師范類院校《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程教學(xué)改革探析

摘 要：針對目前師范類高校《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程教學(xué)中存在的一些問題，結(jié)合食品專業(yè)教學(xué)改革，筆者提出對《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課堂教學(xué)優(yōu)化的一些思考與見解，以期為提高食品相關(guān)專業(yè)“驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)”課程教學(xué)質(zhì)量提供新思路。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)；食品；教學(xué)改革；教學(xué)優(yōu)化

1 《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》在師范類院校食品專業(yè)中的地位

為了推動我國食品科技的快速發(fā)展，需要開展大量的科學(xué)研究，比如食品資源開發(fā)及應(yīng)用、食品加工工藝優(yōu)化、食品貨架期評估等均離不開試驗(yàn)或調(diào)查。因此，如何科學(xué)地安排試驗(yàn)或調(diào)查已成為了提高食品科學(xué)研究效率的關(guān)鍵。此外，在試驗(yàn)或調(diào)查過程總會存在一些無法預(yù)測或控制的因素，它們會使數(shù)據(jù)資料具有變異性。因此，如何科學(xué)地整理、分析具有變異性的數(shù)據(jù)資料，揭示其內(nèi)在規(guī)律已成為了食品科學(xué)研究的第二個問題。

《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程，它始終貫穿食品科學(xué)研究整個的過程，在培育學(xué)生試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)整理、分析能力等方面起到了重要的作用，具體表現(xiàn)為以下兩個方面[1， 2]：

①提供試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。通常合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法能降低隨機(jī)誤差，消除系統(tǒng)誤差，提高試驗(yàn)的精確性，從而為揭示客觀事物間的內(nèi)在規(guī)律提供可靠的數(shù)據(jù)資料。食品科學(xué)研究中常采用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法有正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、回應(yīng)面分析、均勻設(shè)計(jì)及混料設(shè)計(jì)等。

②提供資料整理、分析的方法。通常依據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到的數(shù)據(jù)或資料是雜亂無章的，因此需要運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，依據(jù)數(shù)據(jù)或資料的特性，對其進(jìn)行整理合、分析，以揭示數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系與差異顯著性。統(tǒng)計(jì)分析的方法很多，食品科學(xué)研究中常用的有差異顯著性檢驗(yàn)（包括t檢驗(yàn)、F檢驗(yàn)和檢驗(yàn)等）、回歸分析及主成分分析等?？傊囼?yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析是《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程主要的兩部分內(nèi)容，它們互為前提，密不可分。只有理解和掌握一定的統(tǒng)計(jì)分析原理和方法并具備扎實(shí)專業(yè)知識和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能進(jìn)行合理地試驗(yàn)設(shè)計(jì)。反之，只有在試驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的前提下，所獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計(jì)分析才能揭示事物間內(nèi)在規(guī)律和本質(zhì)特性。

2 《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程教學(xué)過程中存在的問題

雖然《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》對于食品專業(yè)學(xué)生試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析能力的培養(yǎng)具有重要的作用，但本課程以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，抽象的理論和復(fù)雜的計(jì)算給本課程教與學(xué)帶來了很大的影響，因此，在實(shí)際教學(xué)過程中效果不甚理想。分析《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程教學(xué)中存在的問題，主要涵蓋以下幾個方面：

2.1 課程定位模糊，教學(xué)目的不明確

《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》實(shí)質(zhì)上就是統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理在食品科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，它具有內(nèi)容全面、理論概括性強(qiáng)、實(shí)用性大等特點(diǎn)。但在多數(shù)高等院校中，它作為一門選修課，通常僅為34個學(xué)時。也就是說，在這么短的課時內(nèi)既要讓學(xué)生掌握基本的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法，又要熟悉理論和方法的應(yīng)用技巧，是很難完成的，因此，在教學(xué)中必須做出舍棄，選擇一部分章節(jié)進(jìn)行講授。這也是本課程教學(xué)亟待解決的問題，即是強(qiáng)調(diào)理論知識學(xué)習(xí)，還是強(qiáng)調(diào)應(yīng)用技巧的培養(yǎng)？因?yàn)閺?qiáng)調(diào)的內(nèi)容不同，課程的教學(xué)方法也截然不同。

2.2 教學(xué)內(nèi)容陳舊，需進(jìn)一步整合

目前，國內(nèi)關(guān)于試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)的教材較多，但由于專業(yè)背景的限制或編者水平的高低，各種教材均難以同時兼顧內(nèi)容的全面性和系統(tǒng)性。而且隨著統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和軟件也不斷涌現(xiàn)，但目前教學(xué)依然和以往一樣，將較多的課時放在公式的演繹和繁瑣的計(jì)算上，而沒有對課程的內(nèi)容做必要的補(bǔ)充和修正。況且以往的教材雖然在編排存在差異，但均存在一個共性問題，即所選例題計(jì)算繁瑣，結(jié)果不夠準(zhǔn)確，如一元非線性回歸方面的例題[3]。

