王瑞麗 白曉虎 秦軍偉 李軼

摘 要：試驗優(yōu)化設(shè)計與分析方法是農(nóng)業(yè)工程類研究生必須掌握的一種科研手段，主要講述科學試驗和數(shù)據(jù)分析方法，在研究生課題以及教師科研中應(yīng)用廣泛。采用案例教學法，詳細解讀發(fā)表在農(nóng)業(yè)工程學科權(quán)威期刊《農(nóng)業(yè)工程學報》和《農(nóng)業(yè)機械學報》的科研文章，分析其試驗?zāi)康摹⒃囼炘O(shè)計和數(shù)據(jù)分析方法，并進行試驗結(jié)果的再分析。同時對比再分析結(jié)果與原文結(jié)論，如有不同分析其原因。通過案例分析與實踐，研究生能充分理解并應(yīng)用試驗設(shè)計方法、掌握數(shù)據(jù)分析過程并進行結(jié)果分析，為開展研究生課題研究奠定堅實的試驗設(shè)計與分析基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程；研究生教學；試驗優(yōu)化設(shè)計；數(shù)據(jù)分析；案例教學

一、前言

“試驗優(yōu)化設(shè)計與分析方法”是沈陽農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)工程類研究生的必修課，通過本課程的學習，要求學生掌握科學研究過程中常用的試驗設(shè)計理論和數(shù)據(jù)分析方法，課程內(nèi)容在研究生進行科研中應(yīng)用非常廣泛。統(tǒng)計工程學院近三年的研究生學位論文發(fā)現(xiàn)，有80%左右用到本課程的相關(guān)理論和方法。農(nóng)業(yè)工程學科權(quán)威期刊《農(nóng)業(yè)工程學報》發(fā)表的文章，內(nèi)容中有試驗研究的論文都用到了本課程的相關(guān)知識，包括單因素試驗、正交試驗設(shè)計、方差分析、回歸分析、響應(yīng)面法設(shè)計等?？梢?，對于農(nóng)業(yè)工程學科的研究生和科研工作者而言，試驗優(yōu)化設(shè)計與分析方法是從事科學研究非常重要的手段，應(yīng)該很好地掌握并應(yīng)用到實踐中。

目前，本課程在教學過程中仍以理論講授為主，與實踐結(jié)合不夠緊密，而且概念較多，原理抽象，計算公式冗長復(fù)雜，加上大部分學生數(shù)學基礎(chǔ)比較薄弱，導(dǎo)致很多學生對課程內(nèi)容理解和應(yīng)用比較困難，體會不到課程的重要性，缺乏學習興趣，難以將課程內(nèi)容應(yīng)用到自己的科研實踐中。

案例教學法是利用各種案件進行研討學習，采用開放式、互動式、體驗式的教學方式，讓學生變被動學習為主動學習，從而提高分析問題和解決問題的能力。通過一系列案例的選取，為學生提供可分析的素材和特定的案例情境，增強學生對所學知識的融會貫通，提高學生的綜合能力。試驗優(yōu)化設(shè)計與分析方法屬于應(yīng)用技術(shù)學科，具有非常強的實踐性和應(yīng)用性，需要通過案例課這種教學模式告訴學生如何通過科學合理地安排試驗，在較短的時間內(nèi)達到預(yù)期的試驗?zāi)繕耍蝗绾螌υ囼灁?shù)據(jù)進行合理的分析和處理，獲得研究對象的變化規(guī)律，從而達到指導(dǎo)生產(chǎn)和科研的目的。

因此，為了在本課程的教學過程中體現(xiàn)實踐性、先進性和前沿性，采用案例教學法就顯得尤為重要，不但可以解決傳統(tǒng)教學模式中理論與實踐脫節(jié)的問題，而且可以將生產(chǎn)和科研中的最新技術(shù)和最前沿知識及時補充到案例中，有效彌補教學上時效性差的欠缺，有利于研究生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、試驗優(yōu)化設(shè)計與分析方法案例教學特點

1. 引導(dǎo)研究生獨立思考

傳統(tǒng)教學是教師一言堂，教學方法單一，研究生學習主動性差，教學效果不理想。雖然授課教師教學經(jīng)驗豐富，講授能力強，因為學生只是被動地接受，沒有經(jīng)過獨立思考的鍛煉，很難將知識轉(zhuǎn)化成自己的知識和能力。在案例教學中，要求學生獨立思考，把枯燥乏味的說教變成學生主動學習后的成就感。學生經(jīng)過獨立思考，發(fā)表見解，可以看到自己的不足，取長補短，激發(fā)了學習的積極性，并從獨立思考和刻苦學習中獲得更大的學習動力。

2. 加強研究生試驗設(shè)計實踐

通過對案例的詳細解讀，對發(fā)表在權(quán)威期刊的研究論文的試驗?zāi)康?、試驗方法、試驗指標、試驗因素、試驗方案、試驗結(jié)果等每一個環(huán)節(jié)進行剖析，并讓研究生對試驗數(shù)據(jù)進行分析。經(jīng)過對典型案例的分析與實踐，研究生的試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析能力均得到顯著提高。

3. 培養(yǎng)研究生科研協(xié)作能力

通過案例分析加強教學中師生之間、學生之間的互動和交流。在案例教學中要求查閱和分析文獻、確定試驗?zāi)康暮头椒ǎ⒉捎眠m當?shù)能浖治鲈囼灲Y(jié)果。研究生需要經(jīng)過多次的小組討論并與教師溝通，在教師的引導(dǎo)下糾正錯誤，加深思考，能力得到鍛煉和提高。同時，這樣的教學模式也對教師提出了更高的要求以達到教學相長的效果。

