食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)途徑

黃業(yè)傳 周巧鳳

摘 要 為提高食品科學(xué)與工程本科專業(yè)學(xué)生在試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方面的能力，本研究調(diào)研了我國部分高校，并收集了50所高校的培養(yǎng)方案，初步分析了現(xiàn)在食品科學(xué)與工程專業(yè)本科學(xué)生試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理能力較弱的原因，并結(jié)合西南科技大學(xué)正在采取的一些教學(xué)政策，并提出了提高學(xué)生在試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方面能力的一些建議。

關(guān)鍵詞 食品科學(xué)與工程 本科 試驗設(shè)計 數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.029

Abstract For improving food science and engineering undergraduate students in experimental design and data processing ability， the study in our country universities and collected 50 universities， training programs， preliminary analysis of the now food science and engineering undergraduate students experimental design and data processing ability is weak， combined with Southwest University of science and technology is taking some teaching policy， and put forward some suggestions to improve the students in experimental design and data processing ability.

Key words Food Science and Engineering； undergraduate； test design； data processing

1 研究背景

“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”屬于統(tǒng)計學(xué)范疇的課程，是數(shù)理統(tǒng)計原理和方法在食品科學(xué)研究中的應(yīng)用，是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)，它在食品科學(xué)中的作用主要是提供試驗設(shè)計和調(diào)查的方法、提供整理和分析資料的方法，①是培養(yǎng)本科生科研和創(chuàng)新能力的一個重要工具。②該門課程的學(xué)習(xí)不僅為學(xué)生順利完成畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)，更重要的是使學(xué)生畢業(yè)后能在工作中科學(xué)的分析和解決實際問題；此外，很多高校還把該門課看成素質(zhì)教育的一部分，通過本門課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。③現(xiàn)在有食品科學(xué)與工程本科專業(yè)的多數(shù)高校都開設(shè)了試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理相關(guān)的課程，多數(shù)同學(xué)都能較好地通過學(xué)校課程考試，但從對一些高校調(diào)研的情況來看，在畢業(yè)設(shè)計或?qū)嶋H工作中，多數(shù)應(yīng)用試驗設(shè)計或數(shù)據(jù)處理的能力仍然十分薄弱，使本來就不具備工作經(jīng)驗的應(yīng)屆畢業(yè)生就業(yè)競爭和工作壓力進一步加大。本文在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析了食品科學(xué)與工程本科生在試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理實踐能力方面較弱的原因，并結(jié)合收集的50所高校的培養(yǎng)方案和我校采取的一些實際措施，旨在提出提高學(xué)生試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理能力的一些建議。

2 學(xué)生試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理能力較弱的原因分析

2.1 高等教育整體環(huán)境的影響

（1）食品科學(xué)與工程是一個實踐性很強的專業(yè)，具有明顯的工學(xué)與農(nóng)學(xué)雙重學(xué)科特征，我國現(xiàn)有食品科學(xué)與工程專業(yè)大部分集中在農(nóng)業(yè)院校、輕工業(yè)院校和商業(yè)院校，以加工工藝教學(xué)見長，相對而言工科背景較弱。④

（2）高校大規(guī)模擴招后，一方面學(xué)生整體素質(zhì)下降，另一方面高校自身很多基礎(chǔ)條件跟不上，近年多數(shù)高校主要集中搞基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，把校園建設(shè)得很漂亮，卻忽視了學(xué)校軟件方面的建設(shè)，形成了“硬件硬，軟件軟”的局面。

（3）整體學(xué)風(fēng)的影響。很多學(xué)校，特別是一些一般本科院校學(xué)風(fēng)非常不好，為了讓絕大多數(shù)學(xué)生拿到學(xué)分，很多學(xué)校都形成了一股不成文的風(fēng)氣：考前劃重點。因此很多學(xué)生平時不學(xué)習(xí)，就等期末考試前老師指重點，然后臨時報佛腳，這樣的學(xué)習(xí)對學(xué)生能力的提高基本沒有作用，很多學(xué)生到企業(yè)工作后對該領(lǐng)域的知識一無所知。

