李元+李慶+吳會(huì)杰

摘要：《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》是一門理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)用性很強(qiáng)的課程，該課程為從事科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)以及工業(yè)生產(chǎn)人員提供試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析。對(duì)于高校大學(xué)生來(lái)說(shuō)，通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，主要是培養(yǎng)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，正確地確定試驗(yàn)方案，以及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的能力。本文分析了目前高校工科《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)質(zhì)量的現(xiàn)狀，以及影響教學(xué)質(zhì)量的主要因素，并提出了該課程教學(xué)改革的一些措施。

關(guān)鍵詞：工科;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理;教學(xué)改革;實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）25-0158-02

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，教學(xué)方法和思維方式越來(lái)越受到重視，教學(xué)在現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)中發(fā)揮著巨大作用?！秾?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》是一門應(yīng)用性很強(qiáng)，且將理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的課程。同時(shí)又以數(shù)理統(tǒng)計(jì)、專業(yè)技術(shù)知識(shí)、概率論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)科學(xué)合理地組織試驗(yàn)得到有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后把試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，以求在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到優(yōu)化試驗(yàn)的一種科學(xué)分析和計(jì)算方法[1，2]。《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程介紹了一些常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析處理方法，是從事科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)以及工業(yè)生產(chǎn)人員提供試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析[3]。對(duì)于工科院校學(xué)生來(lái)說(shuō)，通常會(huì)在實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)，在安排試驗(yàn)步驟以及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到這些問(wèn)題，所以學(xué)習(xí)《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程是很有必要的。

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，判斷影響試驗(yàn)效果的主次因素，并能夠?qū)υ囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的能力。該課程還要求學(xué)生能夠熟練運(yùn)用excel、origin等作圖軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為將來(lái)從事材料制備和工藝研發(fā)提供理論支撐和實(shí)踐基礎(chǔ)。該課程內(nèi)容較多、涉及知識(shí)面廣、公式多、計(jì)算起來(lái)比較復(fù)雜，通常需要使用計(jì)算機(jī)編程軟件來(lái)輔助完成[4]。材料科學(xué)與工程專業(yè)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的工學(xué)學(xué)科，本文圍繞專業(yè)的工程特色建設(shè)，詳細(xì)地介紹了高校工科《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程的現(xiàn)狀和存在的一些問(wèn)題，同時(shí)，將本科《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程與我校材料科學(xué)與工程學(xué)科的特點(diǎn)結(jié)合進(jìn)行改革探討與實(shí)踐。

二、當(dāng)前課程教學(xué)存在的問(wèn)題

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程比較抽象，涉及的計(jì)算公式較多，通常需要用微積分、統(tǒng)計(jì)學(xué)等數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)計(jì)算，而計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，因此要求授課教師要具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)，才能將這門課程教好。此外，該課程的課時(shí)量比較少，但是教學(xué)內(nèi)容比較多[5]。教師需要在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，于是就出現(xiàn)了教師在課堂上一味地給學(xué)生灌輸知識(shí)而不注重實(shí)際應(yīng)用和學(xué)生能力的培養(yǎng)的現(xiàn)象，使得傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的弊端日益突出，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（一）課程內(nèi)容多，課時(shí)量少

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程包含9章內(nèi)容，只有32學(xué)時(shí)，其中第3章方差分析、第4章回歸分析、第6章正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及第7章均勻設(shè)計(jì)是課程重點(diǎn)，每章都包括理論課和上機(jī)課，課程內(nèi)容比較多，課時(shí)量少。這就導(dǎo)致了教師往往按部就班地把書本的知識(shí)灌輸給學(xué)生，毫無(wú)創(chuàng)新性，這就造成了學(xué)生不求甚解，死記硬背，極大地扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)。

（二）缺乏知識(shí)的更新和融入

目前，《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程通過(guò)引用一些經(jīng)典實(shí)例，來(lái)介紹試驗(yàn)的方差分析、回歸分析、正交設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)等在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，但是教學(xué)內(nèi)容比較單一、陳舊，缺乏知識(shí)的更新和融入，這樣就導(dǎo)致了教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)前沿知識(shí)脫節(jié)，教師不能及時(shí)把最新的前沿知識(shí)傳授給學(xué)生，這樣的課堂教學(xué)就吸引不了學(xué)生的興趣。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的發(fā)展，新的分析方法和前沿知識(shí)層出不窮。如何有效地把這些分析方法和前沿知識(shí)融入到課程教學(xué)中，高效率、高質(zhì)量地完成課程教學(xué)，是每一個(gè)從事該課程教學(xué)的教師面臨的一個(gè)嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)。

（三）教師業(yè)務(wù)水平不高

當(dāng)前，有些教師還用傳統(tǒng)的思維方式和教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，沒(méi)有用新課標(biāo)教學(xué)理念指導(dǎo)教學(xué)。教學(xué)中，還是一味地給學(xué)生灌輸知識(shí)，沒(méi)有樹(shù)立“以學(xué)生發(fā)展為本”的新理念。教師滿足于已有的知識(shí)，不與時(shí)俱進(jìn)，不注重專業(yè)知識(shí)的更新。教師與教師之間溝通較少，不注重學(xué)科之間的交流，這樣就造成了學(xué)科知識(shí)的孤立，不利于豐富自己的專業(yè)知識(shí)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果教師業(yè)務(wù)水平不高，就不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高。

