試驗設計與分析課程教學改革探索

張東+鮑露+趙娟

摘要：試驗設計與分析是一門理論性、應用性和實踐性很強的方法論學科，為了提高課程教學效果，改善該課程對后繼課程的支撐作用，筆者嘗試在該課程中實施項目學習教學法，收到了良好的課堂效果。實踐證明，在試驗設計與分析課程教學過程中實施項目學習教學法，不僅可以有效改善該課程對后繼課程的支撐作用，還可以有效培養學生的創新能力。

關鍵詞：項目學習；教學方法；試驗設計與分析

中圖分類號：G642.0；S-01 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）41-0124-03

引言

試驗設計與分析就是利用統計方法分析生產記錄、調查研究和科學試驗等數據資料，是一門理論性、應用性和實踐性很強的方法論學科。因為其涉及大量復雜的計算，故有“三多”（內容多、公式多、概念多）、“四難”（教師感到難教，學生難懂、難記、難用）的特點。所以，筆者已經在教學過程中通過軟件教學使學生對解決復雜計算的一些常用的統計軟件有所了解和掌握，從而有效提高了課堂效率。但是筆者在后繼的教學和指導學生畢業論文時發現，學生并不能夠很好地運用該課程所提供的方法去解決實際的問題，甚至由于長期不使用原先已經掌握的統計軟件又統統忘記了。為了解決這樣的問題，筆者對許多教學方法進行了深入研究，發現項目教學法能夠很好地解決這一問題，于是將項目學習引入試驗設計與分析課程教學過程中，收到較為滿意的教學效果。

一、項目學習的內涵

項目學習這一概念最初是在美國被應用于教育領域，起源于著名的教育家克伯屈（William Heard Kilpatrick）于1918年9月在哥倫比亞大學《師范學院學報》上發表的一篇論文，這篇論文被稱為20世紀最有影響的教學理論論文。在這篇論文（《項目教學法：在教育過程中有目的活動的應用》）中克伯屈首次提出了項目學習的概念。項目學習的興盛期，普遍認為是在20世紀八九十年代，是在西方的一些發達國家。在那個農業和大工業時代，學習的目的更側重于對文化知識的掌握。于是那時的教學方式主要是按照教科書來講授知識。教科書是一些教育學家把他們認為需要掌握的知識從具體的生活情境中提取或者抽象出來后編寫成冊，然后教師按照教科書的內容向學生傳授知識，這種方式可以說是最方便的教學方式。但是這種最“方便”的教學方式對于學習者而言，卻不是那么方便了。學習者學完這些被人為刪除了許多復雜因素的知識以后，即使是對所學知識掌握得很好，但是會由于不能夠全面地了解相關知識的生活原型和背景，使得學習者在進入社會以后想運用所學知識解決所遇到的實際問題時，不能夠抓住問題的本質。于是就出現了很多成績優秀的學習者在面對復雜多變的現實問題時，往往束手無策，達不到學以致用的目的。隨著社會的發展，人類已經進入了信息社會，隨著知識經濟的興起，人們已經認識到我們掌握知識的目的應該是去解決實際問題，進一步用知識去創造財富，而非是為了紙上談兵或者考試得優。隨著教育者一步步探索，他們發現項目學習正是一種創造性地解決實際問題的學習方式，它能從多個層面促進人的全面發展，對于培養學習者的創新意識和創新思維有顯著效果。很多學者給出項目學習的定義，一般認為項目學習就是引導學生深入、廣泛地探究真實世界中具有一定復雜性的問題，然后針對該問題精心設計產品或者任務，學生在探究問題和基于問題設計產品或任務的基礎上獲得知識和技能的一種系統性的教學方法。教育學家們認為項目學習既是一種課程理念，又是一種多用途的教與學的方法，它可以融合許多教育理念，諸如多元智力理論、設計教學法和建構主義理論等。而從本質上講，項目學習則是根據在多元智力重點實驗學校中的“專題作業”發展而來的。美國哈佛大學心理學家加德納認為，人的才能是多元的，但是傳統的學校教育更側重于語言和邏輯（亦即言語智力和數理智力）的測驗而忽視了學習者其他方面的才能。于是他提出項目學習，他認為項目學習可以擺脫過去語言和邏輯所強調的以測驗為本的學習傾向，從而從多方面去發現和開發每個學生的智力強項。很多實踐已經證明，在教學過程中運用項目學習教學法，對于開發學生的多元智力、培養學生的創新意識、創新精神以及實踐能力意義重大。

二、項目學習的實現過程

美國教學學家薩莉·伯曼（Sally Berman）開發了多元智力課堂教學中的項目學習，在《多元智能與項目學習》這本書中，她把項目學習分為結構式、主題式、體裁式、模板式和開放式五種類型。薩莉·伯曼在開發多元智力課堂中的項目學習時是以加德納的多元智力理論為指導的。