（4）重理論教學(xué)而輕實踐教學(xué)。在學(xué)生心目中，他們總是誤認(rèn)為理論課才重要，理論課要通過試卷考試才能拿到學(xué)分，而實驗課只要按照老師制訂的方案機械做一遍然后寫好實驗報告就能過關(guān)了。從量上來說，實驗課的學(xué)時相對理論課偏少，一般只占全部學(xué)時的三分之一甚至更少，這與美德等高校的食品科學(xué)與工程專業(yè)不一樣，他們的實驗基本上占了總學(xué)時的一半，有的課程甚至實驗課學(xué)時遠(yuǎn)超理論課，比如德國赫爾海姆大學(xué)的“普通食品技術(shù)理論”和“食品生產(chǎn)的質(zhì)量分析和監(jiān)控理論”理論學(xué)時都只有56學(xué)時，而實驗則高達252學(xué)時，是理論課學(xué)時的4倍以上；⑤從質(zhì)上來說，大多實驗都是驗證性實驗，真正的綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗很少，這對工科學(xué)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，雖然很多學(xué)校也制訂了一些關(guān)于加強實踐教育、創(chuàng)新教育和工程教育的文件和措施，但真正落實的很少。

2.2 教師方面的原因

（1）教師科研壓力大，與發(fā)文章、“跑”項目、評職稱等“正事”比較而言，教學(xué)屬于副業(yè)，相對就不那么重要了，教學(xué)的好與壞對評職稱基本無影響。

（2）大多數(shù)教師現(xiàn)在都擁有博士學(xué)歷和一流的科研能力，但并不是師范院校畢業(yè)的，畢業(yè)后只經(jīng)過短暫的師資培訓(xùn)就直接上崗，因此教學(xué)能力和技巧較弱，不能吸引學(xué)生。

（3）上個世紀(jì)八九十年代，很多老師都靠人格魅力吸引學(xué)生學(xué)習(xí)，而進入新世紀(jì)后，教師對學(xué)生的人文關(guān)懷減少了，在學(xué)生中的個人魅力正逐漸消失，師生關(guān)系也逐漸淡化，這或多或少會影響到學(xué)生對某些課程的學(xué)習(xí)興趣。

（4）對學(xué)生引導(dǎo)不夠。由于本門課程學(xué)時較少，而知識點很多，很多老師只是講一些理論性很強的知識點，很少聯(lián)系實際應(yīng)用，因而很多同學(xué)都以為這門課純粹是理論性的知識，對實際運用和以后的工作沒什么實際用處，因此純粹是為了拿到學(xué)分而學(xué)習(xí)，再加上本身這門課難度大、涉及面廣、較枯燥，學(xué)生只要前面跟不上，后面就會越來越困難，開始是厭學(xué)，到最后是徹底放棄。

（5）課程特點不夠突出。很多教師上這門課的時候還是和其它課程一樣，一節(jié)課45分鐘，幾乎全是教師講，學(xué)生聽?，F(xiàn)在課程教學(xué)基本都用PPT，學(xué)生被動地聽課和接受知識，對于公式的學(xué)習(xí)，也許一時記住了，但根本不知道公式的來龍去脈，為什么要學(xué)，學(xué)了對實際有什么作用；另外，學(xué)生在快速播放PPT大版的公式和推導(dǎo)屏幕前根本沒有時間思考，開始幾分鐘還可以認(rèn)真聽，后面因為某個環(huán)節(jié)跟不上了就開始松懈，最后就是放棄。

2.3 學(xué)生方面的原因

（1）自覺性不強。很多同學(xué)認(rèn)為高中太辛苦了，大學(xué)沒有家長和老師的監(jiān)督，就可以自由了。

（2）學(xué)習(xí)目的不明確。大多數(shù)同學(xué)學(xué)習(xí)的主要目的是應(yīng)付考試、獲得學(xué)分，是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，根本沒想也不關(guān)心這門課學(xué)了有什么用。“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”在大多學(xué)校都是開卷考試，一些計算題都可以按書上的例題照葫蘆畫瓢，很多學(xué)生知道怎么去做一道題，但不知道為什么要這樣做，更不知道這樣做和實際運用有什么聯(lián)系。

（3）現(xiàn)在學(xué)生面臨各種壓力，如學(xué)業(yè)壓力、就業(yè)壓力、經(jīng)濟壓力，有的甚至還有感情上的壓力等，特別是進入專業(yè)課學(xué)習(xí)的大三后，更是很難將全部心思放在學(xué)習(xí)上。

