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食品學(xué)科試驗方法學(xué)教學(xué)的實(shí)踐與探索論文
摘要：總結(jié)了食品學(xué)科試驗方法學(xué)課程開設(shè)的必要性、存在問題、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化以及教學(xué)的實(shí)踐與設(shè)想,以為今后教學(xué)改革提供參考。
關(guān)鍵詞：食品學(xué)科試驗方法學(xué);課程教學(xué);教學(xué)實(shí)踐
AbstractIn the paper,the necessity,problem,content optimization and practice of food science experimental methodology were summarized to provide a reference for further teaching reform.
Key wordsfood science experimental methodology;curriculum teaching;education practice
試驗方法學(xué)(試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理)是自然科學(xué)研究方法論領(lǐng)域中一個分支,是以概率論、數(shù)理統(tǒng)計、專業(yè)技術(shù)知識和實(shí)踐經(jīng)驗為基礎(chǔ),對試驗進(jìn)行科學(xué)、經(jīng)濟(jì)安排,并對試驗結(jié)果計算分析,最終達(dá)到減少試驗次數(shù)、縮短試驗周期、迅速找出優(yōu)化方案的一種科學(xué)方法。試驗方法學(xué)也是一門理論和實(shí)踐結(jié)合緊密、實(shí)用性很強(qiáng)的課程,它為以后從事科學(xué)研究、工程試驗、工程設(shè)計工作的學(xué)生提供基本的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生正確確定科研、工程試驗方案和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的能力[1]。
食品學(xué)科是涵蓋農(nóng)副產(chǎn)品貯藏加工、生物科學(xué)、農(nóng)業(yè)工程和輕工業(yè)等學(xué)科的綜合性、交叉型學(xué)科,具有原料廣泛性、加工工藝的多樣性和加工質(zhì)量控制的重要性等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)決定了進(jìn)行食品學(xué)科試驗和生產(chǎn)實(shí)踐中,對試驗的合理設(shè)計和科學(xué)安排的注重,注意試驗過程的正確運(yùn)轉(zhuǎn),保證試驗結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性,并進(jìn)行科學(xué)正確的統(tǒng)計分析,以便于正確揭示事物的本質(zhì),得出科學(xué)的結(jié)論[2]。20世紀(jì)80年代以來,世界食品工業(yè)飛速發(fā)展,食品科學(xué)研究朝著自動化生產(chǎn)、計算機(jī)應(yīng)用、系統(tǒng)工程、生物酶技術(shù)、基因工程等高新技術(shù)發(fā)展,逐步脫離了傳統(tǒng)的加工方法,體現(xiàn)了科學(xué)化、集約化生產(chǎn)的特色,也對食品科學(xué)研究的試驗設(shè)計和統(tǒng)計方法提出更高的要求。食品的試驗研究已經(jīng)由簡單的假設(shè)測驗、方差分析發(fā)展到多元分析、優(yōu)化設(shè)計等高級試驗設(shè)計分析方法,愈加顯出試驗方法學(xué)在食品科學(xué)研究中的重要性。
1課程開設(shè)的必要性
試驗設(shè)計方法是一項工程技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)方法。它要求科學(xué)地安排試驗方案,以最少的人力和物力消費(fèi),在最短的時間內(nèi)取得更多、更好的生產(chǎn)和科研成果。試驗設(shè)計在工業(yè)生產(chǎn)和工程設(shè)計中能發(fā)揮重要的作用,主要有:提高產(chǎn)量;減少質(zhì)量的波動,提高產(chǎn)品質(zhì)量水準(zhǔn);大大縮短新產(chǎn)品試驗周期;降低成本;試驗設(shè)計延長產(chǎn)品壽命。該課程的開設(shè)為大學(xué)生將來從事科學(xué)研究或新產(chǎn)品研發(fā)等實(shí)際工作奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
