基于統計學理論與食品專業實踐案例結合的課程改革

邵小龍 劉玨

摘要：食品專業是一門學科交叉性非常強的應用型工科專業，而統計學理論和方法應用成為食品類專業學生必不可少的一門課程。由于該課程具有很強的實用性，在教學中應根據食品學科特點和專業特色選擇適當的教學方法、教學模式和授課內容。文章從食品專業中試驗設計與數據分析需求、常用統計學教學內容與方法要點、統計理論與專業實踐結合案例教學3個方面來闡述“食品試驗設計與統計分析”課程的特點和內容；并針對目前教學效果不佳的問題，提出以統計理論與食品實踐案例結合為主的教學方式改革建議。

關鍵詞：統計學應用；試驗設計；案例教學；改革建議

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230610

基金項目：南京財經大學高等教育與改革發展研究課題（GJGF202236）；食品科學與工程國家一流專業建設點項目；糧食工程江蘇省特色專業建設項目。

Curriculum reform exploration based on the combination of statistical theory and food professional practice cases

Shao Xiaolong1， Liu Jue2

（ 1. College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing， Jiangsu 210023； 2. College of Electrical and Electronic Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan， Hubei 430023 ）

Abstract： Food major is a very interdisciplinary applied engineering major， and the study and application of statistical theory and methods has become an indispensable course for students. Due to the strong practicability of this course， appropriate teaching methods， teaching modes and teaching contents should be selected according to the characteristics of food disciplines and professional characteristics. This paper expounded the characteristics and content of this course from three aspects： experimental design and data analysis requirements in the food major， the main points of commonly used statistics teaching content and methods， and the combination of statistical theory and professional practice with case teaching. Moreover， in view of the current teaching situation， a proposal for the reform of teaching methods based on the combination of statistical theory and food practice cases was proposed.

Key words： statistical applications， experimental design， case teaching， reform proposals

統計學作為一門實用的工具課程，在食品專業領域應用非常廣泛。大多數院校的食品類專業培養方案中出現名稱為“食品試驗設計與統計分析”“食品試驗優化與統計分析”“食品實驗設計與數據處理”“試驗設計與數理統計”等選修課或必修課課程。盡管名稱不一樣，但都是圍繞食品專業中的問題，來教授統計學的基本理論與應用方法，進行試驗設計、數據處理、結果解釋和結論總結。此課程是一門實用性很強的工具課，盡管統計理論學習困難，但是統計方法在食品專業中有廣泛和深入的應用。學生的后續學習、工作等需要用到試驗設計和數據分析技術，來完成工作報告、科學研究、學術論文等任務[1]。由于食品專業的部分課程只需背背記記就可以獲得學分，部分學生采取相同的學習策略和方法來學習該課程，導致最終學習效果往往不夠理想。

因此，為提升教學效果和進行相應的教學改革，本文將從食品專業中試驗設計與數據分析需求、常用統計學教學內容與方法要點、統計理論與專業實踐結合案例教學3個方面來闡述“食品試驗設計與統計分析”課程的特點和內容，并給出如何進行教學改革的建議。

1 食品專業中的實驗設計與數據分析需求

統計學本身作為一門理論與實踐相結合的學科，已成為現代科學不可缺少的工具之一。而食品原料來源廣泛、生產工藝多元化、質量控制要求高和食品學科綜合性的特點，統計理論和方法在食品原料篩選、加工工藝、品質控制、營養評價、售后調查等各環節大量應用。例如，在后續學生畢業設計（實驗）環節，存在因知識掌握欠缺或不熟引起的問題，如試驗設計不合理、有數據無“統計”、圖表不規范、統計方法或軟件使用不當、數據結果解讀不可靠或不充分[2]?！笆称吩囼炘O計與統計分析”也是研究生必修的課程之一，該課程知識掌握程度決定科研過程順利情況和培養質量。無論是試驗設計還是統計分析上出現了問題，都會降低研究結果的可信度，甚至前功盡棄[3]。因此，為畢業論文（設計）、后續科研及專業工作打好基礎，越來越多的高校對學生的試驗設計和數據分析能力的要求越來越高，食品生物類專業均對本科生、研究生開設此類課程。

2 食品科學與工程中的統計學教學內容與方法要點

由于“食品試驗設計與統計分析”屬于應用課程的范疇，具有鮮明的專業特色，在教學中應根據學科特點和專業特色選擇適當的教學方法、教學模式和授課內容。若脫離了專業知識，所做的“統計”則是無用的。統計學理論和應用方法在食品專業中主要分為試驗設計和數據分析兩大塊。試驗設計與數據處理涵蓋領域廣寬、內容龐大而復雜，但是不管什么專業，其主要的知識點集中在表1中內容和要點兩欄。理論部分教學難點在于專業詞匯抽象性極強，實際情況下具有多義性；方法上需要具備扎實的數學知識、軟件學習能力以及操作技能。一般要求學生先行學習“高等數學”“概率論”和“線性代數”等基礎課程。如果想進一步提高數據分析水平和使用高級統計方法，則需要學習“數值分析”“工程數學”“矩陣論”等課程，這些課程在碩士、博士研究生學習階段可供選修。