3 對各高校培養(yǎng)方案的調(diào)研情況

本次研究共收集到國內(nèi)各高校食品科學(xué)與工程本科專業(yè)的培養(yǎng)方案50份，既包括985、211高校，也包括一些普通地方本科院校。收集到的50份培養(yǎng)方案中，有10個學(xué)校沒有開設(shè)與試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理相關(guān)的課程（不包括課程“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”），占到20%（由于多數(shù)培養(yǎng)方案是在網(wǎng)上收集的，也不排除一些培養(yǎng)方案是比較老的版本，而現(xiàn)在新的培養(yǎng)方案已經(jīng)增加了這一門課程）。在開設(shè)的學(xué)校中，有17個學(xué)校是必修課，占調(diào)查總數(shù)的34%，說明約三分之二的學(xué)校仍沒有重視對學(xué)生試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)。從學(xué)時來看，最少的僅為16學(xué)時，大都在24～40學(xué)時之間。明確開設(shè)試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方面實驗課的只有8個學(xué)校，且實驗學(xué)時相比于理論學(xué)時較少，大都只占總學(xué)時的三分之一甚至更少。由于絕大多數(shù)學(xué)校未開設(shè)實驗課，上課的時候也未對相關(guān)統(tǒng)計軟件進行演示，因此上完這門課后，學(xué)生根本不會用SPSS等軟件進行數(shù)據(jù)分析工作。我們每次在上這門課開始的時候都要做一個調(diào)查，大多數(shù)同學(xué)學(xué)這門課之前都聽說過SPSS這個軟件，但僅僅也就是知道名字而已，沒有使用過，少部分甚至都沒聽說過。因此課堂上進行演示很有必要，讓學(xué)生有個直觀認(rèn)識，如果上課不演示，也不涉及到相關(guān)實驗，那么課程結(jié)束后大多數(shù)學(xué)生仍然只是知道一個名字而已。從開設(shè)的課程門數(shù)來看，開設(shè)相關(guān)課程的40個學(xué)校中，只有6個學(xué)校開設(shè)了2或3門相關(guān)課程，其余的都只有1門，其中比較有代表的有廣東石油化工學(xué)院除了開設(shè)“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”外，還開設(shè)了“計算機在食品科學(xué)與工程中的應(yīng)用”，兩門課共64學(xué)時，實驗占到了22學(xué)時，且兩門課均為必修；其他江蘇大學(xué)、集美大學(xué)與之類似，都開設(shè)了包括計算機在食品中應(yīng)用在內(nèi)的兩門課程；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)除了開設(shè)“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”外，還開設(shè)了“統(tǒng)計分析軟件”和“統(tǒng)計分析軟件實驗”，總學(xué)時達92學(xué)時，實驗學(xué)時為28，總課程門數(shù)、總學(xué)時和實驗學(xué)時均為所調(diào)查學(xué)校中最多的，但3門課均為選修課。從課程名稱來看，都大同小異，多數(shù)為“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”、“試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理”、“試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”、“食品試驗優(yōu)化設(shè)計”等。

4 我校采取的一些措施

4.1 培養(yǎng)方案的修訂和完善

我校從2003年招收食品科學(xué)與工程專業(yè)本科開始，就開設(shè)了“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”，開始采用24+8的學(xué)時安排，即24學(xué)時的理論課，8學(xué)時的實驗安排學(xué)生上機學(xué)習(xí)相關(guān)統(tǒng)計軟件；后來實踐過程中發(fā)現(xiàn)理論學(xué)時不夠，改成了32+8的形式；實踐一段時間后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了這門課程，也進行了上機實習(xí)，但在畢業(yè)設(shè)計時，很多同學(xué)仍然不會進行正確的試驗設(shè)計等最基礎(chǔ)的試驗設(shè)計，數(shù)據(jù)處理也是錯誤百出，分析原因，可能大多數(shù)學(xué)生都是為了考試而學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)目的就是為了通過考試和完成老師交給的任務(wù)，包括上機實習(xí)時，也是機械的進行數(shù)據(jù)輸入和分析，不知道這樣分析到底有何實際用處。為改變這種現(xiàn)狀，在2013年修訂培養(yǎng)方案時將此課程的學(xué)時改為32+24，即將實驗學(xué)時提高到24學(xué)時，其中的8學(xué)時仍和原來一樣進行上機實訓(xùn)，學(xué)習(xí)相關(guān)統(tǒng)計軟件的使用方法；另外16學(xué)時我們設(shè)計了6個綜合性的大實驗，這些綜合性實驗只確定大致方向，具體的試驗方案需要由學(xué)生自己查閱資料和小組討論后完成。比如實驗之一是設(shè)計一款果蔬飲料，并優(yōu)化其配方，并對產(chǎn)品進行感官評定，要求整個設(shè)計過程中用到方差分析、回歸分析和正交試驗設(shè)計。學(xué)生需在老師指導(dǎo)下獨立完成方案設(shè)計，并進行實驗，完成試驗報告。在具體實施方案上，給每一小組配備一個碩士研究生或上一屆該門課程成績優(yōu)異的同學(xué)作為導(dǎo)生進行全程跟蹤和指導(dǎo)，小組成立后，要求組內(nèi)每個同學(xué)都先要獨立的查閱資料、完成初步試驗方案設(shè)計，然后和老師、導(dǎo)生一起進行組內(nèi)討論，形成一個統(tǒng)一的組內(nèi)實施方案，并按照該方案進行實驗，實驗結(jié)束后，要求每個同學(xué)獨立完成數(shù)據(jù)分析和實驗報告，但實驗數(shù)據(jù)可以共享。實驗報告完成后，老師先進行批改，然后再進行小組討論。兩次小組討論時，要求每個同學(xué)都必須發(fā)言，督促每個同學(xué)都（下轉(zhuǎn)第84頁）（上接第62頁）認(rèn)真準(zhǔn)備，認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識，想和稀泥過關(guān)不太可能。小組討論完成后，每一組推選一位同學(xué)進行全班的公開答辯。

