摘要: 新农科建设推动高校农林类教育从传统知识传授向“知识–能力–价值”的培养方向转变。《试验设计与统计分析》作为食品专业的核心课程，针对传统教学中理论与岗位实践脱节、思政与技能“两张皮”、评价体系单一滞后等问题，创新构建了“课程思政 + 实践创新”双螺旋教学模式：通过“岗位任务–思政元素–典型案例”三维资源库实现思政体系化融入，依托“基础技能–岗位综合–赛证进阶”三级体系深化实践分层设计，最终形成知识整合、案例具象、技能训练、情境模拟四阶双螺旋融合机制。实践表明，该模式显著提升学生综合能力，学生获国家级、省级技能及双创奖项18项；助力苇子水村建成门头沟区近十年首个SC认证农产品加工厂，推动该村从低收入村蜕变为先进村集体，吸引投资1500万元，村民户均收入从2万元增至5万元，形成“教学–实践–服务”的良性闭环。
Abstract: The development of New Agricultural Sciences has promoted agricultural and forestry education in colleges and universities to shift from traditional knowledge impartation to a “knowledge-ability-value” cultivation orientation. As a core course in food science programs, “Experimental Design and Statistical Analysis” has innovatively constructed a “curriculum-based ideological and political education + practical innovation” dual-helix teaching model, addressing issues in traditional teaching such as the disconnection between theory and on-the-job practice, the separation of ideological and political education from professional skills, and the singleness and lag of the evaluation system. This model achieves the systematic integration of ideological and political elements through a three-dimensional resource library of “job tasks-ideological and political elements-typical cases”, deepens the stratified design of practice relying on the three-level system of “basic skills-job comprehensive ability-competition certification advancement”. Eventually, a four-stage double-helix integration mechanism of knowledge integration, case concretization, skill training, and scenario simulation is formed. Practice has shown that this model has significantly improved students’ comprehensive abilities: 18 national and provincial awards in skills, innovation and entrepreneurship were obtained. It also helped Weizishui Village build the first SC-certified agricultural product processing plant in