動(dòng)物科學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理案例法的應(yīng)用

黃 進(jìn)，殷海成，張 勇，喬漢楨，王金榮

（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，鄭州 450001）

動(dòng)物科學(xué)專業(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理來研究生物界數(shù)量變異規(guī)律的一門學(xué)科，是動(dòng)物科學(xué)專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程實(shí)用性很強(qiáng)，目的是培養(yǎng)學(xué)生收集、整理、處理信息和資料的能力以及分析、解釋統(tǒng)計(jì)結(jié)果的能力。由于動(dòng)物試驗(yàn)受到各種條件限制，干擾的因素多，試驗(yàn)誤差較大，因此，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)必須進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法，學(xué)生才能合理地設(shè)計(jì)試驗(yàn)，從而減少試驗(yàn)工作量，達(dá)到節(jié)省時(shí)間、人力、物力和財(cái)力的目的。試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是當(dāng)代諸多行業(yè)從業(yè)人員必需掌握的方法，是學(xué)生將來從事生產(chǎn)、科研和管理工作所必需具備的專業(yè)技能，對(duì)學(xué)生綜合能力的提升具有重要的作用。因此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程必須以提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力為目的，對(duì)目前的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革。將案例教學(xué)法應(yīng)用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程的教學(xué)中有助于將傳統(tǒng)教學(xué)重知識(shí)傳授、輕能力、輕創(chuàng)新的填鴨式教學(xué)模式向重知識(shí)、重能力、重創(chuàng)新的模式轉(zhuǎn)變。有利于提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題的能力。

1 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法起源于20 世紀(jì)初的美國哈佛商學(xué)院[1]。案例教學(xué)法是指教師根據(jù)教學(xué)目的把來自于行業(yè)的真實(shí)情景或者事件加以典型化處理，形成獨(dú)特的案例，供學(xué)生思考分析和決斷。通過這種方式來促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考，主動(dòng)參與課程討論，從而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。案例教學(xué)通過將學(xué)生引入特定的情境中，通過老師和學(xué)生對(duì)案例的剖析、討論，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和推理判斷能力[2]。案例教學(xué)由于其獨(dú)特的實(shí)用價(jià)值，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)、管理、統(tǒng)計(jì)、財(cái)會(huì)、建筑、食品、旅游等諸多學(xué)科的教學(xué)中[3]。現(xiàn)代教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程中引入案例教學(xué)，有助于加深學(xué)生對(duì)該門課程的理解，有助于在日常工作學(xué)習(xí)中靈活運(yùn)用該門課程的知識(shí)去解決實(shí)際問題，有助于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，有助于現(xiàn)代教學(xué)理念的實(shí)現(xiàn)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程教學(xué)中存在的問題

動(dòng)物科學(xué)專業(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的統(tǒng)計(jì)思維方法，讓學(xué)生具備基本試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，能夠針對(duì)飼料工程、動(dòng)物養(yǎng)殖或動(dòng)物源性食品工程領(lǐng)域復(fù)雜的工程問題設(shè)計(jì)試驗(yàn)，解決單因素、雙因素等基本試驗(yàn)方案，開發(fā)滿足特定需求的產(chǎn)品，并能夠在開發(fā)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素，并具備科學(xué)的計(jì)算能力和表達(dá)能力以及熟練使用Excel、SPSS 或者SAS等數(shù)據(jù)處理工具的能力。但通過課堂學(xué)習(xí)，真正能夠理解、應(yīng)用該門課程知識(shí)的學(xué)生則不多，有的學(xué)生認(rèn)為試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理這門課程是其四年大學(xué)生涯中最難的一門課程。在傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)模式下，即使老師講解的非常精彩、到位，學(xué)生還是會(huì)存在似懂非懂的情況，更不用說達(dá)到完全理解、融會(huì)貫通、能夠去解決實(shí)際問題了。在大四的上半學(xué)期剛剛學(xué)過該門課程，但在大四下半學(xué)期的畢業(yè)論文的寫作過程中，還是不能運(yùn)用所學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理知識(shí)來解決畢業(yè)論文中的實(shí)際問題。究其原因，是該門課程理論公式和計(jì)算較多，難以理解又枯燥無味。常規(guī)教學(xué)方法不容易讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，學(xué)生容易出現(xiàn)睡覺、不聽講的情形。另外，本科生接觸的實(shí)際問題有限，尚處在理論學(xué)習(xí)階段，對(duì)抽象的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在實(shí)際工作中的應(yīng)用沒有概念[4]，學(xué)生沒有體會(huì)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理這門課程的實(shí)際魅力和價(jià)值。傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

3 案例教學(xué)法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 案例的選取

在教學(xué)中恰當(dāng)運(yùn)用案例，有助于教師闡明問題,突破課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力[5]。教師要根據(jù)教學(xué)目的編寫教學(xué)案例，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)。容的重點(diǎn)、難點(diǎn)、學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知能力來編寫案例。案例教學(xué)的目的是輔助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容。編寫的案例必須實(shí)用、準(zhǔn)確、嚴(yán)密、完整、具有一定的代表性，并能夠激發(fā)學(xué)生的興趣。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選擇貼近于學(xué)生生活、易于學(xué)生理解、能引起學(xué)生興趣的案例。因此，教師在選擇案例的時(shí)候要遵循幾個(gè)原則。

