动物科学试验设计与数据处理案例法的应用

黄 进，殷海成，张 勇，乔汉桢，王金荣

（河南工业大学生物工程学院，郑州 450001）

动物科学专业试验设计与数据处理课程是应用概率论和数理统计原理来研究生物界数量变异规律的一门学科，是动物科学专业本科生必修的一门专业基础课。该课程实用性很强，目的是培养学生收集、整理、处理信息和资料的能力以及分析、解释统计结果的能力。由于动物试验受到各种条件限制，干扰的因素多，试验误差较大，因此，对试验数据必须进行统计学处理。掌握试验设计方法和试验数据的统计分析方法，学生才能合理地设计试验，从而减少试验工作量，达到节省时间、人力、物力和财力的目的。试验设计与数据处理是当代诸多行业从业人员必需掌握的方法，是学生将来从事生产、科研和管理工作所必需具备的专业技能，对学生综合能力的提升具有重要的作用。因此，试验设计与数据处理课程必须以提高学生的实际应用能力为目的，对目前的教学内容和教学模式进行改革。将案例教学法应用于试验设计与数据处理课程的教学中有助于将传统教学重知识传授、轻能力、轻创新的填鸭式教学模式向重知识、重能力、重创新的模式转变。有利于提升学生理论联系实际、解决实际问题的能力。

1 案例教学法

案例教学法起源于20 世纪初的美国哈佛商学院[1]。案例教学法是指教师根据教学目的把来自于行业的真实情景或者事件加以典型化处理，形成独特的案例，供学生思考分析和决断。通过这种方式来促进学生进行独立思考，主动参与课程讨论，从而提高学生分析问题和解决问题的能力，达到教学目标。案例教学通过将学生引入特定的情境中，通过老师和学生对案例的剖析、讨论，有利于培养学生的逻辑思维和推理判断能力[2]。案例教学由于其独特的实用价值，现已广泛应用于医学、经济、管理、统计、财会、建筑、食品、旅游等诸多学科的教学中[3]。现代教学理念强调对应用型、创新型人才的培养，在试验设计与数据处理课程中引入案例教学，有助于加深学生对该门课程的理解，有助于在日常工作学习中灵活运用该门课程的知识去解决实际问题，有助于学生综合能力的培养，有助于现代教学理念的实现。

2 试验设计与数据处理课程教学中存在的问题

动物科学专业试验设计与数据处理课程的教学目标是培养学生科学的统计思维方法，让学生具备基本试验方案设计能力，能够针对饲料工程、动物养殖或动物源性食品工程领域复杂的工程问题设计试验，解决单因素、双因素等基本试验方案，开发满足特定需求的产品，并能够在开发环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素，并具备科学的计算能力和表达能力以及熟练使用Excel、SPSS 或者SAS等数据处理工具的能力。但通过课堂学习，真正能够理解、应用该门课程知识的学生则不多，有的学生认为试验设计与数据处理这门课程是其四年大学生涯中最难的一门课程。在传统灌输式的教学模式下，即使老师讲解的非常精彩、到位，学生还是会存在似懂非懂的情况，更不用说达到完全理解、融会贯通、能够去解决实际问题了。在大四的上半学期刚刚学过该门课程，但在大四下半学期的毕业论文的写作过程中，还是不能运用所学的试验设计与数据处理知识来解决毕业论文中的实际问题。究其原因，是该门课程理论公式和计算较多，难以理解又枯燥无味。常规教学方法不容易让学生产生兴趣，学生容易出现睡觉、不听讲的情形。另外，本科生接触的实际问题有限，尚处在理论学习阶段，对抽象的数理统计方法在实际工作中的应用没有概念[4]，学生没有体会到试验设计与数据处理这门课程的实际魅力和价值。传统的教学方法很难达到教学目标。

