廖寅飛

摘要：本文從新工科建設內(nèi)涵出發(fā)，結(jié)合課程教學現(xiàn)狀，以激發(fā)學生學習興趣、調(diào)動學生主動性為思路，從授課模式、教學內(nèi)容、課堂氛圍和考核模式四個方面對《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》研究生課程的教學體系進行了改革和實踐，顯著提升了整體教學質(zhì)量。

關鍵詞：新工科；試驗設計；興趣；主動性；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0118-03

“新工科”提出了面向工程教育的“新理念”“新結(jié)構”“新模式”“新質(zhì)量”和“新體系”五大建設內(nèi)涵，是基于新科技、新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的工程教育改革新戰(zhàn)略，是未來我國工程教育發(fā)展的新潮流[1]。在新工科建設和發(fā)展背景下，加快高等院校的課程教學改革和實踐勢在必行。

《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》是一門理論性、實踐性和應用性很強的課程，是中國礦業(yè)大學礦物加工專業(yè)研究生的重要選修課程，同時也是高等學?；瘜W化工、農(nóng)學、林學、生物和食品等專業(yè)的必修課程或重要選修課程，是培養(yǎng)學生獨立思考和解決科學研究問題能力的一個重要環(huán)節(jié)[2-6]。在新工科建設背景下，本文針對《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》課程教學現(xiàn)狀和問題，提出了以激發(fā)學生學習興趣、調(diào)動學生主動性為核心的改革思路，總結(jié)了圍繞該改革思路所開展的教學探索、實踐和取得的效果。

一、《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》課程教學現(xiàn)狀

我校礦物加工專業(yè)在本科生階段開設了《試驗研究方法》課程，該課程是本科生的必修主干課程，旨在培養(yǎng)本科生的實驗技能與創(chuàng)新能力，使本科生具有初步的研究工作能力和科學素質(zhì)。同時在研究生階段開設了《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》課程，該課程是研究生的重要選修課程，旨在進一步培養(yǎng)研究生獨立思考和解決科學研究問題的能力。從上述的課程設置不難看出，研究生的《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》更加強調(diào)從實際科研出發(fā)，強化試驗方案的設計和試驗數(shù)據(jù)的分析，突出理論聯(lián)系實際，解決研究生在當前科研和學位論文研究中遇到的問題。但是，在實際的研究生《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》教學過程中，往往難以達到預期的教學效果，存在一些問題亟待解決。

1.采用傳統(tǒng)的傳授型授課模式。講授法作為一種傳統(tǒng)的教學方法，在高等院校的教學活動中占有重要地位，在不同學科領域和不同層次的教學機構中依舊采用。傳統(tǒng)課堂以教師講授、學生學習為主，教師傳授、灌輸知識，學生只是被動地學習，加上這門課程難度大、公式多且枯燥，學生感到索然無味失去興趣，學習動機不足，主動性不強，積極性不高，造成學習效果差。同時，老師以大綱和教材的目標為任務，千篇一律，教案內(nèi)容過于程序化、機械化和單一化，對于《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》這種實踐性強的課程來說是不合適的。此外，這種授課模式與礦物加工專業(yè)《試驗研究方法》本科生課程教學方法類似，不利于進一步提升研究生理論聯(lián)系實際，以及運用課程所學知識解決實際科研問題的能力。

2.課件教案理論性過強、缺少科研實例分析?，F(xiàn)有的課件教案公式多、理論多、計算多、推導多，缺少與礦物加工科研試驗相關的實例分析。在《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》這門課程上，老師通常是先講解很多理論知識、公式推導，然后介紹相對應的模型及其求解方法，但很少安排案例分析，而且這些案例絕大多數(shù)不是基于礦物加工專業(yè)的科研實踐。由于礦物加工專業(yè)的學科特點，要想達到對知識的靈活運用和解決實際的科研問題，現(xiàn)有的案例是遠遠不夠的，課后學生在做作業(yè)時往往感覺摸不著頭腦。即使是在課堂上認真聽講并作筆記的優(yōu)秀學生，通過課堂以及課后的學習達到了知識上的要求，但在研究實踐環(huán)節(jié)仍會感到很困難。因此，需要在課件教案內(nèi)容上突出理論與實踐應用方面的聯(lián)系，大量增加與礦物加工專業(yè)密切相關的案例分析，通過講解和分析大量的科研實際問題，使學生真正掌握課程知識要點，加深記憶，提高對于試驗設計是否合理的主觀分析能力，進而增強科研能力。

