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摘要：本文总结《试验设计》课程在教学过程中存在的主要问题，结合专业特点，从选用教材、教学内容、教学方法、考核方式等方面进行研究，并提出改革思路与“五步”教学法。结果显示：课程教学改革，能够显著提高教师教学质量，能够显著提高学生的学习兴趣，培养学生的实践与创新能力。
关键词：试验设计；教学研究；教学改革
本文引用格式：胡凤霞,等.《试验设计》课程教学研究与改革[J].教育现代化,2019,6(09):39-41.
Teaching Study and Reform of Experiment Design Course
HU Feng-xia1,TANG Mao-gang2
(1.School of Statistics and Mathematics,Shanghai Lixin University of Accounting and Finance,Shanghai；2.School of Business,East China University of Science and Technology,Shanghai)
Abstract:In this paper,we sum the existing problems of experiment design course in the teaching process.Combining professional characteristics,we study selecting textbook,teaching context,teaching method and appraisal method,and we put forward reform thoughts and“five step”teaching method.Through the teaching reform,it could remarkably improve teaching quality,and it remarkably could stimulate students’learning interest,and cultivate their practical and innovative ability.
Key words:Experiment design;Teaching study;Teaching reform
随着科学技术的不断进步，经济的不断发展，如何培养满足现代社会需求的应用型高层次人才，是教学工作者们正在探索的重要问题。《试验设计》作为我们应用型本科院校的一门工具课程，非常实用。它是将理论知识与实践经验相结合的一门课程，其中理论知识包括概率论、统计学、高等数学、专业基础知识等方面。在校学习期间，学生们将试验设计方法结合实验数据处理、实践活动、大学生创新项目、毕业论文写作等过程综合学习，这不仅能提高学生们的动手能力、逻辑思维能力，还能培养他们发现问题、分析问题、解决实际问题的能力，并且为他们写毕业论文、毕业之后在工作岗位从事各类相关工作打下坚实的基础[1]。
《试验设计》课程教学的目的在于培养学生设计试验方案、科学合理进行试验、收集试验数据、选择合适的方法分析数据，最终希望在最短的时间内达到最优化试验，即培养学生运用理论知识解决实际应用问题的能力。《试验设计》课程是第一作者单位的统计系本科生选修课，它在经济与管理中具有广泛的应用价值。例如，在食品加工行业，运用试验设计方法能够降低生产成本，同时还能提高食品质量，吸引消费者喜爱，增加食品的受欢迎程度；在农业生产中，运用试验设计方法能够降低种植成本，同时还能提高产品质量、农作物产量；在化工生产中，运用试验设计方法能够降低生产成本，同时还能提高产品的转化率，节省资源，减少浪费。本文围绕统计专业的特点，介绍《试验设计》课程在教学中的现状和存在的问题，并结合作者的具体教学经验，提出教学研究与改革方法，从多方面提高教学效果与质量，培养学生的多方面能力[2]。
一 课程教学的现状
（一）理论课太多，缺乏实验课
