PBL法在食品試驗設計與數理統計課程教學中的創新與實踐

張忠 邵紅軍 楊興斌

摘要針對食品試驗設計與數理統計課程，將該課程教學過程中存在的問題總結為教學內容陳舊、知識范圍狹窄、教學重理論輕實踐、教學方式單一。結合PBL教學法，在對比PBL和LBL教學法的基礎上，探討了PBL教學法在食品試驗設計與數理統計課程中的應用，具體介紹了實施準備、資料收集、課內匯報，以及評價、總結、反思流程的內容，旨在培養學生自主分析問題、解決問題的能力，提高學生獨立思考和團隊合作意識。

關鍵詞PBL教學法；食品；數理統計；教學

中圖分類號S-01文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）20-0243-02

AbstractIn the light of course of food experiment design and mathematical statistics，the problems existing in the course of teaching are summarized as old teaching content，narrow knowledge scope，heavy teaching，light theory and simple teaching method.In combination with PBL teaching method，and on the basis of contrasting PBL and LBL teaching methods，the application of PBL teaching method in the course of Food Experiment Design and Mathematical Statistics is discussed，which introduces the contents of preparation，data collection，report in class and evaluation，summary and reflection process.The purpose is to cultivate students ability to analyze and solve problems independently，and to raise their awareness of independent thinking and teamwork.

Key wordsPBL teaching method；Food；Mathematical statistics；Teaching

食品試驗設計與數理統計課程是食品相關專業本科生的專業必修課，是數理統計知識在食品方向的應用。它以概率論與數理統計、食品專業知識和試驗設計為基礎，通過科學合理地安排試驗方案，對試驗結果進行統計分析，最終達到減少試驗次數和優化試驗方案的目的，是一門理論結合實踐的課程[1]。

通過學習該課程，學生能夠合理地安排試驗方案，掌握科學分析和處理數據的方法，從而拓寬知識面和提高解決實際問題的能力。該課程的知識體系不同于其他專業課程，對學生的數學基礎和思維推理能力要求高，很多食品專業學生認為這是一門較難學習和掌握的課程，從而造成學生的學習積極性不高，學習效果也不理想。然而，該課程在科研工作中有著巨大的指導作用。因此，該課程的授課教師必須積極思考如何綜合運用現代最新的教學方法和手段，以更加通俗易懂的方式來提高學生的學習積極性，從而提升教學效果，真正讓學生掌握相關知識與方法，未來應用到實踐過程中。PBL（ProblemBased Learning）教學法是將學習與任務或問題掛鉤，使學習者通過自主探究和相互合作來解決問題。筆者采用PBL法激發學生的學習熱情，通過合理的引導、評價和考核方式培養學生自主分析問題、解決問題的能力。通過學生分組討論，共同解決開放的食品數理統計問題，以提高學生獨立思考和團結合作的意識，最終提升課程的實踐教學效果。

1教學過程中存在的問題

食品試驗設計與數理統計課程常常采用傳統的教學模式，即講授基本概念、公式推導和計算、分析和解釋統計結論。雖然認真講授公式的推導有助于學生理解統計理論，演示計算過程能夠加深學生對公式的印象，但很多食品專業本科生感到課程相關理論比較抽象、計算過程枯燥繁瑣，相關公式復雜且記憶困難。因此，學生非常容易產生厭學情緒，僅僅是通過考前背誦公式以應付考試，導致最終的教學效果不理想，在真正實踐過程中無法采用科學合理的試驗方法。

此外，該課程的教學內容還處于“前計算機時代的統計學”，嚴重滯后于不斷發展的基于計算機軟件的現代統計學新方法[2]。課程教學過程中的弊端主要體現在以下4個方面。

1.1教學內容陳舊，缺乏新知識的融合

目前，食品試驗設計與數理統計課程內容重點在于傳統的經典試驗方法。然而，近年來隨著計算機技術的快速發展，計算機軟件結合數理統計的新方法層出不窮，該課程的新知識正在快速更新迭代。但是，目前教材中新知識融合相對較少，關于計算機模擬和神經網絡等新知識在教材中的介紹較少，很多教學內容在實際試驗中已很少采用，卻仍是教學的重點。例如線性系數的計算方差分析等，目前軟件已能非常方便地直接給出，而目前的講授計算過程非常復雜。如何適當放棄部分高深的理論與計算，并及時講授數理統計與試驗相關的最新知識，使學生面對具體的試驗設計問題時，能夠采用最新的基于計算機的試驗設計方案，這本應是課程教學重點。

1.2授課知識范圍狹窄，缺少統計軟件的學習應用

目前，在實際數據分析過程中，很多計算過程可以采用最新的統計軟件代替，譬如SPSS、MATLAB、EXCEL等計算軟件。它們都可以準確無誤地完成相關理論的計算。如何教育學生使用最新的統計軟件及相應的計算模塊也應該是教學的重點，熟練使用統計相關軟件也是對任課教師的基本要求。

1.3教學重理論輕實踐，缺乏實用性

食品試驗設計與數理統計課程的特點就是公式多且計算繁雜。針對不同的數據模型，學生需要選擇合適的公式進行運算。面對復雜的運算過程，學生往往缺乏做大量復雜計算工作的耐心。而目前在課程的講解過程中，常常重視演示和計算過程，容易忽視理論知識的實際應用場景，以及學生實踐精神的培養，無法將知識應用于實踐，從而造成課程枯燥難懂且記憶量大。

