“新工科”背景下線上線下一體化教學模式探討
——以《試驗設計與數據處理》課程為例*

劉淑敏，胡小軍，王標詩，楊 娟

(嶺南師范學院 食品科學與工程學院，廣東 湛江 524048)

當前，應用型本科人才培養已成為高等教育發展的必然趨勢[1]。2017年以來，教育部積極引導高校開展工程教育的改革創新，提出了高等工程教育“新工科”建設人才培養思路[2]。相較于“老工科”，“新工科”更強調知識的實用性、交叉性和綜合性[3-4]。對于具體課程而言，“新工科”的核心就是優化課程知識體系和內容，拓寬課程知識的應用性和實踐性，全面提升學生分析和解決實際應用問題的能力，為培養實踐能力強、具有一定創新能力的應用型“新工科”人才服務[5-7]。作為一門理論性、實踐性和應用性極強且內容多而廣的課程，《試驗設計與數據處理》是高等學校食品、化學化工、生物、環境、材料等理工科專業本科生和研究生重要的專業課程，是培養學生科研工作能力和科學素質的重要環節，是培養具有較強獨立設計試驗和處理數據能力學生的重要手段，是學生完成畢業論文實驗設計、數據處理與論文撰寫的基礎，是學生從事專業相關工作和讀研深造的必備知識和技術手段[8-10]。

隨著信息時代和“互聯網+”浪潮的到來，網絡教學在高等教育中的應用比重有所提升[11]。與傳統教學變比，其具有靈活、互動方便、省時、個性化學習等特點，便于幫助學生充分掌握所學知識，有利于調動學生的主觀能動性[12]。受新冠肺炎影響，2020年上半年，遠程網絡教學在我國大規模開展，其異地、實時、互動的教學模式受到很多學生的認可和喜愛[13]。但是網絡教學也有其缺陷，如學習氛圍不強、對網絡依賴性高、學習過程和學習效果監督評價難度大等，一定程度上限制了其應用[14]。將“線上”互聯網信息技術與“線下”傳統教學相結合，實現“以學生為主體、以教師為主導”的混合式教學，可以更好地激發學生的學習興趣，拓展傳統教學的時間和空間，提升教學質量和教學效果[15]。

課題組立足“新工科”課程核心理念，以學生畢業、就業和升學需求為導向，對《試驗設計與數據處理》線上線下一體化教學模式進行系統性探討，以提高學生學習興趣，適應新形勢下食品專業人才培養需求，最大限度地滿足社會及學生個人發展的需求，為食品專業 “高素質、厚基礎、強能力、善創新”應用型人才培養服務，培養更多優秀的“新工科”人才。

1 《試驗設計與數據處理》課程的教學現狀

《試驗設計與數據處理》課程在各大高校理工科專業(食品、化學化工、生物、環境、材料等)均有開設，所采用的教材基本以《試驗設計與數據處理(李云雁)》第二版和第三版為主，授課學時多為24學時。當前，該課程在實際講授過程中主要存在以下問題：

1)課程開設時間與學生需求契合度不夠

大部分高校該課程的開始時間為大四上學期，此時部分學生已經開始畢業論文工作，且大部分專業實驗課和科研項目參與工作已經結束，課程開始時間過晚，無法更好地為學生實驗課、科研項目和畢業論文服務。部分高校在大三上學期開設課程，時間雖相對合理，但是也存在開設偏早的問題，導致部分學生在課程學習過程中無法順利聯系自身知識體系和科研項目、畢業論文理解課程內容，代入感不夠，學習動機不足。

2)教材匹配度不夠，缺少專業相關科研實例分析

目前采用的教材雖能滿足基本教學需求，但是由于教材涵蓋專業范圍廣，例題的側重點與本專業領域實際問題所不同，因而學生無法很好地將所學理論知識與實際專業應用研究相結合，導致學生對該課程的認同感不足、認知程度低，系統運用理論知識解決實際專業問題的能力偏低。

3)課程知識點繁雜，實際應用性差

本課程所用教材教學內容繁多，其突出特點是公式多、理論多、計算多、推導多，對學生的數學基礎要求偏高，導致學生學習過程中畏難情緒較強，學習積極性不高。但是學生在實際操作過程中對原理、公式等理論知識的記憶要求并不高，更偏向于科研軟件的應用，導致課程內容與專業實際應用出現脫節現象，不利于培養學生解決實際問題的應用能力，需要對教材內容化繁為簡甚至部分剔除。本課程的學習的最終目的，應當是為了實現科研數據處理自動化，課程學習和考核的重點應該是學生對各類科研軟件操作的掌握程度。

4)課時緊張，課堂效果受限

目前本課程在各大高校基本作為專業限選課，課時偏少，而學生實際畢業論文完成過程中，需要用到的科研軟件較多，如Origin、SPSS、Excel、Noteexpress、Design-Expert、ChemDraw等，繁雜的學習內容使得學生很難在短時間內對課程內容消化理解，導致課堂教學效果欠佳。