在《试验设计》教学过程中，教师主要采用传统教学方法讲授，而且上课内容都为理论知识。一方面是试验前的设计理论，包括试验方案的设计、试验所需技能与方法，例如，正交试验法、回归分析法、方差分析法；另一方面是试验之后对试验数据的处理理论与方法。例如，用方差分析法时，问题是单因素分析法还是多因素分析法？是有重复试验的情形还是无重复试验的情形？进行多重比较时用哪种方法比较合适？用最小显著差数法还是最小显著极差法？此外，授课时还涉及大量公式的推理与计算，除多媒体设备外，有时教师需用大量时间进行板书讲解。由于时间不足，每学期30学时，部分知识点仅能按部就班地灌输给学生，缺乏创新，学生觉得枯燥，学习热情不高。同时，由于没有实验课，理论知识点的实际运用没有讲授，学生所学知识得不到实践训练，与实践脱节。因此，他们在进行大学生创新项目、毕业论文写作过程中，他们遇到关于试验设计与数据处理方面的问题时，耗时许久才能解决。
（二）教学知识点缺乏更新
当前，第一作者单位《试验设计》课程的教材为：《试验设计与SPSS应用》（王颉，2006年）。上课期间，教师主要通过引用实例介绍知识点与方法在食品工业中的实际应用。但是，教材的知识点偏旧，没更新，例如，第2章SPSS软件版本为11.0，与现今普遍使用的版本20.0-22.0相距甚大，为了学好SPSS软件在试验设计中的应用，学生需购买或在图书馆借别的《试验设计》教材作为参考资料。第3章假设检验知识点的术语都已过时，与学生学习
《统计学》课程时的术语不同，因此，学生可能会不适应，阻碍了他们的学习进度。此外，教材中试验设计方法种类较少，主要介绍的方法为正交试验法、回归分析法、方差分析法，别的试验设计方法没介绍，不利于学生学好《试验设计》课程核心知识。因此，学生所学知识严重与社会前沿知识脱节，使得学生毕业之后难以与社会接轨，无法满足社会需求。
（三）学生听课状态差，效果不好
本课程的授课对象是应用统计学专业的大二学生，通过大一一年与大二半年数学课程与统计课程的学习，大部分学生已具备较好的数学基础，少部分学生基础薄弱，需再复习数学知识。教师在讲授《试验设计》课程时，由于理论知识比较抽象枯燥，上课过程中公式较多，推理较繁琐，再加上教材知识点未更新，学生学习兴趣不高，缺乏学习热情，与教师互动少，课后又不好好复习。因此，抑制了学生学习的积极性，学习效果不好。
（四）考核方式不科学
当前《试验设计》课程是选修课，每学期30个学时，统一的考核方式由课程考勤10%、课外作业30%、课程案例分析作业10%、期末考核50%四部分组成，期末考核都是笔试，无上机实践的操作，对于《试验设计》这门应用型课程而言，这样的考核方式是不科学的，不利于培养学生的实际应用能力，学生掌握不了全面的知识。此外，学生在做课外作业时，出现抄袭现象，少数学生学得不好又不愿再好好复习、请教老师或同学，个人完成不了作业就参考别的学生作业，导致部分作业是完全相同的，错处都是一样的，显然存在抄袭情况。因此，教师需换一种方式布置课外作业，或者制定更严格的惩罚规则，清除抄袭现象。
二 课程教学改革思路
（一）理论联系实际授课，培养学生的实际应用能力
《试验设计》是一门应用型课程，目的在于培养学生设计试验方案、科学合理进行试验、收集试验数据、选择合适的方法分析数据，最终希望在最短的时间内达到最优化试验，即培养学生运用理论知识解决实际应用问题的能力。对于课程大量的理论知识与公式的推理，教师可以详细讲解其中少量重要的部分，其他部分能留给学生举一反三自行推理，如遇问题，他们能够在教师答疑时间中与教师讨论沟通，或者学生之间相互请教沟通解决[3]。因此，课程能够匀出部分时间供教师讲授实际应用问题，教师在授课时除重点讲授基本概念，试验设计方法及其应用背景等知识外，还需多引用一些与教学内容相关的实例，引导学生解决它们，不仅能调动学生的学习兴趣，还能培养他们的实际应用能力。例如，教师需讲授Excel与SPSS软件在《试验设计》课程使用方法，帮助学生进行实验课。进而，在实验教学中，教师布置实验问题或给出实验项目，例如：分析不同材料配比的食品受欢迎程度的差异。接着，教师再给学生安排上机课，培养他们查阅文献、收集资料、设计实验、分析实验结果与误差、写实验报告的能力，而且学生在这个过程中学到了综合运用所学知识解决实际问题的能力，为他们今后写毕业论文、进行大学生创新项目等打下良好的基础。
（二）加入前沿知识，更新课程内容
当前课程教材中介绍的试验设计方法种类偏少，主要包括正交试验法、回归分析法、方差分析法，不利于学生学到《试验设计》课程的核心知识[4]。因此，教师在授课过程中，会加入一些其他的设计方法，例如：单因素优选法、均匀设计法、拉丁方设计法等，以丰富课程内容，提高学生的学习兴趣。而且，目前的教材知识点过时，需换选别的教材，更新课程内容，新教材为参考文献[5]。上课期间，遇到学生们在《统计学》课程中已学过的知识，教师能够酌情采取粗略或略过的方式讲授，节省时间详细讲授较难的知识点。此外，为了把学科前沿知识加入课堂教学中，教师应当多搜集相关学习资料，穿插在授课过程中讲授，拓宽学生的知识面，有利于他们系统地学好《试验设计》课程。
