问题驱动教学模式在试验设计与分析课程教学中的应用

张东　鲍露　赵娟

The Application of Problem Driven Teaching Model in the Course of Experiment Design and analysis

【摘 要】为了提高试验设计与分析课堂教学效果，笔者结合教学实际在试验设计与分析教学中尝试进行问题驱动型教学模式，以期培养学生的创新能力以及综合应用所学知识进行解决实际问题的能力。教学实践证明，问题驱动教学模式的实施确实有效地提高了试验设计与分析的课堂教学效果。

【关键词】问题驱动；教学模式；试验设计与分析

【Abstract】Combined with the teaching practice and the characteristics of the course experiment design and analysis，the author tries to carry out the problem driven teaching mode in the teaching of experiment design and analysis in order to cultivate the ability to solve practical problems. Practice has proved that the implementation of problem driven teaching has achieved good teaching results.

【Key words】】Problem driven；Teaching model；Experiment design and analysis

0 引言

试验设计与分析的创立人是英国农学家、遗传学家、统计学家费希尔（R.Fisher，1890—1962）。他于20世纪20年代至40年代初，建立了试验设计方法和方差分析。费希尔的统计学研究始终和农业科学、生物学、遗传学研究连在一起。20世纪40年代，英、美、日等工业化国家，把试验设计及其分析方法推广到工业领域并予以发展。比如，日本学者田口玄一等人相继在1947年和1957年解决了产品和工艺过程中的稳健性问题；中国学者方开泰等（1978）提出了均匀设计等。这些研究从不同方面丰富了试验设计分析的内容。试验设计经过了约80年的研究和实践，为工、农业生产的发展作出了巨大贡献，已经成为科技工作者必须掌握的一门技术[1]。

《试验设计与分析》是高等农林院校的农学、园艺、等植物生产类专业重要的一门专业基础课，其理论性。应用性和实践性均很强[2]，具有“三多”（内容多、公式多、概念多）、“四难”（教师感到难教，学生难懂、难记、难用）的特点（张银霞和唐建宁，2012）。由于其不仅公式复杂而且符号繁多计算量大，所以往往需要借助计算机来完成。随着计算机技术的发展，这些计算已经能通过很多统计分析软件加以完成。许多一线教师开展了如何将统计分析软件有效应用于《试验设计与分析》课程教学的系列教学研究，也取得了显著的效果。这些改革在一定程度上改善了试验设计与分析这门课程的教学效果，但是笔者在调研过程中发现大部分教师在教授试验设计与分析这门课程时往往多采用模型驱动的教学模式，教师按照教科书的安排先讲解理论，再依据相关理论介绍对应的模型和模型求解方法。目前教材上的案例都是为了教学的需要而安排的简化案例，学生学习以后往往感到在处理实际问题时还是摸不到头脑。鉴于此，笔者根据试验设计与分析课程的特点，在试验设计与分析教学过程中实施问题驱动教学，即在讲授过程中，根据不同的知识点设置不同的问题，然后引导学生去发现问题再解决问题。与此同时还引导学生从实际问题中提炼模型，这些做法在一定程度上激发了学生学习的内在动力，从而也调动了学生学习的积极性，实践证明，在试验设计与分析课程教学中实施问题驱动教学模式可以取得良好的教学效果。

1 问题驱动教学模式

鲁宾斯坦说：“思维通常是开始于疑问或问题，开始于惊奇或疑惑，开始于矛盾。”学生的思维动机需要问题来激发，学生的思维方向需要问题来指引。传统的教学把人类已有的知识经验以“告诉”的方式让学生获得，没有问题的意识，才造成了学生被动地接受知识的局面。现代教学认为，教学过程更重要的体现形式应该是学生思维发展的过程，而不仅仅是学生的认识过程。那么思维的动力又是由什么引起的呢？当然是由疑问引起的。只有当学生心中有了疑问，他们才会主动探究，合作交流，向老师质疑，以解心中的疑团，从而获取新知识。因此，在学生学习知识的过程中，利用问题驱动他们不断探索从而获得新知的教学模式，即问题驱动式教学[3]。

问题驱动教学模式的主要理论依据是人本主义的教学理念[4]。“人类具有天生的学习愿望和潛能，这是一种值得信赖的心理倾向”，人本主义心理学代表人物罗杰斯给出这样的观点。他还指出人的潜能必须在合适的条件下才能释放出来。鉴于此，我们认为，学生必须了解到学习内容与自身需要相关时，学习的积极性才最容易被激发出来。罗杰斯认为，教师的角色只应当是学生学习的“促进者”，我们作为教师，任务既不是教学生知识，也不是教学生如何学习知识，而更应该为学生提供学习的手段，而至于应当如何学习应当由学生自己去决定。即“学生应在学习过程中亲自体验各种经验，形成正确的自我概念和独立自主的个性”。我们根据罗杰斯的教学理念，结合自己的教学经验，发现教学中运用间接的、不命令的、启发性的教学形式能够取得更好的教学效果，而问题驱动即符合这一特性。

