食品科學(xué)與工程專業(yè)“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

鮑志杰，劉惠麟，李 淋，董 亮，林松毅

（大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 大連 116034）

“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程為食品方向?qū)I(yè)的基礎(chǔ)必修課，通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理和方法，提升分析及解決實(shí)驗(yàn)問題的能力[1]。以便讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，同時(shí)可對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行處理及分析。此外，該課程的開設(shè)可為后續(xù)課程（特別是畢業(yè)論文設(shè)計(jì)）工作奠定基礎(chǔ)，提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和科研的能力[2]。

“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程除了具有理論指導(dǎo)作用外，對(duì)食品專業(yè)的學(xué)生在實(shí)踐指導(dǎo)方面也可以發(fā)揮一定的作用，在食品生產(chǎn)過程當(dāng)中，新產(chǎn)品的研究與開發(fā)、生產(chǎn)加工工藝的優(yōu)化、消費(fèi)者喜好評(píng)估等環(huán)節(jié)，均與該課程所講授的內(nèi)容緊密相關(guān)。然而，在實(shí)際教學(xué)的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，因該課程以“概率論”和“數(shù)理統(tǒng)計(jì)”為基礎(chǔ)，致使“實(shí)驗(yàn)研究方法”與其他食品專業(yè)課程相比概念繁多、理論性強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中易產(chǎn)生顧此失彼、興味索然的現(xiàn)象，從而影響教學(xué)效果[3]。因此，如何在有限的課堂時(shí)間內(nèi)，既能讓學(xué)生理解和掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本概念及原理，又能使學(xué)生將概念及原理真正的在線下實(shí)踐當(dāng)中加以運(yùn)用，是每個(gè)任課教師需要反復(fù)探索及改進(jìn)的任務(wù)?；诖?，結(jié)合自身教學(xué)感受及學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的反饋意見，對(duì)“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程教學(xué)進(jìn)行積極的調(diào)整與改革，以期可提升教學(xué)效果。

1 現(xiàn)階段課程存在的問題

1.1 教學(xué)過程中學(xué)生參與度不高

“實(shí)驗(yàn)研究方法”作為一門圍繞實(shí)驗(yàn)開展的課程，由于授課形式的限制，教學(xué)模式仍以教師臺(tái)上講、學(xué)生臺(tái)下聽為主，如果學(xué)生不能很好地抓住并跟隨教師講授課程的核心思路，很多抽象的概念會(huì)使學(xué)生感到枯燥乏味；同時(shí)，學(xué)生被動(dòng)地接受實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)的概念和定義，難以結(jié)合實(shí)例去理解和思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的中心思想和精髓，致使學(xué)生在上課時(shí)不能積極主動(dòng)有效地參與到課堂的教學(xué)過程當(dāng)中，出現(xiàn)學(xué)著后面忘記前面的窘境[4]。

1.2 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)分離授課存缺陷

“實(shí)驗(yàn)研究方法”的理論課部分，教學(xué)內(nèi)容偏重于理論知識(shí)，重點(diǎn)講解課程相關(guān)的概念和公式，而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容則著重于實(shí)驗(yàn)操作的訓(xùn)練，兩部分內(nèi)容分開授課，易導(dǎo)致2 個(gè)部分課程脫節(jié)的現(xiàn)象發(fā)生，即學(xué)生雖然通過先授課的理論課教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程有了一定基礎(chǔ)儲(chǔ)備，但在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)授課前，因時(shí)間的推移，可能導(dǎo)致部分學(xué)生已經(jīng)對(duì)理論知識(shí)的記憶模糊，從而在實(shí)驗(yàn)課程中產(chǎn)生應(yīng)付了事的現(xiàn)象，難以將課程理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。

