技術(shù)課程［1-3］。因此，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出實(shí)用性至關(guān)重要。如公式和定理的分析、推導(dǎo)一帶而過，降低理論深度，注重理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生明確教學(xué)重點(diǎn)。又如誤差理論中的相關(guān)概念及誤差來源等可以復(fù)習(xí)、提問等方法學(xué)習(xí);對(duì)于有關(guān)顯著性檢驗(yàn)的內(nèi)容在預(yù)修課程已有詳細(xì)的介紹，對(duì)本課程中的方差分析、回歸分析、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容中涉及到時(shí)可高度概括，減少不必要的重復(fù)。課程的重點(diǎn)應(yīng)落在試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分析方法的實(shí)際應(yīng)用上。

(二)改進(jìn)教學(xué)方式，提高理論教學(xué)效果

多媒體技術(shù)在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程的教學(xué)中起到了舉足輕重的作用，特別是本課程中理論性強(qiáng)的、枯燥、抽象的內(nèi)容，可通過多媒體演示其在實(shí)際問題中的運(yùn)用，才容易被學(xué)生理解和掌握，這僅能增強(qiáng)了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且提高了理論教學(xué)效果。此外，對(duì)于學(xué)生的自我的總結(jié)學(xué)習(xí)，也是提高理論教學(xué)效果的有效途徑。針對(duì)本課程的特點(diǎn)，通過課程內(nèi)容階段性的總結(jié)和討論，可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的消化和吸收。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的編排，教師可在學(xué)習(xí)一項(xiàng)內(nèi)容后，要求學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的方法的理論基礎(chǔ)、應(yīng)用情況及應(yīng)用中需注意的問題等進(jìn)行總結(jié)，如誤差理論一章，學(xué)生通過總結(jié)可以進(jìn)一步復(fù)習(xí)預(yù)修課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，如絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差的概念及誤差的來源等，又可以與新學(xué)習(xí)內(nèi)容，如極差、算術(shù)平均誤差和標(biāo)準(zhǔn)誤差等融合在一起。學(xué)習(xí)了多種誤差的表示方法后，在課程總結(jié)時(shí)教師可讓學(xué)生在進(jìn)行課程總結(jié)時(shí)，選取2～3個(gè)實(shí)例討論幾種誤差表示方式的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場合，使得學(xué)生對(duì)幾種誤差的定義和應(yīng)用有了更進(jìn)一步的理解，為今后的實(shí)際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

(三)增設(shè)實(shí)踐作業(yè)，培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生應(yīng)用能力是本課程的教學(xué)目的。為能更好的達(dá)到這一目標(biāo)，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，除了完成必要的專項(xiàng)上機(jī)訓(xùn)練外，還為學(xué)生設(shè)置兩個(gè)實(shí)踐作業(yè)，一是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的實(shí)踐作業(yè)，學(xué)生可從已做過的實(shí)驗(yàn)，如大學(xué)物理、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、化工原理等試驗(yàn)中或查閱相關(guān)教材，自己尋找作業(yè)題目。主要完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析、方差分析及回歸分析。這一作業(yè)的完成過程即給學(xué)生創(chuàng)造了自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，又使學(xué)生將本課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容得到了進(jìn)一步的消化、理解，更重要的是讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法在實(shí)踐中的具體應(yīng)用。二是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐作業(yè)，這一部分主要側(cè)重試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，教師可向?qū)W生提供歷屆大四學(xué)生做過的專業(yè)實(shí)驗(yàn)或教師的科研等真實(shí)的實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生通過查閱資料，結(jié)合所學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，完成試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，主要包括設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、考察的試驗(yàn)因素、確定的水平及試驗(yàn)方案的編制。通過完成該項(xiàng)作業(yè)不僅擴(kuò)大了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面，還使學(xué)生掌握了專業(yè)知識(shí)和本課程相結(jié)合的基本途徑，了解了試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、新產(chǎn)品開發(fā)所起的指導(dǎo)作用，懂得了利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)研究的重要性和必要性，潛在地激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步提高學(xué)生的理論結(jié)合實(shí)踐的能力。

三、加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)的一門課程。課程的特點(diǎn)之一是公式多、數(shù)據(jù)處理工作所涉及的數(shù)據(jù)量很大且計(jì)算過程較為繁瑣，有些問題手工計(jì)算很難實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，目前，用于數(shù)據(jù)處理和分析的較為高效可靠統(tǒng)計(jì)軟件也很多，如:SAS、Matlab、SPSS、Excel、Origin等等［4］。本課程選用的教材中，編者不但給出了典型的專業(yè)案例，同時(shí)還附有相應(yīng)的Excel程序。但為消除學(xué)生的依賴心理，讓其真正體會(huì)到計(jì)算機(jī)技術(shù)在本課程中的作用，對(duì)于簡單問題的學(xué)習(xí)，采取了手工計(jì)算、運(yùn)行“程序”與使用 Excel、Origin等軟件中的“工具”分別去完成同一任務(wù)，然后將運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，并讓學(xué)生討論三種方法的利弊。當(dāng)然對(duì)于教材中的程序不是照搬使用、一一講解，而是將要解決的重點(diǎn)問題提出，讓學(xué)生自己將其與Excel函數(shù)結(jié)合，這不但激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高計(jì)算機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用能力，而且讓學(xué)生真正的體會(huì)到計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在本課程中的重要作用。通過這樣的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會(huì)到軟件中內(nèi)置的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，也了解了軟件“工具”不是萬能的。在遇到特殊問題時(shí)，學(xué)生能夠主動(dòng)的運(yùn)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)知識(shí)去解決實(shí)際問題，既達(dá)到了靈活運(yùn)用的目的，又提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

四、結(jié) 語

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是一門理論和實(shí)踐結(jié)合緊密、實(shí)用性很強(qiáng)的課程。該課程的良好教學(xué)效果對(duì)合格人才的培養(yǎng)具有重要意義。教學(xué)中，應(yīng)在強(qiáng)調(diào)課程重要性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的同時(shí)，教師要精心優(yōu)化授課內(nèi)容，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，將有利于提升課程的教學(xué)效果。

［1］ 田為軍，叢茜，任露泉.《試驗(yàn)設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐性教學(xué)改革探索［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(2):120-122.

［2］ 羅傳義，時(shí)景榮.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理［M］.吉林:吉林人民出版社，2002.

［3］ 馬萍，鄭麗娜，曹冬梅.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程教學(xué)改革初探［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2010(5):93-94.

［4］ 樊明德，張曉婭.“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理”課程教學(xué)改革思考［J］.廣州化工，2012，40(16):204-205.