食品专业“试验设计与统计分析”课程教学改革的探索

李 伟 胡冬梅

（北京林业大学生物科学与技术学院，北京 100083）

“试验设计与统计分析”是高等学校食品科学与工程专业的一门基础课程。其教学目标是使学生掌握试验设计的基本原理和统计分析的基本方法，并针对食品资源开发、加工工艺、食品质量等实际问题正确地加以应用，从而为学生从事食品科学研究奠定基础。我国的森林资源丰富，有8 000多种林业食品资源，是“绿色食品”“有机食品”和“特色食品”的重要来源［1］。对高等林业院校创办的食品专业来说，森林食品资源是专业特色的最重要体现。因此，根据高等林业院校食品专业的特点，进一步深化“试验设计与统计分析”课程教学的改革，以提高学生分析问题和解决问题的实际能力，是任课教师的责任。

为了保证和提高理论教学与实践教学的质量和效率，笔者从强化课程定位、完善课程教学内容、优化课堂教学方法、实施多样化教学手段和丰富实践教学形式等方面入手，对高等林业院校食品专业的“试验设计与统计分析”课程教学改革进行了探索，并取得了良好的教学效果。

一、强化课程定位

为了推动食品科学的发展，必须进行科学的试验和调查，并对获得的数据进行科学的整理和分析。试验设计与统计分析不仅能够提供试验或调查设计的方法，还能够提供整理、分析资料的方法，并能够对变量间的相互关系进行研究。食品试验设计与统计分析是数理统计原理和方法在食品科学研究中的具体应用。我国森林食品资源丰富，森林中的木本、藤本、草本、真菌、可食动植物等种类繁多，在食品原料中占有极其重要的地位，开发空间和发展潜力巨大。调查研究、产品研发、科学试验是促进森林食品工业发展的关键因素。因此，食品专业“试验设计与统计分析”课程应定位于基础性课程，教师在授课过程中必须让学生对此有一个深刻的认识。

二、完善课程内容

（一）课堂教学内容的设置

目前，全国开设了食品科学与工程本科专业的高校共有217所。这些高校既有“985”高校、“211”高校、教育部直属高校，也有省属高校或独立学院，包括综合、工科、农林、工商、医学、师范、民族等各类高等院校［2］。

不同科类高等院校的行业背景和专业建设方向存在较大的差异，所以所开设的食品科学与工程专业在教学对象和教学重点方面也不尽相同。高等林业院校开设的食品专业起步较晚，在专业方向上普遍带有林业行业背景，食品开发和研究的对象多以森林食品资源为主，所以“试验设计与统计分析”课程的课堂教学内容设置应紧密结合我国林业行业的特点，体现行业特色。例如，在教材选择上，以王钦德、杨坚主编的教材为主［3］，同时把高等林业院校林学专业的“林业试验设计”［4］“田间试验与统计分析”［5］等课程的教材作为参考教材。在课堂教学内容设置上，增添了基于田间开展的试验设计方法和统计分析方法，如平衡不完全随机区组设计、拉丁方设计、裂区设计等。在课堂案例分析方面，依托于林业行业特色，提高了以森林食品资源为试验设计内容的比例。

（二）实践教学内容的设置

“试验设计与统计分析”是一门实用性很强的课程。食品科学在原料、生产工艺、质量控制等方面具有特殊性和复杂性，科学地进行试验设计和统计分析对获得正确的结论尤为重要。高等林业院校食品专业的人才培养目标定位于培养能够从事林业食品科学研究和产品开发的兼具食品专业理论与实践技能的创新型人才，再加上森林食品资源种类多样、类型复杂、加工方式各异［6］，所以“试验设计与统计分析”课程必须加强食品试验设计与统计分析方面的实践教学，设置的实践教学内容不仅要有利于巩固学生对理论知识的理解和掌握，还要有利于培养学生解决复杂的实际问题的能力。

