基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程改革與實踐

　　 摘  要：為切實有效開展實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程創(chuàng)新教學(xué)，結(jié)合具體實例從師生合作共建課程資源、基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)開展課堂教學(xué)、從解決問題出發(fā)培養(yǎng)實踐能力、突出過程性改革課程考核形式等4個方面闡述了具體做法，取得了良好的效果。對大學(xué)專業(yè)課程的創(chuàng)新性教學(xué)具有參考價值。
　　關(guān)鍵詞：實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理;創(chuàng)新能力;課程改革;實踐
　　中圖分類號：G642 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）03-0028-03
　　 Abstract： In order to effectively carry out the innovative teaching of experimental design and data processing course， we have elaborated the concrete practice from four aspects with specific examples， including building curriculum resources with the cooperation of teachers and students，developing classroom teaching on cultivation of innovative ability，cultivating practical ability from solving problems，process oriented examination forms. It is a successful attempt and has reference value to the innovative teaching of university specialty course.
　　Keywords： experiment design and data processing; innovative ability; curriculum reform; practice
　　 培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才是當(dāng)前我國高校教育改革的核心訴求，也是建設(shè)“創(chuàng)新型國家”的迫切需求。實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理是自然科學(xué)研究方法論領(lǐng)域中一個分支學(xué)科，該課程以概率論、數(shù)理統(tǒng)計和專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)實驗為基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握工程技術(shù)和科學(xué)研究中常用的試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理方法，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)方法和手段去解決實際問題，因此是一門有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的核心專業(yè)課程，是當(dāng)代科技和工程技術(shù)人員必須掌握的重要方法[1]。我校大部分理工科類專業(yè)如化學(xué)工程與工藝、材料成型及控制工程、食品科學(xué)與工程、生物工程等均開設(shè)了該課程，但是在傳統(tǒng)的教學(xué)實踐中師生普遍反映課程理論抽象、晦澀難懂、枯燥乏味，造成了教師厭教、學(xué)生厭學(xué)的不良局面，背離了開設(shè)該課程的初衷。針對上述情況，我們以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力作為課程改革的出發(fā)點，強化“師生合作”思維，在課程資源建設(shè)、課程教學(xué)設(shè)計、課程實踐、考核方式等方面進行改革探索，構(gòu)建了和諧高效的創(chuàng)新課堂生態(tài)，充分調(diào)動了學(xué)生的創(chuàng)造力和探究精神。
　　一、師生合作共建課程資源
　　我院食品科學(xué)與工程、生物工程和植物科學(xué)與技術(shù)3個本科專業(yè)均在第5學(xué)期開設(shè)實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程，32學(xué)時，其中上機實踐8學(xué)時。所選用的教材為化學(xué)工業(yè)出版社李云雁等編著的《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》（第三版）[2]。該教材前4章介紹了試驗數(shù)據(jù)的誤差、圖表、方差和回歸分析處理方法，第5～9章介紹了優(yōu)選法、正交設(shè)計、均勻設(shè)計、回歸正交設(shè)計和配方試驗設(shè)計方法，注重試驗設(shè)計和計算機軟件在數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用，層次清晰，難度適中，同時新版本配有數(shù)字多媒體資源，以二維碼鏈接，適合讀者拓展性學(xué)習(xí)，方便讀者，增加閱讀性，總體來說是一本質(zhì)量不錯的本科生教學(xué)用書。