3.課堂教學氛圍沉悶、學生參與程度較低。在實際授課過程中，學生被灌輸知識，與教師的互動少，用于課堂討論的案例和問題少，學生參與課堂討論和交流的機會少。幾十人的課堂，只有教師自己一個人在講臺上授課，學生的課堂參與度非常低，導致學生不認真聽講，跟不上教師的節(jié)奏，更有甚者不去上課。長期以來，老師側(cè)重于理論、公式和概念，講授占據(jù)了大部分時間，缺少激發(fā)學生興趣、讓學生參與課堂討論的話題和方法，使學生與老師之間的互動時間和機會變得非常少，不利于調(diào)動學生的上課積極性和自主性，進一步導致了缺勤和課堂氛圍差等問題。

4.課程考核模式單一。礦物加工專業(yè)《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》研究生課程考核只有期末閉卷考試，這一份成績占據(jù)很大的比重。這種考核模式強調(diào)對知識和概念的記憶以及公式的推導，卻忽視了對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的考查。作為一門研究生課程，更應該注重學生創(chuàng)新和實踐等方面的能力。這種單純的期末閉卷考試模式容易出現(xiàn)的弊端就是“重知識輕能力”，學生只需要把精力都放在抄筆記、記筆記、記重點上，并不需要考慮知識的創(chuàng)造性應用，就會取得不錯的成績，這恰恰違背了研究生課程需要突出創(chuàng)新和實踐能力考核的初衷。此外，這種考核模式同樣存在“重現(xiàn)場考核輕非現(xiàn)場考核”的問題，即在規(guī)定時間地點獨立完成任務，取得成績，僅通過一段很短的時間評價一門實踐性和應用性較強的研究生課程是非常不合適的。

二、《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》課程教學改革

1.多元化的授課模式。教師的授課模式對學生的啟迪作用至關重要，現(xiàn)階段學校只重視教師的教而忽視了學生的學。學生通過授課模式的改革，既能活躍課堂的氣氛，又能提高學生學習的效率。筆者提出了多元化的授課模式，即問題啟發(fā)式的預習、問題解決式的復習、問題討論式的講授。第一步，問題啟發(fā)式的預習，即在每節(jié)課堂結(jié)束以后，布置與下一節(jié)課內(nèi)容相關的啟發(fā)式問題，將下一節(jié)課內(nèi)容以問題的形式串聯(lián)成一條線索，預留出學生預習的時間，以便學生更容易掌握下節(jié)課的知識點。第二步，問題解決式的復習，即在每節(jié)課開始之前，教師先通過提問的方式，帶領學生復習和鞏固上節(jié)課的難點和重點，加深學生對知識點的記憶和理解。第三步，問題討論式的講授，即在授課期間通過提出問題、討論問題的形式，將課堂的氣氛活躍起來，要求在規(guī)定的時間內(nèi)解決問題，通過討論激發(fā)學生內(nèi)心解決問題的想法和觀點，形成學生主動參與課堂、“樂學、想學”的良好狀態(tài)。

2.優(yōu)化課程內(nèi)容、豐富課程內(nèi)容表現(xiàn)形式。傳統(tǒng)課程內(nèi)容枯燥乏味，無法激發(fā)學生的聽課興趣，限制了學生聽課時的思考能力。筆者提出了優(yōu)化課程內(nèi)容、豐富課程內(nèi)容表現(xiàn)形式的改革方法。優(yōu)化課程內(nèi)容，即從礦物加工專業(yè)研究生的科研實際出發(fā)，簡化理論知識和公式推導的介紹，將礦物加工專業(yè)工程實例和科研實驗加入教學內(nèi)容，強化對實驗方案設計和實驗數(shù)據(jù)處理的講解和分析，突出理論知識和實際科研的結(jié)合，加深學生對知識點的理解并提升實際運用能力。同時，從四個方面豐富課程的內(nèi)容表現(xiàn)形式：（1）美化課件：例如美化課件圖片、增加課程內(nèi)容的趣味性，重點內(nèi)容標紅、易錯點增加注釋、突出重點和難點，添加邏輯示意圖、提高課程內(nèi)容的可理解性。（2）增加視頻動畫：例如通過制作視頻和動畫，使整個實驗設計實例以視頻動畫的形式完整地演示，增加課堂的層次感，使學生身臨其境地參與實驗設計過程。（3）設置動態(tài)數(shù)據(jù)：例如在講授正交實驗設計原理時，通過設置動態(tài)數(shù)據(jù)，循序漸進地顯示推導過程，避免了滿屏公式、理論、計算和推導的問題，把原本枯燥無味的公式推導變得生動形象。（4）引入實物模型：例如講解浮選柱實驗設計分析時，引入浮選柱實物模型，增強學生對實驗設計過程中選擇因素和水平的理解。

