刘琳 丁琨 叶时利

【摘要】培养适应社会发展的创新型人才是高等教育教学改革的一项重要任务.“数理统计与试验设计”教学体系通过改革教学模式、完善教学资料、建立教学案例、建全教学网站，得以全方位建设并完善，从而达到培养学生创新精神、提高学生实践应用能力的目的.

【关键词】教学体系;教学模式;教学案例;教学网站

【基金项目】西南林业大学教学研究中心项目YB201649资助.

一、研究的目的与意义

西南林业大学是以林学学科为主，以生物环境类学科为特色，农、理、工、文、法、管等学科交叉融合的一所综合性大学.“数理统计与试验设计”是一门重要的基础课程，也是一门应用性很强的学科，它在林业工作和研究中的应用极为广泛.课程教学的好坏直接关系到学生后续课程的学习以及实际应用能力的培养.教学体系的建设与改革在统计知识与实际问题之间架设了桥梁，这对培养学生数学素养，提升学生理论联系实际能力，培养其创新意识与创新精神，全面提升教育教学质量有着积极的实际意义.

项目组对“数理统计与试验设计”课程从“实施案例教学”和“建立课程教学网站”等方面进行了课程体系的建设与实践，以与教学内容紧密结合的实际问题作为教学案例，实现理论知识与生活实践的紧密结合，这样可使学生提高对“数理统计与试验设计”课程的理解和应用能力.另外，“数理统计与试验设计”教学网站的建立，积极推进与强化了基于信息技术平台的教学资源建设与共享，这可以解决统计类课程教学中“内容多、学时少”这一难题，并使教学从课堂的狭窄空间中解放出来，因此提高了学生的实践能力，也培养了学生的创新精神.

二、研究的背景

统计课程教学实践表明统计教学改革势在必行.对于统计课程的改革与建设，一方面要在培养学生的创新能力和创造性思维的同时注重提高学生的实际应用能力.另一方面，必须要随着学科的发展更新教学内容，逐步优化课程教学体系，并改革教学方法.同时，还必须要适应社会各类应用型创新人才培养的要求，强化和积极推进基于信息技术平台的教学资源的建设与共享.

基于统计类课程的特点和教学现状，项目组一直致力于研究如何提高学生的实际应用能力，并提出了以“应用型”为目标的统计类课程教学的改革和建设.项目组通过充分调研论证，在以“应用型”为目标的统计类课程教学改革的背景下，对“数理统计与试验设计”教学体系进行深化建设和实践，确立了本课程的建设目标：以全面推进素质教育为根本目的，以培养学生创新精神、提高学生实践能力为重点，针对林业院校专业特点，构建新的课程教学体系，完善教学模式，深化教学改革，发挥本课程应有的作用.

三、研究方法、技术路线

（一）研究方法

1.文献研究

利用图书馆馆藏资料和计算机检索系统，查阅国内外相关研究材料，探索“数理统计与试验设计”课程体系改革建设的新思路、新方法.

2.调查访谈

通过书面征询、口头访问的方式对涉及的各学院的学生以及教学管理者进行调研，以保证课程体系建设的科学性和实用性.

3.比较研究

采取校内外比较、国内外比较的方法建立最适合本校实际的课程改革建设方案.

4.理论与实证分析

整合调研结果，构建具有本校教学特色的课程教学体系，建立适合本校使用的“数理统计与试验设计”教学案例及课程教学网站，完善教学资源，并在教学中进行实证分析.

5.征求意见

征求部分专家意见，对阶段成果进行论证，在实践中不断深化和完善.

（二）技术路线

项目组对“数理统计与试验设计”课程着重从“实施案例教学”和“建立课程教学网站”等方面进行课程体系的建设与实践.

首先，项目组查阅国内外各林业院校对“数理统计与试验设计”课程教学改革与实践的相关资料，吸取宝贵经验，并充分收集本校各专业对该门课程的应用要求，为改革与建设“数理统计与试验设计”课程教学体系制定方案;

其次，项目组在充分调研和实际教学尝试的基础上，完成了教学内容的体系构建，即建立以“应用型”为培养目标的统计类课程“数理统计与试验设计”的教学体系;

最后，项目组从改革教学模式、完善教学资料、建立教学案例、建全教学网站四个方面实现“数理统计与试验设计”教学体系的建设与实践，并在教学中不断完善和改进，使“数理统计与试验设计”的教学取得更好的效果，促进学生应用创新能力和综合素质的提高.

四、研究发现与结论

（一）确立“数理统计与试验设计”课程的课堂教学新模式

为了让学生理解并能灵活使用统计方法，项目组经过实践，提出了以“应用型”为培养目标的课堂教学新模式.针对每一种统计方法，新模式都采用“理论概念+实际案例+统计软件+结果分析”的方式分四个步骤完成课堂教学.

