新農科背景下試驗設計與統計分析課程教學改革研究

摘要：新農科建設是我國農業教育改革的關鍵環節。試驗設計與統計分析課程是沈陽農業大學農學專業的一門專業課。以該課程教學為例，分析新農科建設的要求，闡述該課程的教學特點及存在的問題，提出對課程內容、教學模式、課程思政融入等多方面進行教學改革，以提高課程質量，培養適應新時代農業發展新需求的、具備創新精神和實踐能力的新農科人才。

關鍵詞：新農科建設； 教學改革； 混合教學； 課程思政

中圖分類號：S-0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）04-0138-03

隨著生物技術、電子信息工程、人工智能等現代科學技術的迅速發展，傳統的教育已無法適應不斷涌現的新興產業發展的現實需求。自《安吉共識——中國新農科建設宣言》倡議提出以來，我國進入新農科建設新時代[1]。加快建設新時代新農科是中國高等農林教育踐行習近平總書記關于“三農”工作和生態文明建設重要指示的一個重大戰略舉措。新農科建設為涉農專業未來的發展帶來了新的挑戰和機遇。新農科背景下，運用現代科學技術手段來改革涉農專業，推進農業相關課程體系、實踐教學、協同育人等方面的改革，培養鄉村振興生態文明和美麗中國建設實踐所需的高素質復合型人才。新農科建設已成為高等農業院校亟需研究解決的課題[2]。

試驗設計與統計分析課程是高等農業院校開設的一門理論性與實用性較強的專業基礎課，在農學、種子科學與工程等涉農專業的人才培養中發揮著重要作用。試驗設計與統計分析課程是一門收集、整理和分析統計數據的方法論科學。通過該課程的學習可以培養學生進行各種試驗設計、實施及試驗數據整理、分析和統計推斷的能力，不僅為學生完成高水平學位論文提供了堅實的保障，而且對于學生科研水平的提高具有很強的推動作用。該課程不僅涉及公式推導等數學基礎理論，也緊密結合農業科學研究，是一門將理論與實踐高度統一、針對性和實用性均較強的課程。

前人已對該課程的教學改革進行了研究，并取得了一些成果，使教學效果不斷提升。但隨著現代科學技術的發展和社會對人才培養質量要求的提高，如何通過完善試驗設計與統計分析課程的教學內容和改進教學手段來適應新時代新農科的需要，成為高等農業院校亟需研究解決的課題。針對新農科建設的要求和試驗設計與統計分析課程教學過程中發現的問題，以培養思想先進、創新和實踐能力強的新型農科人才為理念，開展授課內容、授課方法及教學模式等方面的改革，通過案例分析來提高學生對理論的理解和實踐能力，使學生可以在今后的農業科研和生產中靈活運用該課程理論，有助于培養學生的“三農”情懷，培養“愛農、懂農、踐農”的新型農科人才。

1 試驗設計與統計分析課程教學模式存在的問題

1.1 理論教學占比較大

試驗設計與統計分析課程以其高度的綜合性和廣泛的知識點覆蓋，在農業科學研究和農業生產中扮演著至關重要的角色。該課程不僅是一個不可或缺的分析工具，更是連接理論與實踐、科學與應用的橋梁。然而，該課程的復雜性也給教學和學習帶來不小的挑戰。課程中包含大量的概念、復雜的公式及嚴密的邏輯推理，這些因素共同作用，導致教學過程中出現教師難以教授、學生難以掌握、知識難以應用的現象[3]。

由于課程內容的抽象性，以及對數學公式推導和計算過程的重視，教師往往將大量時間投入到理論講解和公式推導上，而忽視對學生實踐能力的培養。這種教學模式不僅限制了學生對知識的靈活運用，也影響其本科畢業論文的質量。特別是在論文答辯環節，學生在應用試驗設計與統計分析方面的不足表現得尤為明顯。

此外，本科生在學習該課程時，往往還處于集中學習基礎理論課的階段，尚未深入接觸專業課程。他們對試驗設計與統計分析理論在實際工作中的應用缺乏直觀的認識，很難深刻體會到該課程的價值和意義。這種脫節不僅影響了學生的學習動力，也削弱了他們將理論知識轉化為實踐技能的能力。

