PBL法在食品试验设计与数理统计课程教学中的创新与实践

张忠 邵红军 杨兴斌

摘要针对食品试验设计与数理统计课程，将该课程教学过程中存在的问题总结为教学内容陈旧、知识范围狭窄、教学重理论轻实践、教学方式单一。结合PBL教学法，在对比PBL和LBL教学法的基础上，探讨了PBL教学法在食品试验设计与数理统计课程中的应用，具体介绍了实施准备、资料收集、课内汇报，以及评价、总结、反思流程的内容，旨在培养学生自主分析问题、解决问题的能力，提高学生独立思考和团队合作意识。

关键词PBL教学法；食品；数理统计；教学

中图分类号S-01文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）20-0243-02

AbstractIn the light of course of food experiment design and mathematical statistics，the problems existing in the course of teaching are summarized as old teaching content，narrow knowledge scope，heavy teaching，light theory and simple teaching method.In combination with PBL teaching method，and on the basis of contrasting PBL and LBL teaching methods，the application of PBL teaching method in the course of Food Experiment Design and Mathematical Statistics is discussed，which introduces the contents of preparation，data collection，report in class and evaluation，summary and reflection process.The purpose is to cultivate students ability to analyze and solve problems independently，and to raise their awareness of independent thinking and teamwork.

Key wordsPBL teaching method；Food；Mathematical statistics；Teaching

食品試驗设计与数理统计课程是食品相关专业本科生的专业必修课，是数理统计知识在食品方向的应用。它以概率论与数理统计、食品专业知识和试验设计为基础，通过科学合理地安排试验方案，对试验结果进行统计分析，最终达到减少试验次数和优化试验方案的目的，是一门理论结合实践的课程[1]。

通过学习该课程，学生能够合理地安排试验方案，掌握科学分析和处理数据的方法，从而拓宽知识面和提高解决实际问题的能力。该课程的知识体系不同于其他专业课程，对学生的数学基础和思维推理能力要求高，很多食品专业学生认为这是一门较难学习和掌握的课程，从而造成学生的学习积极性不高，学习效果也不理想。然而，该课程在科研工作中有着巨大的指导作用。因此，该课程的授课教师必须积极思考如何综合运用现代最新的教学方法和手段，以更加通俗易懂的方式来提高学生的学习积极性，从而提升教学效果，真正让学生掌握相关知识与方法，未来应用到实践过程中。PBL（ProblemBased Learning）教学法是将学习与任务或问题挂钩，使学习者通过自主探究和相互合作来解决问题。笔者采用PBL法激发学生的学习热情，通过合理的引导、评价和考核方式培养学生自主分析问题、解决问题的能力。通过学生分组讨论，共同解决开放的食品数理统计问题，以提高学生独立思考和团结合作的意识，最终提升课程的实践教学效果。

1教学过程中存在的问题

食品试验设计与数理统计课程常常采用传统的教学模式，即讲授基本概念、公式推导和计算、分析和解释统计结论。虽然认真讲授公式的推导有助于学生理解统计理论，演示计算过程能够加深学生对公式的印象，但很多食品专业本科生感到课程相关理论比较抽象、计算过程枯燥繁琐，相关公式复杂且记忆困难。因此，学生非常容易产生厌学情绪，仅仅是通过考前背诵公式以应付考试，导致最终的教学效果不理想，在真正实践过程中无法采用科学合理的试验方法。

此外，该课程的教学内容还处于“前计算机时代的统计学”，严重滞后于不断发展的基于计算机软件的现代统计学新方法[2]。课程教学过程中的弊端主要体现在以下4个方面。

1.1教学内容陈旧，缺乏新知识的融合

目前，食品试验设计与数理统计课程内容重点在于传统的经典试验方法。然而，近年来随着计算机技术的快速发展，计算机软件结合数理统计的新方法层出不穷，该课程的新知识正在快速更新迭代。但是，目前教材中新知识融合相对较少，关于计算机模拟和神经网络等新知识在教材中的介绍较少，很多教学内容在实际试验中已很少采用，却仍是教学的重点。例如线性系数的计算方差分析等，目前软件已能非常方便地直接给出，而目前的讲授计算过程非常复杂。如何适当放弃部分高深的理论与计算，并及时讲授数理统计与试验相关的最新知识，使学生面对具体的试验设计问题时，能够采用最新的基于计算机的试验设计方案，这本应是课程教学重点。

1.2授课知识范围狭窄，缺少统计软件的学习应用

目前，在实际数据分析过程中，很多计算过程可以采用最新的统计软件代替，譬如SPSS、MATLAB、EXCEL等计算软件。它们都可以准确无误地完成相关理论的计算。如何教育学生使用最新的统计软件及相应的计算模块也应该是教学的重点，熟练使用统计相关软件也是对任课教师的基本要求。

1.3教学重理论轻实践，缺乏实用性

食品试验设计与数理统计课程的特点就是公式多且计算繁杂。针对不同的数据模型，学生需要选择合适的公式进行运算。面对复杂的运算过程，学生往往缺乏做大量复杂计算工作的耐心。而目前在课程的讲解过程中，常常重视演示和计算过程，容易忽视理论知识的实际应用场景，以及学生实践精神的培养，无法将知识应用于实践，从而造成课程枯燥难懂且记忆量大。