1.3 先進(jìn)統(tǒng)計(jì)分析工具普及不足

“實(shí)驗(yàn)研究方法”作為一門強(qiáng)調(diào)方法應(yīng)用的課程，如何讓學(xué)生在經(jīng)過課程的學(xué)習(xí)后，可將所學(xué)到的知識(shí)切實(shí)應(yīng)用到后續(xù)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐課、獨(dú)立完成試驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)當(dāng)中是該課程的目標(biāo)之一。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，易上手、好操作、功能全的分析工具的使用教學(xué)必不可少。目前，教學(xué)體系仍局限于SPSS，Excel 等軟件，有必要對(duì)Design Expert，Origin 等新型數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生緊跟技術(shù)發(fā)展的前沿、拓展知識(shí)面。

2 改革方案

2.1 明確教學(xué)目標(biāo)

課程教學(xué)目標(biāo)的確定是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。以學(xué)生為中心的教學(xué)不僅是單純地對(duì)知識(shí)的傳授，更是對(duì)學(xué)生的能力及素質(zhì)的綜合培養(yǎng)。因此，圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，從知識(shí)、能力與素質(zhì)2 個(gè)方面設(shè)定了“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程的教學(xué)目標(biāo)。具體如下。

（1）知識(shí)方面。通過該課程的教學(xué)，使學(xué)生了解并掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)前的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)分析處理的基本理論知識(shí)，在實(shí)際操作過程中，能夠在有限的實(shí)驗(yàn)次數(shù)內(nèi)達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，解決在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中遇到的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)制定科研和工程實(shí)驗(yàn)方案的能力。

（2）能力與素質(zhì)方面?！皩?shí)驗(yàn)研究方法”課程以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果要強(qiáng)調(diào)實(shí)事求是，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法強(qiáng)調(diào)科學(xué)合理，潛移默化的培養(yǎng)本科生正確的人生觀、價(jià)值觀，引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值與國家前途命運(yùn)緊密聯(lián)系在一起[5]。

2.2 建立“互聯(lián)網(wǎng)+”混合式教學(xué)模式

體現(xiàn)“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教學(xué)理念[6]，探索“線上+線下”混合式教學(xué)模式，“理論+實(shí)踐”，將線上自主學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)及軟件實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合。以“智慧樹”在線教育為線上和線下教學(xué)主要平臺(tái)，線上平臺(tái)提供課程教學(xué)演示文稿、視頻等教學(xué)資源，便于學(xué)生進(jìn)行課程預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。以智慧教室為線下教學(xué)環(huán)境，有效組織課堂教學(xué)和課堂互動(dòng)與討論，使教學(xué)過程管理更加科學(xué)、平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定更加客觀。

2.3 優(yōu)化教學(xué)方法和手段

2.3.1 調(diào)整講課思路及重點(diǎn)內(nèi)容的分布

合理分配線上、線下學(xué)習(xí)內(nèi)容。線下理論學(xué)習(xí)側(cè)重難度較大及容易混淆的內(nèi)容，以精講和互動(dòng)答疑討論為主，弱化理論公式推導(dǎo)等，強(qiáng)調(diào)方法的實(shí)際應(yīng)用，注重理論知識(shí)的內(nèi)化、應(yīng)用及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。線上內(nèi)容側(cè)重簡(jiǎn)單易學(xué)的、以課前和課后自學(xué)為主。

2.3.2 增加文獻(xiàn)匯報(bào)環(huán)節(jié)

針對(duì)性地選取如提取工藝優(yōu)化、工藝參數(shù)優(yōu)化、提取工藝研究等類別的實(shí)驗(yàn)類文章，讓學(xué)生分組講述，要求明確講述出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是什么？采用哪種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用哪種處理方法？圖表闡述的內(nèi)容和含義？通過對(duì)文獻(xiàn)試驗(yàn)的精度及匯報(bào)，可加深學(xué)生對(duì)食品行業(yè)的了解，同時(shí)提高學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與度，結(jié)合課程講授內(nèi)容加深對(duì)授課內(nèi)容的理解，規(guī)范數(shù)據(jù)表述方式，培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)、批判性思維和邏輯推理等能力。