首先，不選擇過于抽象的案例，要從學(xué)生身邊的現(xiàn)象去尋找案例，減少學(xué)生對(duì)案例的陌生感。其次，案例要有趣味性，有趣的案例才能調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣主動(dòng)參與其中。第三，案例要有典型性，典型的案例能準(zhǔn)確揭示知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)，利于學(xué)生深刻理解。最后，案例還要有知識(shí)性和實(shí)用性[6]。

動(dòng)物科學(xué)專業(yè)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理的案例可以來自于動(dòng)物科學(xué)領(lǐng)域的文獻(xiàn)、實(shí)際遇到的問題或綜合整理的相關(guān)資料，從真實(shí)、典型事件中提煉出來?？梢砸詫W(xué)生每天都會(huì)接觸到的雞蛋、肉類為案例來學(xué)習(xí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理方法。也可以鼓勵(lì)正在參與教師研究項(xiàng)目的學(xué)生提供案例供大家分析討論。案例可以是文字性的，也可以以視頻的形式呈現(xiàn)。

3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

案例法和舉例法不同，案例法不局限于某一個(gè)理論、知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，而是側(cè)重于對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。教師根據(jù)案例設(shè)計(jì)教學(xué)過程，明確案例分析的目標(biāo)，并制訂出詳細(xì)的教學(xué)進(jìn)度表[7]。案例教學(xué)法突出的是尊重學(xué)生獨(dú)立自主的主體地位?？梢酝ㄟ^1個(gè)或幾個(gè)動(dòng)物科學(xué)領(lǐng)域的案例進(jìn)行講授，讓學(xué)生綜合掌握一系列相關(guān)知識(shí)與理論。例如，在學(xué)習(xí)多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法時(shí)，以影響蛋品質(zhì)的問題來設(shè)計(jì)案例，讓學(xué)生通過觀察，自主查閱文獻(xiàn)資料，尋找影響試驗(yàn)的因素、設(shè)置合理的水平數(shù)、確定要測(cè)定的指標(biāo)，自主分析應(yīng)采用哪種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，采用何種數(shù)據(jù)處理方法。學(xué)生分組，并讓他們按自己的思考來設(shè)計(jì)試驗(yàn)，處理數(shù)據(jù)。通過案例，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的興趣，而且有助于學(xué)生試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析思維的培養(yǎng)，有助于情感目標(biāo)的達(dá)成。

3.3 教師在課堂中的作用

在案例教學(xué)實(shí)施的整個(gè)教學(xué)過程中，教師應(yīng)注意提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)以及探究學(xué)習(xí)的意識(shí)，注重激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。教師教學(xué)時(shí)根據(jù)案例要給學(xué)生較大的思維空間，先讓學(xué)生發(fā)揮自己的想象力，從不同角度去挖掘探討，得到一個(gè)大家都比較認(rèn)同的答案。最后，教師把不同組學(xué)生的處理方法和結(jié)果進(jìn)行比較和講解。課堂上突出學(xué)生的主體地位，課堂氣氛就會(huì)十分活躍。教師把控節(jié)奏，適時(shí)調(diào)節(jié)課堂氛圍。學(xué)生從教師的比較講解中更容易發(fā)現(xiàn)自己所設(shè)計(jì)試驗(yàn)的缺陷。最后，教師根據(jù)整體課堂反饋，課后及時(shí)進(jìn)行教學(xué)反思、總結(jié)，進(jìn)一步提高教學(xué)水平[8]。

3.4 改革考核方式

課程考核的目的是檢查和評(píng)價(jià)教學(xué)效果，客觀、全面、真實(shí)地反映學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果，發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題， 反饋、 改進(jìn)教學(xué)方法的有效途徑[9-10]。目前，學(xué)生的總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末卷面筆試成績(jī)按一定權(quán)重組成，平時(shí)成績(jī)由作業(yè)、課堂提問所組成。隨著案例教學(xué)法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程中的應(yīng)用，傳統(tǒng)的考核方法已經(jīng)不能對(duì)教學(xué)效果做出全面、客觀的評(píng)價(jià)。因?yàn)槟壳暗目己朔椒y以反映出學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維、創(chuàng)新意識(shí)和聯(lián)系實(shí)際的能力。因此，應(yīng)對(duì)考核方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改革，設(shè)計(jì)更為開放的考核形式，不追求答案的統(tǒng)一和唯一，要更加注重對(duì)具體問題思考過程的考核。

目前，數(shù)理統(tǒng)計(jì)的分析方法在各行各業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，被認(rèn)為是21 世紀(jì)最有發(fā)展前途的學(xué)科之一[11]。數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用極大地促進(jìn)了科技的發(fā)展。試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是一門理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，對(duì)學(xué)生工作、學(xué)習(xí)中專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)起到重要的支撐作用。目前我國工程教育認(rèn)證的基本理念是以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向（Outcome-based Education，OBE）[12]。因此，為了學(xué)生達(dá)成課程培養(yǎng)目標(biāo)，一切教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該以圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo)、激發(fā)學(xué)生興趣、發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性為目標(biāo)。實(shí)施案例教學(xué)模式有助于培養(yǎng)動(dòng)物科學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，將有助于這一教育理念的實(shí)現(xiàn)。