（三）改革教学方法，提高学生学习兴趣
通过前述引入实践教学与教学知识点的更新，以及教师向学生介绍国内外典型的技术应用实例，结合现代社会发展向学生强调课程的重要性，学生们的学习兴趣已经显著提高。此外，教师还应该改革教学方法，树立“学生为主体，教师为主导”的思想，采取启发式教学方法。例如，在课堂教学中，教师举出实例，提出问题请学生回答或者提出问题给学生讨论、抢答，如果学生能答出，意味着学生已掌握知识点；如果学生不能答出，教师再通过引导帮助学生思考，再逐步解决问题。例如，教师在讲授正交设计时，以生产食品的实验为例，考虑它在反应温度、反应时间、用碱量等因素的多个水平下转化率问题，首先要求学生自行设计实验、选择合适的正交表、进行表头设计等步骤，教师再根据学生完成情况再给出解析。这种启发式教学方法能够调动学生的主观能动性，活跃课堂的氛围，提高学习效率。课后，教师布置一些理论或实践作业给学生以巩固所学知识，或者教师推荐一些相关的文献资料或网站给学生阅读与学习，扩宽他们的知识面，培养他们的自学能力，增强他们学习的信心[6]。此外，教师在上课过程中针对一些典型的实例产生的经济效益向学生们讲解，进一步调动他们的学习兴趣。
教学方法的改革，现具体提出以下“五步”教学法：
1.问题引入。在第一节课上，教师通过案例介绍《试验设计》这门课程主要解决的问题、它的实际应用价值，提高学生的学习兴趣。
2.原理讲解。在教授具体的试验设计方法时，通过理论推导、统计分析和逻辑推理使学生掌握原理的关键点所在。
3.课后练习。每章上完，教师均布置一些习题，巩固学生所学的知识点。
4.实际运用。上机课给学生布置实验项目，培养他们查阅文献、收集资料、设计实验、分析实验结果与误差、写实验报告等解决实际问题的能力。
5.专题探究。每隔一段时间，教师提出具有一定理论价值的研究专题，要求学生分组讨论，最终提交课程论文或者案例分析报告。
（四）完善考核制度，建立科学的考核体系
如前所述，我校《试验设计》课程每学期30个学时，目前的考核方式由课堂考勤10%、课外作业30%、课程案例分析作业10%、期末考核50%四部分组成。考核是《试验设计》课程教学体系的一个重要组成部分，如果考核环节不严格，教学改革最终达不到预期效果。因此，需要完善考核制度，调整考核方式为：课堂考勤10%、课外作业20%、课程案例分析作业10%、期末考核60%四部分构成，其中期末考核为闭卷，由笔试和机试两部分构成。笔试包括《试验设计》课程的理论知识，考查学生对概念与公式的掌握情况、对实验数据分析与计算的能力；机试考查学生利用Excel与SPSS软件分析、处理试验数据的能力。完善后的考核制度全面地考查了学生对课程理论知识和实践操作的掌握情况，不仅能激励学生好好学习，而且能提高教师教学质量。此外，对于学生作业存在抄袭的问题，教师制定惩罚规则，作业完全相同、错处完全一样的同学，不管谁抄袭谁的作业，他们第一次作业都不给分，记为0分。如果相同的学生出现第二次抄袭现象，当次成绩都记为-1，并把它记入最终总评成绩中。如果出现第三次抄袭现象，取消期末考试资格，留为下学期重修再考试。
三 结语
《试验设计》是一门实用性强的课程，课程的教学改革对于高校培养应用型人才具有重要的作用。本文结合专业背景，通过对选用教材、教学内容、教学方法、考核方式的改革，教学效果将取得显著的提高。但是，为了促进学生能力的全面发展，为了培养符合现代社会需求的高质量人才，《试验设计》课程还存在较多的改革空间，值得教学工作者们不断地总结教学实践经验，不断地探索。
参考文献
[1]杜春华.《试验设计与数据处理》课程教学改革的实践与思考[J].教书育人,2008,9:108-109.
[2]惠明,田青.生物工程专业《试验设计与数据处理》的教学探讨[J].河南科技学院学报,2009,37(1):159-162.
[3]将长兴.试验设计与数据处理课程改革探索[J].轻工科技,2012,3:146-147.
[4]裴玲.《试验设计与数据处理》课程的教学思考与实践[J].山东化工,2015,44(19):118-119.
[5]邱轶兵.试验设计与数据处理[M].中国科学技术大学出版社,2008.
[6]王丽,吉士东.生物统计学课程教学改革的探索[J].教育教学论坛,2017,23(6):130-131.
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