1.4教学方式单一，板书与投影相互隔离

目前，食品试验设计与数理统计课程讲授方法主要采用纯板书或纯PPT授课。传统的板书教学方式下，教师要花费大量时间进行公式推导、演算，课程效率比较低，也不容易进行互动。PPT教学法讲授比较快，然而留给学生思考的时间太少。应尝试将2种教学方法合理结合，分配好合适的时间比例，同时增加其他实践环节，提高学生的参与积极性，努力改变这门课程在学生眼里枯燥乏味、难以理解的印象。

2PBL教学法简介

以问题为导向的PBL（ProblemBased Learning）教学法是一种以学生为中心的教育方式，它是由美国的神经病学教授Barrows于1969年在加拿大首创，目前已逐渐发展成为国际上非常流行的一种教学方法[3]。LBL（LectureBased Learning）是传统的讲授式教学法，是以教师为主体的大班全程灌输式教学，此方法目前仍是应用最广泛的一种教学法[4]。

PBL法与传统的LBL法有很大的不同，PBL法强调以学生的主动学习为主，并将学习与任务或问题挂钩，使学习者投入于问题中；通过设计任务，把学习过程放置在真实有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，锻炼解决问题的技能和自主学习的能力。2种教学方法的对比内容见表1。

3PBL法在试验设计与数理统计课程教学中的应用

3.1实施准备

3.1.1收集问题与案例。

主要从日常生活中容易引起疑问和普遍存在认识偏差的食品问题出发，收集相关亟待解决的问题，也可以从各届本科生的毕业论文中寻找相关的数理统计知识的运用，发现容易犯错的地方，对其进行分析与讲解[5]。

3.1.2分配小组和考核。

以4～6人为一组，建立8～10个研究小组，由组员选组长。采用组长负责制进行管理，通过合适的考核标准进行评价，对优秀团队给予一定的平时分奖励。

3.2学生团队课外收集资料

引导学生小组采用合适的方法收集相关资料，例如通过图书馆的纸质和电子资料、网上的各种课堂教学材料等，设计合理的试验方案。

其中查文献首先从中文开始，然后是外文文献，主要从以下数据库寻找：①中文文献可在学校的CNKI、维普和万方等数据库查找，把关键词、主题和作者等信息输入即可检索；②英文文献检索首推WEB of Science、Elsevier和Springer等。

3.3团队课内汇报

不断组织学生团队以PPT、视频和实物展示等方式对相关研究内容进行汇报。在课程汇报过程中，尽量每个学生都参与，报告内容包括采用的试验设计方案、数据统计分析方法和研究结论。

在讨论环节中，要积极调动学生回答问题的积极性，展开有针对性的探讨。通过增加平时分的方式使学生主动参与到讨论中来。多用肯定、赞许的语言鼓励学生积极思考并勇于发表看法，及时给予学生建设性评价，让每个学生都看到自己的长处，同时正确看待自己的不足，促进学生主动发展。

在几次汇报之后，及时总结存在的问题，引导学生避免同类问题。

3.4评价、总结、反思对学生进行有效的评价、反思对于教学效果的控制有着至关重要的作用。在评价过程中，应特别注意以下3方面[6]。

3.4.1要用欣赏的眼光看待学生。在学生提出建设性的问题及发表精彩的回答时，要及时发现他们的优点并给于鼓励，通过激励的方法使学生增加学习积极性。此外，要特别关注有发言欲望而不愿意主动举手的学生，多给他们展示自我的机会。

3.4.2大力开展学生互评。自评可以帮助学生完善自身的

学习过程，却难以发现自身的不足，而通过互评可以发现彼此的优缺点，并能促使学生自我反省，相互学习，共同进步，使学生的认识更加全面；同时培养学生虚心接受别人建议的优秀品质。

3.4.3展示优秀团队的学习成果。根据学生在课堂上的表现，对其进行科学合理的评价。针对优秀团队的成果，在课堂上进行重点推介，激发学生的学习热情与自豪感，并帮助其获得学习成就感。

4结语

在目前的大学教育中，如何激发学生在课堂上的学习兴趣和自主学习能力，让学生把课堂中学习的知识应用到日常生活中去，这是目前教学过程中亟待解决的问题，也是教学的难点。该研究采用PBL法激发学生的学习热情，将解决生活中的问题转化为案例，通过合理的引导、教授和考核方式，培养学生自主分析问题、解决问题的能力，并在课程讲授过程中通过学生分组，共同解决开放的食品数理统计问题，以提高学生独立思考和团结合作的意识。

采用PBL教学法在数理统计与试验设计课程中的研究与实践正不断开展，只有根据课程的特点，不断摸索和积累相关有趣的数理统计案例，紧扣社会热点来设计教学过程中遇到的内容和问题，才能为食品试验设计与数理统计课程的改革提供新思路。

参考文献

[1]

杨文国，石莹，沈晓婧，等.基于PBL模式的《医药数理统计》教学改革[J].教育教学论坛，2014（48）：126-128.

[2] 钱俊，段影影，卢振泰，等.PBL在研究生数理统计教学中的探索[J].基础医学教育，2014，16（11）：924-926.

[3] 邱松山，李颖，姜翠翠，等.PBL-LBL双轨教学法在食品专业实验教学中的探讨[J].广州化工，2015，43（5）：203-204.

[4] 张红波，尹国友，孙婕，等.PBL教学模式在《食品安全与检测技术》课程中的研究与实践[J].农业工程，2014，4（3）：127-128.

[5] 崔炳权，何震宇，王庆華，等.PBL教学法的研究综述和评价[J].中国高等医学教育，2009（7）：105，118.

[6] 袁莉，张宝善，张清安.PBL综合案例教学法在食品标准与法规课程教学中的应用[J].安徽农业科学，2015，43（35）：378-379，382.