第一步，讲解该种统计方法的基本理论、基本思想及基本原理，这也是统计方法的基本核心;第二步，针对不同课程，引入案例并介绍该案例的实际背景，从而引出该统计方法的应用前提;第三步，教会学生利用统计软件SPSS的相关功能完成案例的统计，得到分析结果;第四步，结合案例的实际背景，分析讨论统计软件SPSS输出的结果，得到最终结论.

实践证明，这种新的教学模式抛开了传统统计课程的枯燥难懂的弊端，提高了学生的学习兴趣，无论是在理论学习方面，还是在统计方法的掌握及应用方面，都对学生有积极的影响，特别是学生学会了利用统计軟件SPSS解决实际问题.

（二）完善教学资料

1.确立适合课程的教材、教学大纲、考试大纲和实习大纲

首先，项目组为课程选定了合适的教材，在保证科学性、系统性的基础上，力求简明实用、深入浅出，强调林业特色，注重实践性，突出应用性.

其次，项目组经过多次认真细致的讨论与研究，修改并制定了教学大纲、考试大纲和实习大纲，删去了不必要的理论推导部分，增加了与实际问题联系较为紧密的内容，使得教学工作有章可循，保证了教学改革工作的顺利进行.

2.增加“数理统计与试验设计”课程的试验

为培养和提高学生的实践应用能力，项目组对有条件的专业开设了“数理统计与试验设计”上机试验课程，对没有条件开设试验课的专业布置了试验计划，让学生利用课后完成试验，并上交试验报告.通过教授和督促，学生学会使用统计软件SPSS的方法，并能利用软件SPSS解决实际的统计问题，从而真正具备统计数据分析与处理的能力.

通过试验，学生的动手能力以及利用统计软件分析、解决问题的能力得到很大提高，使他们深刻体会到统计方法在实践中的重大作用.学生的理论分析能力和实践动手能力都得到了提高.

3.制作并完善“数理统计与试验设计”课程的多媒体课件

项目组经过长期的探索与努力，制作了适合“数理统计与试验设计”课程的多媒体课件，并在教学中不断完善.这样既增加了单位学时内的信息量，又使得课堂教学生动有趣，也使一些抽象的内容变得一目了然.对课程中的绝大多数定理给出直观的演示，并作出形象化的验证和解释，可以使抽象的定理变得形象直观、易于理解.

4.改革考核方式

传统考核方式主要考查学生对基本理论、基本方法的掌握情况，这对学生实际应用能力的提高并没有太大作用.为此，项目组作开卷考试尝试，任课教师提供给学生一些实际调查的数据，学生必须按要求处理数据、分析数据，并写出一个完整的数据处理的报告.例如，我们指导学生对树龄、南北冠幅、东西冠幅、树高、郁闭度等数据进行收集和整理，然后让学生利用概率统计的理论、方法和相关软件对数据进行分析研究，最后写出一篇小型科研论文.开卷考核方式，既提高了学生的学习积极性，也提高了学生灵活应用课堂知识的能力，值得推广.

但是为了避免过于轻视理论学习，我们最终采用了闭卷与开卷相结合的考核方式，闭卷考查学生对基本理论的掌握，开卷考查学生的实际应用能力，从而使学生既重视基础知识的学习，又能真正应用所学知识解决实际问题.

（三）建立与“数理统计与试验设计”课程配套的教学案例

自1870年哈佛法学院率先使用案例教学以来，案例教学已经有100多年的历史，经过改善推广，案例教学从哈佛大学走向了世界，并在世界范围内产生了广泛影响.近年来，案例教学更是成为一种风靡全球的、被认为是代表未来教育方向的先进教学模式.

所谓案例教学，就是教师在课堂中引入与教学内容紧密结合的实际问题（作为教学案例），引导学生参与案例的分析和讨论，这样可以调动学生学习的主动性，提高学生的实践能力，进而促进学生综合能力的不断提高.

但是案例教学也有局限性，与传统教学相比，案例教学无法在较短的时间内系统讲解理论知识.因此，教师在“數理统计与试验设计”的教学中不能直接把案例教学移植过来，必须针对课程特点，让案例教学和讲授式教学两种方式有机结合起来，起到相辅相成的作用，这样可使学生在系统掌握理论知识的同时，又能应用所学知识解决一些实际问题.

教学配套实际案例充实并提高了“数理统计与试验设计”课程的教学.通过案例与教学的有机结合，项目组探索并建立了“数理统计与试验设计”课程与“数学建模”有机融合的教学内容和教学方法.这样既能增强学生运用统计知识解决实际问题的意识，又能提高学生的数学理论素养和应用统计知识解决实际问题的能力.

（四）建全“数理统计与试验设计”教学网站

“数理统计与试验设计”课程教学网站的建立既有利于提高学生的学习积极性和学习效率，又有利于提高教学质量，进而促进“应用型”统计类课程的改革.“数理统计与试验设计”教学网站为广大师生提供一个教与学的平台，使“数理统计与试验设计”的教与学不受时间和地点的限制.