3 統計理論與食品實踐案例結合的教學方式

統計學理論內容部分的概念抽象難于理解，推導過程邏輯性強，且公式復雜繁多，導致非統計學專業的學生花費大量時間還不一定能弄懂這些理論。然而，課程安排時間和學生精力有限，如果理論學習方面不斷受挫，那么就失去繼續學習的信心。開展案例教學，能激發學生學習興趣和增加專業知識，培養學生應用統計的理論、原理和方法解決實際問題的能力[8]。因此，提前講授食品專業案例，讓學生參與案例分析的解決，通過引導和啟發學生利用統計學理論原理和方法來思考解決生產科研實際問題。表1教學案例列出一些經典統計學和食品專業相關的案例，選擇案例應盡量與學生的專業方相接近的領域。一些專業特色鮮明的院校，可增加自身特色的案例。比如南京財經大學、武漢輕工業大學可用糧食含雜率的抽檢案例，講述糧食行業的質檢實踐操作。理論與實踐的結合，能有效避免出現教師填鴨式教學、學生被動接受的問題。

4 課程改革建議

4.1 選擇合適的課程教學主導者

“食品試驗設計與統計分析”課程部分內容如“理論分布”“統計假設檢驗”“正交設計”等，如果讓統計學或數學專業老師進行講解，可以將理論分析和公式推導得十分詳盡，但此部分內容與基礎課程“概率論”內容重疊較多，學生重復學習會感到厭倦。任課老師缺乏食品專業的實際經驗，難以將理論與實踐結合，達不到教學目的。因此，建議由食品或生物類專業出身的老師來講，可以很好地避免這種情況。實際上，很多食品院校也是這么安排的。一般來說，本專業教師經過大量專業訓練和科研實驗，對專業應用理解更加深刻，結合具體案例有更多實際切身體會，講課內容更加豐富。雖然理論講得不夠全面，但是與專業結合，能引起學生的興趣，激發學習熱情。當然，這也對專業任課老師提出了較高的要求，需要統計應用經驗和多年的專業知識積累才能勝任。

4.2 開展以目的為導向的教學過程

很多行業中的統計應用，都是依據統計理論，借助工具軟件實現試驗設計或統計分析，最后圍繞統計結果進行科學合理的解釋或解決實際現象或問題。因此，在進行教學時，課堂理論教學、工具軟件上機操作和專業任務實踐必須同時進行，三位一體教學。然而，一般該課程的學時在30～40課時，這三部分教學內容需要進行時間平衡再分配。建議弱化理論講授環節，適當留白讓學生自學，重點放在案例教學和強化實操訓練。如果條件具備，在課堂理論教學的同時，學生使用自備或機房電腦進行軟件學習和上機操作[9]。專業任務實踐部分可通過課后作業和綜合作業的形式進行。作業主體內容要避免單一、純理論性案例，多與食品專業相結合。重在引導學生選擇正確的統計方法，科學地分析和理解統計結果；培養學生設計試驗的動手能力，最終達到訓練學生正確使用軟件處理數據和撰寫專業科學報告的目的[3]。

4.3 利用考核來促進學生學習模式的轉變

考核是教學的重要一環，也是學生們關注的焦點。既能檢測學生學習效果，又能驅動學生合理分配時間和精力。由于“食品試驗設計與統計分析”課程內容包括理論教學、工具訓練和專業實踐，考核要與教學安排緊密聯系，引導學生重視工具軟件和專業知識運用，摒棄“重理論輕實踐”“死記硬背”“考試臨時抱佛腳”等不合理的學習心態[10]。該課程應突出應用性，需增加平時成績及試驗測試的比重，考試命題注重突出實用性，少出理論性很強的題目，考慮學生理解和解決問題的綜合能力?？荚囍性黾訉嶋H操作（軟件操作）測評，通過測試學生對軟件操作技巧與統計分析方法的掌握程度和結合程度，從而測試學生對統計知識的綜合運用能力[11]。改變以往“平時成績”加“期末成績”的評價模式，按照表2對考勤、平時作業、綜合作業和期末考試4個部分來進行全面評價。綜合作業是借鑒“食品工程原理”“食品工藝學”等課程設計經驗，這樣可以讓學生從傳統應試學習模式轉向計算機操作技能訓練和專業問題解決能力培養上，重點考查學生對試驗設計方法、統計方法實現過程，以及輸出結果的理解和掌握。

5 結 語

作為一門較強實用性的教學課程，“食品試驗設計與統計分析”需要結合食品專業實踐案例教學，以調動學生學習的積極性，在有限時間內提高了該課程的教學效果，讓學生掌握運用所學基礎理論知識解決實際問題的能力。綜上，本文為筆者結合自身有限的教學經驗和體會，對教學理念、教學內容、教學模式和考核項目等方面進行思考和改革摸索，期望為培養實用型與復合型的專業人才提供參考。

參 考 文 獻

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