基于食品专业的研究生实验设计与数据处理课程改革探索

马萍 曹冬梅 张丽媛 孟令伟 崔素萍

随着党的十八大、十九大报告分别指出“着力提高教育质量、推动高等教育内涵式发展”和“加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展”，我国的高等教育呈现迅猛的发展趋势。基于学生创新能力、实际问题处理能力、科学素养等的培养对于人才质量建设至关重要。《实验设计与数据处理》作为一门培养食品专业研究生实验设计的逻辑思维、数据分析的基本理论知识以及数据处理基本技能的主干课程，对于建立研究生严谨自律、研深悟真的治学态度和提高独立自主处理问题的能力起到了关键性的作用。为了进一步实现研究生的“高等教育内涵式发展”，培养高质量的专业人才，对实验设计与数据处理课程进行改革，探索如何提高以研究生为主体的学生基础理论知识、实验基本技能和动手实践能力刻不容缓。

1.食品专业《实验设计与数据处理》教学现状

《实验设计与数据处理》是食品专业研究生的一门专业必修课，本课程的主要任务是系统讲授正交试验设计、均匀试验设计和回归正交设计等常用的试验设计方法和试验数据的误差、图表、方差和回归分析处理方法。通过本课程的学习，使学生学会如何通过制定一系列的单因素试验、多因素试验以及正交试验设计达到预期的实验目标；如何利用Excel、SPSS、MATLAB等专业的数据处理软件对得到的数据进行合理分析，提高食品专业研究生的数据处理基础知识，培养合理设计试验、科学分析和处理试验数据的基本能力。然而，通过研究发现，在当前的《实验设计与数据处理》教学过程中，教学思路、教学内容、教学方式以及考核方式等方面仍然存在问题。

1.1学生普遍缺乏统计思维

由于长期的应试教育模式，学生对于统计思想、统计学的思维方式以及统计思维与科研之间的关系了解甚少，无法灵活运用统计思维和方法解决实际问题。学生在学习过程中很容易感到系统性差、理解困难并且抓不到课程的重点，逐渐对课程的学习失去兴趣，形成了一种被动学习的状态。在数据处理的实践过程中也只是生搬硬套，无法理解内在原理，不能形成独立分析、解决问题的能力。在这种尚未建立统计思维的基础上学习数据处理和分析，教学耗时较长且难以见效。

1.2教学方式理论化严重

由于《实验设计与数据处理》这门课程涵盖大量的误差分析、图表分析、方差分析及回归分析和均匀试验设计、正交试验设计、回归正交实验设计等内容，使得这门课程的理论知识体系庞大抽象且枯燥晦涩。依旧延续传统的教学方式讲解课本上的理论知识，即使反复强调也难以让学生完全理解其内涵和本质，反而使得学生对这门课程逐渐丧失学习的信心，得过且过，无法将学习到的理论知识熟练地应用到实际设计实验和处理数据的过程中，这就与开设这门课程的目标背道而驰，很难体现课程的实践性和应用性。

1.3课程考核方式不合理

《实验设计与数据处理》课程考核的目的在于考察学生能否真正运用所学的统计学理论科学合理设计试验和正确分析数据，解释统计分析结果的能力。传统的考核方式如笔试的闭卷考试虽然能够了解学生对于重点知识的掌握情况，但是无法全面了解学生应用理论知识解决实际问题的能力。仅仅通过纸质化的笔试成绩代表一个学生对这门课程的实际掌握情况过于片面。此外，由于纸质的试卷篇幅有限，考察范围受到了限制，使得课程成绩更加缺乏可信度。

2.食品专业《实验设计与数据处理》教学改革思路

《实验设计与数据处理》是一门工具课程，它不仅提供如何正确科学地设计试验和收集数据的方法，而且还提供如何正确的整理、分析数据，得出客观、科学结论的方法。《实验设计与数据处理》在研究生课题设计、资料收集、数据整理分析及论文撰写中以及对课题的成败及论文质量都是非常重要的。因此，正确掌握和运用实验设计與数据处理方法是研究生进行科研的一项必备基本功。基于前面所提到的课程缺陷和不足，需要通过改变课程的教学实践工作，有针对性地优化和完善课程，从而达到教学目的。

2.1树立统计思维

从随机性中寻找规律性，是统计的基本思想，也是统计的魅力所在。通过明确统计学的核心理念，即允许误差下的概率保证和统计推断，能够帮助食品专业的研究生逐渐从经验到理性的过渡和认识，能够从发展的眼光，把所得到的数值有机地结合并且连缀成一个清晰、易懂的图景。从研究生入学开始，通过讲座、案例以及课程的绪论部分等方式，使研究生首先树立统计思想，使其理解试验设计与数据处理与科研的关系，建立起“概率”和“误差”两大统计思维支柱在实验设计与数据处理分析中的意义重大的概念，了解统计学的思维方式，能够正确理解统计思维的重要性，让学习本课程的“食品人”逐渐在获取数据、从数据中提取信息、论证结论可靠性等过程中表现出敏锐严谨的科研思维，有效地对所得数据进行展开处理与分析，并能够灵活运用统计思维和方法解决实际问题。通过掌握统计中关注的实验测量当中所含不确定性的度量问题，一旦得到不确定性的量度，本项研究的知识就得到扩充，对相关领域的认知就朝前跨越，并在不断重复中让研究的层次更加丰富。因此，从开始就逐渐扩展食品专业研究生的数学统计思维，利用数据之间的关系学捕捉内在的不确定性因素，并进一步分析出各个不确定性之间的概率关系，从而对于未知的事物能够有依据地进行估计并得出预判，最后培养出以发展的眼光处理科研数据的习惯。