1.2 部分內容與實際脫節

試驗設計與統計分析課程是一門將試驗設計和統計分析緊密結合的綜合性學科。其內容廣泛而復雜，覆蓋眾多的知識點，但在某些方面可能缺乏深入的專精。這種廣泛的覆蓋面雖然有助于學生構建一個全面的知識體系，但同時也可能導致課程內容與現代農業科研和農業產業發展的實際需求之間存在一定的脫節。在現代農業科研和產業發展中，對試驗設計和統計分析的要求越來越高，需要更加精準和高效的分析方法來處理和解釋數據。

隨著科學技術的飛速發展，統計軟件也在不斷進步，其功能變得更加強大和多樣化。傳統的統計軟件如Excel和SAS，雖然在某些基本的數據分析任務中仍有作用，但面對日益復雜的數據集和分析需求，其功能已經顯得有些力不從心。為滿足現代農業科研的需求，需要引入更為先進的統計分析工具，如R語言等編程軟件，以用來處理更復雜的數據分析任務，提供更深入的洞察力。

盡管這些高級統計軟件功能強大，但學生在使用這些工具時面臨著一定的挑戰。由于試驗設計與統計分析課程的理論內容較多，學生在實際應用中的實踐機會相對較少，導致其在掌握統計軟件的使用和論文作圖技巧方面存在不足。這種實踐能力的缺乏不僅影響學生對課程內容的深入理解，也可能限制他們在實際科研工作中應用所學知識的能力。

1.3 需增加課程思政內容

2019年9月5日，習近平總書記給全國涉農高校的書記、校長和專家代表的回信中指出：“希望你們繼續以立德樹人為根本，以強農興農為己任，拿出更多科技成果，培養更多知農愛農新型人才。”

大學教育不僅要教授學生專業知識，更重要的是要把所學到的農業專業知識應用到實際生產中。大學專業課程除應具有培養學生能力的功能，還應具有思想政治教育等功能。因此，在新時代新農科建設背景下，根據課程的特征和內容，結合專業特點和學生需求，挖掘教學知識點中隱含的思政資源，將統計素養、思政元素和文化知識緊密結合，將知識傳授與價值引領相融合，從而實現思政教育與專業課程教育同向同行，發揮好試驗設計與統計分析課程的育人作用。

2 試驗設計與統計分析課程教學改革實踐

在新農科建設背景下，結合本校農學專業學生的教學實際，基于上述問題開展試驗設計與統計分析課程教學改革，對課程的教學內容和教學方法進行改革探索，建立以學生為中心、教師為主導的高效人才培養體系；同時強化課程思政作用，培養知農愛農的新農科人才。

2.1 增加案例分析內容，提高學生應用能力

試驗設計與統計分析的課程內容抽象，理論性較強，尤其公式推導內容較多，在教學內容改革方面要突出重點知識點。同時，將課程知識點與農業實踐案例相結合，通過案例分析串聯來增強學生對知識點的理解。一方面，應減少繁瑣的數學公式推導過程，增加科學研究案例分析，帶領學生對案例中試驗設計與統計分析的合理性進行討論，以加深對數據分析方法的深入理解，培養學生的理論聯系實際能力，引導學生掌握科學的思維方式，提高分析問題和解決問題的能力。另一方面，通過對優秀論文案例進行介紹，系統、完整地闡述該課程內容在科研中的應用。加強教學實踐環節，尤其是增加對統計相關軟件使用的講解，完善整個課程知識結構。增加互動討論環節，針對農業案例進行分析討論，既能培養學生對課程學習的興趣和專注度，又能增加學生對理論的理解和靈活運用能力。此外，結合本科生科研實習，讓學生把試驗設計與統計分析課程理論應用于科研實習中，在生產實踐中進行科學有效的反思，有助于加深學生對課程的理解，提高應用能力。

