PBL法在食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)中的創(chuàng)新與實(shí)踐

張忠 邵紅軍 楊興斌

摘要針對(duì)食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程，將該課程教學(xué)過程中存在的問題總結(jié)為教學(xué)內(nèi)容陳舊、知識(shí)范圍狹窄、教學(xué)重理論輕實(shí)踐、教學(xué)方式單一。結(jié)合PBL教學(xué)法，在對(duì)比PBL和LBL教學(xué)法的基礎(chǔ)上，探討了PBL教學(xué)法在食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程中的應(yīng)用，具體介紹了實(shí)施準(zhǔn)備、資料收集、課內(nèi)匯報(bào)，以及評(píng)價(jià)、總結(jié)、反思流程的內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學(xué)生自主分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

關(guān)鍵詞PBL教學(xué)法；食品；數(shù)理統(tǒng)計(jì)；教學(xué)

中圖分類號(hào)S-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）20-0243-02

AbstractIn the light of course of food experiment design and mathematical statistics，the problems existing in the course of teaching are summarized as old teaching content，narrow knowledge scope，heavy teaching，light theory and simple teaching method.In combination with PBL teaching method，and on the basis of contrasting PBL and LBL teaching methods，the application of PBL teaching method in the course of Food Experiment Design and Mathematical Statistics is discussed，which introduces the contents of preparation，data collection，report in class and evaluation，summary and reflection process.The purpose is to cultivate students ability to analyze and solve problems independently，and to raise their awareness of independent thinking and teamwork.

Key wordsPBL teaching method；Food；Mathematical statistics；Teaching

食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程是食品相關(guān)專業(yè)本科生的專業(yè)必修課，是數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)在食品方向的應(yīng)用。它以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、食品專業(yè)知識(shí)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過科學(xué)合理地安排試驗(yàn)方案，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終達(dá)到減少試驗(yàn)次數(shù)和優(yōu)化試驗(yàn)方案的目的，是一門理論結(jié)合實(shí)踐的課程[1]。

通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生能夠合理地安排試驗(yàn)方案，掌握科學(xué)分析和處理數(shù)據(jù)的方法，從而拓寬知識(shí)面和提高解決實(shí)際問題的能力。該課程的知識(shí)體系不同于其他專業(yè)課程，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和思維推理能力要求高，很多食品專業(yè)學(xué)生認(rèn)為這是一門較難學(xué)習(xí)和掌握的課程，從而造成學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果也不理想。然而，該課程在科研工作中有著巨大的指導(dǎo)作用。因此，該課程的授課教師必須積極思考如何綜合運(yùn)用現(xiàn)代最新的教學(xué)方法和手段，以更加通俗易懂的方式來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而提升教學(xué)效果，真正讓學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)與方法，未來(lái)應(yīng)用到實(shí)踐過程中。PBL（ProblemBased Learning）教學(xué)法是將學(xué)習(xí)與任務(wù)或問題掛鉤，使學(xué)習(xí)者通過自主探究和相互合作來(lái)解決問題。筆者采用PBL法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，通過合理的引導(dǎo)、評(píng)價(jià)和考核方式培養(yǎng)學(xué)生自主分析問題、解決問題的能力。通過學(xué)生分組討論，共同解決開放的食品數(shù)理統(tǒng)計(jì)問題，以提高學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)結(jié)合作的意識(shí)，最終提升課程的實(shí)踐教學(xué)效果。

1教學(xué)過程中存在的問題

食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程常常采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即講授基本概念、公式推導(dǎo)和計(jì)算、分析和解釋統(tǒng)計(jì)結(jié)論。雖然認(rèn)真講授公式的推導(dǎo)有助于學(xué)生理解統(tǒng)計(jì)理論，演示計(jì)算過程能夠加深學(xué)生對(duì)公式的印象，但很多食品專業(yè)本科生感到課程相關(guān)理論比較抽象、計(jì)算過程枯燥繁瑣，相關(guān)公式復(fù)雜且記憶困難。因此，學(xué)生非常容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，僅僅是通過考前背誦公式以應(yīng)付考試，導(dǎo)致最終的教學(xué)效果不理想，在真正實(shí)踐過程中無(wú)法采用科學(xué)合理的試驗(yàn)方法。

此外，該課程的教學(xué)內(nèi)容還處于“前計(jì)算機(jī)時(shí)代的統(tǒng)計(jì)學(xué)”，嚴(yán)重滯后于不斷發(fā)展的基于計(jì)算機(jī)軟件的現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)新方法[2]。課程教學(xué)過程中的弊端主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