但是，書中列舉的多數(shù)是與化工、材料等專業(yè)有關(guān)的案例和習(xí)題，學(xué)生不能很好地聯(lián)系本專業(yè)的實際問題，一定程度上造成理論脫離實踐。基于“師生合作”理論，引導(dǎo)師生合作、相互學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，焙養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新研究能力[3]。在互聯(lián)網(wǎng)+共享時代，我們營造以學(xué)習(xí)者為中心的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，開發(fā)本課程的專業(yè)案例過程中積極引導(dǎo)學(xué)生參與，師生合作共建基于專業(yè)的課程資源庫，具體做法如下：（1）對教材現(xiàn)有資源進行活化和創(chuàng)造性的利用。如教材中主要是應(yīng)用Excel軟件分析處理數(shù)據(jù)，我們在要求學(xué)生掌握課本內(nèi)容的基礎(chǔ)上進一步挖掘Excel各項數(shù)據(jù)化管理功能，引導(dǎo)學(xué)生使用Origin、SPSS、SAS等軟件對同一組數(shù)據(jù)進行分析處理，鼓勵學(xué)生擴展性學(xué)習(xí);（2）對已有資源如教師公開發(fā)表論文或指導(dǎo)本科生畢業(yè)論文中的專業(yè)案例加以甄別、選擇、挖掘，形成本專業(yè)實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的鮮活實例，引導(dǎo)學(xué)生思考總結(jié);（3）根據(jù)學(xué)生實際，自主開發(fā)利用身邊新的資源和動態(tài)生成課程資源。如很多學(xué)生參加了大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練計劃、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，在科技項目實施和參賽過程中學(xué)生會自然而然出現(xiàn)實驗設(shè)計優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理的問題，如異常數(shù)據(jù)的取舍計算、單因素和雙因素方差分析的計算以及正交實驗結(jié)果分析、圖表的制作、批量數(shù)據(jù)的有效管理等，聚合師生力量共同解決問題的過程中學(xué)生感受到了課程的價值，也享受了學(xué)習(xí)的樂趣。今后我們課程資源開發(fā)團隊將利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)課程共享平臺，將師生共同/學(xué)生獨立完成的案例或資源開放共享，這些資源成為師生合作創(chuàng)新的知識產(chǎn)物，在課程教學(xué)周期中實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)共同體和資源開發(fā)路徑的迭代共生。
　　二、基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)開展課堂教學(xué)
　　當(dāng)前大學(xué)生的創(chuàng)新教育主要集中在專業(yè)教育之外的創(chuàng)新思維課程和創(chuàng)新技能訓(xùn)練上，以公共選修課或通識課程的形式游離于專業(yè)課程體系之外，導(dǎo)致創(chuàng)新教育與專業(yè)教育平行推進，創(chuàng)新教育課程與專業(yè)課程各自為政、缺乏互動[4，5]。我們在開展實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程創(chuàng)新教學(xué)的實踐中，以問題為中心，以學(xué)生自主探究為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，加強課程設(shè)計和教學(xué)效果評價，注重學(xué)生真實參與，使學(xué)生從知識的接受者變成知識的探索者，進而成為自我能力的主動建構(gòu)者。例如，在第一次教學(xué)課程導(dǎo)入的時候，學(xué)生最開始接觸這門課發(fā)現(xiàn)課程課時少、內(nèi)容多、公式復(fù)雜時往往容易出現(xiàn)“不重要、學(xué)不好、枯燥無味”等消極心理，如何讓學(xué)生提振信心，感受到課程有趣有用是當(dāng)務(wù)之急。在教學(xué)過程中從學(xué)生關(guān)心身邊的熱點問題如社會實踐調(diào)查、畢業(yè)論文、虛假廣告數(shù)據(jù)等導(dǎo)入，闡述課程實用性;通過試驗設(shè)計發(fā)展史的案例體現(xiàn)實驗設(shè)計的價值;引入“數(shù)據(jù)分析師”這一高大上職業(yè)讓學(xué)生產(chǎn)生職業(yè)遠景，拓展性學(xué)習(xí)提升競爭力。又如學(xué)習(xí)第二章試驗數(shù)據(jù)的表圖表示時，教材中主要介紹了柱形圖、折線圖、散點圖等基礎(chǔ)圖表，而用數(shù)據(jù)透視表進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，制作高大上的圖表讓數(shù)據(jù)會說話這類專業(yè)性、技巧性較強的知識需要教師加以引導(dǎo)和培養(yǎng)，學(xué)生通過這種創(chuàng)新性擴展性學(xué)習(xí)，過程具有挑戰(zhàn)性，激發(fā)了學(xué)生的探究興趣，有助于啟發(fā)思維和加速個人成長。

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