正交試驗設(shè)計下信息化教學(xué)效果的影響因素探討
——以“醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計”課程為例

黃 磊 葛仕豪 樊祥民 鄒明靜

（1.菏澤醫(yī)學(xué)專科學(xué)校 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部，山東 菏澤 274000；2.菏澤學(xué)院 藥學(xué)院，山東 菏澤 274000）

全媒體時代的到來推動了教學(xué)的巨大變革。近年來，全國各大院校均在信息化教學(xué)改革中探索、實(shí)踐、總結(jié)、創(chuàng)新、前進(jìn)，力求高質(zhì)量發(fā)展，在教學(xué)思路、教學(xué)設(shè)計以及方式方法上涌現(xiàn)出大量的研究成果。如鄭旭東等做了高等教育信息化及其發(fā)展趨勢研究[1]，鄭云翔等做了高校教師信息化教學(xué)適應(yīng)性績效評價研究[2]，況姍蕓等做了基礎(chǔ)教育信息化教學(xué)實(shí)踐現(xiàn)狀分析[3]等等。除此之外，還有一些學(xué)者做了關(guān)于信息化教學(xué)影響因素的研究，如劉喆、李靜、田生湖等做了關(guān)于教師信息化教學(xué)能力影響因素的研究[4-6]；姜榮斌等做了關(guān)于信息化教學(xué)質(zhì)量影響因素的研究等[7]。而對于信息化教學(xué)效果的影響因素[8-11]，采用正交試驗設(shè)計方法進(jìn)行的研究較少。因此，筆者嘗試以“醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計課程”為例，借助正交試驗設(shè)計方法探索影響信息化教學(xué)效果的因素，并分析其主次順序，以期為信息化教學(xué)的發(fā)展提供理論支持。

1 對象和方法

1.1 對象

隨機(jī)抽取本校99 名2018 級藥學(xué)專業(yè)大一學(xué)生，并對每位學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、思維方式和信息化處理能力4 個因素進(jìn)行考查，每個因素選擇兩個水平，以水平1 表示良好，水平2表示較差。采用問卷調(diào)查的方式確定每位學(xué)生在各因素中的水平。

1.2 方法

為了研究在一個試驗中，何種因素在何種水平下試驗結(jié)果最好，需將每個因素的水平聯(lián)合搭配，做全面試驗，而全面試驗的次數(shù)很多，如考慮4 個因素，每個因素2 個水平，全面試驗的次數(shù)是24，即16 次試驗。全面試驗既耗時耗力，亦不節(jié)約環(huán)保。為了減少試驗次數(shù)，選擇統(tǒng)計學(xué)中的正交試驗設(shè)計法[12-13]安排試驗，大大減少了試驗次數(shù)。比如對于4 因素2 水平的試驗，選擇正交表L8（27）安排試驗，試驗次數(shù)僅需8 次，減至全面試驗次數(shù)的1/2。正交表L8（27）如表1 所示。

表1 正交表L8（27）

為了考查學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、思維方式和信息化處理能力4 個因素，分別用A、B、C、D四個符號表示，每個因素取兩個水平，以1 表示第一水平，2 表示第二水平。采用正交表L8（27）設(shè)計試驗，將4 個因素按順序分別置于正交表的第1、2、3、4 列，然后編制試驗方案，第一號試驗方案是A1B1C1D1,即選擇A、B、C、D 均取第一水平的學(xué)生進(jìn)行試驗，實(shí)施信息化教學(xué)。同理可以編制第2 號至第8 號的試驗方案。

1.3 指標(biāo)

考查的6 個指標(biāo)分別是學(xué)習(xí)態(tài)度分值x1、學(xué)習(xí)興趣分值x2、思維方式分值x3、信息化處理能力分值x4、課前測試分值x5、課后測試分值x6。每個指標(biāo)的權(quán)重設(shè)置為1/6。即總指標(biāo)

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用正交試驗的直觀分析法，計算4 個因素各水平試驗結(jié)果的平均值與極差，由平均值大小確定最優(yōu)試驗方案，由極差大小確定因素的主次順序。

2 結(jié)果

通過計算得知各因素各水平實(shí)驗結(jié)果的平均值與極差（見表2）。K1表示各因素取第一水平時試驗結(jié)果的平均值，K2表示各因素取第二水平時試驗結(jié)果的平均值，R 是極差，表示各因素的水平變化時對試驗結(jié)果造成的影響程度。

由K1、K2值可知，A、B、C、D4 個因素均取第一水平試驗結(jié)果較好，屬于正?，F(xiàn)象，因為各因素的第一水平均表示較好。根據(jù)R 值的大小順序可知，4 個因素的主次順序分別是B、C、D、A，即學(xué)習(xí)興趣是主要因素，其次是思維方式、信息化處理能力和學(xué)習(xí)態(tài)度。

表2 各因素各水平實(shí)驗結(jié)果的平均值與極差

3 討論

在醫(yī)藥科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，當(dāng)考慮的因素數(shù)和每個因素的水平數(shù)均較多時，做試驗的次數(shù)則多。所有因素的所有水平的完全搭配叫做全面試驗，研究發(fā)現(xiàn)，全面試驗的次數(shù)是水平數(shù)因素數(shù)。比如4 因素3 水平的試驗，試驗次數(shù)是34=81 次，要做完81 次試驗，既耗時間又耗物力財力。為了減少試驗次數(shù)，日本統(tǒng)計學(xué)家田口玄一提出了正交試驗設(shè)計法，采用其精心設(shè)計的表格安排試驗，能減少試驗次數(shù)，比如4 因素3 水平的試驗選擇正交表L9（34）安排試驗，僅需做9 次試驗，大大減少了試驗次數(shù)，省時又省力。