根据实践教学的目标和要求，“试验设计与统计分析”课程实践教学内容包括教学案例分析、科研实例分析、课下作业和统计学分析软件使用、课程讨论等。①教学案例分析：“试验设计与统计分析”的课堂授课除了讲解最基本的理论之外，很大一部分内容是对一些典型的食品试验设计案例进行深入的分析和讨论。学生通过参与其中，增强了感性认识，提升了学习的积极性。②科研实例分析：科研实例分析通常选择学生正在参与或主持的科研项目，重点引导学生选择正确的统计方法，以科研实例说明试验设计方法对试验分析结果的重要性。③课下作业和统计学分析软件使用：根据讲课内容适当布置课下练习题和思考题，要求学生自己动手设计试验并获取数据，然后利用统计软件处理试验结果，最后结合具体实例进行相关问题的专题讨论。④在课程教学的最后，教学大纲安排了4学时的讨论课，要求针对整个理论教学内容和实践教学内容、各试验设计方法的优缺点及其之间的相互关系以及及统计软件的实际应用等展开充分的讨论，使学生更加深刻地认识合理的试验设计和统计分析方法对食品科学研究的重要意义。

三、改进课程教学方法和手段

（一）优化教学方法

教师在掌控教学效果方面具有举足轻重的地位和作用。任何一种教学方法都不是万能的，每一种教学方法都有其局限性。教师必须了解各种教学方法的优缺点，用其所长，避其所短［7］。

近年来专题讨论在课堂教学中被广泛运用。其优点很多，如果组织得当，能够充分发挥学生的主动性、独立性和创造性，有利于培养学生的合作意识以及开展科学研究所需要的分析问题、解决问题的能力。但是，如果组织不好，专题讨论就可能演变成少数人漫无边际的争论［8］。例如，“试验设计与统计分析”课程教学专门设立了“多重比较”这一章节，将其作为学生必须掌握的重点内容之一。虽然在课堂教学中教师重点讲解了“多重比较”常用的几种方法，但是学生要真正掌握并灵活运用这些方法，还会遇到很多实际的问题。如在两因素的完全随机区组试验设计中，方差分析的结果是“交互作用存在”，而且差异显著。在这种情况下，“处理间如何进行多重比较”问题的提出就是考察学生是否灵活掌握了“多重比较”的关键点。因此，在讲授这部分内容时，笔者一般采用专题讨论的方法。首先，布置问题“怎样进行处理间的多重比较”，然后由学生根据自己的理解提出“A因素不同水平下的B因素进行多重比较”“B因素不同水平下的A因素进行多重比较”“处理组合间进行多重比较”3种情况。但是，对“具体应采用哪种情况进行多重比较”，学生一般会争论得比较激烈。这时候，笔者再根据试验目的讲解3种多重比较各自适用的范围，从而使学生更容易理解与掌握，并对所学知识产生浓厚的兴趣，进而获得较好的课程教学效果。

在“试验设计与统计分析”课程教学中运用案例分析教学法，能够充分调动学生的主动性和积极性，并引导学生学会举一反三地解决科研实践中的实际问题。因此，笔者在“试验设计与统计分析”课程教学中实施案例教学时，一般会将学生参与或承担的科研项目选为课程案例，这样既符合课程教学内容的要求又具有实际意义。案例教学通过与科研和生产中的实际问题紧密结合，不仅可以让学生将一个案例中的知识运用到其他案例中去，达到提高学生创新能力的目的；而且使“试验设计与统计分析”课程能够对学生产生足够的吸引力。例如，在“平衡不完全区组”一章的讲授中，虽然田间试验的案例更容易讲解，学生也比较容易理解，但是对食品专业学生来说针对性不强，而选择与食品相关的案例则会更容易吸引学生。因此，笔者选择了“不同风味的饮料品尝试验”作为“平衡不完全区组”一章的课堂教学案例。在讲解该案例时，笔者首先指出如果要求每个专家都去品尝所有类型的饮料，那么这个试验设计就是一个完全随机区组设计；然后提出如果需要品尝的饮料类型很多，那么可以换一种试验设计方法，即没必要要求每个专家把所有类型的饮料都品尝一遍，而是有选择地让专家品尝其中的部分饮料类型，这就是一个平衡不完全区组试验设计方法。通过这个案例，学生很容易就理解了平衡不完全区组试验设计方法的本质以及其与其他相关试验设计方法的区别。

（二）采取多样化的教学手段

多样化的教学手段是提高教学效果的重要举措。不同的教学手段各有利弊，教师在教学过程中，应根据实际情况整合各种教学手段的优势，采用多样化的教学手段，使学生集中利用课堂时间深刻理解授课内容，以达到良好的教学效果，同时节省学生课下复习的时间，减轻其学习负担。