3 案例教学法在试验设计与数据处理课程教学中的应用

3.1 案例的选取

在教学中恰当运用案例，有助于教师阐明问题,突破课程的重点、难点、疑点，培养学生分析问题和解决实际问题的能力[5]。教师要根据教学目的编写教学案例，应根据教学内。容的重点、难点、学生的知识结构和认知能力来编写案例。案例教学的目的是辅助学生理解教学内容。编写的案例必须实用、准确、严密、完整、具有一定的代表性，并能够激发学生的兴趣。教师应根据教学目标选择贴近于学生生活、易于学生理解、能引起学生兴趣的案例。因此，教师在选择案例的时候要遵循几个原则。

首先，不选择过于抽象的案例，要从学生身边的现象去寻找案例，减少学生对案例的陌生感。其次，案例要有趣味性，有趣的案例才能调动学生兴趣主动参与其中。第三，案例要有典型性，典型的案例能准确揭示知识点的本质，利于学生深刻理解。最后，案例还要有知识性和实用性[6]。

动物科学专业的试验设计和数据处理的案例可以来自于动物科学领域的文献、实际遇到的问题或综合整理的相关资料，从真实、典型事件中提炼出来。可以以学生每天都会接触到的鸡蛋、肉类为案例来学习试验设计和数据处理方法。也可以鼓励正在参与教师研究项目的学生提供案例供大家分析讨论。案例可以是文字性的，也可以以视频的形式呈现。

3.2 教学设计

案例法和举例法不同，案例法不局限于某一个理论、知识点的学习，而是侧重于对学生综合能力的培养。教师根据案例设计教学过程，明确案例分析的目标，并制订出详细的教学进度表[7]。案例教学法突出的是尊重学生独立自主的主体地位。可以通过1个或几个动物科学领域的案例进行讲授，让学生综合掌握一系列相关知识与理论。例如，在学习多因素试验设计方法时，以影响蛋品质的问题来设计案例，让学生通过观察，自主查阅文献资料，寻找影响试验的因素、设置合理的水平数、确定要测定的指标，自主分析应采用哪种试验设计方法，采用何种数据处理方法。学生分组，并让他们按自己的思考来设计试验，处理数据。通过案例，不仅增强了学生的兴趣，而且有助于学生试验设计与数据分析思维的培养，有助于情感目标的达成。

3.3 教师在课堂中的作用

在案例教学实施的整个教学过程中，教师应注意提高学生的自主学习、合作学习以及探究学习的意识，注重激发学生的积极性和主动性。教师教学时根据案例要给学生较大的思维空间，先让学生发挥自己的想象力，从不同角度去挖掘探讨，得到一个大家都比较认同的答案。最后，教师把不同组学生的处理方法和结果进行比较和讲解。课堂上突出学生的主体地位，课堂气氛就会十分活跃。教师把控节奏，适时调节课堂氛围。学生从教师的比较讲解中更容易发现自己所设计试验的缺陷。最后，教师根据整体课堂反馈，课后及时进行教学反思、总结，进一步提高教学水平[8]。

3.4 改革考核方式

课程考核的目的是检查和评价教学效果，客观、全面、真实地反映学生的实际学习效果，发现教学问题， 反馈、 改进教学方法的有效途径[9-10]。目前，学生的总评成绩由平时成绩和期末卷面笔试成绩按一定权重组成，平时成绩由作业、课堂提问所组成。随着案例教学法在试验设计与数据处理课程中的应用，传统的考核方法已经不能对教学效果做出全面、客观的评价。因为目前的考核方法难以反映出学生统计思维、创新意识和联系实际的能力。因此，应对考核方法和标准进行改革，设计更为开放的考核形式，不追求答案的统一和唯一，要更加注重对具体问题思考过程的考核。

目前，数理统计的分析方法在各行各业中应用非常广泛，被认为是21 世纪最有发展前途的学科之一[11]。数理统计方法的应用极大地促进了科技的发展。试验设计与数据处理是一门理论性和应用性很强的课程，对学生工作、学习中专业素养的培养起到重要的支撑作用。目前我国工程教育认证的基本理念是以学生为中心，以成果为导向（Outcome-based Education，OBE）[12]。因此，为了学生达成课程培养目标，一切教学活动应该以围绕课程培养目标、激发学生兴趣、发挥学生学习的主动性为目标。实施案例教学模式有助于培养动物科学专业学生的专业认同感，将有助于这一教育理念的实现。