鄭守晶，鄭明鋒

（1.福建農(nóng)林大學(xué) 金山學(xué)院，福建 福州350002； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州350002）

獨(dú)立學(xué)院教育是我國(guó)高等教育的重要組成部分，傳統(tǒng)的發(fā)展模式主要以規(guī)模擴(kuò)張為主，但隨著教學(xué)的改革，其發(fā)展模式已轉(zhuǎn)向以質(zhì)量提升為主的內(nèi)涵式發(fā)展[1]。獨(dú)立學(xué)院本科生教育，除了要培養(yǎng)研究型人才之外，更需要培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，從而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，這也是獨(dú)立學(xué)院發(fā)展的核心內(nèi)容。

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”是面向食品科學(xué)與工程和食品質(zhì)量與安全等專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，課程根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵筮M(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確地統(tǒng)計(jì)分析，得到可靠的試驗(yàn)結(jié)論來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)與科研實(shí)踐，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”已成為食品科學(xué)與工程和食品質(zhì)量與安全等專業(yè)科學(xué)研究和實(shí)際工作不可缺少的工具。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法和原理對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)解釋，同時(shí)，課程為其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而為從事其他各類相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

但是，“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式下還存在著教學(xué)內(nèi)容多、理論抽象難懂、教學(xué)手段單一、教學(xué)目的不夠突出等問(wèn)題。有的學(xué)生學(xué)習(xí)了該課程，卻對(duì)知識(shí)理解和具體運(yùn)用仍顯模糊，比如有的學(xué)生雖然課程成績(jī)很好，但是遇到簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題卻不會(huì)解決；在科研實(shí)際工作中，常有誤用、濫用統(tǒng)計(jì)分析方法等現(xiàn)象[2]。因此，探索相關(guān)統(tǒng)計(jì)軟件在“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”教學(xué)中的應(yīng)用，具有重要的意義。

Excel （Microsoft Excel）是微軟辦公套裝軟件的一個(gè)重要的組成部分，可進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)分析等操作，廣泛地應(yīng)用于管理、統(tǒng)計(jì)、金融等眾多領(lǐng)域，但如果平時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析，需要很多的公式進(jìn)行運(yùn)算，耗費(fèi)精力大。

DPS （Date Processing System）統(tǒng)計(jì)分析軟件是目前國(guó)內(nèi)唯一一款集合了試驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)分析等功能，價(jià)格適合于國(guó)內(nèi)用戶，資料信息方面可確保用戶安全，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)統(tǒng)計(jì)分析軟件。軟件工作界面十分友好，系統(tǒng)采用多級(jí)下拉式菜單，操作自如，該數(shù)據(jù)處理軟件在技術(shù)上已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在某些方面已處于國(guó)際領(lǐng)先地位[3]。

目前，統(tǒng)計(jì)軟件在“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”課程教學(xué)改革和實(shí)踐中應(yīng)用的相關(guān)研究報(bào)道很多，但是Excel結(jié)合DPS統(tǒng)計(jì)軟件在該門課程教學(xué)中的應(yīng)用的報(bào)道還非常少[4]。因此，本文以“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)為目標(biāo)，結(jié)合理論教學(xué)，探索Excel結(jié)合DPS統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用型教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)“應(yīng)用型、創(chuàng)新型”食品科學(xué)專業(yè)人才。

1 教學(xué)改革的具體措施

1.1 教學(xué)內(nèi)容的傳承與拓展

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”課程由試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析兩部分構(gòu)成，傳統(tǒng)課程的授課模式絕大多數(shù)采用板書及多媒體的方式進(jìn)行基礎(chǔ)理論和應(yīng)用演示。然而，試驗(yàn)設(shè)計(jì)部分基本都要采用統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，離開專業(yè)軟件幾乎是不可能完成的，因此，通過(guò)單一的課堂講授進(jìn)行灌輸式教學(xué)是無(wú)法完成該課程的教學(xué)任務(wù)，應(yīng)將課程的部分內(nèi)容移入機(jī)房，通過(guò)統(tǒng)計(jì)軟件的操作試驗(yàn)完成，否則會(huì)很大程度上影響該門課程的教學(xué)質(zhì)量[5]。

針對(duì)傳統(tǒng)授課過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，將課程原培養(yǎng)計(jì)劃中的32學(xué)時(shí)的完全理論教學(xué)調(diào)整為24學(xué)時(shí)理論教學(xué)和8學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)課，上機(jī)實(shí)驗(yàn)課統(tǒng)一安排在理論授課結(jié)束之后，主要介紹Excel及DPS統(tǒng)計(jì)軟件的使用。該門課程改革前后的具體變化情況見(jiàn)表1。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的設(shè)置

根據(jù)課程的教學(xué)大綱要求，結(jié)合Excel及DPS統(tǒng)計(jì)軟件的特點(diǎn)，筆者自編了上機(jī)講義，并為上機(jī)教學(xué)模塊的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置為以下幾個(gè)模塊。