三、我校工科《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》教學(xué)改革實(shí)踐與探討

（一）采用啟發(fā)式教學(xué)方法

現(xiàn)代教育提倡素質(zhì)教育，在教學(xué)過(guò)程中，要樹(shù)立“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的指導(dǎo)思想。教師在授課過(guò)程中，要通過(guò)書面內(nèi)容展開(kāi)思維聯(lián)想，采用啟發(fā)式教學(xué)方法。例如，通過(guò)課堂提問(wèn)的方式，使學(xué)生參與課堂教學(xué)，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考問(wèn)題，讓學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，同時(shí)又能通過(guò)教師與學(xué)生的交流來(lái)增強(qiáng)師生之間的感情，讓學(xué)生處在一種愉悅的環(huán)境中學(xué)習(xí)知識(shí)，從而達(dá)到事半功倍的效果。教師不要滿堂灌，要經(jīng)常和學(xué)生進(jìn)行課堂互動(dòng)，開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，這樣就提高了教學(xué)效果。此外，教師要推薦一些具有參考意義的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料讓學(xué)生閱讀，以擴(kuò)大知識(shí)面，加深對(duì)課堂知識(shí)的理解。

（二）融入前沿知識(shí)和科研成果

近年來(lái)，隨著社會(huì)和科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，新的計(jì)算和分析方法也在不斷出現(xiàn)，《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程還只局限于傳統(tǒng)的計(jì)算分析方法，新知識(shí)融入相對(duì)較少，知識(shí)更新較慢。為了把學(xué)科的前沿知識(shí)和最新的科研成果融入到課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該在圖書館或網(wǎng)上廣泛搜集相關(guān)資料，以文獻(xiàn)的形式穿插到教學(xué)體系。以經(jīng)典的方差分析，回歸分析，正交設(shè)計(jì)，均勻設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，逐步增加一些相關(guān)科研論文的講解，例如2011年第15期《熱加工工藝》期刊“基于Autoform的汽車覆蓋件正交試驗(yàn)有限元分析”，2008年第7期《金屬熱處理》期刊“用正交試驗(yàn)法優(yōu)化VST55531鈦合金的熱處理工藝”，2005年第3期《航空動(dòng)力學(xué)報(bào)》期刊“多因子異方差分析”。endprint

（三）理論聯(lián)系實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生能力

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》是一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科[6]，目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用技能。由于該課程具有計(jì)算公式多，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，教師不應(yīng)只注重公式推導(dǎo)及計(jì)算，而忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的目的。我校材料科學(xué)與工程專業(yè)使用的教材是由化學(xué)工業(yè)出版社李云雁主編的《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》，其中本課程的重點(diǎn)包括：方差分析、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、回歸分析、均勻設(shè)計(jì)，所以，教師要根據(jù)各章節(jié)重難點(diǎn)進(jìn)行講授。

（四）提高教師業(yè)務(wù)水平

首先，通過(guò)教師進(jìn)修，提高教師的專業(yè)水平，因?yàn)橹挥袑I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)了，在課堂教學(xué)中才能做到游刃有余;其次，交叉學(xué)科的教師要經(jīng)常進(jìn)行溝通交流，這樣才能豐富自己的專業(yè)知識(shí);教師與教師之間要相互聽(tīng)課，要懂得欣賞別人的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還要指出對(duì)方的不足，這樣才能做到查漏補(bǔ)缺，提高自己的業(yè)務(wù)水平;教學(xué)反思是教師專業(yè)發(fā)展和自我成長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，教師還要經(jīng)常反思自己，查找自己的不足和缺點(diǎn);此外，教師要經(jīng)常與學(xué)生交流，傾聽(tīng)學(xué)生的問(wèn)題和煩惱，并及時(shí)解決;還要廣泛收集學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的意見(jiàn)和建議，對(duì)于有價(jià)值的、好的意見(jiàn)，教師要虛心接受，并認(rèn)真執(zhí)行。只有這樣，才能提高教師的業(yè)務(wù)水平，提高課堂教學(xué)效率。

（五）制定完善的考核制度

根據(jù)《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程特點(diǎn)，考核方式一般是期末成績(jī)和平時(shí)成績(jī)構(gòu)成，平時(shí)成績(jī)占30%，期末考試成績(jī)占70%。期末考試由筆試和上機(jī)考試兩部分構(gòu)成，筆試主要考察學(xué)生對(duì)概念、公式的掌握情況、設(shè)計(jì)試驗(yàn)的能力以及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的能力;上機(jī)考試主要考察學(xué)生利用Excel，Origin，PS等作圖軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的能力;平時(shí)成績(jī)主要由學(xué)生課后作業(yè)的完成情況以及考勤決定，課后作業(yè)主要是考察學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，考勤就是查看學(xué)生的課堂出勤率。這幾種形式的考核方式相輔相成，全面地考察了學(xué)生對(duì)該課程內(nèi)容的掌握情況。因此，制定完善的考核制度，不僅可以激勵(lì)學(xué)生好好學(xué)習(xí)，又可以考察學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，從而對(duì)教學(xué)效果做出客觀地評(píng)價(jià)。

四、結(jié)束語(yǔ)

《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》是一門理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)用性很強(qiáng)的課程，通過(guò)教學(xué)改革與實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理的能力，為今后考研或走上工作崗位奠定基礎(chǔ)。

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