2.3.3 強(qiáng)化軟件教學(xué)內(nèi)容

本科生在進(jìn)行畢業(yè)論文環(huán)節(jié)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)處理、呈現(xiàn)形式有著不少的問題，而“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”僅講授一些軟件的基本使用技巧，軟件使用上對(duì)于函數(shù)的調(diào)用、數(shù)據(jù)的修約、線性關(guān)系的趨勢(shì)線、方差分析等這些數(shù)據(jù)處理和呈現(xiàn)的方式，學(xué)生知之甚少。因此，“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程在數(shù)據(jù)處理方面，講授Excel 和SPSS 軟件中函數(shù)調(diào)用、假設(shè)檢驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方差分析、回歸分析、相關(guān)分析等；試驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，講授SPSS，Design Expert軟件講授正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、多因素兩水平析因試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和二次回歸旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)；結(jié)果呈現(xiàn)方面，講授Origin，Design Expert，Graphpad prism對(duì)圖表的正確、美觀呈現(xiàn)。

2.3.4 科研促進(jìn)教學(xué)

“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程的開課時(shí)間為大三第一學(xué)期，此時(shí)的本科生已完成大部分專業(yè)課程，有一定的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，剛開始獨(dú)立主持大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，此外也可申請(qǐng)參與教師的科研項(xiàng)目。因此，可在課堂教學(xué)過程當(dāng)中，讓學(xué)生匯報(bào)自己開展實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)新項(xiàng)目的進(jìn)展情況，回顧課程所學(xué)知識(shí)，對(duì)前期實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的準(zhǔn)確性和科學(xué)性進(jìn)行剖析，分析當(dāng)下所存在的問題，自我引導(dǎo)完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)科研促進(jìn)教學(xué)。

文獻(xiàn)匯報(bào)環(huán)節(jié)選取的文章多是以食品學(xué)院教師的科研論文，除上述闡述的優(yōu)點(diǎn)外，可使得在校生了解學(xué)院教師各自的研究方向，學(xué)生結(jié)合自身興趣，便于開展后續(xù)畢業(yè)論文工作；通過高水平、行業(yè)熱點(diǎn)或高影響力的文獻(xiàn)匯報(bào)，潛移默化提升學(xué)生的樹立學(xué)生的學(xué)校自豪感、專業(yè)自豪感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步提升食品專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2.3.5 課程思政設(shè)計(jì)

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)上強(qiáng)調(diào)：“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[7]?！皩?shí)驗(yàn)研究方法”課程教學(xué)內(nèi)容基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集整理和統(tǒng)計(jì)分析等環(huán)節(jié)，可恰當(dāng)?shù)匕阉颊貪B透到教學(xué)過程中。例如，講解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修約時(shí)，可采用理念一致的方法，使學(xué)生明確懂得要在遵守國家法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的情況下進(jìn)行實(shí)踐，知曉沒有規(guī)矩、就不成方圓的道理；當(dāng)學(xué)生面對(duì)因?qū)嶒?yàn)方法不同、加工工藝不同及產(chǎn)品種類的不同條件下，學(xué)生需要判定兩者之間是否存在誤差，因此在進(jìn)行評(píng)價(jià)和對(duì)比時(shí)，必須用精準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，從而選擇最優(yōu)解決方案，以此來強(qiáng)調(diào)公平競(jìng)爭(zhēng)的人生價(jià)值觀。通過了解我國優(yōu)秀的科學(xué)家和工程師們的先進(jìn)理念及科學(xué)成就來增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，可在較大程度上激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，通過發(fā)揮教研室教師的榜樣作用，能夠使學(xué)生在學(xué)生時(shí)代更加熱愛自己的專業(yè)并努力去提升自己的學(xué)術(shù)水平和綜合素養(yǎng)；在工作時(shí)珍惜工作機(jī)會(huì)并忠于自己的職業(yè)，提高自身的的企業(yè)責(zé)任感，立足于本職工作，為社會(huì)貢獻(xiàn)自己的一份力量。