三、試驗優(yōu)化設(shè)計與分析方法教學中案例教學的實踐

1. 與試驗優(yōu)化設(shè)計與分析方法相關(guān)的農(nóng)業(yè)工程類應(yīng)用案例的調(diào)研

開展案例教學的關(guān)鍵在于選用恰當?shù)陌咐?。由于試驗設(shè)計中的概念和理論比較抽象、計算公式較多、設(shè)計方法多樣而且對實踐經(jīng)驗要求較高，因此案例選取要本著應(yīng)用實踐、學以致用的原則來進行。為了滿足研究生完成研究論文及以后工作的需要，課程組教師首先按照學科分類，調(diào)研了近三年來農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的研究生學位論文以及《農(nóng)業(yè)工程學報》《農(nóng)業(yè)機械學報》等一級學報上近10年的應(yīng)用試驗優(yōu)化設(shè)計方法的文獻，然后結(jié)合研究生培養(yǎng)計劃要求和課程體系，整理歸納，形成了案例庫。

案例包括驗證型案例和探索型案例兩種。驗證型案例一般為已經(jīng)發(fā)表的期刊或?qū)W位論文提供的某個試驗過程。采用驗證型案例教學時，教師先講授需要學生重點掌握的基本理論和方法，再提供案例，供學生學習和思考，學生可以結(jié)合案例提出的問題和數(shù)據(jù)來驗證已學過的試驗設(shè)計的步驟和數(shù)據(jù)處理方法，將自己得到的結(jié)果和案例提供的結(jié)果進行比較，分析差異，從而更進一步地深化對所學知識的認識。探索型案例主要是結(jié)合教師科研和學生的研究進展，針對研究過程中遇到的試驗設(shè)計的問題，要求學生課后認真研討相應(yīng)案例，廣泛收集資料甚至進行實際試驗，再到課堂上進行交流與匯報。這種案例沒有固定的結(jié)果，試驗因素有哪些，應(yīng)用哪種試驗設(shè)計和處理方法，可能需要隨著研究的不斷深入而動態(tài)調(diào)整，與實踐結(jié)合更緊密，學生對知識應(yīng)用的體會更深刻，更能夠提高學生分析問題和解決問題的能力。

2. 按專業(yè)（或?qū)熆蒲袌F隊）組建研究生學習“項目組”的方法

根據(jù)選課學生導(dǎo)師的科研團隊研究方向，組建研究生學習項目組，團隊學生人數(shù)較多時可再分成小組。重點討論團隊主要研究內(nèi)容，確定相關(guān)試驗設(shè)計方法，實施試驗并進行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果討論，使學生突出研究重點，少走彎路。

3. 以案例討論形式為主的課堂教學方法設(shè)計

案例教學常見的教學形式為教師與學生、學生與學生之間的討論。在案例討論過程中，學生是主體，教師是主導(dǎo)。教師要鼓勵每個學生參與到案例的分析與討論中，采用“多鼓勵，少批評”的原則，捕捉學生的獨特視角和創(chuàng)新思維。根據(jù)學生參與討論的情況和表現(xiàn)，有針對性地進行引導(dǎo)和總結(jié)，幫助學生形成合理的思維和邏輯框架，從而提高學生應(yīng)用試驗設(shè)計方法解決實際問題的能力。

以應(yīng)用不同設(shè)計方法的案例為子項目，從試驗設(shè)計的目的、試驗方法、試驗指標、試驗因素、試驗方案、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論為主線，分別進行教學方法設(shè)計。采用驗證型案例教學時，一般是將案例穿插在課堂教學過程中，案例不能過于復(fù)雜，主要是針對重點內(nèi)容和基本理論應(yīng)用的小案例，便于學生通過案例及時加深對所學知識的認識。采用探索型案例教學時，以課內(nèi)和課外相結(jié)合的方式進行，課堂上教師可以針對案例中出現(xiàn)的問題進行指導(dǎo)，具體實施可以由學生在課外完成。

4. 與科研團隊相結(jié)合的實踐環(huán)節(jié)設(shè)計與實施

結(jié)合研究生導(dǎo)師科研團隊項目，進行有針對性的試驗優(yōu)化設(shè)計與數(shù)據(jù)分析實踐。在案例教學中，結(jié)合農(nóng)業(yè)生物系統(tǒng)裝備團隊的研究內(nèi)容，對移栽機、嫁接機、秸稈還田機等進行試驗設(shè)計，確定試驗方案，實施試驗，并進行數(shù)據(jù)分析，最后確定機具的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)。研究生在參與試驗的全過程中獲得理論知識和實踐技能。

5. 成績考核方法的設(shè)計

學習成績一部分由學生上案例課的發(fā)言情況來決定，另一部分則由考試成績決定。案例課上學生對問題的認識、參與積極性、發(fā)言質(zhì)量都可作為評分參考。在實際應(yīng)用能力考核中，加入對學生統(tǒng)計軟件操作水平的考核，對學習能力較強的學生，還可引入課程論文的考核方式。

四、教學案例提出應(yīng)該注意的問題

在編寫教學案例時，首先要結(jié)合學科前沿知識和教師自己的科研課題，以利用案例教學培養(yǎng)學生的科研思維和能力。其次，教學案例的編寫要結(jié)合實際生產(chǎn)，介紹先進的研究技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)，并且要符合我國的國情，培養(yǎng)學生的實踐能力。最后，教學案例的提出和編寫要有系統(tǒng)性，給學生討論、研究的空間，要科學地安排案例，符合教學的需要，并且要符合教學規(guī)范化的要求。

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基金項目：沈陽農(nóng)業(yè)大學教育教學改革研究項目（2016-123、2016-yjs-16、2016-83）。

作者簡介：王瑞麗，女，博士，副教授，研究方向：農(nóng)業(yè)機械化工程教學與研究。