Mentougou District in nearly a decade, promoting the village’s transformation from a low-income village to an advanced village collective. This attracted 15 million yuan in investment, and the average household income of villagers increased from 20,000 yuan to 50,000 yuan, forming a positive closed loop of “teaching-practice-service”.
1. 引言
随着《教育部办公厅等四部门关于加快新农科建设推进高等农林教育创新发展的意见》等文件出台，我国高等农林教育正在经历由传统“以教为主”的单一知识传授体系转变为“知识传授–能力培养–价值塑造”三位一体的协同育人体系。新农科建设以“立德树人”为根本任务，将“强农兴农”作为使命，着力培养一批具有“大国三农”情怀、创新精神与实践能力的复合型人才。在此背景下，《试验设计与统计分析》作为食品专业的必修课程，亟需构建“知识–能力–素质”协同育人体系，实现专业教育与思政教育的有机融合、理论教学与实践创新的深度统一。约翰·杜威(John Dewey)的“做中学”理论强调“教育即经验的不断改造”，主张通过真实情境中的实践活动实现知识内化；科尔布(David A. Kolb)的体验学习圈理论进一步提出“具体体验–反思观察–抽象概念化–主动实验”的循环学习模型，为实践教学提供了经典范式。近年来，国内研究主要聚焦于课程思政与专业教育的融合路径和教学模式创新等方面，如蒋变玲等[1]、张娜等[2]对教学模式的创新提出可以通过混合式与互动式教学，借助超星学习通和雨课堂等平台，实现线上线下融合；章云等[3]、任鹏等[4]提出可借助项目式学习，以学生科研课题、毕业论文数据为载体，引导其运用试验设计方法解决实际问题；胡荣等[5]、罗晓燕等[6]提出可通过案例教学与实践教学等方法，实现对学生思政素养的培养。但现有研究针对高职层次“实践技能与思政素养协同培养”的研究较为薄弱，本文主要的研究内容为通过双螺旋融合机制的实施实现课程思政与实践创新能力的协同培养。
《试验设计与统计分析》在食品产业的发展中起到三个重要作用：一是支撑科学研究、智能生产和品质管理等方面的工作，通过将多因素多水平的复杂因素试验通过正交试验、响应面设计等方法进行优化，从而提高工作效率，达到事半功倍的效果；二是保障产品质量安全，能通过大量的数据统计和相应的统计分析来进行质量控制，对快速检测结果进行统计分析，得出检测结果的正确性；三是用统计分析的思维对数据进行处理和挖掘，探寻事物发展的内在规律，进而重新认识问题、分析问题和解决问题，为做出最佳的科学决策提供依据。
基于高职食品专业“技术技能型食品工匠”的培养目标，将培养学生由具备传统实验数据分析能力向生产全流程质量管控能力转变。在岗位匹配度方面，面向食品生产、检测、监管等工作人员，学习《试验设计与统计分析》可以让他们更好地掌握Excel、SPSS、响应面分析等软件的操作技能和知识，提高对数据统计和分析的能力；并用分析结果来评价产品是否合格或给出科学合理的方案；在技能进阶度方面，要完成从Excel简单进行数据处理，到智能检测设备方差分析的全过程能力链条训练；在思政融入方面，可以通过塑化剂事件、瘦肉精检测等事例培养学生质量安全是不可触碰的红线的观念，在工作过程中必须严守法律底线，具备严谨、规范的职业素养。
2. 课程教学现状与问题分析
2.1. 理论与岗位能力脱节：从“软件操作”到“实践能力”断层
传统教学注重学生对理论的掌握和软件操作的训练，但对学生理论应用实践及分析问题、解决问题的能力培养有所欠缺。例如，在方差分析检验中，生物技术系生物2311级和2312级共65人，其中82%的学生能操作SPSS软件计算F值，但仅21%的学生能根据F值分析实验结果并提出优化方案。在正交试验设计中，大多数学生都能够根据给出的酸奶感官评价方案完成正交试验设计并得出最优方案，但只有部分学生能够自主设计酸奶感官评价试验方案，创新应用能力较为薄弱。此外，教学内容与企业新技术、新工艺脱节。例如学习“数据链完整性验证”的相关内容时，以某家婴幼儿配方奶粉企业实施的“原料验收–生产过程–出厂检验”全流程数据上链(每个批次都有DHA添加量、菌落总数的检测结果、运输温度的记录)为例，学生对如何通过统计方法验证数据链可信度的能力有所欠缺，不懂如何使用方差分析的方法对链上各个溯源节点的水分检测结果进行对比分析，理论应用实践能力有所欠缺。