2.2有针对性地优化教学内容

《实验设计与数据处理》需要本科阶段的统计学基础作支撑，为了兼顾授课对象参差不齐的，在开课前首先针对不同本科食品专业的学生对学情进行调查分析，明晰学生整体对于统计学的了解情况，因地制宜地分配授课时间，凝练教学知识点，重视教学内容的实用性，把教学内容的重点放在应用上，从而保证授课时教学内容的完整性、科学价值和实践价值。进一步加强教学内容的重点，突出本课程最为关键、主要、本质的内容，让学生能够更好地掌握课程内涵和授课目的，具备科研工作中所需的数据处理能力，才能使教学内容起到升华教材的作用，并有效地指导学生的实践活动，提高学生的学习效果。根据学生的主体性和差异性，对必须讲解而又难以理解和掌握部分，尽可能进行图形化、形象化处理。同时，借助录屏软件对教学重点难点进行录制，发布在学习通平台，把课堂教学延伸到课外，便于学生课前预习、课后复习，针对重点、难点目标明确地进行学习，让学生有效利用碎片化时间。通过多形式、多角度并有针对性的教学策略让食品专业的学生都能够深入掌握并熟练运用《实验设计与数据处理》课程中的技巧处理自己未来所遇到的科研问题和实验数据。

2.3改变传统教学方式

由于《实验设计与数据处理》课时有限，如果仅仅依托短时间的课堂教学难以让学生真正理解知识点。随着网络教学平台的推陈出新，超星学习通、智慧课堂等软件成为现在高等教育的辅助教学手段。课前将案例录制成视频放到学习通平台，让学生找问题、查资料；课中根据课前学习反馈情况组织课堂教学，先让学生对小部分同学提出的问题进行解答，而后老师进行点评；对于共性问题，组织分组讨论，引导学生解决问题；对于本节课的重难点问题，利用案例进行进一步的讲解，将统计思想及理论与实际问题相结合，提高学生利用所学理论知识去分析、解决问题的能力，从而加深对理论知识的理解，同时提高其应用能力。对于学生难以理解的知识点可以在教学平台提问，教师也能够及时在线上、线下对于提出的问题进行有针对性的指导，不仅能够方便教师了解学生对于课程知识点的实际掌握情况，还能帮助学生深入理解课程的内容。此外，在平时课程中加入“翻转课堂”的教学模式，让学生以小组的形式查找经典案例，并以PPT的形式在课堂上汇报案例分析的过程，并让其余学生根据案例汇报质量打分，并以此作为平时成绩的一部分。这种讲评课的方式有助于学生主动积极地了解数学统计的思想和知识，能够真正将所学的知识应用到实际数据处理的过程中，对于培养学生发现问题、解决问题以及创新能力起到了关键作用。

2.4改变课程考核方式

课程考核是督促学生复习、巩固所学知识，并对教学效果进行检查的重要手段。课程考核的最终目的是希望学生能够树立统计学思维，牢牢掌握统计学的基本知识，建立自己的课程体系。因此，摈弃传统的笔试考试，加入电脑上机操作考试，能够真实考察学生对于实际问题的解决能力和动手能力。为了解每个学生的学习情况，利用学习通平台建立各教学主题题库，平台随机分配试题给学生，學生在电脑上完成整个统计分析过程，并按照文献分析格式给出合理解释。这种兼顾教学过程和教学结果的考核方式能够综合考查学生分析问题、解决问题和解释结果的能力，符合以应用为主学习的目的，实用性强，对学生的试验设计与分析很有帮助，最终能够激发学生自主学习、解决实际问题的能力。

结论

《实验设计与数据处理》课程由于其庞大的课程理论体系和较强的应用功能，已成为食品专业研究生的必修课程之一。针对这门课程普遍存在的学生普遍缺乏统计思维、教学方式理论化严重、课程考核方式不合理等问题，提出了帮助学生树立统计思维、改变传统教学方式、创新构建食品类研究生《实验设计与数据处理》线上线下教学模式，凝练适应研究生进行科研所用知识的教学内容，改变课程考核方式，并引入上机考核等一系列的课程改革探讨。这能够提高学生进行文献阅读的辨识能力，提升学生进行科学研究信心，有助于为培养创新型人才添砖加瓦。

基金项目

黑龙江八一农垦大学学位与研究生教育教学改革项目（YJG202209）。

作者简介

马萍（1980-），女，讲师，硕士；研究方向：杂粮产品研究与开发。

*通讯作者

曹冬梅（1969-），女，教授，博士；研究方向：食品安全。