“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”教學(xué)改革與探索

陳春旭，郭元新，鄭海波，丁志剛，張雅娜，王蓓蓓

（安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)　233100））

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“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”教學(xué)改革與探索

陳春旭，*郭元新，鄭海波，丁志剛，張雅娜，王蓓蓓

（安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100））

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”作為一門(mén)交叉型應(yīng)用性學(xué)科，是以數(shù)理統(tǒng)計(jì)的知識(shí)實(shí)現(xiàn)減少試驗(yàn)次數(shù)、縮短試驗(yàn)周期、迅速找到優(yōu)化方案教學(xué)目的的重要課程。通過(guò)對(duì)課程設(shè)置、教學(xué)方法、教學(xué)考核方式等實(shí)踐的各個(gè)方面進(jìn)行改革，為有針對(duì)性地將大學(xué)生培養(yǎng)成具有專(zhuān)業(yè)技能的企業(yè)技術(shù)管理人才進(jìn)行探索提供理論依據(jù)。

食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析；教學(xué)方法；實(shí)踐教學(xué)；考核方法

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”是食品類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是在食品科學(xué)研究中應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理和方法，其包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析2部分內(nèi)容［1］。該門(mén)課程是在數(shù)理統(tǒng)計(jì)和線性代數(shù)等課程的基礎(chǔ)上，講授如何有效地、科學(xué)地設(shè)計(jì)試驗(yàn)［2］，并通過(guò)計(jì)算對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，最終優(yōu)化減少試驗(yàn)次數(shù)、縮短試驗(yàn)周期、迅速找到最優(yōu)的方案［3］。所以，該課程對(duì)于進(jìn)入企業(yè)后的食品專(zhuān)業(yè)學(xué)生非常有幫助，可以幫助他們解決實(shí)際工作中遇到優(yōu)化工藝方案、設(shè)計(jì)工藝流程等問(wèn)題。由于該課程屬于數(shù)學(xué)與專(zhuān)業(yè)課的交叉學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容寬泛、教學(xué)方法單一、數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)原理晦澀難懂、公式推導(dǎo)較多，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中理解較為困難，影響學(xué)習(xí)效果［4-5］。因此，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核辦法等方面進(jìn)行改革和探索，對(duì)“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程進(jìn)行全面優(yōu)化。

1　優(yōu)化課程內(nèi)容

1.1優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容

在食品行業(yè)中試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析內(nèi)容非常廣泛，因此要在關(guān)鍵的環(huán)節(jié)建立“食品專(zhuān)業(yè)與統(tǒng)計(jì)分析”課程與教學(xué)，并且針對(duì)不同類(lèi)別機(jī)構(gòu)的行業(yè)背景和培養(yǎng)目標(biāo)之間的差異設(shè)立具體的教學(xué)情況。首先，要針對(duì)企業(yè)對(duì)食品專(zhuān)業(yè)人才的需求而定，“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置應(yīng)緊密結(jié)合并聯(lián)系我國(guó)現(xiàn)階段食品行業(yè)的特點(diǎn)。例如，在當(dāng)前教材選擇上，安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院本課程將王欽德主編的教材《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析》作為主修教材［6］，同時(shí)把趙思明主編的《食品科學(xué)與工程中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用》等教材作為參考教材；在課堂教學(xué)內(nèi)容上，增加設(shè)置“SPSS和SAS軟件數(shù)據(jù)處理”等教學(xué)重點(diǎn)；在課堂案例分析方面，依托該院任課教師參編的“十二五”教材《食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析》［7］，增加本院食品專(zhuān)業(yè)方向試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例的比例。

1.2優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”是一門(mén)講求理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的課程，其特殊性和復(fù)雜性主要體現(xiàn)在原材料、生產(chǎn)工藝、品質(zhì)控制等方面，尤其現(xiàn)實(shí)工作中需要進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析，才能最終獲得正確的結(jié)論。同時(shí)，“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”是一個(gè)統(tǒng)計(jì)分析能力要求很強(qiáng)的學(xué)科，這就要求分析者不僅懂理論，而且要了解實(shí)際應(yīng)用。所以，在教學(xué)實(shí)踐的方向設(shè)置相應(yīng)的課程有利于該課程的教學(xué)效果，不僅可以使學(xué)生掌握并鞏固理論知識(shí)，還有利于教師傳授解決復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題的知識(shí)。

根據(jù)“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的教學(xué)要求，依托安徽科技學(xué)院食品科研平臺(tái)及食品科技園的各種小試生產(chǎn)線，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與本院教師的科研項(xiàng)目。在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，由教師指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，找出影響試驗(yàn)的因素和水平，并且讓學(xué)生在親身參與中學(xué)會(huì)試驗(yàn)因素選擇、試驗(yàn)水平的確定、單因素和正交試驗(yàn)等方法；在試驗(yàn)實(shí)施階段，引導(dǎo)學(xué)生積極參與食品研發(fā)過(guò)程的測(cè)定及記錄等過(guò)程；在結(jié)果分析階段，讓學(xué)生利用SPSS，SAS，Excel等軟件計(jì)算平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理。最終使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中實(shí)踐，以實(shí)踐促學(xué)習(xí)，將實(shí)踐教學(xué)與課堂講授的正交試驗(yàn)、單因素和多因素試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析、回歸與相關(guān)分析等章節(jié)的內(nèi)容相聯(lián)系，將理論知識(shí)與常用統(tǒng)計(jì)分析軟件相結(jié)合，做到知行合一，使主觀能動(dòng)性得到充分發(fā)揮。

