杜雙奎 張國(guó)權(quán) 于修燭

摘要：本文對(duì)食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)觀念等方面改革與實(shí)踐進(jìn)行分析闡述，旨在構(gòu)建合理的課程結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，以期為提高食品科學(xué)相關(guān)專業(yè)食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)、優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量提供新思路。

關(guān)鍵詞：食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-4107（2012）03-0013-02

試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，科學(xué)而合理地提出試驗(yàn)方案，指導(dǎo)試驗(yàn)的正確實(shí)施，達(dá)到以最經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)投入獲得盡可能多的數(shù)據(jù)信息；然后用科學(xué)的統(tǒng)計(jì)處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出可靠的結(jié)論以指導(dǎo)生產(chǎn)及科研實(shí)踐[1]。試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析的一種現(xiàn)代通用技術(shù)，是各種工程人員必備的基本能力[2]。食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)在食品科學(xué)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，是食品科學(xué)與工程以及相關(guān)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則及常用方法，培養(yǎng)學(xué)生從事試驗(yàn)研究工作的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地獲取知識(shí)和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，使其成為高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，我們不斷總結(jié)，不斷完善，基本形成比較系統(tǒng)的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，建成 “食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)精品課程網(wǎng)站”?，F(xiàn)就本課程教學(xué)談幾點(diǎn)體會(huì)與思考，以期與同行進(jìn)行交流。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果

選取優(yōu)秀的教材，是課程教學(xué)取得良好效果的重要基礎(chǔ)。為滿足食品科學(xué)與工程專業(yè)、食品質(zhì)量與安全專業(yè)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要求以及未來(lái)食品企業(yè)的研發(fā)需要，結(jié)合專業(yè)情況和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們編寫(xiě)了“十一五”規(guī)劃教材——《試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析》，并于2010年6月由科學(xué)出版社出版。該教材在內(nèi)容上重點(diǎn)突出了應(yīng)用性和實(shí)用性，減少了復(fù)雜的、抽象的數(shù)理統(tǒng)計(jì)公式的推導(dǎo)，強(qiáng)化了理論與實(shí)際的結(jié)合。例如，刪除統(tǒng)計(jì)概率計(jì)算，強(qiáng)化顯著性檢驗(yàn)的應(yīng)用和理解；弱化多元統(tǒng)計(jì)分析、可線性化回歸分析內(nèi)容，強(qiáng)化和突出了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)以及回歸設(shè)計(jì)內(nèi)容；增添了許多與食品相關(guān)的、反映現(xiàn)代食品科研水平的典型案例；增加了常用統(tǒng)計(jì)軟件Excel在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用內(nèi)容。通過(guò)以該教材為基礎(chǔ)內(nèi)容的講授與學(xué)習(xí)，使學(xué)生迅速掌握試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的思想和數(shù)據(jù)處理方法，培養(yǎng)學(xué)生從事科研工作的能力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的邏輯思維能力。對(duì)食品科學(xué)與工程學(xué)院近年來(lái)的學(xué)生畢業(yè)論文進(jìn)行抽樣分析可以看出，單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的利用率高達(dá)90%以上。學(xué)生能緊密結(jié)合食品生產(chǎn)，正確地進(jìn)行選題、設(shè)計(jì)和實(shí)施，正確運(yùn)用適宜的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出合理的有效結(jié)論。

二、改革教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一門(mén)既有理論又有實(shí)踐的專業(yè)基礎(chǔ)課。在教學(xué)過(guò)程中，要注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在教學(xué)方法上，要改變傳統(tǒng)的“灌輸式”、“填鴨式”的教學(xué)方式，更多地采用啟發(fā)式、討論式和答疑式等，給學(xué)生營(yíng)造多樣性的學(xué)習(xí)空間。在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的要求、重點(diǎn)、難度，分別采用不同的教學(xué)方法，取得了較好的效果。