2.3 教學(xué)方法和手段單一

現(xiàn)在多數(shù)高校開設(shè)的《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程仍然以板書為主的“填鴨式”教學(xué)模式。這種教學(xué)方法教師是主導(dǎo)者，學(xué)生是被動的接受者，通常教學(xué)效果的好壞只取決于教師的組織能力和語言表達(dá)能力[4]。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，常因?yàn)檎n程內(nèi)容抽象、

原理枯燥、計(jì)算繁瑣而產(chǎn)生厭煩情緒，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性和主動性散失，他們選擇此課程僅僅是為了通過考試，獲取學(xué)分。

2.4 “教”與“學(xué)”存在矛盾

本課程作為選修課，一般只有34個學(xué)時，教師在“教”的過程中，只能偏重于基礎(chǔ)知識、概念和原理的講授，雖然也會結(jié)合一些例子來演示基本原理的應(yīng)用，但只局限于課本上例題或類似問題的解決，仍無法使學(xué)生靈活運(yùn)用相關(guān)理論解決實(shí)際問題。就學(xué)生“學(xué)”來說，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為課程難度較大，且與專業(yè)的相關(guān)性不大，因此，多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性不夠，從而導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。據(jù)了解，大部分同學(xué)選修《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》是為了獲取學(xué)分，保證能順利畢業(yè)；還有部分同學(xué)是為了將來研究生學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

3 提高《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》教學(xué)效果的措施

3.1 明確教學(xué)目的

隨著統(tǒng)計(jì)方法的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展越來越多的科技工作者已能熟練運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法及軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析。但是當(dāng)今的課堂教學(xué)只強(qiáng)調(diào)基本理論的講解，而對對理論知識的運(yùn)用及相關(guān)軟件的使用缺乏交待，導(dǎo)致今后的研究過程中學(xué)生無法靈活地運(yùn)用數(shù)理原理去解決實(shí)際問題。況且，食品科學(xué)研究及生產(chǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)同其他行業(yè)一樣，均需要借助強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)軟件系統(tǒng)才能有效地進(jìn)行控制和優(yōu)化。因此，單純的理論講解已不能滿足食品工業(yè)快速發(fā)展的需求，這就需要將如何培養(yǎng)學(xué)生熟練運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理解決實(shí)際問題的能力作為本課程教學(xué)的主要目的。（表1）

3.2 創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

食品科學(xué)研究中，食品原料、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制等方面均具有特殊性和復(fù)雜性，因此科學(xué)地進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析對結(jié)論的正確性至關(guān)重要[1]。為了培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》講授過程中，必須引入實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容以加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解和運(yùn)用。依據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的發(fā)展需求，筆者在《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程引入了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，主要包括教學(xué)案例分析、科研實(shí)例分析、統(tǒng)計(jì)軟件使用介紹、研究討論等。

①教學(xué)案例分析：就是通過分析一些經(jīng)典的食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例，來提高學(xué)生的感性認(rèn)識以鞏固學(xué)生對理論知識的掌握。表1顯示了筆者在課程教學(xué)中采用一些典型教學(xué)案例。

②科研實(shí)例分析：結(jié)合學(xué)院開設(shè)的食品專業(yè)試驗(yàn)以及學(xué)生申請的創(chuàng)新研究課題，指導(dǎo)學(xué)生如何正確地運(yùn)用理論知識去解決實(shí)際問題。③統(tǒng)計(jì)軟件使用：安排上機(jī)課演示統(tǒng)計(jì)軟件（如SPSS，SAS， Design expert等）的操作流程，并結(jié)合實(shí)際案例讓學(xué)生上機(jī)操作。

④加強(qiáng)研究討論：為了提升該課程的教學(xué)效果，筆者建立了交流平臺，針對課程的理論教學(xué)內(nèi)容、各種試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析方法的應(yīng)用及統(tǒng)計(jì)軟件的操作技巧等方面展開討論，從而加深學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解和應(yīng)用。

3.3 改進(jìn)教學(xué)方法和手段

恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法對于教學(xué)效果的提升具有重要意義?？梢哉f，任何一種教學(xué)方法都不是萬能的，均存在優(yōu)缺點(diǎn)。比如專題討論可以充分發(fā)揮學(xué)生的能動性，對于學(xué)生合作意識和分析問題能力的培養(yǎng)起到了重要的作用，但如果組織不當(dāng)，專題討論就會演變?yōu)閭€別學(xué)生漫無邊際的瞎扯。案例分析教學(xué)法也一樣，如果案例選擇恰當(dāng)，則可以引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，靈活地解決實(shí)際中遇到的科學(xué)問題。因此，教師必須了解各種教學(xué)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)每個知識點(diǎn)的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，用其所長，避其所短。

