食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析創(chuàng)新教學(xué)模式改革
——線上線下交互式討論和案例式教學(xué)模式探索

陳忠琴 曹文紅 周龍建

廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院 廣東湛江 524088

“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”課程是食品類學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，對于食品類專業(yè)學(xué)生具有理論分析和生產(chǎn)實踐雙重指導(dǎo)作用。近幾年，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，越來越多的高校為食品類專業(yè)本科生開設(shè)此課程，但由于該課程以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)，具有概念繁多、理論性強等特點[1]，教師講授和學(xué)生學(xué)習(xí)均面臨著諸多問題和困難。目前，“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式下還存在著理論教學(xué)內(nèi)容抽象難懂、教學(xué)手段和考核方式單一等問題[1-3]。學(xué)生的學(xué)習(xí)主動積極性不夠，實踐應(yīng)用能力較薄弱，在科研實際工作中，只知道理論知識而不熟悉實踐運用，常有誤用、濫用統(tǒng)計分析方法等現(xiàn)象[4]。因此，本文針對“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”課程教學(xué)模式存在的問題，結(jié)合本校學(xué)生特點，在授課過程中引入“交互式”討論和“案例式”實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，采用線上線下混合式教學(xué)方法，并優(yōu)化考核方式，為進(jìn)一步課程創(chuàng)新改革進(jìn)行初探。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性

1.1 教學(xué)過程學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和互動度不高

目前，“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”課程的講授仍然延續(xù)傳統(tǒng)教學(xué)模式，主要是以教師為主體，課件為中心的傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式，且由于這門課程理論內(nèi)容的抽象性[1]，學(xué)生需要具有良好的高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等先修課程基礎(chǔ)才能輕松地理解課程知識點，所以學(xué)生對課程內(nèi)容難以理解，學(xué)習(xí)積極性不高。此外，學(xué)生上課的注意力大多分布在理解抽象的理論知識上，所以課堂互動度也不高。

1.2 教學(xué)過程中實踐環(huán)節(jié)少，不利于學(xué)生實際應(yīng)用能力的提高

由于“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”課程基礎(chǔ)理論性高，理論知識抽象，所以授課學(xué)時中理論課占比極大，注重基礎(chǔ)、概念和定理的講授[5]，但是該課程是一門工具型課程，授課目標(biāo)不僅要使學(xué)生掌握理論知識，更重要的是運用理論知識解決實際問題。雖然課程中會結(jié)合食品專業(yè)實際案例進(jìn)行講解，但仍顯空洞和抽象[2]。僅以食品生產(chǎn)中相關(guān)問題的例題講解為實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生實踐機(jī)會少，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。

1.3 考核方式單一，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評價體系不完善

目前，“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”的課程考核包括平時成績(30%)和期末考試成績(70%)，平時成績包括考勤10%，課堂提問、作業(yè)20%，主要以線下方式進(jìn)行；期末考試以筆試成績?yōu)橹?。這種考核方式較單一，學(xué)習(xí)效果評價體系不完善，尤其是平時考核主要以線下方式進(jìn)行，時間有限，難以快速、全面、客觀地反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果[3]。此外，更重要的是，基于該課程本質(zhì)上是一門應(yīng)用性較強的工具課，因此，對于學(xué)生能否恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用計算機(jī)軟件輔助試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的能力有必要進(jìn)行考核，有助于充分調(diào)動學(xué)生的實踐積極性。

2 改革措施

2.1 優(yōu)化課程內(nèi)容

目前，國內(nèi)各大高校用于講授該門課程的教材大都相近，均包括了試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)、抽樣分布理論、統(tǒng)計假設(shè)檢驗、方差分析、回歸分析、正交試驗設(shè)計等經(jīng)典內(nèi)容，但是主要是理論知識的講授，尤其是一些統(tǒng)計分析的公式很復(fù)雜，抽象難以理解，講授過程占用課時長，但學(xué)生后期是直接應(yīng)用該公式進(jìn)行統(tǒng)計分析，因此這些數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和來源應(yīng)該是數(shù)學(xué)類課程的重點，而在食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析課程中應(yīng)該有側(cè)重點地簡化這部分內(nèi)容講解，加強實踐性類型內(nèi)容的講解，同時結(jié)合學(xué)生專業(yè)特點和專業(yè)課程建設(shè)的實際需求。以筆者所在單位食品科技學(xué)院為例，講授該課程時，應(yīng)該結(jié)合食品科學(xué)與工程和食品安全與質(zhì)量專業(yè)特色，從學(xué)院積累的大量食品加工及質(zhì)量控制相關(guān)的案例中選取經(jīng)典實例引入課堂，強化講解該課程理論知識在解決食品專業(yè)問題方面的應(yīng)用。