2 《試驗設計與數據處理》課程改革的內容

根據“新工科”人才培養要求、食品專業應用型本科人才培養要求及《試驗設計與數據處理》課程知識體系和內容，本研究對課程教學內容、教學方式和考核方法進行改革，以課堂教學為基礎，采用線上線下一體化，課內、課外同步學，理論與實操并重的方式，提高學生對《試驗設計與數據處理》知識的理解能力和運用能力。

2.1 結合專業需求，調整教學側重點，補充新知識

興趣是最好的老師，根據不同教學章節，以畢業論文實驗設計、數據處理、文獻查找及引用、論文撰寫等實際問題作為授課切入點，并貫穿于整個課程內容體系，保證知識的學習應用導向，可以很好激發學生的學習興趣。食品專業學生在其他專業課實驗、畢業論文、畢業后工作及讀研深造過程中，應用最多的是單因素實驗、正交試驗和響應面實驗的設計及數據分析，而對于優選法、均勻設計和配方試驗設計的需求不高。在實際課程講授過程中，對涉及到單因素、正交和響應面的內容進行重點強化，對于需求不高的內容進行剔除。同時，根據學生畢業、就業、升學需求，補充文獻查找和論文撰寫等應用性較強的內容。

2.2 以例串點，增加課堂科研實例分析和討論式教學的比重

采用案例教學，在授課過程中每部分內容以教師科研項目、往屆學生畢業論文、學生其他專業課程實驗等為案例進行討論、分析，或者讓學生分享自己畢業課題或其他科研課題的實驗方案或數據分析中遇到的問題，現場討論、點評、分析，從而激發學生興趣，幫助學生理解教學內容，把對知識原理的學習演變成解決實際問題的應用能力培養，促進學生自主思考能力的提升。

2.3 弱化公式記憶和推導，通過“線上”學習強化科研軟件實操

淡化 “為什么”的知識講授，把“怎么做”的知識作為教授重點，即不要求學生對原理和公式的分析、推導、記憶，只需要理解公式中參數的意義，把重點放在科研軟件的操作上。利用計算機軟件事先制作Origin、SPSS、Excel、Noteexpress、Design-Expert、ChemDraw等課內軟件實操微視頻，并將其通過微信、百度云盤等發送給學生，不僅便于學生利用片段化時間自學和鞏固復習，還可以大大節省教師逐個指導的時間。借助專業科研軟件，將繁瑣的人工數據處理過程化繁為簡，不僅可以讓學生在軟件實操過程中體會到應用計算機完成數據處理的優勢，也能由此帶來學習參與感和獲得感，從而激發學生的學習積極性和學習興趣。

2.4 充分利用線上教學平臺，加強課前、課中和課后管理

運用超星學習通、雨課堂等多種智慧課堂平臺，將手機轉變為學習工具。課前，將上周知識回顧、本周教學課件推送給學生，監督學生完成課前預習工作。課中，通過掃碼簽到、實時答疑、答疑彈幕、習題發送等形式增強師生互動，解決到課率、抬頭率和入腦率“三率”問題。同時，進行課程錄制。課后，發送授課視頻和課堂作業，使得學生課后可以反復回看課堂內容，幫助學生自主學習，完成知識點自測。

2.5 加強知識歸納，搭建知識結構圖

加強課程內容的總結串講，每周通過知識結構圖對上周內容進行回顧，并引出本周講授內容，講授結束后通過知識結構圖對所授內容進行歸納梳理，搭建各章節知識點間的內在聯系，有效促進學生的知識內化。

2.6 改革考核內容與方式，細化考核指標

期末考試過程中，將傳統的紙質試卷課堂作答轉向計算機作答，通過要求學生采用Origin、SPSS、Excel、Noteexpress、Design-Expert等軟件進行作答，重點考察學生對課程各個環節包括單因素實驗數據處理、正交和響應面實驗設計及數據處理、文獻查找和引用、圖表規范制作等內容的掌握程度。細化考核評價，從期末考試、課堂作業、智慧課堂平臺數據、課堂發言四個方面，全方位考核評價學生的知識能力達成情況和個人效能達成情況。

3 結語

《試驗設計與數據處理》是一門實踐性極強的課程，通過對課程教學內容、教學方式和考核方法的改革，可以彌補傳統“數學式”教學模式的不足，使得學生能夠將本課程與其他專業課程尤其是專業實驗課緊密聯系起來，基本具備獨立查找文獻、設計實驗、分析和處理數據并得到科學結論、撰寫論文的能力，為食品專業應用型“新工科”人才培養服務，為學生畢業、就業、升學奠定堅實的理論和實踐基礎。