1.2.1 統(tǒng)計(jì)圖表的繪制

Excel 支持多種圖型，如直方圖、折線圖、散點(diǎn)圖、回歸圖等。對(duì)于統(tǒng)計(jì)圖表的繪制教學(xué)，采用Excel軟件操作演示結(jié)合上機(jī)練習(xí)的模式，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：⑴利用繪圖向?qū)В虎聘鶕?jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的性質(zhì)選擇合適的圖表類型；⑶添加趨勢(shì)線、誤差線、主次坐標(biāo)、對(duì)數(shù)坐標(biāo)、復(fù)式線圖、雙Y軸復(fù)式線圖等。通過(guò)統(tǒng)計(jì)圖表的繪制的練習(xí)，使學(xué)生掌握Excel在圖表繪制中的基本方法。

表1 課程改革前后課時(shí)分配比較

1.2.2 Excel 在單（雙）因素試驗(yàn)方差分析中的應(yīng)用 方差分析是一種在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中非常實(shí)用，而且高效的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，主要用于檢驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中相關(guān)的因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著性的大小。通過(guò)上機(jī)練習(xí)，使學(xué)生掌握運(yùn)用Excel菜單欄中“分析工具庫(kù)”的“單因素方差分析”模塊功能，進(jìn)行單因素試驗(yàn)（完全隨機(jī)和隨機(jī)區(qū)組）的方差分析。同時(shí)使學(xué)生掌握運(yùn)用Excel菜單欄中“分析工具庫(kù)”中的“無(wú)重復(fù)雙因素方差分析”工具和“重復(fù)雙因素方差分析”工具，來(lái)判斷兩個(gè)因素（無(wú)重復(fù)、有重復(fù)）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是否有顯著影響，以及判斷兩個(gè)因素和交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是否有顯著影響。

1.2.3 Excel 在回歸分析中的應(yīng)用

Excel 提供了許多回歸分析的手段，比如規(guī)劃求解、內(nèi)置函數(shù)、圖表功能和分析工具庫(kù)等都可以用于回歸分析。通過(guò)上機(jī)練習(xí)，使學(xué)生掌握利用Excel圖表法解決一元回歸問(wèn)題。

1.2.4 DPS 軟件在統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)中的應(yīng)用

DPS 數(shù)據(jù)處理軟件集試驗(yàn)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析、模型模擬等功能為一體。通過(guò)DPS基本功能的上機(jī)演示和相關(guān)函數(shù)的基本操作練習(xí)，使得學(xué)生掌握利用DPS統(tǒng)計(jì)軟件解決假設(shè)檢驗(yàn)的相關(guān)問(wèn)題，包括平均數(shù)、總體方差檢驗(yàn)和兩樣本平均數(shù)的t檢驗(yàn)等。

1.2.5 DPS 在單因素試驗(yàn)方差分析中的應(yīng)用

DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)主菜單下，設(shè)置有方差分析模塊，可以進(jìn)行單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)分析。在數(shù)據(jù)塊定義之后，選擇合適的模塊功能，系統(tǒng)立即給出分析結(jié)果，包括方差分析表（處理間、區(qū)組間和誤差平方和、有關(guān)F值），各處理間的多重比較。通過(guò)上機(jī)練習(xí)，使學(xué)生掌握DPS進(jìn)行單因素試驗(yàn)的方差分析法。

1.2.6 DPS 在雙因素試驗(yàn)方差分析中的應(yīng)用

雙因素試驗(yàn)是指研究的試驗(yàn)指標(biāo)同時(shí)受到兩個(gè)因素作用，兩因素方差分析是討論兩個(gè)因素對(duì)某研究結(jié)果影響的顯著性大小。根據(jù)兩因素試驗(yàn)中是否出現(xiàn)交互作用，是否按照同一處理進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，可以將雙因素試驗(yàn)的方差分析分為無(wú)重復(fù)和有重復(fù)試驗(yàn)兩種情況。通過(guò)上機(jī)練習(xí)，使學(xué)生掌握利用DPS兩因素（組內(nèi)無(wú)重復(fù)）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)和兩因素（組內(nèi)有重復(fù)）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，來(lái)判斷兩個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是否產(chǎn)生顯著影響，以及判斷兩個(gè)因素和交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是否產(chǎn)生顯著影響，并且進(jìn)行多重比較。

1.2.7 DPS 在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

單因素或者雙因素試驗(yàn)，因其因素較少，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析都較簡(jiǎn)單。但在實(shí)際工作中，往往需要同時(shí)考察3個(gè)，甚至是3個(gè)以上的因素，如果要進(jìn)行全面試驗(yàn)，那么試驗(yàn)的工作量將呈幾何級(jí)增加，而且還會(huì)受到試驗(yàn)條件的限制難以開展。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，該設(shè)計(jì)方法能考察多個(gè)因素，從而進(jìn)行多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，最終尋求出最理想的水平組合[6]。

對(duì)食品科學(xué)系近幾年的學(xué)生畢業(yè)論文進(jìn)行抽樣分析，結(jié)果表明正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的利用率高達(dá)75%以上。DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，正交試驗(yàn)結(jié)果可以進(jìn)行直觀分析和方差分析，并且能同時(shí)進(jìn)行。如果學(xué)生能夠密切結(jié)合食品生產(chǎn)實(shí)際，科學(xué)合理地進(jìn)行選題、設(shè)計(jì)和試驗(yàn)實(shí)施，再利用正確的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，即可得到合理的可靠結(jié)論。