3.互動式課堂激發(fā)學生興趣、提高學生課堂參與程度。針對課堂教學氛圍沉悶、學生參與程度較低的問題，筆者采用互動式的課堂參與模式，注重課堂互動，通過分組討論、案例分析、個人報告的形式讓學生參與到自己的實驗設計中，提高學生對知識點的掌握程度，活躍課堂氣氛。分組討論、案例分析、個人報告三個環(huán)節(jié)緊密相連，最大限度地提高了學生的課堂參與度。分組討論是將班級學生分成若干個小組，每個小組配備組長組員，每個章節(jié)授課結(jié)束后進行一次分組討論，教師提前將討論的專題布置下去，學生在課下進行小組討論，在下一次課時進行現(xiàn)場展示，選出小組代表匯報小組討論結(jié)果。案例分析是在學期中、學期末分兩次舉行，教師挑選礦物加工專業(yè)的實際科研案例，在課堂上對案例進行師生互動討論，串聯(lián)前一階段的知識點，起到復習鞏固知識點和強化知識點應用的作用。個人報告是在學期末要求學生從自己的實驗研究中挑選實例，并結(jié)合課程的知識點進行理論知識的應用，解決實際科研問題。

4.過程化的多維考核模式。針對課程考核模式單一的問題，筆者提出了過程化的多維考核模式，即從多個方面進行考核，并強調(diào)授課過程中的考核。這種考核模式有助于激發(fā)學生學習的動力，減少對課堂和老師的抵觸心理，同時可以改善教學質(zhì)量、完善正負反饋系統(tǒng)。通過對礦物加工專業(yè)《實驗設計和數(shù)據(jù)處理》研究生課程的摸索和實踐，確定了以下考核模式：將原先出勤率（10%）、作業(yè)（20%）和閉卷考試（70%）的考核分配比例，調(diào)整為出勤率（10%）、作業(yè)（10%）、小組討論（10%）、個人報告（10%）、案例分析（10%）和閉卷考試（50%）的考核分配比例。該考核模式更加注重從多個環(huán)節(jié)進行課程考核，通過不同過程環(huán)節(jié)的考核（小組討論、個人報告、案例分析）讓學生參與到學習和課堂中去，提高學生自主思考能力、動手能力以及綜合應用能力，避免了以往課堂隨性、考前突擊、死記硬背的現(xiàn)象。

三、《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》課程教學改革實踐效果

經(jīng)過一年的改革和實踐，《試驗設計和數(shù)據(jù)處理》課程教學質(zhì)量得到了顯著提高，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.學生學習效果明顯提高。通過多元化的授課方式，學生學習效率得到提升，輔以更加生動形象的教案和課件，學生掌握試驗設計和數(shù)據(jù)處理知識點所需的時間顯著縮短。通過設置小組討論、案例分析和個人報告，學生們可以一邊學習理論一邊應用實踐，一邊獨立探索一邊集體討論，學生對課程知識要點的理解明顯深化。

2.學生學習主動性增強、課堂氣氛活躍。通過多元化的授課方式，以及設置小組討論、案例分析和個人報告，學生們在課堂教學過程中的參與程度得到顯著提升，課堂氣氛活躍，學生學習的主動性增強，學生由被動學習變成主動學習，在理論知識點學習、實驗方案設計和數(shù)據(jù)結(jié)果處理等各環(huán)節(jié)，均形成了以教師為主導、學生為主體的教學模式，實現(xiàn)了以教師教為中心向以學生學為中心的轉(zhuǎn)變。此外，通過科研實例的引入以及形象動態(tài)課件的制作和使用，強化了理論知識和科研實際的深度融合，使原本枯燥無味的理論學習變得生動有趣，激發(fā)了學生學習的興趣。

3.學生理論聯(lián)系實際、解決科研問題能力顯著提升。在課堂教學中引入科研實例分析，讓學生將理論知識與自身的實際科研工作密切聯(lián)系起來，加深了對知識要點的理解和掌握。在基于過程的多維考核方式激勵下，通過小組討論、案例分析和個人報告等一系列科研實踐訓練，學生運用理論知識解決實際科研問題的能力得到顯著提升。通過本課程的學習，班級里多位學生通過運用巧妙的實驗設計和有效的數(shù)據(jù)分析在國內(nèi)外學術期刊上發(fā)表了多篇學術論文，有利于學生的成長和成才。

四、結(jié)束語

新工科建設對工程人才培養(yǎng)提出了新要求和新目標，加快高等院校的課程教學改革和實踐勢在必行。本文針對我校礦物加工專業(yè)《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》研究生課程的教學現(xiàn)狀和問題，以激發(fā)學生學習興趣、調(diào)動學生主動性為改革思路，從授課模式、教學內(nèi)容、課堂氛圍和考核模式四個方面對課程教學體系進行了改革和實踐，提高了學生的學習效果，增強了學生的學習興趣和主動性，鍛煉了學生理論聯(lián)系實際和解決實際科研問題的能力，顯著提升了整體教學質(zhì)量，對新工科背景下類似課程的教學改革具有一定的指導作用和借鑒意義。

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