所谓问题驱动教学模式就是教师根据教学实际或学生身边所熟悉的事物有意识地提出问题。在教师的引导下，经过学生自主探索、小组合作交流等一些手段和方法去分析问题和解决问题。从中获得成功的愉悦，自信的情感，形成主动探索知识的能力[5]。从而提高学生学习数学的内驱力。结合试验设计与分析课程的特点和高校数学教学改革的方向，在试验设计与分析教学过程中实施问题驱动教学模式，取得了较好的教学效果，更好的实现了课程的教学目标。下面结合本人的教学经验，举例说明如何把问题驱动教学模式贯穿于整个试验设计与分析的教学过程中。

2 问题驱动教学模式的具体实现

例如在讲授方差分析这一章节的时候可以设置问题：上章介绍了1个或两个样本平均数的T检验方法，那么对于三个及以上平均数的检验我们又如何处理呢？比如对于下面这样一个具体的问题我们该怎么处理？案例：采用4种生长素处理大豆，以未处理的为对照组，待大豆发芽后，8盆为一组，每组5株苗，试验共有4组32盆，为使同组各盆的环境条件一致，我们按组将株苗安排于温室中。当各盆见第一朵花时，我们记录下株苗的总节间数，结果见表1，问这几种因素对大豆的生长是否有显著不同作用？

接下来再介绍方差分析的原理和SPSS处理过程，这样学生就容易理解，方差分析是处理k（k≥3）个样本平均数的假设测验方法，我们运用方差分析处理三个及其以上平均数显著性检验的时候总是将总变异剖分为各个变异来源的相应部分，从而发现各变异原因在总变异中相对重要程度。

我们还可以在学生掌握了方差分析的原理以及SPSS操作过程后，再给出一个具体的问题，让学生分组讨论、查阅资料去解决。然后每组可以请一个组长来具体汇报一下，教师就汇报中的问题进行汇总讲解。这样就调动了学生的主观能动性，促使学生由被动接受改变为主动探索，最大限度发挥学生学习的内驱力，有效提高学习效果。

3 结束语

笔者认为，在教学活动中，起主体作用的应该是学生，老师只是引导者。那么什么样的教学模式才能最大限度调动学生积极性，引导学生发挥其主观能动性呢？笔者在教学中发现问题驱动教学模式，充分尊重和发挥了学生的主体地位和作用，增加了学生的主观能动性与合作精神，从而促进了学生创新思维的发展，最终使学生真正成为学习的主人。于是笔者在试验设计与分析课程教学中通过运用问题驱动教学模式，根据教学重难点不断地设置问题，提出问题，然后引导学生通过交流、讨论，自己发现问题，解决问题，从而很好地激发学生学习的兴趣，从而顺利地解决了重难点的教学。笔者通过对《试验设计与分析》教学改革措施及其成果的总结与分析，认为《试验设计与分析》教学改革的重点应放在培养学生的学习兴趣、主动学习能力、实践动手能力、创新能力和利用信息资源的能力上。问题驱动教学模式的实施，很好地解决了上面的系列问题，改善了试验设计与分析的课堂教学效果，从而也提升了专业技术人才的培养质量，更好地适应了高校培养应用型人才的需要。其次，问题驱动模式实施过程中需要分学习小组，让每组学生自己查阅文献并讨论，这种做法不仅可以培养学生团队精神以及解决实际问题的能力，而且对学生今后的工作和学习中都有很大的帮助。

【参考文献】

[1]盖钧镒.试验统计方法[M].中国农业出版社，2005.

[2]刘旭华，杜晓林，张录达.Excel软件在《试验设计与分析》课程教学中的应用[J].天津农学院学报，2010，17（2）：36-39.

[3]赵娟，任敏，孙善辉.问题驱动教学法在“运筹学”课程教学中的应用[J].宿州学院学报，2014，29（2）：125-128.

[4]李月华，张彦云，金臣.新课改背景卜高师教育学“问题驱动”教学模式研究[J].河北师范大学学报：自然科学版，2010，12（8）：88-91.

[5]陳荤，谭洁，熊伟.基于建构主义的问题驱动式教学法探索[J].当代教育论，2010（9）：59-61.

[责任编辑：田吉捷]