用正交表設(shè)計試驗分為5 個步驟。第一步，明確試驗?zāi)康?，確定試驗指標(biāo)。為了探討信息化教學(xué)背景下“醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計”課程的影響因素及其主次順序，試驗指標(biāo)為學(xué)習(xí)態(tài)度分值x1、學(xué)習(xí)興趣分值x2、思維方式分值x3、信息化處理能力分值x4、課前測試分值x5和課后測試分值x66 項的平均值。第二步，選因素，定水平。本試驗選取了學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、思維方式和信息化處理能力4 個因素，每個因素兩個水平。第三步，選正交表。根據(jù)選表原則，選取正交表L8（27）。第四步，表頭設(shè)計。正交表L8（27）有7 列，任意選擇其中4 列放置4 個因素，本試驗選擇了第1-4 列分別放置A、B、C、D4 個因素。第五步，編制試驗方案。觀察表1，不難寫出8 號試驗的試驗方案，進(jìn)行試驗。比如第7 號試驗方案是A2B2C1D1。即A 因素選第二水平，B 因素選第二水平，C 因素選第一水平，D 因素選第一水平進(jìn)行試驗。

采用正交表安排試驗的統(tǒng)計學(xué)分析法稱為直觀分析法，直觀分析法分為4 個步驟。第一，計算各因素各水平試驗結(jié)果的平均值，如本試驗A因素取第一水平，包含第1-4 號試驗，四號試驗指標(biāo)的平均值81.64 將是A 因素取第一水平時試驗結(jié)果的平均值。同理可以計算出其他因素各水平試驗結(jié)果的平均值（見表2）。第二，計算極差，得到因素的主次順序。A 因素的極差為1.88，表明A 因素從第二水平變化至第一水平時，對試驗結(jié)果平均值的影響為1.88。同理可以計算其它各因素的極差。按照極差大小排列可得知因素的主次順序。第三，選擇最優(yōu)方案。由表2 可知，每個因素取第一水平時試驗結(jié)果為最好，因此最優(yōu)試驗方案為A1B1C1D1。第四，做因素與指標(biāo)趨勢圖。該圖可以直觀地分析出各因素各水平對指標(biāo)的影響程度。因素A、B、C、D 與指標(biāo)的趨勢圖分別如圖1-4 所示。

圖1 A 因素與指標(biāo)趨勢圖

圖2 B 因素與指標(biāo)趨勢圖

圖3 C 因素與指標(biāo)趨勢圖

圖4 D 因素與指標(biāo)趨勢圖

筆者所選“醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計”課程是藥學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在為后續(xù)課程奠定統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)。該課程以統(tǒng)計學(xué)理論為主，穿插藥學(xué)案例。但本次研究對象為?？扑?，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不扎實(shí)，學(xué)習(xí)興趣不高，思維方式不靈活，學(xué)習(xí)態(tài)度一般，教學(xué)效果不理想。為了提高教學(xué)效果，本文針對影響學(xué)習(xí)效果的4 個因素展開研究得知，影響教學(xué)效果因素的主次順序，分別是學(xué)習(xí)興趣、思維方式、信息化處理能力、學(xué)習(xí)態(tài)度。因此，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣將是提高教學(xué)效果的捷徑。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可實(shí)施信息化“教學(xué)做”一體化教學(xué)。課前，首先向?qū)W生推送視頻和任務(wù)單，通過視頻讓學(xué)生了解將要學(xué)習(xí)的理論、可以解決哪些實(shí)際問題，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課中，讓學(xué)生匯報任務(wù)單，提高學(xué)生的參與度，調(diào)動其積極性。課后，教師帶領(lǐng)學(xué)生深入實(shí)踐一線，讓學(xué)生動手解決生產(chǎn)實(shí)踐中的統(tǒng)計學(xué)問題，親身感受統(tǒng)計學(xué)的實(shí)用性，達(dá)到提高學(xué)習(xí)興趣的目的。培養(yǎng)學(xué)生良好的思維方式亦是提高教學(xué)效果的行之有效的方法。傳統(tǒng)的教學(xué)方式以教師為主體，學(xué)生參與度低，無法極大地提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力；而信息化教學(xué)以學(xué)生為主體，通過任務(wù)單的完成和翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施不僅提高了學(xué)生的課堂參與度，同時鍛煉了其思維能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新創(chuàng)造性思維。另外，為了保證信息化教學(xué)的順利實(shí)施，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的信息化處理能力，不僅能順利操作各種信息化設(shè)備，同時具有較強(qiáng)的信息搜索、處理、應(yīng)用能力。最后，學(xué)習(xí)態(tài)度亦是提高教學(xué)效果不可或缺的一個因素。心理學(xué)家馬斯洛曾說，心態(tài)若改變，態(tài)度跟著改變；態(tài)度改變，習(xí)慣跟著改變；習(xí)慣改變，性格跟著改變；性格改變，人生就跟著改變?？梢?，良好的學(xué)習(xí)態(tài)度是走向成功的必然保證。