2.2. 思政与技能培养割裂：从“标签粘贴”到“素养内化”的缺失
课程思政理论存在“贴标签”、“两张皮”的现象：如讲授“正交试验”时简单引入“袁隆平院士的科研精神”视频链接、讲授“数据统计”时简单强调要诚实守信，教与学完全不能联系到学生工作岗位场景；某企业品控案例显示毕业生将只根据单次检测结果判定为合格的产品放行出厂，最终给企业造成了较大经济损失，原因是教学未能举出真实的事故案例来剖析数据严谨和法律责任的关系。对于“塑化剂事件”、“瘦肉精检测”等经典反面案例的引入应该将思政与技能融合，传统教学只是对这些“负面新闻”进行简单介绍和说教，并没有引导学生反思“检测机构数据修约错误、企业品控体系失效、检验人员法律责任”等方面的问题，甚至出现学生在实验中为取得较好结果，直接修改测试数据的现象，违背了《食品安全法》要求检测数据应该真实准确的宗旨。
3. “课程思政 + 实践创新”双螺旋教学模式构建
3.1. 思政元素体系化挖掘：构建“岗位任务–思政元素–典型案例”三维资源库
本课程在思政元素挖掘过程中，重点是思政核心目标的确定，通过以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引，以社会主义核心价值观为主线，以立德树人作为根本任务，调查研究食品生产与检测企业的岗位职责和职业素养要求，总结提炼了“家国情怀、食品安全、质量至上、责任担当、法制规范”作为本课程的思政核心目标，确定了思政元素类别。然后以思政核心目标作为引领，梳理课程知识技能体系，根据思政元素类别，借助信息化资源，收集归纳思政元素(如典型案例、历史故事、热点事件、大国工匠)，形成本课程的思政素材库。最后借助丰富的资源和多样的教学方法，在教学实施中将课程思政自然而然地融入整个教学过程，达到润物细无声的效果。例如，在讲述重复试验和假设验证中，以屠呦呦发明青蒿素为例，39岁的屠呦呦临危受命担任中药抗疟组组长，克服极端简陋的科研条件和环境，带领团队踏上“与死神赛跑”的科研征程，实验过程中为验证安全性，屠呦呦带头喝下提取物溶液，甚至让丈夫参与试药；并以实验过程中190次的失败试验为例说明“样本量”对结论可信度的影响，引导学生理解“单次成功可能是偶然，多次验证才能接近真理”；另一方面使学生意识到在科学的道路上只有具备勇于探索和坚持不懈的精神才能取得成功。
3.2. 实践创新模块分层设计：构建“基础技能–岗位综合–赛证进阶”三级体系
在实践创新方面，应遵循“认知–模仿–创新”规律进行教学，即“岗课衔接、赛证融合”。“基础技能层”针对食品检验员初级岗位，强化Excel数据可视化、SPSS均值与标准差计算、正交/响应面试验设计等基础操作；“岗位综合层”对标企业食品检验员真实岗位职责，包括食品/农产品检测方案的制定，食品的抽样和检测工作及按照要求出具检测报告。“赛证进阶层”融合全国职业院校食品安全与质量检测技能大赛标准和最新技术前沿的有关知识，完成食品中微生物检验项目和理化检验项目的操作，包括设计菌落总数测定、细菌染色鉴别及致病菌检验(虚拟仿真)，同步对接1 + X粮农食品安全评价证书考核要求。
3.3. 双螺旋融合机制实施：形成“知识整合–案例具象–技能训练–情境模拟”四阶机制
“双螺旋”融合机制的核心在于使思政元素与实践创新如同DNA链上的互补碱基，相互依存、动态平衡。通过“任务载体–能力转化–素养沉淀”的螺旋上升路径，实现知识应用与价值塑造的统一。那么如何将课程中的知识点转化为真实问题的解决方案，如何设计驱动学生深度参与的思政融合任务，见图1双螺旋融合机制实施图。下面以异常果汁饮料检测为例，从“知识整合–案例具象–技能训练–情境模拟”四阶段来详细展开描述：1) 知识整合：真实问题的解决方案需以行业规范为基础，教师发布任务，依据GB/T 31121-2014《饮料通则》——果汁类饮料的“褐变度(420 nm吸光度)不得超过0.3”，且“色泽应具有产品应有的天然色泽，无异常变色”。