2存在的問題
該課程因為涉及統(tǒng)計學(xué)知識,需要具備深厚的概率論基礎(chǔ)知識,而概率論較為抽象,學(xué)生普遍掌握程度不高;同時統(tǒng)計學(xué)涉及大量的計算,通常需要用計算機(jī)軟件來完成,故必須具備一定的計算機(jī)軟硬件知識及實(shí)際操作能力,所以對于大多數(shù)學(xué)生來說,對該課程的理解和掌握并不容易。
2.1教學(xué)安排問題
不同院校試驗方法學(xué)課的課程性質(zhì)不同,有些是必修課,有些是限選課,有些是公共選修課,讓感興趣的同學(xué)自由選擇。由于選修課可以自主選擇,也可以放棄學(xué)分,因此學(xué)生對選修課的態(tài)度普遍不如對必修課認(rèn)真,這就造成教學(xué)效果相對較難提高。課時數(shù)不同,分別為20、30、40、50學(xué)時等。另外,開設(shè)課程時間也有不同,分別在大二、大三和大四時開設(shè),致使學(xué)生對該課程在知識儲備、使用迫切性以及將來需求等方面的掌握和了解較少。
2.2實(shí)際需求與課程脫節(jié)問題
由于沒有對該課程進(jìn)行科學(xué)研究,不知道試驗方法學(xué)可以解決什么問題。而該課程所具有的內(nèi)容多、公式多、計算多、圖表多等,決定了課程本身的繁雜性,這樣造成課程對學(xué)生的吸引力降低,教師雖然付出大量的心血進(jìn)行課前準(zhǔn)備和課堂教學(xué),但在學(xué)生眼里枯燥乏味、難以理解,導(dǎo)致教師厭教、學(xué)生厭學(xué)。
2.3內(nèi)容問題
傳統(tǒng)的試驗方法學(xué)教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于數(shù)學(xué)原理的論述,實(shí)際應(yīng)用例子太少,可操作性差。而該課程實(shí)際是應(yīng)用科學(xué),教學(xué)內(nèi)容的編排應(yīng)圍繞實(shí)際技能的培養(yǎng)進(jìn)行。由于學(xué)生已進(jìn)行過《高等數(shù)學(xué)》《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》等課程的學(xué)習(xí),具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。因此,為了節(jié)省教學(xué)時間,對公式和定理的分析、推導(dǎo)一帶而過,不著重強(qiáng)調(diào);降低理論深度,著眼于理論知識的實(shí)際應(yīng)用,深入淺出,以點(diǎn)帶面,使學(xué)生領(lǐng)悟教學(xué)內(nèi)容。
3課程教學(xué)的內(nèi)容優(yōu)化
3.1引入試驗設(shè)計發(fā)展史
為了使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的,有必要在課堂教學(xué)中引入試驗設(shè)計發(fā)展史。例如:1949 年,日本電訊研究所研制的“線形彈簧繼電器”,運(yùn)用正交設(shè)計技術(shù),對數(shù)十個特性值、2 000 多個變量進(jìn)行研究,制造出比競爭對手美國西方電器公司先進(jìn)、價廉的產(chǎn)品,給該所帶來幾十億美元的效益[3]。1978 年原七機(jī)部在進(jìn)行某項產(chǎn)品的試驗設(shè)計時,須考慮5 因素31 水平,且要求試驗次數(shù)不能超過50 次。5因素31水平可能的試驗次數(shù)多達(dá)2 800 多萬次,為研究其數(shù)學(xué)模型曾試用國外的方法,長時間得不到理想的結(jié)果,而運(yùn)用“正交設(shè)計”方法,5 因素31水平的試驗次數(shù)為312=961。為解決該難題,我國著名的數(shù)理統(tǒng)計專家方開泰與數(shù)論專家王元合作,將數(shù)論理論成功地應(yīng)用于試驗設(shè)計問題中,創(chuàng)立了一種全新的試驗設(shè)計方法,即“均勻設(shè)計試驗法”,運(yùn)用該方法于上述試驗,僅做31次,其效果便接近于2 800多萬次的試驗,成功解決了該難題。在講這段歷史時,學(xué)生感興趣,不僅認(rèn)識到進(jìn)行該課程學(xué)習(xí)的重要性,變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”,而且激發(fā)出強(qiáng)烈的愛國主義熱情和努力學(xué)習(xí)的決心。