2.2 多元化教學(xué)方法和手段

2.2.1 線上線下混合式教學(xué)模式

2020年，教育部發(fā)布號召，驅(qū)動并凸顯了線上教學(xué)模式的探索和改革[6]。因此針對本課程課時量有限且應(yīng)用型較強的特點，采用線上線下結(jié)合的混合式教學(xué)模式有利于提高教學(xué)效果，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

本課程線下教學(xué)以課堂講解課件、提問、討論及難點輔導(dǎo)為主，結(jié)合線上學(xué)習(xí)通APP的簽到、選人提問、隨堂練習(xí)等功能進(jìn)行課堂活動，充分高效地利用課堂時間；線上教學(xué)通過學(xué)習(xí)通APP推送上課PPT或在線直播，允許學(xué)生課前、課中和課后學(xué)習(xí)，并設(shè)置任務(wù)點。教師可通過統(tǒng)計模塊及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，在學(xué)習(xí)通上發(fā)布作業(yè)等通知，教師線上評閱打分；學(xué)生可通過手機(jī)端和電腦端隨時查閱評語和成績，了解自己的知識點掌握情況。教師可以在學(xué)習(xí)通上發(fā)布主題討論話題，為學(xué)生提供一個線上交流討論平臺，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2.2 引入交互討論的實踐環(huán)節(jié)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性

針對該課程實踐環(huán)節(jié)少但又應(yīng)用性強的特點，引入交互討論的實踐環(huán)節(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力?！敖换ナ浇虒W(xué)”強調(diào)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和教師支持幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的交互過程，是實現(xiàn)知識內(nèi)化的重要形式，可充分調(diào)動學(xué)生的主動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性[7]。在同為工具型課程的語言類教學(xué)課程實踐中證明設(shè)計交互式討論環(huán)節(jié)，不僅學(xué)生的課堂參與性、自主學(xué)習(xí)能力和實際應(yīng)用能力得到了很大的提高，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也得到了激發(fā)，學(xué)習(xí)效果得到了有效提高[8]。筆者之前參與的藥學(xué)類研究生全英文課程“天然藥物導(dǎo)論”的創(chuàng)新教學(xué)模式與實踐改革效果也顯示，交互式討論教學(xué)模式取得了很好的教學(xué)效果[9]。

隨著教學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，目前交互式教學(xué)更多借助新興技術(shù)手段，例如騰訊會議、雨課堂、釘釘、智慧樹和學(xué)習(xí)通等，這些教學(xué)手段的應(yīng)用打破了教學(xué)時間和空間的限制，產(chǎn)生與傳統(tǒng)課堂不同的良好教學(xué)效果。在本課程改革過程中，主要通過在課堂教學(xué)和學(xué)習(xí)通平臺上開展“主題導(dǎo)入式”交互討論，包括生—生交互討論、師—生交互討論途徑。教師根據(jù)食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析課程內(nèi)容劃分不同主題(表1)，并在課堂和學(xué)習(xí)通上由學(xué)生自主選擇某一主題進(jìn)行學(xué)習(xí)交流。課堂討論時，教師及時對學(xué)生的討論結(jié)果進(jìn)行反提問和點評，體現(xiàn)師生交互討論環(huán)節(jié)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，彌補傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生自己對理論知識死記硬背的不足；在學(xué)習(xí)通上，學(xué)生可以自主討論交流，生生交互討論，打破學(xué)生課堂交互討論時間不足的限制，同時教師可通過平臺數(shù)據(jù)及時了解學(xué)生對知識的掌握情況，隨時加入師生討論環(huán)節(jié)，通過師生之間、生生之間等的多重交互作用，利用“主題導(dǎo)入式”交互討論，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

表1 “主題導(dǎo)入式”交互討論內(nèi)容舉例

2.2.3 強化“案例式”實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力

案例式教學(xué)(case-based teaching，CBT)是一種實踐教學(xué)模式，是通過引入案例使學(xué)生在分析研究案例的過程中處于一種自己主導(dǎo)的、有壓力和責(zé)任心處境中的教學(xué)方式[10]，在應(yīng)用型課程中引入并強化案例式教學(xué)環(huán)節(jié)有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。近年來，案例式教學(xué)方法逐漸被引入統(tǒng)計學(xué)課程講授中，并取得了良好效果，如以畢業(yè)或科研論文及軟件應(yīng)用為案例，分析其試驗設(shè)計思想和方法，提高學(xué)生使用軟件處理分析數(shù)據(jù)的實踐能力[2]。但是，未進(jìn)入實驗室的學(xué)生對畢業(yè)論文和科研論文的理解也不夠全面和深刻，單純講授統(tǒng)計軟件操作，容易使學(xué)生過分依賴軟件，進(jìn)入只要機(jī)械掌握軟件操作步驟即可的認(rèn)識誤區(qū)，而忽略理論知識的理解和掌握。

