【“试验设计与数据处理”课程教学改革的实践与思考】 误差数据处理课后答案
时间：2019-01-13 03:29:32 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
“试验设计与数据处理”课程具有公式多、计算多、图表多等特点，涉及较多概率论基础知识，课程本身的繁杂性决定了理解和掌握起来难度较大。基于此特点，程江峰[1]从商业统计软件的选用、课件制作、上机操作和完善考试的角度介绍了教学新思路。笔者基于给青岛农业大学制药工程、药学两专业学生的授课实践，从改革教学内容次序、教学方法及考试策略等方面谈谈思考和实践。
改革教学内容次序
基于数据处理技术总是伴随试验设计方法出现的考虑，统编教材《试验设计与数据处理》先介绍了数据处理部分，即试验数据的误差分析、方差分析和回归分析，该部分需要概率论、数理统计等数学理论和知识作基础；然后介绍试验设计部分，即单因素试验、双因素试验、正交试验以及均匀试验设计方法，一些内容需要应用数据处理部分得出的结论。
考虑到学生数学课学时相对不足，概率论、数理统计的知识基础薄弱，部分学生必然产生胆怯心理，进而可能演化为难以理解、学生厌学、课堂枯燥乏味、教师厌教的悲惨局面。第一次课大部分学生显露出的忧虑情绪证实了我们的预测。若不能较早地消除学生的疑虑，势必会影响到接受和应用效果。我们在编写教学大纲时对教学内容作了大胆的调整，即按照由简单到复杂、由浅入深的思维发展规律，先讲单因素试验、双因素试验、正交试验、均匀试验设计等常用试验设计方法及其常规数据处理方法、再讲误差理论、方差分析、回归分析等数据处理的理论知识，最后将得出的方差分析、回归分析等结论和处理方法直接应用到试验设计方法。受学时限制，本课程共计36学时，我们安排绪论和常用试验设计方法及其常规数据处理方法约占1/4的学时数。其目的是让学生先熟悉试验设计方法，并掌握常规数据处理方法，使学生较早地感受到应用试验设计方法指导实践的“收获”，从而激发、维持学习兴趣。
作业和课堂表现表明，大部分学生由怯学逐渐过渡到爱学、乐学，取得了良好的教学效果。
改革教学方法
本课程内容难度大，学生只有从 “要我学”转变为“我要学”，才能事半功倍，学好、用好。启发式教学要求教师“运用各种教学手段，采用启发诱导方法传授知识、培养能力，使学生积极主动的学习，以促进学生身心发展”。[2] 目前研究型、启发式教学已成为课堂教学的发展方向。
1.重视“第一课”，激发学习热情
第一课主要从三方面激发学生的学习兴趣。
首先介绍试验设计的发展史，以经典事例感染学生。上世纪40年代，在第二次世界大战期间，美国军方大量应用试验设计方法。1949年，以田口玄一为首的统计学家在日本电讯研究所发展了正交设计法，给该所带来几十亿美元的效益。二战后，日本工业生产飞跃发展的原因之一就是在各领域普遍推广应用正交试验设计法。1978年，为适应导弹设计的要求，我国方开泰教授和王元院士提出了 “均匀设计”法。学生们听得津津有味，激发起强烈的学习热情。
然后是从学生专业实验、毕业论文、考研深造、就业及创业等需要出发，介绍学习本课程的一些潜在的收益，使学生体会本课程对学生实践能力和科研素养的提高大有裨益。
最后以笔者亲历的漂白剂、杀菌剂、供氧剂的过氧化碳酸钠合成工艺的研究为例，由单因子试验设计开始，逐步引入多因子试验、正交试验和均匀试验设计，使学生意识到为“多、快、好、省”的进行科学研究必须采用合适的试验设计与数据处理方法。以我们自己的科研成果和科研方法唤起学生的学习欲望，直接激起学生发现、探索问题的兴趣，使学生进入有意义学习的心理状态。
2.以多种方式进行启发式教学
⑴适时创设问题
由于未按教材顺序授课，教师有了实施启发式教学的更大空间。在讲授常用试验设计方法和常规数据处理方法期间，适时的创设问题，逐步把学生引入到新领域中去，使学生产生“那边风景更好”的探索欲望，同时也增强了教学内容的有机联系。例如在讲授单因素试验设计时创设的问题有：当所有因素的水平都不变时重复实验的数据符合什么规律？当只改变一个因素的水平时，结果的变化体现了谁的贡献？怎样定性地判断该因子影响的显著性？有无定量的判断方法？通过这些问题，把学生引入到误差理论、方差分析等数学理论上去，拓展了学生的思维空间，为以后的数据处理部分的讲解埋下了伏笔。
除了重视为增强不同章节内容间的联系创设问题外，我们注意在每个知识点皆选择联想、对比、由浅入深等方法激活学生的思维。比如在介绍判断数据是否异常的“拉依达”准则即“3s”准则前，我们增加了教材上没有的随机误差分布理论和“3σ”准则，启发学生思考：两个准则的异同？为什么常用“3s”准则？为什么教材上 “3s相当于显著性水平α=0.01”用了“相当于”三个字？类似问题学生通常能在教师引导下自己找到答案。
⑵及时进行课堂小结和作业点评
笔者认为小结和作业点评是启发式教学模式的一个重要环节，尤其是对内容较繁杂的课程。教师在学生完成学习任务的基础上，通过疏理学生的认识结果，得出总结性的结论，使学生由形象思维向抽象思维迈进，达到去伪存真、强化思维训练的目的。
⑶诱导学生主动提问和敢于质疑
对于创设问题教学，“问题”常是教师课前设置好的，分析问题的思路、角度及问题的答案也常是按教师事先准备好的去演变，教师基本上处于主角地位。笔者担心仅采用这种方式会在某种程度上形成学生对教师的依赖。问题式教学法应该是师生互动，即教师问学生和学生问教师，其中更重要的还是要激发学生主动思考、主动提问、并敢于阐述自己的见解和超越教师及教材。
完善考试策略
笔者认为考试的功能不仅在于检验学习成效，更重要的还在于发展、深化学生对本课程的认识，备考及考试过程应该是巩固、提高过程。本课程采用闭卷考试，授课期间就经常强调考核重点是对理论知识的实际应用和理解，提醒学生平时不认真学、一到考试靠死记硬背突击过关的做法将遭遇失败。教师精心设计了包括选择、判断、简答、计算等题型的试题，几乎没有靠死记硬背就能做对的题目。其中计算题给出了部分中间结果以减少计算量，而把重点放点知识点之间的联系上。学生的成绩比较理想，主要原因还是平时加强了学习和思维方法的引导、训练。
参考文献：
[1] 程江峰. “试验设计与数据处理”课程教学新思路[J] . 教书育人，2007 （6） ：49.
[2] 郭方玲.启发式教学[M]. 青岛：青岛出版社，2006： 18.