2.4 建立合理考核評(píng)價(jià)體系

注重教學(xué)過程。以學(xué)生為中心，重要的是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力，要以能讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)作為基礎(chǔ)。因此，需要教師健全和完善教學(xué)過程的質(zhì)量管控機(jī)制及教學(xué)成果和學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)方式。該課程打破了以往只注重結(jié)果的評(píng)價(jià)方式，采取了過程性評(píng)價(jià)，更加注重學(xué)生的在線學(xué)習(xí)狀態(tài)、作業(yè)完成情況及文獻(xiàn)閱讀質(zhì)量，綜合考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過程及學(xué)習(xí)成果。在每一階段的學(xué)習(xí)結(jié)束后，及時(shí)安排課后練習(xí)及實(shí)踐作業(yè)，習(xí)題作業(yè)；期末作業(yè)的完成則需要學(xué)生自主查找文獻(xiàn)、確定實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，如考核因素、水平及為實(shí)驗(yàn)選擇合適的方法，并模擬設(shè)定實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。通過上述形成性評(píng)價(jià)方式，可隨時(shí)了解學(xué)生在每個(gè)階段的學(xué)習(xí)情況，持續(xù)獲得教學(xué)過程中每名學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)反饋，為完善教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)方法提供參考價(jià)值。

2.5 課程持續(xù)改進(jìn)

2.5.1 課程達(dá)成度評(píng)價(jià)

在學(xué)期課程結(jié)束后，通過學(xué)生成績(jī)分析，并按目標(biāo)得分情況進(jìn)行達(dá)成度評(píng)價(jià)，可反饋學(xué)生的對(duì)于課程教學(xué)掌握情況。若發(fā)現(xiàn)某一課程目標(biāo)達(dá)成度結(jié)果低于課程總目標(biāo)達(dá)成度，則表明對(duì)應(yīng)此課程目標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容需改進(jìn)調(diào)整，如增加該部分課時(shí)比例、強(qiáng)化重點(diǎn)內(nèi)容、增加線上輔助資源等手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，達(dá)成課程目標(biāo)，若多數(shù)課程目標(biāo)達(dá)成度結(jié)果均超過課程目標(biāo)達(dá)成度，則表明課程內(nèi)容對(duì)于學(xué)生較容易接受掌握，則可在后續(xù)課程中擴(kuò)大知識(shí)體系，或進(jìn)一步深入拓展各種實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用。從而以學(xué)生為中心，形成閉環(huán)的教育教學(xué)質(zhì)量?jī)?yōu)化的過程。

2.5.2 畢業(yè)論文的動(dòng)態(tài)反饋

本科畢業(yè)論文是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程內(nèi)容掌握情況最好的方法。從各個(gè)分段的畢業(yè)論文抽取一定數(shù)量的樣本，檢查論文中實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的完整性、數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性、圖表的規(guī)范性，可直接反映出課程教學(xué)過程中需要補(bǔ)充完善的地方，從而調(diào)整后續(xù)課程講課內(nèi)容，形成動(dòng)態(tài)循環(huán)，持續(xù)改善課程教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)語

通過“實(shí)驗(yàn)研究方法”課程的學(xué)習(xí)，可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，在食品專業(yè)工程實(shí)踐中具有較好的實(shí)用性，但該課程常規(guī)教學(xué)面臨著理論性強(qiáng)、計(jì)算量大、軟件教學(xué)不足、學(xué)生積極性低等問題。采用明確課程目標(biāo)、建立上線平臺(tái)、優(yōu)化教學(xué)方法、建立合理考核評(píng)價(jià)、建立持續(xù)改革方案等手段，對(duì)食品科學(xué)與工程專業(yè)課進(jìn)行了教學(xué)改革與實(shí)踐，取得了一定效果。通過對(duì)課程諸多方面實(shí)施改革，為高質(zhì)量工程型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供保障。