独立学院“食品试验设计方法”课程教学改革探讨*

郑守晶，郑明锋

（1.福建农林大学 金山学院，福建 福州350002； 2.福建农林大学 食品科学学院，福建 福州350002）

独立学院教育是我国高等教育的重要组成部分，传统的发展模式主要以规模扩张为主，但随着教学的改革，其发展模式已转向以质量提升为主的内涵式发展[1]。独立学院本科生教育，除了要培养研究型人才之外，更需要培养应用型、创新型人才，从而提高人才培养质量，这也是独立学院发展的核心内容。

“食品试验设计方法”是面向食品科学与工程和食品质量与安全等专业的一门重要基础课程，课程根据试验目的和要求进行科学的试验设计，并对试验结果进行正确地统计分析，得到可靠的试验结论来指导生产与科研实践，具有很强的实用性。随着现代科学技术的不断发展，“食品试验设计方法”已成为食品科学与工程和食品质量与安全等专业科学研究和实际工作不可缺少的工具。通过课程的学习，学生能够运用统计方法和原理对试验设计进行优化，对试验结果进行科学解释，同时，课程为其他专业课的学习提供数据分析的基础，培养学生分析和解决实际问题的能力，从而为从事其他各类相关工作奠定基础。

但是，“食品试验设计方法”课程在传统教学模式下还存在着教学内容多、理论抽象难懂、教学手段单一、教学目的不够突出等问题。有的学生学习了该课程，却对知识理解和具体运用仍显模糊，比如有的学生虽然课程成绩很好，但是遇到简单的实际问题却不会解决；在科研实际工作中，常有误用、滥用统计分析方法等现象[2]。因此，探索相关统计软件在“食品试验设计方法”教学中的应用，具有重要的意义。

Excel （Microsoft Excel）是微软办公套装软件的一个重要的组成部分，可进行各种数据的处理、统计分析等操作，广泛地应用于管理、统计、金融等众多领域，但如果平时对试验数据进行复杂的统计分析，需要很多的公式进行运算，耗费精力大。

DPS （Date Processing System）统计分析软件是目前国内唯一一款集合了试验设计及统计分析等功能，价格适合于国内用户，资料信息方面可确保用户安全，具有自主知识产权统计分析软件。软件工作界面十分友好，系统采用多级下拉式菜单，操作自如，该数据处理软件在技术上已达到国际先进水平，在某些方面已处于国际领先地位[3]。

目前，统计软件在“食品试验设计方法”课程教学改革和实践中应用的相关研究报道很多，但是Excel结合DPS统计软件在该门课程教学中的应用的报道还非常少[4]。因此，本文以“食品试验设计方法”实践教学设计为目标，结合理论教学，探索Excel结合DPS统计软件的应用型教学模式，激发学生的学习兴趣，提高教学质量，培养“应用型、创新型”食品科学专业人才。

1 教学改革的具体措施

1.1 教学内容的传承与拓展

“食品试验设计方法”课程由试验设计和统计分析两部分构成，传统课程的授课模式绝大多数采用板书及多媒体的方式进行基础理论和应用演示。然而，试验设计部分基本都要采用统计软件进行数据处理，离开专业软件几乎是不可能完成的，因此，通过单一的课堂讲授进行灌输式教学是无法完成该课程的教学任务，应将课程的部分内容移入机房，通过统计软件的操作试验完成，否则会很大程度上影响该门课程的教学质量[5]。

针对传统授课过程中出现的问题，将课程原培养计划中的32学时的完全理论教学调整为24学时理论教学和8学时上机实验课，上机实验课统一安排在理论授课结束之后，主要介绍Excel及DPS统计软件的使用。该门课程改革前后的具体变化情况见表1。

1.2 实验教学模块的设置

根据课程的教学大纲要求，结合Excel及DPS统计软件的特点，笔者自编了上机讲义，并为上机教学模块的教学内容设置为以下几个模块。

1.2.1 统计图表的绘制

Excel 支持多种图型，如直方图、折线图、散点图、回归图等。对于统计图表的绘制教学，采用Excel软件操作演示结合上机练习的模式，实验内容包括：⑴利用绘图向导；⑵根据试验数据的性质选择合适的图表类型；⑶添加趋势线、误差线、主次坐标、对数坐标、复式线图、双Y轴复式线图等。通过统计图表的绘制的练习，使学生掌握Excel在图表绘制中的基本方法。

表1 课程改革前后课时分配比较

1.2.2 Excel 在单（双）因素试验方差分析中的应用 方差分析是一种在试验数据的处理中非常实用，而且高效的统计检验方法，主要用于检验试验设计中相关的因素对试验结果影响的显著性的大小。通过上机练习，使学生掌握运用Excel菜单栏中“分析工具库”的“单因素方差分析”模块功能，进行单因素试验（完全随机和随机区组）的方差分析。同时使学生掌握运用Excel菜单栏中“分析工具库”中的“无重复双因素方差分析”工具和“重复双因素方差分析”工具，来判断两个因素（无重复、有重复）对试验结果是否有显著影响，以及判断两个因素和交互作用对试验结果是否有显著影响。

1.2.3 Excel 在回归分析中的应用

Excel 提供了许多回归分析的手段，比如规划求解、内置函数、图表功能和分析工具库等都可以用于回归分析。通过上机练习，使学生掌握利用Excel图表法解决一元回归问题。

