试验设计与数据处理的教学改革探讨

论文核心提示:

本文介绍了食品科学研究用试验设计与数据分析课程的特点和教学规律,结合当前食品科学本科教学与实践现状,论述了试验设计与数据分析课程的应用性和实用化在理工科本科课程教育中的重要性,提出了一些使本课程教学更加实用化的方法。

论文关键字:   教学方法  教学内容  教学实践

1 引言
  试验设计与数据分析是以概率论、数理统计及线性代数为理论基础,经济、科学地安排试验和分析处理试验结果的一项科学技术[1],它是一门针对高等学校的理工科学生所开设的课程。它包含的统计学内容,如误差、偶然误差的分布、误差传递等误差理论,统计检验、方差分析、回归分析和聚类分析等数据处理方法,正交试验设计、多因素序贯试验设计、随机化区组和拉丁方设计等试验设计方法广泛应用在化学化工、医药、环境检测、矿物加工等多个领域。
试验设计和数据分析的学习具有一定难度。这门课程逻辑性强,计算量大,学习起来需要比较扎实的高等数学基础。但是,现今的试验设计和数据分析课程教学还存在着重点不突出,缺乏实用性,难以和学生专业应用相结合等诸多问题。因此要针对学生专业和课程安排,充分认识到试验设计和数据分析的工具性质,利用实例和上机实验调动学生学习积极性,加强学习效果,增强学生的实际应用技能。
2 科学组织教学内容,突出应用性和实用性
2.1科学设置课程时间
试验设计和数据分析课程的学习需要较好的高等数学基础,所以课程不宜设置在学习高等数学课程的本科一年级,本课程的合理设置时间应该在本科学习的第二年。同时,试验设计和数据分析需要大量的实际练习,因而很多院校把这门课程设置在实验和设计课程较多、实践性较强的三年级和四年级,这也不是十分不恰当。在大学二年级设置试验设计和数据分析课程,不但可以连贯一年级所学习的基础数学的理论,还可以为学生在之后两年的实验学习中提供大量实用机会,有意识地强化学生的应用能力,在学生的四年学习中起到承上启下的作用。
2.2 分析教学对象,合理组织教学内容
2.2.1 合理组织理论教学内容
当前关于试验设计与数据分析的本科生课程教材大多内容雷同,难度较大且项目繁多,适于较高层次的学习者使用。其课程内容一般包括:1.概率和统计学原理;2.基本统计学理论,如正态分布、二项分布、方差分析、回归、检验等;3.试验设计理论,如完全随机化设计、拉丁方设计、正交设计等;4.统计软件介绍等。
面对众多的内容,授课者必须了解学生的实际情况,分析社会对学生素质的需求,针对学生自身的实际条件和学校的要求,突出重点。确切了解本科生需要掌握的科学技能,有助于在课程内容安排中突出重点。对于食品学院的本科生来讲,其主要的科研工作包括简单的试验设计、收集和分析实验结果,主要用到的统计学方法只有t检验、方差分析、卡方检验、一元线形回归和正交试验设计等。因此,在实际教学当中,首先应选用或编写比较实用的教材,适当删减不合适的内容,同时对于学生在今后的学习和工作中需要经常用到的内容,如数据比较和正交试验设计等,应该适当增加课时两,进行强化和突出。而对于一般教材中涉及比较多的多元线性回归、多样本参数检验、聚类分析等实践涉及比较少内容无须分配过多课时。
2.2.2 应对现实需要,加数据处理强软件学习
自上世纪八十年代以来,微机在科学的各个领域得到广泛应用,也为数据量庞大和数据关系越来越复杂的统计应用提供了有力工具。各种优秀的统计分析软件,如SAS、SPSS等为科学研究提供了快速而准确的计算支持[2]。在我国现今的科学研究领域内,数据的统计分析以及试验设计主要依赖统计学软件进行工作。但是,当前的试验设计与数据分析教材主要强调传统的理论化和手工计算,并要求学生掌握大量的统计学理论以及繁杂的计算公式和计算方法,这需要大量课时讲解,也需要学生花费大量时间学习。手工计算需要熟练掌握各种统计学原理和方法,工作量大,速度慢,精度差。在当今的实际科研工作中,书本上所讲授的知识往往很难直接应用,而需要更多的是应用数据处理软件处理试验结果和作出判断。而与实际需要相反的是,在当前的课程设置中,90%的课时是仍为理论讲授,软件应用所占课时不到总课时量的10%,而这10%的课时量也多为演示,这与现今的科研现实状况严重脱节。
试验设计与数据分析是科学研究的工具,在教学中要突出其应用性和实用性,因此非常有必要增加软件应用的课时量比例:1.应增加数据处理软件如SAS、SPSS包括EXCEL等的介绍,讲授这些软件在科学研究中的应用及前景,使学生熟练掌握软件在不同环境下的操作方法,清楚解析软件处理结果,并可以作出正确的判断;2.增加上机实验课程。试验设计与数据分析课程的应用及上机实验课时总量应该等于或大于基础理论课时,其教学时间与理论课授课同步。
3 优化教学方法,提高教学效果
3.1 多媒体教学与传统教法相结合
多媒体教学,如PowerPoint等的应用丰富了教学内容,使授课生动活泼,条理清晰,易于学生做课堂笔记。试验设计与数据分析课程理论性强,公式多,例子中表格复杂,用板书表达速度慢。多媒体教学应用于试验设计与数据分析课程,可迅速将多种图表直观生动地投射给学生,使复杂的理论更加容易讲解。同时,多媒体教学可以将教师从繁琐的板书中解脱出来,使教师有更多时间讲授理论知识,充分发挥教师在教学活动中的主导作用[3],调动学生的思路,从而产生较好的课堂效果。   转贴于 世纪论文网 http://www.21cnlunwen.com

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