4.2 靈活多樣的教學(xué)方式

在授課時板書和PPT結(jié)合，既發(fā)揮多媒體圖文并茂，信息量大、節(jié)約時間的優(yōu)點，一些重要知識點和圖表都反映在PPT上，而對于一些需要推導(dǎo)的公式，都在黑板上進行演示，讓學(xué)生能跟著教師的思路走，有充分的時間和空間思考。⑥在課堂上講到相關(guān)例題時進行統(tǒng)計軟件的演示，如EXCEL、SPSS、Design expert等，讓學(xué)生了解這些軟件的基本操作程序，并在課后自主進行強化訓(xùn)練。另外，還經(jīng)常在課堂上增加互動討論，活躍課堂氣氛的同時使學(xué)生盡量主動思考。

4.3 多聯(lián)系運用和生活實際

課堂上舉的例子盡量聯(lián)系食品生產(chǎn)實際、教師科研中或研究生、本科生畢業(yè)設(shè)計中的真實案例，這樣既可以激發(fā)大家對本門課的學(xué)習(xí)熱情，也有利于進一步加深對專業(yè)的了解。另外，為了提高同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，還將生活中的統(tǒng)計學(xué)進行舉例，如買彩票、玩撲克、家庭理財、談婚論嫁、生活中的平均值理論等，以讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)這門課程并不完全是為了專業(yè)需要，即使以后不從事本專業(yè)，也大有好處。

4.4 教學(xué)內(nèi)容的適度調(diào)整

工科院校的學(xué)生對數(shù)據(jù)處理的方法要求應(yīng)以使用為主，注重實用性和先進性，不需追求理論的系統(tǒng)性和完整性，且能對相應(yīng)問題直接套用現(xiàn)代工具替代繁瑣計算，不需要詳細(xì)的理論推導(dǎo)及分析過程。⑦因此，在教學(xué)過程中對于一些復(fù)雜的公式推導(dǎo)盡量簡化，著重于某個知識點的應(yīng)用和對所得結(jié)果的解釋與分析。

4.5 提供形式多樣的創(chuàng)新訓(xùn)練平臺

除了國家、省級的大學(xué)生創(chuàng)新基金外，我校還有專門的學(xué)校和學(xué)院層面的創(chuàng)新基金，加上參與教師科研項目，半數(shù)以上的同學(xué)都可以得到創(chuàng)新訓(xùn)練資助，基本上有意愿的同學(xué)都可以得到充分鍛煉。在創(chuàng)新訓(xùn)練過程中，同學(xué)們試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理的能力會得到極大的鍛煉和提高。另外，對食品科學(xué)與工程卓越工程師班的學(xué)生要求不僅必須參加一項創(chuàng)新訓(xùn)練項目，還要求要在SPSS、SAS、Excel之外自學(xué)另外一個統(tǒng)計軟件，如DPS或Design expert等。

項目：西南科技大學(xué)教育教學(xué)改革項目（15xn0018）

注釋

① 王飲德，楊堅.食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析（第二版）[M].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2010.

② 陳柄燦.《食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析》課程教學(xué)設(shè)想[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2008.6（1）：211-213.

③ 戚文化，蔣雪梅.高校生物統(tǒng)計學(xué)實驗教學(xué)方法及改革與實踐[J].讀與寫雜志，2013.10（4）：84.

④ 邵平，孫培龍，孟祥和.工科院校食品學(xué)科試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理教學(xué)模式研究[J].中國農(nóng)機化，2009（2）：89-91.

⑤ 屠康，馬龍.美國和德國食品科學(xué)與工程高等工程教育的特色及啟示[J].中國農(nóng)業(yè)教育，2013（3）：49-52，65.

⑥ 陳彰旭，李先學(xué)，傅明連.《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014.30（10）：196-198.

⑦ 王巖.工科專業(yè)數(shù)理統(tǒng)計實驗教學(xué)的實踐初探[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報，2007.16（3）：95-98.