1.1教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏新知識(shí)的融合

目前，食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程內(nèi)容重點(diǎn)在于傳統(tǒng)的經(jīng)典試驗(yàn)方法。然而，近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)的新方法層出不窮，該課程的新知識(shí)正在快速更新迭代。但是，目前教材中新知識(shí)融合相對(duì)較少，關(guān)于計(jì)算機(jī)模擬和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新知識(shí)在教材中的介紹較少，很多教學(xué)內(nèi)容在實(shí)際試驗(yàn)中已很少采用，卻仍是教學(xué)的重點(diǎn)。例如線性系數(shù)的計(jì)算方差分析等，目前軟件已能非常方便地直接給出，而目前的講授計(jì)算過程非常復(fù)雜。如何適當(dāng)放棄部分高深的理論與計(jì)算，并及時(shí)講授數(shù)理統(tǒng)計(jì)與試驗(yàn)相關(guān)的最新知識(shí)，使學(xué)生面對(duì)具體的試驗(yàn)設(shè)計(jì)問題時(shí)，能夠采用最新的基于計(jì)算機(jī)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，這本應(yīng)是課程教學(xué)重點(diǎn)。

1.2授課知識(shí)范圍狹窄，缺少統(tǒng)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)應(yīng)用

目前，在實(shí)際數(shù)據(jù)分析過程中，很多計(jì)算過程可以采用最新的統(tǒng)計(jì)軟件代替，譬如SPSS、MATLAB、EXCEL等計(jì)算軟件。它們都可以準(zhǔn)確無(wú)誤地完成相關(guān)理論的計(jì)算。如何教育學(xué)生使用最新的統(tǒng)計(jì)軟件及相應(yīng)的計(jì)算模塊也應(yīng)該是教學(xué)的重點(diǎn)，熟練使用統(tǒng)計(jì)相關(guān)軟件也是對(duì)任課教師的基本要求。

1.3教學(xué)重理論輕實(shí)踐，缺乏實(shí)用性

食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程的特點(diǎn)就是公式多且計(jì)算繁雜。針對(duì)不同的數(shù)據(jù)模型，學(xué)生需要選擇合適的公式進(jìn)行運(yùn)算。面對(duì)復(fù)雜的運(yùn)算過程，學(xué)生往往缺乏做大量復(fù)雜計(jì)算工作的耐心。而目前在課程的講解過程中，常常重視演示和計(jì)算過程，容易忽視理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，以及學(xué)生實(shí)踐精神的培養(yǎng)，無(wú)法將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，從而造成課程枯燥難懂且記憶量大。

1.4教學(xué)方式單一，板書與投影相互隔離

目前，食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程講授方法主要采用純板書或純PPT授課。傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式下，教師要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行公式推導(dǎo)、演算，課程效率比較低，也不容易進(jìn)行互動(dòng)。PPT教學(xué)法講授比較快，然而留給學(xué)生思考的時(shí)間太少。應(yīng)嘗試將2種教學(xué)方法合理結(jié)合，分配好合適的時(shí)間比例，同時(shí)增加其他實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的參與積極性，努力改變這門課程在學(xué)生眼里枯燥乏味、難以理解的印象。

2PBL教學(xué)法簡(jiǎn)介

以問題為導(dǎo)向的PBL（ProblemBased Learning）教學(xué)法是一種以學(xué)生為中心的教育方式，它是由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows于1969年在加拿大首創(chuàng)，目前已逐漸發(fā)展成為國(guó)際上非常流行的一種教學(xué)方法[3]。LBL（LectureBased Learning）是傳統(tǒng)的講授式教學(xué)法，是以教師為主體的大班全程灌輸式教學(xué)，此方法目前仍是應(yīng)用最廣泛的一種教學(xué)法[4]。

PBL法與傳統(tǒng)的LBL法有很大的不同，PBL法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，并將學(xué)習(xí)與任務(wù)或問題掛鉤，使學(xué)習(xí)者投入于問題中；通過設(shè)計(jì)任務(wù)，把學(xué)習(xí)過程放置在真實(shí)有意義的問題情景中，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來(lái)解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識(shí)，鍛煉解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。2種教學(xué)方法的對(duì)比內(nèi)容見表1。

3PBL法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用

3.1實(shí)施準(zhǔn)備

3.1.1收集問題與案例。

主要從日常生活中容易引起疑問和普遍存在認(rèn)識(shí)偏差的食品問題出發(fā)，收集相關(guān)亟待解決的問題，也可以從各屆本科生的畢業(yè)論文中尋找相關(guān)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)的運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)容易犯錯(cuò)的地方，對(duì)其進(jìn)行分析與講解[5]。