2　優(yōu)化教學(xué)方法和手段

2.1優(yōu)化教學(xué)方法

結(jié)合食品專(zhuān)業(yè)對(duì)于實(shí)際教學(xué)過(guò)程中科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，按照應(yīng)用型本科人才教學(xué)的知識(shí)要求，使用與食品相關(guān)的科學(xué)文獻(xiàn)學(xué)生的測(cè)試數(shù)據(jù)，并在教學(xué)案例的編寫(xiě)過(guò)程中得到綜合實(shí)踐活動(dòng)的測(cè)試結(jié)果，組織專(zhuān)題討論，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，豐富教學(xué)內(nèi)容。例如，結(jié)合“食品工藝學(xué)試驗(yàn)”數(shù)據(jù)，在帶果肉果汁穩(wěn)定性研究中，研究原輔料配比及時(shí)間對(duì)帶果肉果汁穩(wěn)定性的影響。首先，引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分方差分析的3種模型（固定、隨機(jī)、混合），并以理論知識(shí)解釋它們和期望均方估計(jì)及假設(shè)檢驗(yàn)的關(guān)系，進(jìn)而引出主效應(yīng)、簡(jiǎn)單效應(yīng)、交互作用的定義；其次，組織學(xué)生分組討論兩因素兩向分組單獨(dú)觀察值的試驗(yàn)設(shè)計(jì)是否為完善的試驗(yàn)設(shè)計(jì)；最后，布置課外作業(yè)，設(shè)計(jì)兩向分組試驗(yàn)，分析配比及時(shí)間對(duì)果汁穩(wěn)定性的影響。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)方式，不僅可以讓學(xué)生運(yùn)用知識(shí)遷移將一個(gè)案例中設(shè)計(jì)的方式方法運(yùn)用到其他案例中去，而且可以增加學(xué)生對(duì)“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的興趣。

2.2優(yōu)化教學(xué)手段

運(yùn)用多媒體及上機(jī)課程，將上機(jī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排穿插于不同理論章節(jié)課時(shí)之間，在確保學(xué)習(xí)教學(xué)大綱規(guī)定知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐常用的SPSS，SAS，Excel以及Design Expert等統(tǒng)計(jì)軟件。為了達(dá)到很好的教學(xué)效果，教師在教學(xué)過(guò)程中可以將難以理解的教學(xué)內(nèi)容播放動(dòng)畫(huà)演示。例如，基于學(xué)習(xí)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本理論、方法和計(jì)算公式的前提下，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入Excel軟件，并詳細(xì)講解考慮交互作用和不考慮交互作用分析的操作步驟，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)軟件輸出的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果來(lái)判斷影響試驗(yàn)指標(biāo)變化的主要因素，最終得到試驗(yàn)最優(yōu)條件并用SPSS軟件繪制了三線表和折線圖，這樣既加深了學(xué)生理解程度，還能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

2.3優(yōu)化教學(xué)形式

“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的知識(shí)傳授更加側(cè)重于將知識(shí)在實(shí)際工作中的應(yīng)用，遇到實(shí)際的具體問(wèn)題要求學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)予以解決。該課程的開(kāi)設(shè)年級(jí)為大學(xué)三年級(jí)，有些學(xué)生此時(shí)已參與教師的科研工作，工廠實(shí)習(xí)或一些正在進(jìn)行的調(diào)查的做法，甚至有的學(xué)生已經(jīng)開(kāi)始了自己的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。所以，在“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)學(xué)生在實(shí)際工作生活學(xué)習(xí)中遇到的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析的問(wèn)題，進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)，通過(guò)運(yùn)用理論知識(shí)可以有效提高學(xué)生的應(yīng)用能力，同時(shí)也達(dá)到顯著提高教學(xué)效果的目的。

