食品试验优化设计课程教学改革与实践

杜双奎 张国权 于修烛

摘要：本文对食品试验优化设计课程教学内容、教学方法、教学手段、教学观念等方面改革与实践进行分析阐述，旨在构建合理的课程结构体系，加强学生实践能力、创新能力以及综合素质的培养，以期为提高食品科学相关专业食品试验设计、优化教学质量提供新思路。

关键词：食品试验优化设计；教学改革；实践

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1002-4107（2012）03-0013-02

试验优化设计是以数理统计为基础，按照试验设计原理，科学而合理地提出试验方案，指导试验的正确实施，达到以最经济的试验投入获得尽可能多的数据信息；然后用科学的统计处理方法进行数据分析，得出可靠的结论以指导生产及科研实践[1]。试验优化设计是对试验进行优化设计与分析的一种现代通用技术，是各种工程人员必备的基本能力[2]。食品试验优化设计是试验优化设计在食品科学领域中的具体应用，是食品科学与工程以及相关专业必修的专业基础课。通过本课程学习，使学生掌握试验设计的基本原则及常用方法，培养学生从事试验研究工作的能力，培养学生严谨求实、理论联系实际的科学态度，培养学生独立地获取知识和综合运用知识的能力，全面提高学生的综合素质，使其成为高质量的应用型人才。

经过多年的教学实践，我们不断总结，不断完善，基本形成比较系统的教学体系、教学内容和教学方法，建成 “食品试验优化设计精品课程网站”。现就本课程教学谈几点体会与思考，以期与同行进行交流。

一、优化教学内容，提高教学效果

选取优秀的教材，是课程教学取得良好效果的重要基础。为满足食品科学与工程专业、食品质量与安全专业对学生的培养要求以及未来食品企业的研发需要，结合专业情况和教学实践经验，我们编写了“十一五”规划教材——《试验优化设计与统计分析》，并于2010年6月由科学出版社出版。该教材在内容上重点突出了应用性和实用性，减少了复杂的、抽象的数理统计公式的推导，强化了理论与实际的结合。例如，删除统计概率计算，强化显著性检验的应用和理解；弱化多元统计分析、可线性化回归分析内容，强化和突出了正交试验设计、均匀设计以及回归设计内容；增添了许多与食品相关的、反映现代食品科研水平的典型案例；增加了常用统计软件Excel在数据处理中的应用内容。通过以该教材为基础内容的讲授与学习，使学生迅速掌握试验优化设计的思想和数据处理方法，培养学生从事科研工作的能力，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力。对食品科学与工程学院近年来的学生毕业论文进行抽样分析可以看出，单因素试验设计、正交试验设计的利用率高达90%以上。学生能紧密结合食品生产，正确地进行选题、设计和实施，正确运用适宜的统计方法对试验结果进行分析，得出合理的有效结论。

二、改革教学方法，加强学生综合能力的培养

食品试验优化设计是一门既有理论又有实践的专业基础课。在教学过程中，要注重培养学生独立获取知识、发现问题、解决问题的能力。在教学方法上，要改变传统的“灌输式”、“填鸭式”的教学方式，更多地采用启发式、讨论式和答疑式等，给学生营造多样性的学习空间。在教学过程中，根据教学内容的要求、重点、难度，分别采用不同的教学方法，取得了较好的效果。

对试验优化设计的基本概念、基础理论以讲授为主，力求深入浅出、讲深讲透。例如，本课程最重要、最基础的内容“方差分析的基本思想和步骤”一节，采用启发式讲授，首先给出某食品企业不同污水处理方法的实验结果，然后引导学生分析实验结果的差异性及其原因，最后引出方差分析统计量的构造方式、显著性检验等；对于复杂的数理统计公式，淡化推理过程，着重讲清分析思路，启迪学生的逻辑思维能力；对于统计图表的绘制，如直方图、回归图、折线图、因素水平趋势图等，则采用Excel软件现场演示说明，介绍如何利用绘图向导，根据试验数据性质选择合适的图表类型，添加趋势线、误差线、次坐标等，如何完善图表格式使其规范化等，使学生的计算机应用知识与专业基础课程内容有效对接，从概念到方法、从理论到技术，全面加深学生对所学知识的理解。

对于适宜自学的内容，则采用讨论法，例如，“多因素试验设计”一节，首先安排学生自学，根据前边掌握的知识提出设计方法，然后分组讨论，分析不同方法的优缺点，最后由教师总结、归纳，启发学生提出问题、分析问题，最终解决问题。在这种教学方式中，学生是主体，能充分发挥学生学习的积极性与主动性，学生自学能力、思维能力、表达能力等得到全面锻炼与提高。

对计算内容较多的章节，辅以大量作业加强练习。譬如，基本统计量计算、假设检验、方差分析、回归分析等必须掌握的内容，在重点讲清分析思路和分析过程的基础上，安排一定数量的作业让学生训练。同时，积极指导学生正确使用相关统计软件去分析有关问题。譬如，指导学生使用Excel软件进行批量样本的统计量计算、单双样本数据假设检验、单（双）因素试验资料方差分析、回归分析等；指导学生应用DPS软件完成复杂的方差分析和回归分析，正确应用DPS进行正交试验设计、均匀试验设计和回归设计等。这种教学方法不仅可以使学生及时巩固所学内容，而且也能提高学生的实践动手能力，对疑难问题能够得到及时解决。