3.1.2分配小組和考核。

以4～6人為一組，建立8～10個(gè)研究小組，由組員選組長(zhǎng)。采用組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制進(jìn)行管理，通過合適的考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)給予一定的平時(shí)分獎(jiǎng)勵(lì)。

3.2學(xué)生團(tuán)隊(duì)課外收集資料

引導(dǎo)學(xué)生小組采用合適的方法收集相關(guān)資料，例如通過圖書館的紙質(zhì)和電子資料、網(wǎng)上的各種課堂教學(xué)材料等，設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)方案。

其中查文獻(xiàn)首先從中文開始，然后是外文文獻(xiàn)，主要從以下數(shù)據(jù)庫(kù)尋找：①中文文獻(xiàn)可在學(xué)校的CNKI、維普和萬(wàn)方等數(shù)據(jù)庫(kù)查找，把關(guān)鍵詞、主題和作者等信息輸入即可檢索；②英文文獻(xiàn)檢索首推WEB of Science、Elsevier和Springer等。

3.3團(tuán)隊(duì)課內(nèi)匯報(bào)

不斷組織學(xué)生團(tuán)隊(duì)以PPT、視頻和實(shí)物展示等方式對(duì)相關(guān)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行匯報(bào)。在課程匯報(bào)過程中，盡量每個(gè)學(xué)生都參與，報(bào)告內(nèi)容包括采用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法和研究結(jié)論。

在討論環(huán)節(jié)中，要積極調(diào)動(dòng)學(xué)生回答問題的積極性，展開有針對(duì)性的探討。通過增加平時(shí)分的方式使學(xué)生主動(dòng)參與到討論中來(lái)。多用肯定、贊許的語(yǔ)言鼓勵(lì)學(xué)生積極思考并勇于發(fā)表看法，及時(shí)給予學(xué)生建設(shè)性評(píng)價(jià)，讓每個(gè)學(xué)生都看到自己的長(zhǎng)處，同時(shí)正確看待自己的不足，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)發(fā)展。

在幾次匯報(bào)之后，及時(shí)總結(jié)存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生避免同類問題。

3.4評(píng)價(jià)、總結(jié)、反思對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)、反思對(duì)于教學(xué)效果的控制有著至關(guān)重要的作用。在評(píng)價(jià)過程中，應(yīng)特別注意以下3方面[6]。

3.4.1要用欣賞的眼光看待學(xué)生。在學(xué)生提出建設(shè)性的問題及發(fā)表精彩的回答時(shí)，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)他們的優(yōu)點(diǎn)并給于鼓勵(lì)，通過激勵(lì)的方法使學(xué)生增加學(xué)習(xí)積極性。此外，要特別關(guān)注有發(fā)言欲望而不愿意主動(dòng)舉手的學(xué)生，多給他們展示自我的機(jī)會(huì)。

3.4.2大力開展學(xué)生互評(píng)。自評(píng)可以幫助學(xué)生完善自身的

學(xué)習(xí)過程，卻難以發(fā)現(xiàn)自身的不足，而通過互評(píng)可以發(fā)現(xiàn)彼此的優(yōu)缺點(diǎn)，并能促使學(xué)生自我反省，相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)更加全面；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生虛心接受別人建議的優(yōu)秀品質(zhì)。

3.4.3展示優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)的學(xué)習(xí)成果。根據(jù)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)。針對(duì)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)的成果，在課堂上進(jìn)行重點(diǎn)推介，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與自豪感，并幫助其獲得學(xué)習(xí)成就感。

4結(jié)語(yǔ)

在目前的大學(xué)教育中，如何激發(fā)學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生把課堂中學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到日常生活中去，這是目前教學(xué)過程中亟待解決的問題，也是教學(xué)的難點(diǎn)。該研究采用PBL法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，將解決生活中的問題轉(zhuǎn)化為案例，通過合理的引導(dǎo)、教授和考核方式，培養(yǎng)學(xué)生自主分析問題、解決問題的能力，并在課程講授過程中通過學(xué)生分組，共同解決開放的食品數(shù)理統(tǒng)計(jì)問題，以提高學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)結(jié)合作的意識(shí)。

采用PBL教學(xué)法在數(shù)理統(tǒng)計(jì)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程中的研究與實(shí)踐正不斷開展，只有根據(jù)課程的特點(diǎn)，不斷摸索和積累相關(guān)有趣的數(shù)理統(tǒng)計(jì)案例，緊扣社會(huì)熱點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)過程中遇到的內(nèi)容和問題，才能為食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程的改革提供新思路。

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