3.2重視教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性
在試驗設(shè)計基礎(chǔ)、方差分析、回歸分析、正交試驗設(shè)計、均勻設(shè)計、回歸正交設(shè)計、回歸旋轉(zhuǎn)正交試驗設(shè)計等教學(xué)內(nèi)容中,對基礎(chǔ)理論不作重點(diǎn)闡述,強(qiáng)調(diào)理論在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)果理解與現(xiàn)象解釋的作用,重點(diǎn)講解遇到什么樣的研究課題需用哪種設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計,采用什么軟件對所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理。例如:采用物理和化學(xué)結(jié)合的辦法來提取酵母細(xì)胞中的海藻糖[4],先用微波處理,后用溶劑來提取�？疾斓囊蛩厥俏⒉〞r間(min)、提取體積(mL)、提取時間(min)、提取溫度(℃)(X1、X2、X3、X4)。針對這4個影響因素,每個因素安排6個水平,4 因素的取值范圍分別為微波時間2.0～5.0 min;提取體積10～50 mL;提取時間10～60 min;提取溫度0~100 ℃。如果采用全面試驗則需64=1 296次試驗,如果是正交法必須做62=36次試驗,而均勻試驗法6次就可以解決,所以選擇均勻試驗設(shè)計。對于試驗結(jié)果如何處理,均勻設(shè)計法由于沒有正交法整齊可比的特點(diǎn),所以不能采用方差分析方法去處理,而采用回歸分析的方法。
3.3加強(qiáng)對實(shí)用軟件使用的教學(xué)
目前,具體可用于試驗方法學(xué)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的廣泛流行的軟件有Mathematics[5]、SAS[6]、Minitab 、Matlab、SPSS、DPS、Origin、Design expert等。每個軟件有其自己的特點(diǎn),例如SPSS主要用于統(tǒng)計量計算,Matlab主要用于數(shù)值分析,Mathematics主要用于函數(shù)分析與計算,Origin主要用于繪圖等等。另外,還有專門用于正交試驗設(shè)計的正交設(shè)計助手軟件,用于均勻設(shè)計的均勻分析軟件,用于曲線擬合的Curve expert等專門軟件。因此,該課程教學(xué)的關(guān)鍵是要使學(xué)生在不同方案設(shè)計中采用不同的軟件處理試驗結(jié)果,以提高試驗的準(zhǔn)確性和可靠性。
4課程教學(xué)的實(shí)踐與設(shè)想
課程教學(xué)方法改革的總原則是:把培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力作為教學(xué)的重點(diǎn);遵循現(xiàn)代教育以人為本的觀念,給學(xué)生發(fā)展以最大的空間;在教學(xué)中應(yīng)因材施教,采用多種方法,切實(shí)發(fā)揮學(xué)生的自主性和教師的促進(jìn)作用。同時,通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生能自己設(shè)計試驗方案,自己動手進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
4.1積極解決學(xué)生的思想問題
要讓學(xué)生學(xué)好課程,必須確保其對課程的正確認(rèn)識。筆者教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),只有通過鮮明的個案引導(dǎo)、啟發(fā)才能使學(xué)生覺得試驗方法學(xué)的學(xué)習(xí)可以解決許多難點(diǎn)問題,提高知識層次結(jié)構(gòu),挖掘隱含在試驗數(shù)據(jù)內(nèi)部的深層次要素,以保證學(xué)生有積極學(xué)習(xí)該課程的意識。
4.2在教學(xué)過程中,采用“主導(dǎo)—主體”的設(shè)計模式,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究,小組討論,動手實(shí)踐