通過(guò)上機(jī)練習(xí)，使學(xué)生掌握利用DPS正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析，來(lái)分析各因素及其交互作用的主次順序，判斷各個(gè)因素對(duì)研究的試驗(yàn)指標(biāo)的影響程度，找出各試驗(yàn)因素的最優(yōu)水平和在試驗(yàn)范圍內(nèi)的最佳組合，以及考慮交互作用和不考慮交互作用的方差分析。

2 Excel 和DPS統(tǒng)計(jì)軟件輔助教學(xué)效果與評(píng)價(jià)

2.1 理論課程教學(xué)效果

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容的編排應(yīng)圍繞實(shí)際技能的培養(yǎng)這個(gè)目的進(jìn)行。雖然改革后的理論學(xué)時(shí)減少8學(xué)時(shí)，可以在理論教學(xué)過(guò)程中減少對(duì)公式和定理的分析、推導(dǎo)以及一些繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程，降低理論深度，但是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件輔助教學(xué)，著眼于理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，授課重點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的意義的理解，從而使教學(xué)過(guò)程變得直觀、形象，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解以及分析方法的運(yùn)用，達(dá)到培養(yǎng)掌握實(shí)際應(yīng)用技能的教學(xué)目標(biāo)。

2.2 實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果

Excel 和DPS實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模塊包含了“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”課程教學(xué)大綱的重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)8學(xué)時(shí)的演示及練習(xí)，學(xué)生掌握了常用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，能夠應(yīng)用Excel進(jìn)行基本的繪圖及統(tǒng)計(jì)計(jì)算，應(yīng)用DPS軟件進(jìn)行方差分析、回歸分析以及響應(yīng)面設(shè)計(jì)和模型建立等，提高了學(xué)生學(xué)以致用的能力。

2.3 課程教學(xué)綜合效果評(píng)價(jià)

考試是一種教師普遍用來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生掌握知識(shí)情況的手段，同時(shí)考試成績(jī)也是一種衡量教學(xué)過(guò)程中教學(xué)效果好壞的指標(biāo)。雖然各個(gè)課程的考試各有區(qū)別，但其根本目的是相同的，即考試是對(duì)學(xué)生掌握的知識(shí)和技能的考察，通過(guò)考試要能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)教學(xué)起到一定的積極推動(dòng)作用。因此在傳統(tǒng)的考試方法的基礎(chǔ)上，倡導(dǎo)考試方法的多樣化，考試機(jī)會(huì)多次化，考試結(jié)果的人性化。

進(jìn)行教學(xué)改革后，該門課程學(xué)生的總評(píng)成績(jī)由三部分構(gòu)成，分別是平時(shí)成績(jī)，筆試成績(jī)，以及上機(jī)實(shí)踐成績(jī)。其中平時(shí)成績(jī)占10%，主要考察學(xué)生的上課狀態(tài)及作業(yè)完成情況；筆試成績(jī)占60%，主要考察學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決具體問(wèn)題的能力；上機(jī)實(shí)踐成績(jī)占30%，主要考察學(xué)生應(yīng)用Excel和DPS等統(tǒng)計(jì)軟件分析處理試驗(yàn)結(jié)果的能力。采用該綜合評(píng)定考核辦法能夠更加客觀、真實(shí)的反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)也便于教師及時(shí)的修改授課中存在的不足，提高授課效果及質(zhì)量。教改實(shí)施過(guò)程中，2屆2個(gè)專業(yè)的學(xué)生的總評(píng)成績(jī)比較見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 食科專業(yè)改革前后成績(jī)比較

圖2 食安專業(yè)改革前后成績(jī)比較

學(xué)期結(jié)束后收集學(xué)生反饋意見(jiàn)和建議，通過(guò)統(tǒng)計(jì)，約95%的學(xué)生認(rèn)同該教學(xué)方法，認(rèn)為學(xué)習(xí)Excel和DPS軟件的使用，對(duì)于畢業(yè)論文的開展和食品試驗(yàn)研究有很大的幫助。通過(guò)該門課程的軟件學(xué)習(xí)和應(yīng)用，不但對(duì)理論知識(shí)有更深入的理解，而且鞏固了課堂理論知識(shí)，學(xué)以致用，受益匪淺。

3 結(jié)論

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”是一門實(shí)踐操作性很強(qiáng)的課程。Excel是常用的辦公軟件，簡(jiǎn)單易學(xué)，學(xué)生適應(yīng)快。DPS界面友好，是常用的國(guó)產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析軟件，可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析、模型模擬等功能。隨著生物統(tǒng)計(jì)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)科的發(fā)展，在高校“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法”課程教學(xué)中增加Excel和DPS軟件的有機(jī)結(jié)合的實(shí)踐內(nèi)容，能夠做到取長(zhǎng)補(bǔ)短，不僅可以提高教學(xué)質(zhì)量，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，還能為學(xué)生將來(lái)的就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和提供可行之路。