基于“以學生為中心”的實驗設計與數據處理課程教學改革與實踐

馮春來 芮蒙杰 戈延茹

摘要：建立“以學生為中心”的培養模式，是高校提高人才培養質量的重要教學改革方向。為解決《實驗設計與數據處理》課程教學中存在的學生學習主動性不強、實踐應用能力弱等問題，也為了提高學生的學習質量，文章開展了“以學生為中心”的課程教學改革，構建了課堂案例引導—課后探究學習一階段實踐練習—討論反饋一過程評價的教學模式，取得了良好的效果。

關鍵詞：以學生為中心;實驗設計與數據處理;教學改革;評價體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）36-0098-02

一、引言

近年來，“以學生為中心”的教育理念已逐漸被廣大教師所認知，建立“以學生為中心”的培養模式成為高校教學改革的重要方向，也是提高人才培養質量的重要保障。其本質就是“教學生學”，也就是教學生“樂學”、“會學”、“學會”，核心是學生“會學”，進而實現從傳統的以教師為中心的教學模式向以學生為中心的模式轉變，要求教師從傳統的教學模式中發揮的“主導”作用轉為對學生主動學習的“引導”和“推動”作用，激發學生學習的自主性、能動性和創造性，從而提高學生探索知識、發現知識和創造知識的意識和能力。因此，”以學生為中心“的教學模式不僅要求教師理念進行轉變，也對教師的業務素質和教學水平提出了更高要求。教師要對教學目標、教學內容、教學方式、教學過程和教學評估等教學要素進行精心設計，引導學生完成各種教學活動，從而避免落人實踐誤區，達到預期的教學效果。

《實驗設計與數據處理》是研究如何合理制定實驗方案，有效獲得實驗數據，并對實驗數據進行準確統計分析，以求盡快獲得最優化方案的數學理論與方法的學科，是我院藥學類專業的一門專業基礎課程，對于培養學生科學分析問題、解決問題和創新能力具有重要作用。如何保證學生學習質量，做到“學以致用”，保障培養目標的實現，是我們需要不斷探討的課題。

二、課程教學中存在的主要問題

在以往“以教為主”的教學模式中，《實驗設計與數據處理》課程的教學存在以下主要問題：（1）學生學習的積極性、主動性不強;（2）藥學類專業學生的數學和統計學基礎普遍相對較弱，對內容理解不夠深刻;（3）實踐應用能力不足，缺乏創新能力;（4）在目前面臨的學分壓縮、課內教學學時減少的情況下，教學難度進一步增大。為解決上述問題，提高學生的學習質量，亟待引入新的教學理念和教學模式。

三、“以學生為中心”的課程教學改革

針對上述問題，作者開展了“以學生為中心”的《實驗設計與數據處理》課程教學改革嘗試，構建了課堂案例引導—課后探究學習一階段實踐練習—討論反饋—過程評價的教學模式，取得了良好的效果。

（一）明確課程教學目標

課程教學目標是進行教學設計的基礎。以學生為中心的教學不僅是知識的傳授，更是對能力、素養的綜合培養。因此，本課程圍繞專業培養目標，從知識、能力與素質兩個方面設定了教學目標。知識方面主要針對藥學領域中提取分離、合成、分析、藥物制劑、發酵等相關實驗常用方法所需的知識，設置以下目標：（1）掌握實驗設計與數據處理的基礎概念;（2）掌握正交試驗設計、均勻設計、響應曲面設計、配方試驗設計、優選法的基本原理、適用范圍和特點;（3）掌握正交試驗設計、均勻設計、響應曲面設計、配方試驗設計、優選法的設計和數據處理步驟。能力與素質方面以學生具備針對實際問題能夠獨立設計實驗和處理數據為要求。

（二）“以學生為中心”的教學模式構建

針對上述教學目標，為了提升學生學習的自主性、能動性和創造性，激發他們的學習熱情，同時兼顧學習的系統性和學生的個性發展，本課程構建了課堂案例引導—課后探究學習一階段實踐練習—討論反饋—過程評價的教學模式，并采用過程性評價代替考試對學生學習情況進行考核。具體內容如下：