食品试验优化设计课程有着比较深的逻辑性和数学理论，是应用数学的应用再现。数学知识的缺乏，会加重学生学习的思想负担，严重影响学生学习的兴趣和学习质量。因此，在第一节课，首先给学生进行启发性说明，讲清本门课程的学习目的、学习方法以及如何克服数学障碍等，消除学生学习忧虑、增强学习信心是必要的。我们引导学生充分认识食品试验优化设计课是一门应用性较强的工具课，不是数学课。作为工具课，关键应在应用中去学习，边应用边学习掌握。在学习时，贵在领会基本试验设计思想，进而掌握必要的设计方法，最终才能灵活地运用到实践中。在授课中，我们多以本院研究生、本科生近年的优秀毕业论文、试验数据为讲解素材，深入浅出地分析其研究论文的设计思想、设计方法以及数据处理，取得了理想的教学效果，学生满意度达到98%，学生评教成绩一直保持在93分以上。

在考试命题上，打破传统，避免死记硬背的应付式考查，注重学生的知识应用能力和分析问题能力的考查。譬如，设计单因素试验方差分析结果的说明、正交试验结果的分析说明、多因素试验的灵活设计等试题。由近5年学生考卷分析来看，90%以上的学生基本掌握常用试验设计方法，能够进行合理的数据处理，达到预期的教学目的。譬如，学生可以正确运用所学的全面试验设计、正交试验设计等方法进行严密的试验设计，能正确运用数据处理方法进行数据分析，给出合理的结论。

实行科学的考核评价。学生总评成绩由平时成绩、笔试成绩及实践成绩三部分组成，其中平时成绩占20%、笔试成绩占50%、实践成绩占30%。平时成绩主要考核学生的上课状态与作业完成情况，可杜绝平时不认真上课、不做作业的现象；笔试成绩主要考核学生应用所学知识解决和分析具体问题的能力；实践成绩主要考核学生应用统计软件处理分析实际数据的能力。采用综合评定考核方法更能客观地反映出学生的真实水平，综合考查学生的学习效果，也可以反映出教师授课的实效和存在的不足，以便及时改进，逐步提高授课质量。

三、采用多媒体教学，激发学生学习兴趣

伴随教学内容的改革，在教学中，我们根据所授内容，借助现代化多媒体进行教学，激发学生学习兴趣，培养学生的创新精神，教学效果较好。通过现代化教学技术的应用，不仅提高了教学效果，而且为学生创造一种全新的知识探求方法和学习方法[3]。多媒体教学的应用，丰富了教学内容，使授课生动活泼；可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理解。同时，多媒体教学使数据处理软件的演示和讲解成为可能，为课程的应用化和实用化提供有效的平台。通过讲解演示，学生掌握了相关的常用数据处理方法，能够运用Excel进行基本统计运算，运用DPS进行多元统计回归分析和方差分析，应用Design expert进行响应面设计、模型建立与分析等。近5年，食品科学与工程学院本科生、研究生科研论文中的试验设计与数据处理方法的应用更为严谨合理，论文数量与质量明显提高。

四、更新教学观念，注重学生综合素质培养

在教学过程中，要把传授知识、培养能力和提高综合素质紧密地结合起来，对学生进行辩证性思维教育，培养学生的逻辑思维能力和创新精神；通过指导学生自学，培养学生分析问题、解决问题的能力；通过批改作业和耐心答疑，培养学生严谨求实的科学态度。

经过几年的探索与实践，食品试验优化设计课程的教学效果得到了提高，在学校教学质量建设评估中获得可喜成绩。2004年 “食品试验优化设计多媒体课件建设”项目通过学校验收合格。2006年 “食品试验优化设计”获得校级精品课程。2007年杜双奎主讲“食品试验优化设计”获校级青年教师讲课比赛二等奖。

总之，食品试验优化设计是食品科学相关专业的一门主要专业基础课，对于培养学生的科研能力和实践能力有着重要的作用，是食品工程人员必备的基本能力，是未来食品工程师共用的语言。随着科学技术的进步，科研、生产的不断发展，食品试验优化设计必将不断地发展和完善，其应用也必将越来越广泛。只有我们不断改革教学内容、改进教学方法，努力培养学生的创新能力和实践能力，培养学生自主学习、主动获取知识的能力，培养学生分析问题和解决问题的能力，才能培养出全面发展的科技创新人才。

参考文献：

[1]周存山，杨虎清，庞林江等.食品试验设计方法课程教学

的改革探索[J].安徽农学通报，2008，（24）.

[2]陈红，黄海东.试验设计与数据处理课程教学改革的探

讨[J].农机化研究，2004，（2）.

[3]刘海英，李丁.试验设计与数据分析的教学改革探讨

[J].吉林教育学院学报，2008，（11）.