根據薩莉·伯曼所設計的多元智力課堂教學中的項目學習，教師們在具體實施項目學習時往往把智力分成三層，在每層智力水平下都有其相應的目標以及其相應水平的一系列具體的活動。具體的分層情況和各智力水平的具體情況列于表2.1。

第一層智力是收集活動。在這一層里，首先是定項目，然后是學生根據項目進行收集活動。具體來說，步驟如下：在學生挑選項目或由教師指定項目之后，教師和學生根據所在小組選擇項目的具體情況共同討論項目實施的指導方針以及時間限制。在定下時間和指導方針以后，學生開始認真細致地搜集材料，進行閱讀、調查、采訪和收集實例等。諸如表2.1第一層智力水平下相應的活動。當學生進行完第一層智力水平下的活動時，意味著他們搜集到的資料可以構建一個作品了，這時候他們就可以進行第二層次智力水平的相關活動了。

第二層智力是加工活動。學生在這一層次會采取諸如表2.1所列的第二層智力的相關工作內容。在這一層里，首先是學生對搜集到的信息加以細致地分析，然后有可能需要補缺補差。具體說來，就是學生為了形成對項目實施的整體性信息，開始對上一層收集到的信息運用思維進行細致地分析，并且為了形成新的思想，還要對這些信息進行綜合、整理以方便最終構建出作品。值得指出的是，第一、二層智力活動也有可能交替進行，因為團隊成員聚集在一起互相交流時有時候需要摒棄其中的重復部分，有時候也可能發現其中有些信息不夠準確或者不夠完整的情況，這時候需要返回第一層去補充一些資料，以便他們能夠最終設計出自己的作品。endprint

第三層智力是應用觀點。在這一層里，學生既要根據前兩層智力活動所獲得的成果進行最終產品的構建，還要對最終的產品進行連續檢測，在做這一步工作時，學生會完成諸如表2.1所列的一些第三層智力的內容。具體工作如下：首先學生開始根據前面所做的工作構建最終作品，在這一步他們也有可能由于額外的信息加入，而不得不返回第一層智力，并且互相爭論以獲得正確的觀點。即這一層智力活動亦有可能和前兩層智力活動交替進行。然后在作品完成后，學生還要對自己的作品進行評定、修改、重組等連續的檢測，以便來提高作品的質量。最后就是自我評價、專家檢查和慶祝了。

三、項目教學法在試驗設計與分析中的具體實現

在具體實施時，結合筆者多年的教學經驗和試驗設計與分析這門課程的特點，筆者采用了主題式項目學習。即教師和學生先一起討論一些特定的主題，然后學生圍繞某一特定的主題以項目的形式開展學習活動。下面就該課程在運用項目教學法時具體的教學設計和進程簡單說明如下。

第一層智力是收集信息。老師已經根據課程的目標定位和教學計劃安排，設計若干個項目主題。學生選定主題或者自擬主題通過老師審核后開始制定一個實施綱要，指明各自的分工，然后開始根據各自的分工分頭進行，有的需要大量閱讀背景資料并總結歸納，有的則需要動手去試驗并且記錄試驗數據。當他們認為一切準備就緒后進入第二層智力。

第二層智力是加工活動。學生在這一步主要是根據具體問題對搜集到的資料進行核查，通過小組討論摒棄重復的或者是無用信息，補充不足信息或者數據等。然后明確要處理問題的核心以及可以采取的方法，此時就可以進入第三層智力了。

第三層智力是應用觀點。學生在這一步將根據第二層所明確的核心問題以及可以采取的方法建立模型，并運用已經掌握的軟件對已經搜集到的試驗數據進行處理，并且根據軟件輸出結果進行結果分析。在這一步，也有可能需要對模型進行改進。所有這些工作完成后就是小組成果展示以及互相點評和老師點評了。

四、結束語

項目學習是一個系統工程，需要通盤的考量和縝密的設計。影響項目學習實施效果的因素有很多，比如學習者的參與熱情、外部資源的可利用程度、教師的引導與幫助等，故實施起來難度較大。但是既然《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》提出要建立“創新人才培養模式”，“探索多種培養方式”，研究型大學就必須系統地建立基于項目學習的教學體系，強調基于項目學習的主線，引導學生進行研究性學習，不斷地訓練學生開展科技創新實踐，以此來培養學生的自主學習能力和探索創新能力，這樣我們才能在激烈的國際競爭中立于不敗之地，并最終建設創新型國家。此外，我們也看到在高科技迅猛發展的今天，學習資源的極大豐富和信息獲取的便捷、快速，也為項目學習的開展提供了一種技術支持平臺。相信只要在具體實施過程中不斷總結經驗，項目學習一定可以為我國素質教育的有效實施提供良好的思路。

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