基于食品專業的研究生實驗設計與數據處理課程改革探索

馬萍 曹冬梅 張麗媛 孟令偉 崔素萍

隨著黨的十八大、十九大報告分別指出“著力提高教育質量、推動高等教育內涵式發展”和“加快一流大學和一流學科建設，實現高等教育內涵式發展”，我國的高等教育呈現迅猛的發展趨勢?；趯W生創新能力、實際問題處理能力、科學素養等的培養對于人才質量建設至關重要?！秾嶒炘O計與數據處理》作為一門培養食品專業研究生實驗設計的邏輯思維、數據分析的基本理論知識以及數據處理基本技能的主干課程，對于建立研究生嚴謹自律、研深悟真的治學態度和提高獨立自主處理問題的能力起到了關鍵性的作用。為了進一步實現研究生的“高等教育內涵式發展”，培養高質量的專業人才，對實驗設計與數據處理課程進行改革，探索如何提高以研究生為主體的學生基礎理論知識、實驗基本技能和動手實踐能力刻不容緩。

1.食品專業《實驗設計與數據處理》教學現狀

《實驗設計與數據處理》是食品專業研究生的一門專業必修課，本課程的主要任務是系統講授正交試驗設計、均勻試驗設計和回歸正交設計等常用的試驗設計方法和試驗數據的誤差、圖表、方差和回歸分析處理方法。通過本課程的學習，使學生學會如何通過制定一系列的單因素試驗、多因素試驗以及正交試驗設計達到預期的實驗目標；如何利用Excel、SPSS、MATLAB等專業的數據處理軟件對得到的數據進行合理分析，提高食品專業研究生的數據處理基礎知識，培養合理設計試驗、科學分析和處理試驗數據的基本能力。然而，通過研究發現，在當前的《實驗設計與數據處理》教學過程中，教學思路、教學內容、教學方式以及考核方式等方面仍然存在問題。

1.1學生普遍缺乏統計思維

由于長期的應試教育模式，學生對于統計思想、統計學的思維方式以及統計思維與科研之間的關系了解甚少，無法靈活運用統計思維和方法解決實際問題。學生在學習過程中很容易感到系統性差、理解困難并且抓不到課程的重點，逐漸對課程的學習失去興趣，形成了一種被動學習的狀態。在數據處理的實踐過程中也只是生搬硬套，無法理解內在原理，不能形成獨立分析、解決問題的能力。在這種尚未建立統計思維的基礎上學習數據處理和分析，教學耗時較長且難以見效。

1.2教學方式理論化嚴重

由于《實驗設計與數據處理》這門課程涵蓋大量的誤差分析、圖表分析、方差分析及回歸分析和均勻試驗設計、正交試驗設計、回歸正交實驗設計等內容，使得這門課程的理論知識體系龐大抽象且枯燥晦澀。依舊延續傳統的教學方式講解課本上的理論知識，即使反復強調也難以讓學生完全理解其內涵和本質，反而使得學生對這門課程逐漸喪失學習的信心，得過且過，無法將學習到的理論知識熟練地應用到實際設計實驗和處理數據的過程中，這就與開設這門課程的目標背道而馳，很難體現課程的實踐性和應用性。

1.3課程考核方式不合理

《實驗設計與數據處理》課程考核的目的在于考察學生能否真正運用所學的統計學理論科學合理設計試驗和正確分析數據，解釋統計分析結果的能力。傳統的考核方式如筆試的閉卷考試雖然能夠了解學生對于重點知識的掌握情況，但是無法全面了解學生應用理論知識解決實際問題的能力。僅僅通過紙質化的筆試成績代表一個學生對這門課程的實際掌握情況過于片面。此外，由于紙質的試卷篇幅有限，考察范圍受到了限制，使得課程成績更加缺乏可信度。

2.食品專業《實驗設計與數據處理》教學改革思路

《實驗設計與數據處理》是一門工具課程，它不僅提供如何正確科學地設計試驗和收集數據的方法，而且還提供如何正確的整理、分析數據，得出客觀、科學結論的方法?！秾嶒炘O計與數據處理》在研究生課題設計、資料收集、數據整理分析及論文撰寫中以及對課題的成敗及論文質量都是非常重要的。因此，正確掌握和運用實驗設計與數據處理方法是研究生進行科研的一項必備基本功?；谇懊嫠岬降恼n程缺陷和不足，需要通過改變課程的教學實踐工作，有針對性地優化和完善課程，從而達到教學目的。

2.1樹立統計思維

從隨機性中尋找規律性，是統計的基本思想，也是統計的魅力所在。通過明確統計學的核心理念，即允許誤差下的概率保證和統計推斷，能夠幫助食品專業的研究生逐漸從經驗到理性的過渡和認識，能夠從發展的眼光，把所得到的數值有機地結合并且連綴成一個清晰、易懂的圖景。從研究生入學開始，通過講座、案例以及課程的緒論部分等方式，使研究生首先樹立統計思想，使其理解試驗設計與數據處理與科研的關系，建立起“概率”和“誤差”兩大統計思維支柱在實驗設計與數據處理分析中的意義重大的概念，了解統計學的思維方式，能夠正確理解統計思維的重要性，讓學習本課程的“食品人”逐漸在獲取數據、從數據中提取信息、論證結論可靠性等過程中表現出敏銳嚴謹的科研思維，有效地對所得數據進行展開處理與分析，并能夠靈活運用統計思維和方法解決實際問題。通過掌握統計中關注的實驗測量當中所含不確定性的度量問題，一旦得到不確定性的量度，本項研究的知識就得到擴充，對相關領域的認知就朝前跨越，并在不斷重復中讓研究的層次更加豐富。因此，從開始就逐漸擴展食品專業研究生的數學統計思維，利用數據之間的關系學捕捉內在的不確定性因素，并進一步分析出各個不確定性之間的概率關系，從而對于未知的事物能夠有依據地進行估計并得出預判，最后培養出以發展的眼光處理科研數據的習慣。