多媒体教学手段使用起来比较方便，适用的内容广泛，可以使课堂讲授更加生动，所以成为课程教学中采用最多的教学手段。但是，多媒体教学手段在课程教学中的使用也存在展示的内容比较枯燥乏味、文字过多、教师照本宣科、难以吸引学生的注意力等问题。例如，“试验设计与统计分析”课程的教学内容决定了其多媒体教学课件中必定会出现很多的文字和数学表达公式，所以如果单纯采用这一教学手段，学生的注意力很难集中。因此，笔者在运用多媒体教学手段的同时，还会根据授课内容对教学手段进行适当的调整，综合使用多种教学手段，如在讲授数学表达式或公式时，会通过板书进行数学推导，或者为学生指定课下阅读内容，引导学生自学。

相对于多媒体教学手段来说，板书是我国传统的教学手段。板书的运用可以很灵活，有利于教师与学生之间形成很好的互动，也有利于使学生的注意力更加集中，使学生能够紧跟教师的授课节奏。但是，在实际教学过程中，如果单纯采用传统的板书教学，可能会导致授课时间较长而课堂传授的信息量却不多，难以符合现代教学的效率要求。例如，笔者在讲授“试验设计与统计分析”课程中的“多重比较的表示方法”时，遇到了两难的情况——三角形表示方法虽然容易理解，但是科技文章中很少使用；字母表示方法虽然常用，但是如果不具体讲述其整个过程，学生又很难理解。在这种两难情况下，如果教师单纯运用多媒体教学手段开展教学，学生则无法正确掌握字母表示方法。因此，笔者在运用多媒体教学手段的同时，还辅以板书手段，按照步骤逐一讲解，以便于学生理解。

（三）丰富实践教学形式

“试验设计与统计分析”课程的教学内容强调应用性，如果学生只会机械地死记硬背，遇到实际的具体问题不会灵活应用所学知识予以解决，那么就达不到设置该课程的目的。因此，加强学生实践能力的培养对提高“试验设计与统计分析”课程的教学效果至关重要。为此，笔者根据“试验设计与统计分析”课程教学内容的特点，采取课程设计、课程实习、毕业设计等多样化形式开展实践教学。

“试验设计与统计分析”课程的开课时间一般在大学三年级的下半学期，此时很多学生已经参与了教师的科学研究工作，或者正在进行其他课程的工厂实习或调查实习，甚至于有的学生已经开始了自己的毕业设计试验。因此，在“试验设计与统计分析”课程教学过程中，学生会根据自己的实际需要提出各种各样的试验设计和统计分析问题。于是，笔者以这些学生的亲身经历为案例，在课堂上进行案例分析，或者进行有针对性的指导，通过理论与实践的紧密结合提高学生的实践能力和应用能力，同时也达到显著提高教学效果的目的。

教学无终点。通过课程教学改革的实践过程，笔者认识到，“试验设计与统计分析”课程要达到良好的教学效果，必须在实践中不断探索，在探索中不断总结；同时，要多从学生的角度考虑问题，通过科学、合理地组织课程教学，培养学生的学习兴趣，使学生能够对课程有一个清醒的认识和定位，使学生不仅掌握试验设计和统计分析的基本原理而且能够灵活运用其基本方法解决食品科学研究中的试验设计和统计分析问题，从而达到课程教学所设定的培养现代化实用型与复合型专业人才的目标。

［1］任迪峰，王建中，张柏林，等.面向21世纪高等林业院校食品专业发展初探［J］.中国林业教育，2006，24（1）：18-21.

［2］姜启兴，夏书芹，夏文水.我国食品专业现状比较分析初探［J］.中国轻工教育，2010（2）：10-12.

［3］王钦德，杨坚.食品试验设计与统计分析基础［M］.2版.北京：中国农业大学出版社，2009：1-323.

［4］续九如，黄智慧.林业试验设计［M］.北京：中国林业出版社，1995：1-144.

［5］明道绪.田间试验与统计分析［M］.北京：科学出版社，2009：1-269.

［6］王达明.林业与食品生产［J］.云南林业科技，1998（3）：87-88.

［7］黄治国，熊俐.“试验设计与统计分析”在生物类专业大学生科研素质培养中的作用［J］.四川理工学院学报：社会科学版，2007，22（10）：128-129.

［8］周鑫斌，赖凡，刘峰.“试验设计与统计分析”课程教学改革探索［J］.安徽农业科学，2010，38（28）：16042-16043.