2.2 豐富教學模式，激發學生學習興趣

隨著信息技術的迅速發展，線上和線上線下混合等新的教學模式在教學實踐中得到了廣泛應用，并取得了很好的教學效果。尤其是線上線下混合教學模式已成為課堂教學的熱點，該模式不僅吸收了線上教育的優點，還融合了線下課堂教學的優勢，使教師能夠做到因材施教，進一步完善課程的結構體系，將課程的知識教學、學生互動和實踐能力培養有機結合起來，提高了人才培養的質量[4]。線上線下混合教學模式可以打破“重理論輕應用”的模式，彌補了傳統課堂教學的不足，還可以激發學生對所學課程的學習興趣，提升課堂教學效率[5]。在該課程授課過程中，可將中國大學MOOC等優質教學平臺的資源與課堂教學相結合，開展線上線下混合教學模式。例如，將公式推導等內容抽象、理論性強的知識點用線上視頻形式讓學生先行學習，以便為更有效地開展線下教學做好鋪墊工作。在線下教學過程中，可采用舉手回答、搶答、隨機提問、分組討論、翻轉課堂等手段，活躍課堂氣氛，提高學生注意力，激勵學生主動學習。此外，教師還可以在課堂上引入最新的高水平國內外文獻，提高學生對理論應用的全面理解。課后，教師可以通過移動教學端的測驗、習題等，以及時了解學生的學習動態，并根據實際情況做出教學調整。

2.3 增加課程思政內容，提升學生科學素養

課程思政是對高校落實立德樹人根本任務，鑄就教育之魂的理念創新和實踐創新[6]。課堂不僅僅是講授知識的地方，也是育人的地方。應將課堂作為育人主渠道，將思想政治教育有機融入課程的教學，可促進知識傳授與價值引領的高效結合，實現立德樹人的潤物無聲[7]。試驗設計與統計分析課程在以往教學中思政因素較少，需要將課程思政與課程的教學內容進行有機融合。田間試驗是推動我國農業科學和農業生產向前發展的重要工具，也是我國從解決溫飽問題到實現小康的重要手段。該部分內容涉及試驗設計、試驗方案制定、試驗管理與實施、數據的采集、數據的統計及統計結果的表述等。在教學過程中，案例分析必不可少。因此，可以通過與專業課程相結合的案例分析來提升學生理論聯系實際的水平，同時結合案例分析進行立德樹人教育。例如，在“卡方分布”章節，可通過講述孟德爾提出分離規律的艱難歷程及把卡方檢驗應用于豌豆雜交試驗中的經歷，培養學生追求科學真理，樹立科學家精神。

3 結語

面對新農科背景下的挑戰與機遇，必須深化試驗設計與統計分析課程的教學改革，以培養具有創新精神和實踐能力的農業科研人才。通過整合理論與實踐、傳統與現代的教學方法來激發學生的學習興趣，提高他們的數據分析能力和科研創新能力。同時，引入先進的統計軟件和編程工具，以增強學生的技術應用能力，使他們更好地適應未來農業科研的發展趨勢。此外，教學改革還應注重培養學生的批判性思維和問題解決能力，使他們能夠在多變的農業科研環境中，獨立思考、分析問題并提出解決方案。通過案例教學、小組討論、實際操作等多樣化的教學手段，培養學生將理論知識與實際應用相結合來解決復雜問題的能力。通過持續的教學改革和課堂思政教育，期待試驗設計與統計分析課程能夠成為連接學生與現代農業科研的橋梁，從而為培養具有國際視野、創新能力和實踐技能的農業科研人才奠定堅實的基礎。

參考文獻

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[2] 劉宏波，崔鵬.基于\"新農科\"理念的農學專業綜合實習課程改革探索——以浙江農林大學為例[J].高教學刊，2021（8）：121-124.

[3] 趙霞，趙林，朱玉敏，等.新農科背景下生物統計與試驗設計課程教學改革[J].創新創業理論研究與實踐，2023，6（2）：42-44+58.

[4] 劉薇，莫曉云，尹思宇.\"概率論與數理統計\"的線上線下混合式智慧教學[J].安慶師范大學學報：自然科學版，2022，28（2）：90-94.

[5] 任妍，張寧，趙磊，等.試驗設計與統計分析的在線課程建設探析[J].現代農業科技，2020（18）：253-254.

[6] 穆俊祥，劉拴成，王丹，等.新農科建設背景下園藝試驗與統計學課程思政探索與實踐[J].河南農業，2022（36）：31-32.

[7] 任鵬，龍治堅，胡尚連.園藝專業課程思政建設與教學實施探索——以西南科技大學\"試驗設計與統計分析\"教學為例[J].現代園藝，2022，45（21）：177-178+181.