基于以上問題，在本課程改革過程中，首先在分析科研論文及優(yōu)秀畢業(yè)論文的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生組隊進(jìn)入實驗室，由老師單獨指導(dǎo)或分配研究生帶領(lǐng)本科生開展實驗，如大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練比賽、實驗競賽等，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，在實際開展試驗的過程中，掌握試驗設(shè)計的思想和方法，同時熟悉各種相關(guān)儀器和處理數(shù)據(jù)軟件的使用，不僅可深入理解課堂中的理論知識，而且可為其后續(xù)開展畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。其次，針對統(tǒng)計相關(guān)軟件的使用案例講解，對應(yīng)理論章節(jié)內(nèi)容在課前建立案例素材庫(舉例見表2)，在課堂中講解計算例題時引入相關(guān)軟件的操作講解，并將軟件安裝包和相關(guān)案例素材分享給學(xué)生，方便學(xué)生課后練習(xí)，打破課堂時間和空間的限制，提高教學(xué)效果。

表2 “案例式”教學(xué)內(nèi)容舉例

3 多元化考核方式

目前，食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析課程教學(xué)的考核方式還是以傳統(tǒng)方式為主，通過平時成績和期末考試的方式進(jìn)行，平時考核主要以線下方式進(jìn)行，考核方式相對單一，實踐考核環(huán)節(jié)薄弱。基于以上問題，在本課程考試方式改革過程中，增加以下環(huán)節(jié)的考核。

3.1 增加線上階段性考核

在一些章節(jié)或重要知識點講解結(jié)束后，除了在課堂上設(shè)計提問和小測驗之外，結(jié)合線上教學(xué)模式在學(xué)習(xí)通APP上布置作業(yè)(一些簡短的選擇題或簡答題)進(jìn)行階段性考核，并根據(jù)學(xué)生完成情況進(jìn)行線上點評和線下講解，這樣不僅可以了解學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握情況，也可為教師后續(xù)的教學(xué)方法及教學(xué)進(jìn)度調(diào)整提供依據(jù)。

3.2 加強交互討論學(xué)習(xí)考核

在平時成績部分增加交互討論學(xué)習(xí)考核，通過師生交互、生生交互討論開展線上線下主題討論學(xué)習(xí)之后，再次提供相關(guān)的主題，根據(jù)學(xué)生討論的思維發(fā)散性和準(zhǔn)確性對學(xué)生交互學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核，并將成績計入平時成績，從而適當(dāng)增加平時成績的比重，調(diào)動學(xué)生平時學(xué)習(xí)的主動性和積極性，減少學(xué)生依賴期末卷面成績滿足及格要求的壓力。

3.3 加強實踐能力考核

引入“案例式”實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的同時，同步設(shè)計對應(yīng)的考核。(1)在試驗設(shè)計基礎(chǔ)這一章節(jié)，案例教學(xué)結(jié)束后給定一個試驗選題，要求學(xué)生基于試驗設(shè)計的原則設(shè)計試驗方案，方案中要體現(xiàn)關(guān)于試驗指標(biāo)的確定；試驗因素、因素水平、試驗處理等的設(shè)計；方案是采用全面試驗還是部分實施試驗，根據(jù)學(xué)生提交的試驗方案，教師評閱后給出成績，并根據(jù)共性問題在課堂上給出分析。(2)將學(xué)生分組，由學(xué)生自主從案例素材庫抽取案例計算題，每組派代表實際操作統(tǒng)計分析相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，根據(jù)操作情況，現(xiàn)場點評記錄成績。

綜上，多種考核方式結(jié)合，增加學(xué)生交互學(xué)習(xí)能力和實踐能力考核可以督促學(xué)生平常認(rèn)真學(xué)習(xí)，調(diào)動學(xué)生平時學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的實踐能力。

結(jié)語

“食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析”是一門工具性較強的實用型課程，目前該課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式下存在著理論教學(xué)內(nèi)容抽象難懂、教學(xué)手段和考核方式單一等問題。本課程改革以食品科學(xué)與工程專業(yè)本科生為對象，從多角度思考進(jìn)行改革和探討：優(yōu)化課程內(nèi)容，采用線上線下混合式教學(xué)方法，打破課堂時間和空間的限制，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動獲取知識的能力。加大實踐內(nèi)容比重，引入“交互式”討論和“案例式”實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，并優(yōu)化考核方式，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及分析問題和解決問題的實踐能力具有積極意義。