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

　　 摘  要：為切實有效開展實驗設計與數(shù)據(jù)處理課程創(chuàng)新教學，結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、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。對大學專業(yè)課程的創(chuàng)新性教學具有參考價值。
　　關鍵詞：實驗設計與數(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)新能力的人才是當前我國高校教育改革的核心訴求，也是建設“創(chuàng)新型國家”的迫切需求。實驗設計與數(shù)據(jù)處理是自然科學研究方法論領域中一個分支學科，該課程以概率論、數(shù)理統(tǒng)計和專業(yè)領域的科學實驗為基礎，使學生掌握工程技術和科學研究中常用的試驗設計與數(shù)據(jù)處理方法，引導學生用科學方法和手段去解決實際問題，因此是一門有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的核心專業(yè)課程，是當代科技和工程技術人員必須掌握的重要方法[1]。我校大部分理工科類專業(yè)如化學工程與工藝、材料成型及控制工程、食品科學與工程、生物工程等均開設了該課程，但是在傳統(tǒng)的教學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、學生厭學的不良局面，背離了開設該課程的初衷。針對上述情況，我們以培養(yǎng)學生創(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、課程教學設計、課程實踐、考核方式等方面進行改革探索，構建了和諧高效的創(chuàng)新課堂生態(tài)，充分調動了學生的創(chuàng)造力和探究精神。
　　一、師生合作共建課程資源
　　我院食品科學與工程、生物工程和植物科學與技術3個本科專業(yè)均在第5學期開設實驗設計與數(shù)據(jù)處理課程，32學時，其中上機實踐8學時。所選用的教材為化學工業(yè)出版社李云雁等編著的《試驗設計與數(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、正交設計、均勻設計、回歸正交設計和配方試驗設計方法，注重試驗設計和計算機軟件在數(shù)據(jù)處理方面的應用，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，適合讀者拓展性學習，方便讀者，增加閱讀性，總體來說是一本質量不錯的本科生教學用書。但是，書中列舉的多數(shù)是與化工、材料等專業(yè)有關的案例和習題，學生不能很好地聯(lián)系本專業(yè)的實際問題，一定程度上造成理論脫離實踐�；�于“師生合作”理論，引導師生合作、相互學習，充分發(fā)揮學生在教學中的主體地位，焙養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新研究能力[3]。在互聯(lián)網(wǎng)+共享時代，我們營造以學習者為中心的網(wǎng)絡學習環(huán)境，開發(fā)本課程的專業(yè)案例過程中積極引導學生參與，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。如教材中主要是應用Excel軟件分析處理數(shù)據(jù)，我們在要求學生掌握課本內容的基礎上進一步挖掘Excel各項數(shù)據(jù)化管理功能，引導學生使用Origin、SPSS、SAS等軟件對同一組數(shù)據(jù)進行分析處理，鼓勵學生擴展性學習;（2）對已有資源如教師公開發(fā)表論文或指導本科生畢業(yè)論文中的專業(yè)案例加以甄別、選擇、挖掘，形成本專業(yè)實驗設計與數(shù)據(jù)處理的鮮活實例，引導學生思考總結;（3）根據(jù)學生實際，自主開發(fā)利用身邊新的資源和動態(tài)生成課程資源。如很多學生參加了大學生科技創(chuàng)新訓練計劃、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，在科技項目實施和參賽過程中學生會自然而然出現(xiàn)實驗設計優(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生感受到了課程的價值，也享受了學習的樂趣。今后我們課程資源開發(fā)團隊將利用學校的網(wǎng)絡課程共享平臺，將師生共同/學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)新的知識產物，在課程教學周期中實現(xiàn)學習資源、學習共同體和資源開發(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
　　當前大學生的創(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]。我們在開展實驗設計與數(shù)據(jù)處理課程創(chuàng)新教學的實踐中，以問題為中心，以學生自主探究為基礎，以能力培養(yǎng)為目標，加強課程設計和教學效果評價，注重學生真實參與，使學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者。例如，在第一次教學課程導入的時候，學生最開始接觸這門課發(fā)現(xiàn)課程課時少、內容多、公式復雜時往往容易出現(xiàn)“不重要、學不好、枯燥無味”等消極心理，如何讓學生提振信心，感受到課程有趣有用是當務之急。在教學過程中從學生關心身邊的熱點問題如社會實踐調查、畢業(yè)論文、虛假廣告數(shù)據(jù)等導入，闡述課程實用性;通過試驗設計發(fā)展史的案例體現(xiàn)實驗設計的價值;引入“數(shù)據(jù)分析師”這一高大上職業(yè)讓學生產生職業(yè)遠景，拓展性學習提升競爭力。又如學習第二章試驗數(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和培養(yǎng)，學生通過這種創(chuàng)新性擴展性學習，過程具有挑戰(zhàn)性，激發(fā)了學生的探究興趣，有助于啟發(fā)思維和加速個人成長。

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