對(duì)試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念、基礎(chǔ)理論以講授為主，力求深入淺出、講深講透。例如，本課程最重要、最基礎(chǔ)的內(nèi)容“方差分析的基本思想和步驟”一節(jié)，采用啟發(fā)式講授，首先給出某食品企業(yè)不同污水處理方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異性及其原因，最后引出方差分析統(tǒng)計(jì)量的構(gòu)造方式、顯著性檢驗(yàn)等；對(duì)于復(fù)雜的數(shù)理統(tǒng)計(jì)公式，淡化推理過(guò)程，著重講清分析思路，啟迪學(xué)生的邏輯思維能力；對(duì)于統(tǒng)計(jì)圖表的繪制，如直方圖、回歸圖、折線圖、因素水平趨勢(shì)圖等，則采用Excel軟件現(xiàn)場(chǎng)演示說(shuō)明，介紹如何利用繪圖向?qū)?，根?jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)性質(zhì)選擇合適的圖表類型，添加趨勢(shì)線、誤差線、次坐標(biāo)等，如何完善圖表格式使其規(guī)范化等，使學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)與專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容有效對(duì)接，從概念到方法、從理論到技術(shù)，全面加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

對(duì)于適宜自學(xué)的內(nèi)容，則采用討論法，例如，“多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)”一節(jié)，首先安排學(xué)生自學(xué)，根據(jù)前邊掌握的知識(shí)提出設(shè)計(jì)方法，然后分組討論，分析不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最后由教師總結(jié)、歸納，啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題，最終解決問(wèn)題。在這種教學(xué)方式中，學(xué)生是主體，能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，學(xué)生自學(xué)能力、思維能力、表達(dá)能力等得到全面鍛煉與提高。

對(duì)計(jì)算內(nèi)容較多的章節(jié)，輔以大量作業(yè)加強(qiáng)練習(xí)。譬如，基本統(tǒng)計(jì)量計(jì)算、假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析、回歸分析等必須掌握的內(nèi)容，在重點(diǎn)講清分析思路和分析過(guò)程的基礎(chǔ)上，安排一定數(shù)量的作業(yè)讓學(xué)生訓(xùn)練。同時(shí)，積極指導(dǎo)學(xué)生正確使用相關(guān)統(tǒng)計(jì)軟件去分析有關(guān)問(wèn)題。譬如，指導(dǎo)學(xué)生使用Excel軟件進(jìn)行批量樣本的統(tǒng)計(jì)量計(jì)算、單雙樣本數(shù)據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)、單（雙）因素試驗(yàn)資料方差分析、回歸分析等；指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用DPS軟件完成復(fù)雜的方差分析和回歸分析，正確應(yīng)用DPS進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)和回歸設(shè)計(jì)等。這種教學(xué)方法不僅可以使學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容，而且也能提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，對(duì)疑難問(wèn)題能夠得到及時(shí)解決。

食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)課程有著比較深的邏輯性和數(shù)學(xué)理論，是應(yīng)用數(shù)學(xué)的應(yīng)用再現(xiàn)。數(shù)學(xué)知識(shí)的缺乏，會(huì)加重學(xué)生學(xué)習(xí)的思想負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此，在第一節(jié)課，首先給學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)性說(shuō)明，講清本門(mén)課程的學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)方法以及如何克服數(shù)學(xué)障礙等，消除學(xué)生學(xué)習(xí)憂慮、增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心是必要的。我們引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)課是一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的工具課，不是數(shù)學(xué)課。作為工具課，關(guān)鍵應(yīng)在應(yīng)用中去學(xué)習(xí)，邊應(yīng)用邊學(xué)習(xí)掌握。在學(xué)習(xí)時(shí)，貴在領(lǐng)會(huì)基本試驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，進(jìn)而掌握必要的設(shè)計(jì)方法，最終才能靈活地運(yùn)用到實(shí)踐中。在授課中，我們多以本院研究生、本科生近年的優(yōu)秀畢業(yè)論文、試驗(yàn)數(shù)據(jù)為講解素材，深入淺出地分析其研究論文的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法以及數(shù)據(jù)處理，取得了理想的教學(xué)效果，學(xué)生滿意度達(dá)到98%，學(xué)生評(píng)教成績(jī)一直保持在93分以上。