2.2有針對性地優化教學內容

《實驗設計與數據處理》需要本科階段的統計學基礎作支撐，為了兼顧授課對象參差不齊的，在開課前首先針對不同本科食品專業的學生對學情進行調查分析，明晰學生整體對于統計學的了解情況，因地制宜地分配授課時間，凝練教學知識點，重視教學內容的實用性，把教學內容的重點放在應用上，從而保證授課時教學內容的完整性、科學價值和實踐價值。進一步加強教學內容的重點，突出本課程最為關鍵、主要、本質的內容，讓學生能夠更好地掌握課程內涵和授課目的，具備科研工作中所需的數據處理能力，才能使教學內容起到升華教材的作用，并有效地指導學生的實踐活動，提高學生的學習效果。根據學生的主體性和差異性，對必須講解而又難以理解和掌握部分，盡可能進行圖形化、形象化處理。同時，借助錄屏軟件對教學重點難點進行錄制，發布在學習通平臺，把課堂教學延伸到課外，便于學生課前預習、課后復習，針對重點、難點目標明確地進行學習，讓學生有效利用碎片化時間。通過多形式、多角度并有針對性的教學策略讓食品專業的學生都能夠深入掌握并熟練運用《實驗設計與數據處理》課程中的技巧處理自己未來所遇到的科研問題和實驗數據。

2.3改變傳統教學方式

由于《實驗設計與數據處理》課時有限，如果僅僅依托短時間的課堂教學難以讓學生真正理解知識點。隨著網絡教學平臺的推陳出新，超星學習通、智慧課堂等軟件成為現在高等教育的輔助教學手段。課前將案例錄制成視頻放到學習通平臺，讓學生找問題、查資料；課中根據課前學習反饋情況組織課堂教學，先讓學生對小部分同學提出的問題進行解答，而后老師進行點評；對于共性問題，組織分組討論，引導學生解決問題；對于本節課的重難點問題，利用案例進行進一步的講解，將統計思想及理論與實際問題相結合，提高學生利用所學理論知識去分析、解決問題的能力，從而加深對理論知識的理解，同時提高其應用能力。對于學生難以理解的知識點可以在教學平臺提問，教師也能夠及時在線上、線下對于提出的問題進行有針對性的指導，不僅能夠方便教師了解學生對于課程知識點的實際掌握情況，還能幫助學生深入理解課程的內容。此外，在平時課程中加入“翻轉課堂”的教學模式，讓學生以小組的形式查找經典案例，并以PPT的形式在課堂上匯報案例分析的過程，并讓其余學生根據案例匯報質量打分，并以此作為平時成績的一部分。這種講評課的方式有助于學生主動積極地了解數學統計的思想和知識，能夠真正將所學的知識應用到實際數據處理的過程中，對于培養學生發現問題、解決問題以及創新能力起到了關鍵作用。

2.4改變課程考核方式

課程考核是督促學生復習、鞏固所學知識，并對教學效果進行檢查的重要手段。課程考核的最終目的是希望學生能夠樹立統計學思維，牢牢掌握統計學的基本知識，建立自己的課程體系。因此，擯棄傳統的筆試考試，加入電腦上機操作考試，能夠真實考察學生對于實際問題的解決能力和動手能力。為了解每個學生的學習情況，利用學習通平臺建立各教學主題題庫，平臺隨機分配試題給學生，學生在電腦上完成整個統計分析過程，并按照文獻分析格式給出合理解釋。這種兼顧教學過程和教學結果的考核方式能夠綜合考查學生分析問題、解決問題和解釋結果的能力，符合以應用為主學習的目的，實用性強，對學生的試驗設計與分析很有幫助，最終能夠激發學生自主學習、解決實際問題的能力。

結論

《實驗設計與數據處理》課程由于其龐大的課程理論體系和較強的應用功能，已成為食品專業研究生的必修課程之一。針對這門課程普遍存在的學生普遍缺乏統計思維、教學方式理論化嚴重、課程考核方式不合理等問題，提出了幫助學生樹立統計思維、改變傳統教學方式、創新構建食品類研究生《實驗設計與數據處理》線上線下教學模式，凝練適應研究生進行科研所用知識的教學內容，改變課程考核方式，并引入上機考核等一系列的課程改革探討。這能夠提高學生進行文獻閱讀的辨識能力，提升學生進行科學研究信心，有助于為培養創新型人才添磚加瓦。

基金項目

黑龍江八一農墾大學學位與研究生教育教學改革項目（YJG202209）。

作者簡介

馬萍（1980-），女，講師，碩士；研究方向：雜糧產品研究與開發。

*通訊作者

曹冬梅（1969-），女，教授，博士；研究方向：食品安全。