完成任务需要整合四方面知识点：① 食品化学：褐变反应机理(美拉德反应、酚类物质氧化)为变量选择提供理论依据(灭菌温度影响美拉德反应速率，pH值影响酚氧化酶活性)；② 仪器分析：分光光度计在420 nm处测定吸光度的原理(褐变产物在该波长有特征吸收)，需掌握仪器校准(空白对照设置、波长精度校验)、比色皿操作(避免指纹污染、液面高度一致)等细节；③ 试验设计：采用“温度(80℃/90℃/100℃) × pH值(3.0/4.0/5.0)”的正交试验设计，覆盖果汁生产常见工艺参数，确保实验结果对行业有实际参考价值；④ 统计学：ANOVA分析的前提条件(数据正态性、方差齐性检验)，以及主效应判断标准F值与P值的解读，如灭菌温度组F = 12.3，P < 0.01；pH值组F = 3.2，P > 0.05，故灭菌温度为主效应。通过整合，学生不仅明确检测什么，更理解为何检测这些指标，如何科学设计检测方案，实现从“孤立知识点记忆”到“系统知识应用”的转变。2) 案例具象：还原真实场景，强化数据造假的法律后果。以真实案例为例，列举某中小型果汁厂为缩短生产周期，将灭菌温度从95℃降至80℃，灭菌时间从15分钟缩短至5分钟；后果：3个月后产品抽检显示褐变度达0.42 (标准限值0.3)，同时检出5-羟甲基糠醛(HMF)含量28 mg/kg (欧盟标准为≤10 mg/kg)，导致12名消费者出现肠胃不适；追责：市场监管部门调查发现，企业质控记录显示“明知参数不达标仍放行”，法定代表人因“生产、销售不符合安全标准的食品罪”被判处有期徒刑2年，罚金50万元，企业被吊销生产许可证。3) 技能训练：以问题解决为导向，实现动手动脑协同提升。任务执行阶段，技能训练需聚焦“真实操作场景中的问题应对”，而非机械模仿。案例中，学生在测定褐变度时可能遇到以下典型问题，而解决过程正是能力转化的核心：① 仪器操作问题：分光光度计读数波动，学生需排查原因——可能是溶液未混匀(漩涡振荡器处理30秒)或仪器预热不足(开机后需稳定30分钟)，这一过程培养了故障排查与细节把控能力；② 数据处理问题：ANOVA分析时发现部分组数据偏离正态分布，学生需通过数据转换或增加样本量(每组重复3次实验，取平均值)满足分析条件，体现统计学思维的实际应用。最终，学生不仅掌握了分光光度计操作、数据分析等“硬技能”，更形成了“发现问题–分析原因–解决问题”的“软能力”，而后者正是真实工作场景中最核心的竞争力。4) 情境模拟：学生通过角色扮演“我是质控员”，明确质量第一的责任担当。设置情境假如生产部经理要求你“将灭菌温度从90℃调至95℃以缩短时间，但实验显示95℃褐变度将达0.32 (略超标)”，你会如何回应？引导学生思考食品安全责任的重要性，如果工厂果汁生产褐变度超标，则不仅是数据异常，更可能使成百上千瓶不合格的果汁流向市场。通过角色扮演，学生从被动听案例转变为主动辨是非，将合规意识和责任意识内化为职业行为准则。最后对该任务进行反思升华：引入《刑法》143条“生产、销售不符合安全标准的食品罪”相关案例，使学生意识到法制规范的重要性，明确质量第一的责任担当。
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Figure 1. Double helix integration mechanism implementation diagram
图1. 双螺旋融合机制实施图
4. 实践案例与成效分析
4.1. 乡村振兴实践与成果转化
在我院食品检验专业林少华老师的带领下，学生孟雨晴组建了“不负椿光”创业团队，为了解决二茬香椿浪费的问题，提高香椿的附加值及山区村民的收入，开展了香椿酱工艺和配方的研究与开发，与团队成员成功研发出三款不同口味的香椿酱。在香椿酱的研制过程中，采用《试验设计与统计分析》课程中的单因素试验和正交试验的方法，通过感官评价的方式，优化了香椿酱原料的配比，经过中粮营养健康研究院感官科学实验室检测，该香椿酱整体喜好度排名第一。该研究攻克了香椿亚硝酸盐控制的难题，成果得到《中国质量报》的报道。在不添加防腐剂的条件下，实现香椿酱的保质期延长至12个月，相关研究成果发表核心论文1篇《香椿酱保质期研究》[7]。苇子水村村委获得门头沟区农业农村局立项并拨款120万元，村集体自筹30万元，建成占地300平方米的农产品加工“共享工厂”，购置清洗、炒制、杀菌、灌装等自动化设备，年产能达100余吨。“不负椿光”师生团队协助企业完成食品生产许可(SC)认证申报，攻克厂房布局、工艺流程、检测能力等关键环节，使北京雁翅小优椿杏科技有限公司(农产品加工“共享工厂”名称)于2024年7月获得门头沟区近十年首个农产品加工SC认证，打破农产品进入商超、线上平台的壁垒。由苇子水村科技小院师生团队发明的两项专利(专利号分别为ZL 2022 3 0413168.0和ZL 2022 3 0190178.2)，经过落地转化，于2024年春节前试生产的1000套香椿酱礼盒实现脱销。经过近一年的试运营，效果良好，由北京雁翅小优椿杏科技有限公司出具的效益证明显示累计销售2万多瓶，盈利约15万元，直接解决了5名村民的就业工作。收购当地产二茬香椿约2000公斤，为当地村民增收约6万元，提高了山区村民香椿种植的积极性，促进了当地香椿产业的发展。