1.2.4 DPS 软件在统计假设检验中的应用

DPS 数据处理软件集试验设计、统计分析、模型模拟等功能为一体。通过DPS基本功能的上机演示和相关函数的基本操作练习，使得学生掌握利用DPS统计软件解决假设检验的相关问题，包括平均数、总体方差检验和两样本平均数的t检验等。

1.2.5 DPS 在单因素试验方差分析中的应用

DPS 数据处理系统的试验统计主菜单下，设置有方差分析模块，可以进行单因素完全随机设计分析。在数据块定义之后，选择合适的模块功能，系统立即给出分析结果，包括方差分析表（处理间、区组间和误差平方和、有关F值），各处理间的多重比较。通过上机练习，使学生掌握DPS进行单因素试验的方差分析法。

1.2.6 DPS 在双因素试验方差分析中的应用

双因素试验是指研究的试验指标同时受到两个因素作用，两因素方差分析是讨论两个因素对某研究结果影响的显著性大小。根据两因素试验中是否出现交互作用，是否按照同一处理进行重复试验，可以将双因素试验的方差分析分为无重复和有重复试验两种情况。通过上机练习，使学生掌握利用DPS两因素（组内无重复）完全随机设计和两因素（组内有重复）完全随机设计，来判断两个因素对试验结果是否产生显著影响，以及判断两个因素和交互作用对试验结果是否产生显著影响，并且进行多重比较。

1.2.7 DPS 在正交试验设计中的应用

单因素或者双因素试验，因其因素较少，试验设计与统计分析都较简单。但在实际工作中，往往需要同时考察3个，甚至是3个以上的因素，如果要进行全面试验，那么试验的工作量将呈几何级增加，而且还会受到试验条件的限制难以开展。正交试验设计应运而生，该设计方法能考察多个因素，从而进行多因素试验设计，最终寻求出最理想的水平组合[6]。

对食品科学系近几年的学生毕业论文进行抽样分析，结果表明正交试验设计的利用率高达75%以上。DPS数据处理系统，正交试验结果可以进行直观分析和方差分析，并且能同时进行。如果学生能够密切结合食品生产实际，科学合理地进行选题、设计和试验实施，再利用正确的统计方法对试验结果进行统计分析，即可得到合理的可靠结论。

通过上机练习，使学生掌握利用DPS正交试验设计分析，来分析各因素及其交互作用的主次顺序，判断各个因素对研究的试验指标的影响程度，找出各试验因素的最优水平和在试验范围内的最佳组合，以及考虑交互作用和不考虑交互作用的方差分析。

2 Excel 和DPS统计软件辅助教学效果与评价

2.1 理论课程教学效果

“食品试验设计方法”是一门应用性很强的学科，教学内容的编排应围绕实际技能的培养这个目的进行。虽然改革后的理论学时减少8学时，可以在理论教学过程中减少对公式和定理的分析、推导以及一些繁琐的数学运算过程，降低理论深度，但是应用统计软件辅助教学，着眼于理论知识的实际应用，授课重点转变为对统计分析结果的意义的理解，从而使教学过程变得直观、形象，同时增强了学生对于理论知识的理解以及分析方法的运用，达到培养掌握实际应用技能的教学目标。

2.2 实验课程教学效果

Excel 和DPS实验课程教学模块包含了“食品试验设计方法”课程教学大纲的重点内容，通过8学时的演示及练习，学生掌握了常用的试验数据处理方法，能够应用Excel进行基本的绘图及统计计算，应用DPS软件进行方差分析、回归分析以及响应面设计和模型建立等，提高了学生学以致用的能力。

2.3 课程教学综合效果评价

考试是一种教师普遍用来评价学生掌握知识情况的手段，同时考试成绩也是一种衡量教学过程中教学效果好坏的指标。虽然各个课程的考试各有区别，但其根本目的是相同的，即考试是对学生掌握的知识和技能的考察，通过考试要能提高学生学习的积极性，对教学起到一定的积极推动作用。因此在传统的考试方法的基础上，倡导考试方法的多样化，考试机会多次化，考试结果的人性化。

进行教学改革后，该门课程学生的总评成绩由三部分构成，分别是平时成绩，笔试成绩，以及上机实践成绩。其中平时成绩占10%，主要考察学生的上课状态及作业完成情况；笔试成绩占60%，主要考察学生运用所学知识分析和解决具体问题的能力；上机实践成绩占30%，主要考察学生应用Excel和DPS等统计软件分析处理试验结果的能力。采用该综合评定考核办法能够更加客观、真实的反映出学生的学习效果，同时也便于教师及时的修改授课中存在的不足，提高授课效果及质量。教改实施过程中，2届2个专业的学生的总评成绩比较见图1、图2。

图1 食科专业改革前后成绩比较

图2 食安专业改革前后成绩比较

学期结束后收集学生反馈意见和建议，通过统计，约95%的学生认同该教学方法，认为学习Excel和DPS软件的使用，对于毕业论文的开展和食品试验研究有很大的帮助。通过该门课程的软件学习和应用，不但对理论知识有更深入的理解，而且巩固了课堂理论知识，学以致用，受益匪浅。

3 结论

“食品试验设计方法”是一门实践操作性很强的课程。Excel是常用的办公软件，简单易学，学生适应快。DPS界面友好，是常用的国产统计分析软件，可以实现试验设计、统计分析、模型模拟等功能。随着生物统计和试验设计学科的发展，在高校“食品试验设计方法”课程教学中增加Excel和DPS软件的有机结合的实践内容，能够做到取长补短，不仅可以提高教学质量，也提高了学生学习的积极性，培养了学生解决实际问题的能力，还能为学生将来的就业打下坚实的基础和提供可行之路。