1.4教學方式單一，板書與投影相互隔離

目前，食品試驗設計與數理統計課程講授方法主要采用純板書或純PPT授課。傳統的板書教學方式下，教師要花費大量時間進行公式推導、演算，課程效率比較低，也不容易進行互動。PPT教學法講授比較快，然而留給學生思考的時間太少。應嘗試將2種教學方法合理結合，分配好合適的時間比例，同時增加其他實踐環節，提高學生的參與積極性，努力改變這門課程在學生眼里枯燥乏味、難以理解的印象。

2PBL教學法簡介

以問題為導向的PBL（ProblemBased Learning）教學法是一種以學生為中心的教育方式，它是由美國的神經病學教授Barrows于1969年在加拿大首創，目前已逐漸發展成為國際上非常流行的一種教學方法[3]。LBL（LectureBased Learning）是傳統的講授式教學法，是以教師為主體的大班全程灌輸式教學，此方法目前仍是應用最廣泛的一種教學法[4]。

PBL法與傳統的LBL法有很大的不同，PBL法強調以學生的主動學習為主，并將學習與任務或問題掛鉤，使學習者投入于問題中；通過設計任務，把學習過程放置在真實有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，鍛煉解決問題的技能和自主學習的能力。2種教學方法的對比內容見表1。

3PBL法在試驗設計與數理統計課程教學中的應用

3.1實施準備

3.1.1收集問題與案例。

主要從日常生活中容易引起疑問和普遍存在認識偏差的食品問題出發，收集相關亟待解決的問題，也可以從各屆本科生的畢業論文中尋找相關的數理統計知識的運用，發現容易犯錯的地方，對其進行分析與講解[5]。

3.1.2分配小組和考核。

以4～6人為一組，建立8～10個研究小組，由組員選組長。采用組長負責制進行管理，通過合適的考核標準進行評價，對優秀團隊給予一定的平時分獎勵。

3.2學生團隊課外收集資料

引導學生小組采用合適的方法收集相關資料，例如通過圖書館的紙質和電子資料、網上的各種課堂教學材料等，設計合理的試驗方案。

其中查文獻首先從中文開始，然后是外文文獻，主要從以下數據庫尋找：①中文文獻可在學校的CNKI、維普和萬方等數據庫查找，把關鍵詞、主題和作者等信息輸入即可檢索；②英文文獻檢索首推WEB of Science、Elsevier和Springer等。

3.3團隊課內匯報

不斷組織學生團隊以PPT、視頻和實物展示等方式對相關研究內容進行匯報。在課程匯報過程中，盡量每個學生都參與，報告內容包括采用的試驗設計方案、數據統計分析方法和研究結論。

在討論環節中，要積極調動學生回答問題的積極性，展開有針對性的探討。通過增加平時分的方式使學生主動參與到討論中來。多用肯定、贊許的語言鼓勵學生積極思考并勇于發表看法，及時給予學生建設性評價，讓每個學生都看到自己的長處，同時正確看待自己的不足，促進學生主動發展。

在幾次匯報之后，及時總結存在的問題，引導學生避免同類問題。

3.4評價、總結、反思對學生進行有效的評價、反思對于教學效果的控制有著至關重要的作用。在評價過程中，應特別注意以下3方面[6]。

3.4.1要用欣賞的眼光看待學生。在學生提出建設性的問題及發表精彩的回答時，要及時發現他們的優點并給于鼓勵，通過激勵的方法使學生增加學習積極性。此外，要特別關注有發言欲望而不愿意主動舉手的學生，多給他們展示自我的機會。

3.4.2大力開展學生互評。自評可以幫助學生完善自身的

學習過程，卻難以發現自身的不足，而通過互評可以發現彼此的優缺點，并能促使學生自我反省，相互學習，共同進步，使學生的認識更加全面；同時培養學生虛心接受別人建議的優秀品質。

3.4.3展示優秀團隊的學習成果。根據學生在課堂上的表現，對其進行科學合理的評價。針對優秀團隊的成果，在課堂上進行重點推介，激發學生的學習熱情與自豪感，并幫助其獲得學習成就感。

4結語

在目前的大學教育中，如何激發學生在課堂上的學習興趣和自主學習能力，讓學生把課堂中學習的知識應用到日常生活中去，這是目前教學過程中亟待解決的問題，也是教學的難點。該研究采用PBL法激發學生的學習熱情，將解決生活中的問題轉化為案例，通過合理的引導、教授和考核方式，培養學生自主分析問題、解決問題的能力，并在課程講授過程中通過學生分組，共同解決開放的食品數理統計問題，以提高學生獨立思考和團結合作的意識。

采用PBL教學法在數理統計與試驗設計課程中的研究與實踐正不斷開展，只有根據課程的特點，不斷摸索和積累相關有趣的數理統計案例，緊扣社會熱點來設計教學過程中遇到的內容和問題，才能為食品試驗設計與數理統計課程的改革提供新思路。

參考文獻

[1]

楊文國，石瑩，沈曉婧，等.基于PBL模式的《醫藥數理統計》教學改革[J].教育教學論壇，2014（48）：126-128.

[2] 錢俊，段影影，盧振泰，等.PBL在研究生數理統計教學中的探索[J].基礎醫學教育，2014，16（11）：924-926.

[3] 邱松山，李穎，姜翠翠，等.PBL-LBL雙軌教學法在食品專業實驗教學中的探討[J].廣州化工，2015，43（5）：203-204.

[4] 張紅波，尹國友，孫婕，等.PBL教學模式在《食品安全與檢測技術》課程中的研究與實踐[J].農業工程，2014，4（3）：127-128.

[5] 崔炳權，何震宇，王慶華，等.PBL教學法的研究綜述和評價[J].中國高等醫學教育，2009（7）：105，118.

[6] 袁莉，張寶善，張清安.PBL綜合案例教學法在食品標準與法規課程教學中的應用[J].安徽農業科學，2015，43（35）：378-379，382.