3　改革考核方式

學(xué)生的積極學(xué)習(xí)態(tài)度需要良好的課程考核進(jìn)行引導(dǎo)。如果按照考試定成績(jī)?nèi)ズ饬繉W(xué)生的學(xué)習(xí)情況，很難全面地衡量教師教學(xué)效果及學(xué)生認(rèn)知好壞，不僅會(huì)妨礙綜合素質(zhì)的提高，也不利于教學(xué)過(guò)程的實(shí)施［8］。為了更充分有效地發(fā)揮激勵(lì)和實(shí)踐課程、績(jī)效考核的導(dǎo)向作用和建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)機(jī)制，該課程將理論考試與實(shí)踐考試相結(jié)合，以傳統(tǒng)閉卷考試成績(jī)作為考核的一部分，結(jié)合實(shí)踐成績(jī)進(jìn)行綜合考核評(píng)價(jià)。具體課程成績(jī)劃分如下：總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×30%+實(shí)踐成績(jī)×30%+理論測(cè)試×40%。其中，平時(shí)成績(jī)=到課情況×30%+課堂表現(xiàn)×20%+課堂測(cè)試×50%；實(shí)踐成績(jī)=綜合實(shí)踐活動(dòng)成績(jī)× 35%+上機(jī)考試成績(jī)×35%+實(shí)踐報(bào)告成績(jī)×30%。將3～5人分為一組進(jìn)行實(shí)踐報(bào)告撰寫(xiě)，在充分查閱實(shí)驗(yàn)相關(guān)食品科技文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合安徽科技學(xué)院相關(guān)食品研發(fā)訓(xùn)練中的實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)科學(xué)試驗(yàn)，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、優(yōu)化技術(shù)路線、選擇適應(yīng)的分析軟件和統(tǒng)計(jì)方法來(lái)預(yù)測(cè)測(cè)試結(jié)果；根據(jù)最終的實(shí)踐報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)匯報(bào)報(bào)告的情況內(nèi)容和回答問(wèn)題并評(píng)估結(jié)果。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)，減少學(xué)生為了應(yīng)付考試而突擊復(fù)習(xí)現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生平時(shí)積極參與的有效試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析學(xué)習(xí)途徑。

4　結(jié)語(yǔ)

掌握“試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析”知識(shí)是食品行業(yè)對(duì)食品專(zhuān)業(yè)高校畢業(yè)生的基本要求。同時(shí)，高校教育的另外一項(xiàng)重要任務(wù)也是提高大學(xué)生的統(tǒng)計(jì)分析能力。目前，因?yàn)榻淌医虒W(xué)與實(shí)驗(yàn)室研究不連貫、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)不相稱(chēng)等問(wèn)題仍然為教學(xué)存在的主要問(wèn)題，所以應(yīng)當(dāng)推行產(chǎn)教結(jié)合的課程優(yōu)化，設(shè)置綜合實(shí)踐活動(dòng)，改變單一的教學(xué)方式，結(jié)合教學(xué)實(shí)際進(jìn)行科學(xué)合理的教學(xué)案例編制，增設(shè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析上機(jī)課并進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，改變傳統(tǒng)的閉卷教學(xué)考核方法，從理論與實(shí)踐能力方向入手培養(yǎng)塑造強(qiáng)的應(yīng)用型本科人才。

［1］黃進(jìn)寶，葛高飛，梁進(jìn).“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”中任務(wù)驅(qū)動(dòng)與三位一體教學(xué)法的應(yīng)用 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（下），2015（7）：77-79.

［2］侯俊財(cái).食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程教學(xué)改革與實(shí)踐 ［J］.林區(qū)教學(xué)，2012（2）：1-2.

［3］周鑫斌，賴(lài)凡，劉峰.“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教學(xué)改革探索 ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（28）：16 042-16 043.

［4］黃治國(guó)，熊俐.“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”在生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生科研素質(zhì)培養(yǎng)中的作用 ［J］.四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2007（22）：128-129.

［5］楊吉霞，杜木英，張甫生.案例教學(xué)法在“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析課程”教學(xué)中的應(yīng)用探討 ［J］.西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（2）：172-175.

［6］王欽德，楊堅(jiān).食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析 ［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2010：48-53.

［7］李安平.食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析 ［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013：247-256.

［8］李超.“食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程的教學(xué)改革和實(shí)踐 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（上），2015（3）：73-74.◇

Reform and Exploration of Teaching on Food Experiment Design and Statistics Analysis

CHEN Chunxu，*GUO Yuanxin，ZHENG Haibo，DING Zhigang，ZHANG Ya'na，WANG Beibei
（College of Food and Drug，Anhui Science and Technology University，F(xiàn)engyang，Anhui 233100，China）

Food Experiment Design and Statistics Analysis has a wide cross-application in the food industry，which can reduce the test times，shorten the test cycle and find the test optimization program.In this paper，the teaching reform research of Food Experiment Design and Statistics Analysis is presented，including the contents of the curriculum，practice teaching，teaching methods and assessment methods，et al.

Food Experiment Design and Statistics Analysis；teaching method；teaching practice；assessment method

G640

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.07.052

1671-9646（2016）07b-0076-02

2016-05-18

質(zhì)量工程項(xiàng)目“食品類(lèi)專(zhuān)業(yè)教師發(fā)展能力培訓(xùn)師”（XJ201448）；“糧食工程特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)”項(xiàng)目（XJ201406）。

陳春旭（1984— ），男，碩士，助教，研究方向?yàn)槭称凤嬃仙a(chǎn)工藝及品質(zhì)與控制研究。

郭元新（1970— ），男，博士，教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及品質(zhì)控制。