《試驗優化設計與分析方法》研究生精品課程建設與實踐

《試驗優化設計與分析方法》研究生精品課程建設與實踐

文/白曉虎秦軍偉李軼王瑞麗

摘要：研究生精品課程建設是當前我國高校教學改革的重要的內容。本文結合近十年教學實踐，對沈陽農業大學工程學院研究生精品課程《試驗優化設計與分析方法》的教學內容、教學方法和手段、考核方式等進行了探討。

關鍵詞：試驗設計；精品課程；案例教學；實踐教學

作者簡介：白曉虎(1976-)，男，山西渾源人，講師，博士，主要從事農業裝備工程技術研究。

通訊作者：王瑞麗(1970-)，女，河北贊皇人，副教授，博士，碩士生導師，從事智能農業裝備技術和試驗優化設計方面的研究。

中圖分類號:G643文獻標志碼：A

通訊作者：(王瑞麗)

2014年年初，為貫徹落實國家教育部學位與研究生教育工作會議的有關精神，沈陽農業大學進行了研究生課程體系的整體優化，以促進研究生課程教學內容、方法和手段的改革和創新，并設立了研究生精品課程建設專項經費，并將按照擇優(公共課、專業基礎課、一級學科通開課)資助的原則立項碩士研究生精品課程。這些改革和創新必將促進我校研究生教育的發展，提高研究生培養質量。為此，工程學院結合本院實際情況，推薦《試驗優化設計與分析方法》課程參加學校研究生精品課程評選。本文從課程性質、課程重要性、目前存在的問題和教學方法等方面探討該精品課程建設的思路。

一、課程性質和重要性

(一)課程性質

本課程是沈陽農業大學工程學院“機械設計及理論”學術研究生的學位課程(學術方向必修課程)，是“農業工程一級學科”學術研究生的公共與基礎選修課程，也是“全日制工程碩士專業學位農業工程領域”研究生的選修課程。相關課程《試驗設計與統計分析》是“全日制農業推廣碩士專業學位農業機械化領域”研究生的學位課程(領域主干課程)。課程總學時32，包括理論教學26學時，案例分析和討論6學時。該課程是在科學研究中進行試驗優化設計與結果分析所必須的基本理論和方法，以概率論、數理統計為理論基礎，結合科研實踐，經濟地、科學地安排試驗方案、整理試驗數據和分析試驗結果的一項科學技術。通過本課程的學習，要求學生掌握科學試驗過程中常用的試驗理論和分析方法，并通過實踐導出科學的結論。教學過程中應體現實踐性、先進性和前沿性，有利于研究生創造性和創新能力的培養。

(二)課程重要性

《試驗優化設計與分析方法》相關理論在研究生進行科學研究中應用非常廣泛，調查沈陽農業大學工程學院近三年的研究生學位論文發現，有80%左右用到該課程相關理論和方法[1]，其中有的論文主體內容有1/2章節應用該課程主要方法。對農業工程學科權威期刊《農業工程學報》發表的文章調查發現，2015年第一期44篇研究文章中有10篇直接應用到了該課程的相關內容，包括單因素試驗、雙因素試驗、方差分析、回歸分析、正交試驗設計、響應面法設計等。所以，對于農業工程學科的研究生和科研人員來說，《試驗優化設計與分析方法》是至關重要的技術，應該較好的掌握并應用到科研中。

二、存在的問題

(一)教學內容抽象，教學方法簡單

在以往的教學中理論講授較多，與實踐結合不夠緊密，使學生對本課程理解和應用比較困難，體會不到本課程的重要性[2]。課程屬于應用數學范疇，而且概念較多，原理抽象，計算公式冗長復雜，但大部分學生基礎比較薄弱，導致很多學生對本門課程無法掌握和理解。本門課程的講授方式一直都是采用教師在課堂上講，學生在下面聽的單一的授課方式，互動性環節較少，不容易激發學生的學習興趣[3]。

(二)理論教學與實際應用脫節

本課程理論性較強，以往講授過于強調理論環節，并著重統計分析過程，與實際應用缺少銜接。導致學生缺乏學習興趣，并且不能應用于研究之中。

三、精品課建設與實踐初探

(一)教學內容優化與更新

試驗優化設計方法較多，在農業工程領域應用廣泛。授課時要講授農業工程領域相關田間試驗統計方法，還要講授機械的結構參數與工作參數優化、配方優化、工藝參數優化等內容。要用到各種統計分析軟件和繪圖軟件。用較少的學時，讓學生學習到本專業科學研究的基本方法，是作為教師需要解決的難題[4]。課程組經過查閱資料，多次討論，結合農業工程學科研究成果，確定了課程的主要內容。在緒言中列舉在《農業工程學報》最新發表的文章和研究生學位論文中所用到的試驗設計方法，讓學生了解課程的重要性，激發學習興趣。并概括農業工程領域一般的試驗程序和應注意的問題。接著根據最新科研成果所應用的試驗設計方法從因素試驗、正交試驗設計、單因素試驗設計、雙因素試驗設計、回歸分析、回歸的正交試驗設計等方面介紹基本理論，并講授試驗結果的分析方法，包括極差分析和方差分析。講授過程中穿插響應面設計方法和軟件分析。在完整講授一種方法后加案例分析，案例來自《農業工程學報》和《農業機械學報》最新發表的科研論文。

(二)改進教學方法和手段

建設精品課程的目的是倡導教學方法的改革和現代化教育技術手段的運用，最大限度地調動學生學習的主動性和積極性，培養學生的科學探索精神和創新能力，拓寬學生的知識面[5]。采用多媒體教學、網絡教學、案例分析教學，并結合學生自己的研究內容進行授課。讓學生把導師的研究成果拿出來進行詳細分析，把導師已經發表的研究文章應用的試驗設計與分析方法重新進行梳理和計算，找到異同點并進行分析。這樣可以激發學生學習興趣，更好掌握試驗設計方法。

(三)加強師資隊伍建設

加強師資隊伍建設是研究生精品課程建設的關鍵[6]。課程組注重教師素質的培養，在外語水平、教學研究、學術成果方面都有較大提高。課程組由2位副教授和2位講師組成，其中一人曾經到加拿大McGill大學訪問一年，并學習了該校的試驗設計與分析方法課程。對年輕教師的培養結合博士論文進行，實際應用本課程的試驗設計方法。

(四)改革和完善考核方式

考核方式作為教學效果評價的重要手段，

(作者單位：沈陽農業大學工程學院)

參考文獻：

[1]王瑞麗,白曉虎,秦軍偉. 2014. 農機單因素試驗設計與分析[J]. 農業科技與裝備,(09):26-28+31.

[2]于曉芳. 2013. 農學類專業《試驗設計與統計分析》課程教學改革的探討[J]. 內蒙古農業大學學報(社會科學版),(01):78-79.

[3]王正榮,武忠偉,郭延成,等. 2015. 食品類專業實驗設計與統計課程改革的探索[J]. 河南科技學院學報,(02):89-91.

[4]許明,冀瑞琴,王玉剛. 2013. 園藝專業“試驗設計與統計分析”課程教學改革與設想[J]. 沈陽大學學報(社會科學版),(03):351-353.

[5]涂俐蘭. 2012. 研究生“數值分析”精品課程建設與實踐[J]. 大學數學,(06):10-12.

[6]肖瑋萍. 2010. 研究生精品課程建設的目標及其實現途徑探究[J]. 內江師范學院學報,(07):105-107.