4.2. 实施成效与社会价值
通过三年实践，形成“校企协同育人–技术技能提升–行业服务反哺”的良性循环：1) 学生发展：苇子水村科技小院通过“思创融合”铸魂、“专创融合”强基、“赛创融合”砺能和“产创融合”赋能的“四创融合”育人模式，发展学生党员6名，入党积极分子35人；获第十三届“挑战杯”国家级铜奖、世界职业院校技能大赛安全与质量检测赛项三等奖等国家级奖项和省部级奖项18项；5名学生实现专升本，标杆人才培养成效显著。优秀学生代表孟雨晴获“中国大学生自强之星”，被选树为2023年度“首都乡村振兴青年先锋”，获“国家奖学金”、“首都乡村振兴青年先锋”称号，作为北京市属高校唯一代表入选国家奖学金获奖学生代表名录。2) 教学成果：校企合作开发的《试验设计与统计分析》纳入中国轻工业“十四五”规划教材；3) 社会服务：推动建成门头沟区近十年来首个SC认证的农产品加工厂，该村由低收入村蜕变为先进村集体，吸引投资1500万元，村民户均收入从2万元增至5万元，成为乡村振兴产业服务典型案例。
5. 讨论与反思
“课程思政 + 实践创新”双螺旋教学模式在实施过程中主要存在以下问题：1) 在构建三维资源库的过程中，企业调研耗时长、成本高：需要花费较多的人力和物力对相关企业进行充分的调研，需系统采集企业真实工作场景(如生产流程、质量控制节点)、典型任务(如食品检测、设备运维)及岗位素养要求(如责任意识、合规操作)。2) 思政元素与专业任务融合度低：企业一线任务多聚焦技术操作，隐性思政元素(如工匠精神、安全伦理)需通过岗位职责分析、事故案例反推等方式提炼，易出现“思政与专业两张皮”现象。3) 学生分层差异导致教学实施效果分化。高职学生知识基础、学习能力呈“阶梯式分布”，具体表现为：知识储备不均，学习能力存在差异，学习目标多元。针对以上问题提出以下解决办法：1) 三维资源库建设：依托“校企合作”机制降低成本、提升质量。首先采用基于实习场景的嵌入式调研，充分运用学生学期顶岗实习和毕业顶岗实习，在实习过程中，设计任务日志和素养访谈，教师通过学生每日填写的工作任务清单归纳总结典型工作任务，每月和学生的企业导师进行沟通，了解学生的不足，提炼岗位核心素养。其次对毕业生进行跟踪调研，对毕业1年到10年不同岗位的毕业生进行调研，每年开展一次职业素养问卷调查，提炼思政元素，最终形成案例库。2) 针对不同学生基础水平不一致的问题，建立科学、系统、动态的分层教学体系，首先对教学目标进行分层，分为基础层、进阶层和提高层，再根据教学目标给出不同难度的探究任务和不同的评价指标，对于基础层采用课前学习通微课提前学，课中采用“精讲 + 多练 + 小组帮扶”的形式进行学习，进阶层以任务驱动的方式，完成操作技能的提升，提高层则鼓励自主设计实验方案，培养学生的创新能力。课后评价采用过程性评价和增值性评价，实现对学生全面客观的评价。
6. 结论与展望
“课程思政 + 实践创新”双螺旋教学模式运用“三维资源库建设”，分层实践体系构建与融合机制创新，实现高职食品专业试验设计教学三大转变：在技能培养上从“仪器操作”转向“设备操作 + 数据统计 + 工艺优化”综合能力；在素质养成实现从“思政标签粘贴”至“质量责任 + 法规意识 + 创新精神”的内化。未来，课程将进一步深化产教融合，通过“企业出题–师生解题–成果转换”将技术问题转换成教学项目，同时根据提炼的双螺旋四阶融合机制——“知识整合–案例具象–技能训练–情境模拟”，在食品营养与检测、农产品加工与质量检测等相关专业推广实施，为企业和乡村培养一批具有“技术过硬、素质过硬、创新能力强”综合素质的复合型技术人才。
基金项目
北京农业职业学院院级教育教改课题(NZJGC202538)和全国食品产业职业教育教学指导委员会教育教改课题(SHK2025006)。