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行食品學(xué)科的試驗及數(shù)據(jù)處理,課后撰寫技術(shù)報告,通過學(xué)生動手實(shí)踐讓其親自體驗試驗設(shè)計整個過程:①了解試驗?zāi)康?實(shí)驗?zāi)康氖窃囼炘O(shè)計首先要考慮的問題,對其應(yīng)當(dāng)深入了解,認(rèn)真分析,提出試驗?zāi)康募邦A(yù)期效果,避免盲目性。②確定因素和水平,試驗設(shè)計之前必須了解可能對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響的因素,并根據(jù)實(shí)驗要求選出適當(dāng)因素加以研究。③確定指標(biāo),在選擇試驗指標(biāo)時,必須考慮指標(biāo)對所研究問題能提供的信息,及其測定方法。④確定試驗計劃,實(shí)驗計劃的確定在整個實(shí)驗設(shè)計中至關(guān)重要。采用何種設(shè)計方案須考慮試驗誤差、方便程度、人力、物力、財力等多個方面。⑤實(shí)施試驗設(shè)計。⑥數(shù)據(jù)分析。
4.3改革考試和考核方法
考試是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、檢驗學(xué)習(xí)成效的一種重要手段。學(xué)生最簡單的目的就是拿學(xué)分,增加獲得獎學(xué)金和就業(yè)機(jī)會。為了克服平時不認(rèn)真、一到考試就死記硬背突擊過關(guān)的弊端,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性,增強(qiáng)學(xué)生主動思維的積極性,在考試、考核中可將討論、課程的論文成績與平時成績相結(jié)合,綜合評定。如平時表現(xiàn) 10%,課外作業(yè) 10%,課堂討論 20%,課程論文 60%。將考試的重點(diǎn)側(cè)重于提交課程論文上。課程論文是培養(yǎng)創(chuàng)新意識和提高研究能力的有效途徑,許多學(xué)生習(xí)慣老師問學(xué)生答的考試模式,依賴?yán)蠋焺澐秶�、定重點(diǎn)地被動學(xué)習(xí)方法。采用課程小論文的考試形式會給學(xué)生提供一個展現(xiàn)創(chuàng)造能力的機(jī)會,促使他們在學(xué)習(xí)過程中深層次地理解知識和方法,主動搜尋資料,閱讀參考書,解決科研中的方案設(shè)計與數(shù)據(jù)處理問題。
5結(jié)語
試驗方法學(xué)課的角色,其實(shí)無論是必修課還是選修課并不重要,重要的是應(yīng)當(dāng)教給學(xué)生真正有用的知識和技能,幫助其在今后科研和管理工作中解決實(shí)際問題,借助各種應(yīng)用軟件,根據(jù)具體問題進(jìn)行方案設(shè)計及試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理,揭示隱含在試驗現(xiàn)象中的科學(xué)問題,完成科學(xué)研究和論文寫作。
6參考文獻(xiàn)
[1] 孫培勤,劉大壯.實(shí)驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程的教學(xué)實(shí)踐[J].化工高等教育,2003(1):84-85.
[2] 王欽德.食品試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2003.
[3] 陳紅,黃海東.試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程教學(xué)改革的探討[J].農(nóng)機(jī)化研究,2004(2):266-267.
[4] 章銀良,劉庭淼,張鑫,等.微波破碎酵母細(xì)胞提取海藻糖的研究[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2001(4):51-53.
[5] ELIZABETH B.Data processing mathematics[M].Englewood Cliffs,N J:Preontice-Hall,1995.
[6] SUSAN M,DYSZEL.Country of origin of peanuts:a comparison of statistical Software for discriminate analysis of DSC results[J].Thermoc-himica Acta,1996(284):103-108.
[7] 林維宣.試驗設(shè)計方法[M].大連:大連海事大學(xué)出版社,1995.
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