1.以案例為引導，課堂探究學習重點和難點。實驗設計與數據處理課程以高等數學和統計學為基礎，在方法理論介紹時，經常涉及大量的公式推導，如果在課堂上逐一詳細講解，不僅需要大量課時，還會導致學生失去興趣。因此，針對不同實驗設計方法的特點和異同，結合實際設定相應的案例，通過啟發式和案例式教學，由簡入難逐步提出問題（案例），層層相扣，引導學生主動思考和參與討論，提出解決方案，教師對重點和難點進行提綱挈領地串講和針對性剖析。這不但可以提高學生學習的興趣和積極性，還能夠強化學生對實驗設計與數據處理方法特點、原理的理解，進而增強實際應用能力。

2.以網絡課程為平臺，課后提升學習系統性和主動性。由于課時的限制，課堂以案例引導為主的討論和串講主要針對設計方法的特點、重點和難點。為了使學生的學習具有系統性，同時又能滿足不同學生的興趣和個陛，進行擴展性學習無疑是十分有必要的。本課程構建了網絡在線課程資源，以便學生課后自主學習和練習。網絡平臺提供課程教學演示文稿、視頻等教學資源，同時設置測試題、討論、統計等功能。為確保學習效果，避免學生課后學習避難就簡，或不主動學習，針對課程相關內容，尤其是針對概念、重點、難點，設置相對應的測試題、思考題或練習作業，由學生獨立在線完成。在線資源學習訪問的進度也作為考核的一個指標，學生可以通過在線或QQ進行提問或討論。

3.階段性實踐練習，增強實際應用能力。在一種設計方法學習結束之后，會安排實踐練習，即大作業。為兼顧學習的基本要求和學生的個人興趣，練習通常分為通用和自選兩部分。通用部分是指定的案例（即指定要解決的問題），自選部分是允許學生就自己感興趣的試驗問題進行試驗設計及數據處理。大作業要求學生自己查找文獻，確定試驗的考查因素、水平，選擇合適方法進行設計，并模擬設定實驗獲得的數據進行數據分析處理。在此過程中，要求學生自己學習軟件的使用方法。

4.討論反饋，增強理解。除了學生在課后可以隨時提問，或者討論獲得解答以外，學生完成的習題和大作業也通過網絡提交，教師可以及時查看審閱，并挑選典型的例子，包括錯誤和優秀的設計應用，在課堂內由作業完成人進行介紹，并進行討論和講解，從而使學生認識到實際操作中的要點和問題所在，形成正確的思考方式，并正確掌握試驗設計方法。

5.注重過程，建立科學評價體系。“以學生為中心”的教學需要以學生主動學、自主學為基礎，學生自學能力的培養尤為重要。因此需要教師建立覆蓋全過程的質量控制機制，以及用于檢驗學生學習效果的評價方式。本課程采用過程考核，代替了通常的考試方式。使用學習筆記、在線學習情況、習題作業、大作業和最終課程報告為指標，綜合考查學生學習過程和學習的效果。其中在線學習情況主要包括課前預備知識測試、隨堂即時測試、課后過關測試。每項指標均圍繞教學目標設置評分標準，實施教考分離。

四、“以學生為中心”的教學改革成效

通過“以學生為中心”的教學改革，本課程取得了令人驚喜的效果。首先，學生學習的主動性極大地提高，課堂上不再出現低頭族，學生上課熱情洋溢，積極參與，用于發言，課堂充滿歡聲笑語。選課率從32%提升至85%，學生評教滿意度達94%以上。學生反映：“該課程是課堂紀律最好的，同學們精神最集中的，從這樣的課堂氛圍之中，讓我感受到真正的大學求學課堂。”其次，學生課外自學的積極性獲得提升，課后提問明顯增多。最后，學生對實驗的興趣明顯增加，申請科研立項、大學生創新訓練等項目的學生實現全覆蓋，有效提升了學生的創新實踐能力。

五、結語

本課程圍繞“以學生為中心”，通過對教學目標、教學內容、教學方式、教學過程和教學考核進行精心設計，取得了良好的教學效果。實踐表明，“以學生為中心”的教學模式有助于提高學生學習的積極性、主動性，有利于培養學生的創新能力，有助于促進課內外學習的貫通，解決課內學時壓縮與學生課后學習自律性差的矛盾，使學生做到“學以致用”、“學有所用”。