在考試命題上，打破傳統(tǒng)，避免死記硬背的應(yīng)付式考查，注重學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和分析問(wèn)題能力的考查。譬如，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)方差分析結(jié)果的說(shuō)明、正交試驗(yàn)結(jié)果的分析說(shuō)明、多因素試驗(yàn)的靈活設(shè)計(jì)等試題。由近5年學(xué)生考卷分析來(lái)看，90%以上的學(xué)生基本掌握常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，能夠進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)處理，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。譬如，學(xué)生可以正確運(yùn)用所學(xué)的全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法進(jìn)行嚴(yán)密的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，能正確運(yùn)用數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，給出合理的結(jié)論。

實(shí)行科學(xué)的考核評(píng)價(jià)。學(xué)生總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、筆試成績(jī)及實(shí)踐成績(jī)?nèi)糠纸M成，其中平時(shí)成績(jī)占20%、筆試成績(jī)占50%、實(shí)踐成績(jī)占30%。平時(shí)成績(jī)主要考核學(xué)生的上課狀態(tài)與作業(yè)完成情況，可杜絕平時(shí)不認(rèn)真上課、不做作業(yè)的現(xiàn)象；筆試成績(jī)主要考核學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決和分析具體問(wèn)題的能力；實(shí)踐成績(jī)主要考核學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件處理分析實(shí)際數(shù)據(jù)的能力。采用綜合評(píng)定考核方法更能客觀地反映出學(xué)生的真實(shí)水平，綜合考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也可以反映出教師授課的實(shí)效和存在的不足，以便及時(shí)改進(jìn)，逐步提高授課質(zhì)量。

三、采用多媒體教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

伴隨教學(xué)內(nèi)容的改革，在教學(xué)中，我們根據(jù)所授內(nèi)容，借助現(xiàn)代化多媒體進(jìn)行教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，教學(xué)效果較好。通過(guò)現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了教學(xué)效果，而且為學(xué)生創(chuàng)造一種全新的知識(shí)探求方法和學(xué)習(xí)方法[3]。多媒體教學(xué)的應(yīng)用，豐富了教學(xué)內(nèi)容，使授課生動(dòng)活潑；可將多種圖表直觀生動(dòng)地投射給學(xué)生，使復(fù)雜的理論更加容易理解。同時(shí)，多媒體教學(xué)使數(shù)據(jù)處理軟件的演示和講解成為可能，為課程的應(yīng)用化和實(shí)用化提供有效的平臺(tái)。通過(guò)講解演示，學(xué)生掌握了相關(guān)的常用數(shù)據(jù)處理方法，能夠運(yùn)用Excel進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，運(yùn)用DPS進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)回歸分析和方差分析，應(yīng)用Design expert進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)、模型建立與分析等。近5年，食品科學(xué)與工程學(xué)院本科生、研究生科研論文中的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理方法的應(yīng)用更為嚴(yán)謹(jǐn)合理，論文數(shù)量與質(zhì)量明顯提高。

四、更新教學(xué)觀念，注重學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)

在教學(xué)過(guò)程中，要把傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力和提高綜合素質(zhì)緊密地結(jié)合起來(lái)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證性思維教育，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新精神；通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；通過(guò)批改作業(yè)和耐心答疑，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

經(jīng)過(guò)幾年的探索與實(shí)踐，食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果得到了提高，在學(xué)校教學(xué)質(zhì)量建設(shè)評(píng)估中獲得可喜成績(jī)。2004年 “食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)多媒體課件建設(shè)”項(xiàng)目通過(guò)學(xué)校驗(yàn)收合格。2006年 “食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)”獲得校級(jí)精品課程。2007年杜雙奎主講“食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)”獲校級(jí)青年教師講課比賽二等獎(jiǎng)。

總之，食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是食品科學(xué)相關(guān)專業(yè)的一門(mén)主要專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和實(shí)踐能力有著重要的作用，是食品工程人員必備的基本能力，是未來(lái)食品工程師共用的語(yǔ)言。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科研、生產(chǎn)的不斷發(fā)展，食品試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)必將不斷地發(fā)展和完善，其應(yīng)用也必將越來(lái)越廣泛。只有我們不斷改革教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，才能培養(yǎng)出全面發(fā)展的科技創(chuàng)新人才。

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