多樣化的教學(xué)手段也是增強(qiáng)教學(xué)效果的重要措施。不同的教學(xué)手段各有利弊，教師在教學(xué)過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況整合各種教學(xué)手段的優(yōu)勢，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。多媒體教學(xué)使用方便，適用性強(qiáng)，可以有效節(jié)省教學(xué)時間，但是在課程教學(xué)中，過分的使用多媒體教學(xué)手段會難以吸引學(xué)生的注意力，致使教學(xué)效果降低。如本課程教學(xué)內(nèi)容決定了其多媒體課件中必定會出現(xiàn)較多的文字和數(shù)學(xué)運(yùn)算式，如果還單純地采用這一教學(xué)手段，勢必會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，筆者在使用PPT的同時，還會依據(jù)講授內(nèi)容對教學(xué)手段進(jìn)行調(diào)整，比如在講解函數(shù)表達(dá)式時，則會用板書進(jìn)行推導(dǎo)和演繹，以引導(dǎo)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行思考。相比多媒體教學(xué)，板書是我國傳統(tǒng)的教學(xué)手段，如果運(yùn)用得當(dāng)，則能吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生能緊跟教師講課的節(jié)奏。但是這種教學(xué)手段在有效時間內(nèi)傳授的信息量不多，難以符合現(xiàn)代教學(xué)的效率要求。此外，為了培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際科研問題的能力，還會涉及一些實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，如果還是采用板書或多媒體教學(xué)往往效果不佳。為此，筆者根據(jù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，選取了不同教學(xué)手段，如介紹統(tǒng)計(jì)軟件（如SPSS、Origin、Design Expert等）使用時，則采用了案例演示和上機(jī)操作的方式，取得較好地教學(xué)效果。

3.4 實(shí)現(xiàn)“教”與“學(xué)”的統(tǒng)一

“教”與“學(xué)”的矛盾只有在教學(xué)目的和學(xué)習(xí)目的明確后后才能做到統(tǒng)一。“教”的最終目的是傳授知識，并能熟練運(yùn)用，因此，本課程的目的應(yīng)著眼于知識的應(yīng)用，而“學(xué)”的目的也正如此。將統(tǒng)計(jì)軟件使用納入本課程的教學(xué)內(nèi)容，可達(dá)到 “教”與“學(xué)”的統(tǒng)一，其目的是培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代化手段整理、分析資料的能力。因此，在教學(xué)過程中筆者根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合了具體的案例對SAS、SPSS、Design Expert、Origin等軟件進(jìn)行了介紹，避免了學(xué)生將過多的時間精力耗費(fèi)在冗雜的手工計(jì)算上。

4 結(jié)束語

《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)》課程教學(xué)中存在的問題由來已久，這與課程的地位與性質(zhì)、教師的教學(xué)藝術(shù)密切相關(guān)。因此，要想達(dá)到較好的教學(xué)效果，授課教師必須認(rèn)真審視本課程教學(xué)存在的問題，盡量多從學(xué)生的角度思考問題，力求做到“教”與“學(xué)”的統(tǒng)一，使學(xué)生能靈活運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理解決食品科學(xué)研究的實(shí)際問題，從而達(dá)到培養(yǎng)現(xiàn)代化實(shí)用型、復(fù)合型專業(yè)人才的教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王欽德，楊堅(jiān).食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2010，2.

[2]陳炳燦.《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析》課程教學(xué)設(shè)想[J].西南大學(xué)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2008，6（1）：211-213.

[3]李超.食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程的教學(xué)改革和實(shí)踐[J].農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊，2015（3）：73-74.

[4]趙勝娟，關(guān)隨霞，張慧蕓.如何提高食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果的探析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊，2011（7）：149-150.

[5]馮俊敏，張暉，王立，郭曉娜.冷凍面條質(zhì)量改善的研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，31（10）：1080-1086.

[6]劉梁，孫維礦，趙玲，李赫宇，陳新.正交設(shè)計(jì)優(yōu)化米糠抗氧化肽的制備工藝[J].食品研究與開發(fā)，2015（2）：98-101.

[7]任廣躍，段續(xù)，李暉，朱文學(xué).懷山藥微波真空干燥模型的建立[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，31（10）：1069-1073.

[8]楊潤亞，李維煥，呂芳芳.秀珍菇子實(shí)體多糖的提取工藝優(yōu)化及體外抗氧化性[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，31（10）：1093-1098.

作者簡介：程新峰（1981，9-），男，博士，講師，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。