“数理统计与试验设计”教学网站主要内容包括：

1.课程简介

介绍了“数理统计与试验设计”的教学理念和教学意义.学生能清楚认识到学习的必要性和意义;展现了每一章的知识点，学生通过对每章知识点的查阅，能很快了解学习的重点、难点等.

2.教学队伍

提供教师简介，让学生对教师有初步了解，学生在学习过程中遇到困难时可找相关教师寻求帮助.

3.学习园地

分为四个部分：章节知识点简介，典型题例与解题方法，练习题，练习题答案，方便学生对重点、难点的学习.

4.网上教学

提供了“数理统计与试验设计”课程的教学课件和教学视频，学生可以通过查看教学课件获取在课堂上遗漏的知识点;提供了教学视频的在线浏览和下载功能，学生可以通过反复观看视频，攻克学习难点和疑点.

5.数学史话

数学与其他学科相比，具有更加漫长的历史.数学史的融入既能培养学生的文化素养，也能激发学生的学习热情，同时又能增加学生对知识的理解，对其学习起到促进作用.

6.师生互动

提供了学生和教师线下线上交流的平台，学生登录网站以后，可以在师生互动界面提问题、意见或建议等，教师在网上不定期进行答疑.

教学网站的建立使教学从课堂的狭窄天地中解放出来，为学生提供了丰富多样的个性化学习平台，这对提高学生对“数理统计与试验设计”的学习兴趣，辅助课堂教学具有非常重要的意义.

五、分析与讨论

通过改革教学模式、完善教学资料、建立教学案例、建全教学网站，全方位建设并完善“数理统计与试验设计”课程教学体系，这对培养学生的统计学素养、理论联系实际能力、创新意识与创新精神有很好的促进作用.同时，教学从课堂的狭窄天地中解放出来，为学生提供丰富多样的个性化学习空间，这对提高学生的学习兴趣以及实际应用能力都具有非常重要的现实意义.

“数理统计与试验设计”教学体系的建设，需要在实践中不断完善和改进，也需要在适当范围进行推广应用，以期实现“应用型”统计类课程教学改革的升华.“数理统计与试验设计”教学体系的建设与实践最值得推广的成果是教学案例和教学网站，二者都可以推广到其他统计类课程的教学中去，进而实现资源的整合与共享.

（一）推广教学案例建设

教师在课堂中引入与教学内容紧密结合的实际问题（教学案例），可以实现理论知识与生活实践的紧密结合，提高学生对所学课程的理解和应用能力.教学案例的推广建设需要教师在教学中不断完善和改进，案例涉及面可以加以扩大，既可以从林业优选案例到经济商业、人文社科、工程技术，也可以根据不同统计类课程的要求进行修改完善，推广到其他“应用型”统计类课程的教学中，从而促进所有“应用型”统计类课程的教学.

（二）推广教学网站建设

“数理统计与试验设计”教学网站的建立，积极推进与强化了基于信息技术平台的“数理统计与试验设计”教学资源的建设与共享，提高了學生学习的积极性与主动性.“数理统计与试验设计”课程教学网站的建立，还可以促进其他统计类课程教学网站的建设，项目组通过积极探讨，决定建立并完善“应用型”统计类课程教学网站，使得“数理统计与试验设计”课程教学网站只是“应用型”统计类课程教学网站中的一部分，这样有利于资源的整合和共享，进而解决统计类课程教学中“内容多、学时少”这一难题，并使教学从课堂的狭窄空间中解放出来，从而培养学生的创新精神及实践能力.

【参考文献】

[1]朱先东.指向深度学习的数学整体性教学设计[J].数学教育学报，2019，28（05）：33-36.

[2]马敏.高等数学的教学与学习方法研究：评《高等数学学习指导》[J].高教探索，2016（11）：132.

[3]张忠，邵红军，杨兴斌.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[J].安徽农业科学，2017，45（20）：243-244，254.

[4]肖莉.慕课模式下“概率论与数理统计”课程教学改革初探[J].高教探索，2016（07）：78-80.

[5]刘军，柳福祥，崔盛.新工科背景下数据分析能力导向的概率论与数理统计课程教学体系改革探究[J].教育教学论坛，2020（18）：200-202.

[6]何剑.统计学专业“四位一体”实践教学体系的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，30（02）：121-123，154.

[7]高宁.大数据时代统计学专业教学体系的改革研究[J].国家通用语言文字教学与研究，2019（08）：4-5.

[8]赵选民.试验设计方法[M].北京：科学出版社，2017.

[9]金益.试验设计与统计分析[M].北京：中国农业出版社，2007.

[10]明道绪.生物统计附试验设计（第三版）[M].北京：中国农业出版社，2008.

[11]唐守正，郎奎建，等.统计和生物数学模型计算[J].科学出版社，2009（06）：291-308.