高等院校生物類本科專業統計課程的思考

唐毅

摘 要 統計類課程對培養學生運用統計原理與方法，收集、整理、分析數據，探索生命科學內在規律，解決生產、實踐中具體問題的能力至關重要。如何設計統計課程才能應對生物類本科專業教學面臨的挑戰值得深入思考。現階段統計課程教學中存在學生缺乏參與感、課程考核方式單一、學生解決實際問題能力不足等問題。為解決這些問題，可采用引入計算機模擬演示、增加課程考核環節、引導學生參與科研等對策。

關鍵詞 統計學 R軟件 計算機模擬 課程考核

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

Reflections on Higher Institute Biology Undergraduate

Professional Statistics Courses

TANG Yi

（Academy of Science， Liaoning University， Shenyang， Liaoning 110136）

Abstract Statistics courses to train students to use statistical theory and methods to collect， collate， analyze data， and explore the inherent law of life sciences to solve production， vital capacity practice specific issues. How to design a curriculum to meet the challenges of biological statistics Undergraduate Teaching faced worth deep thinking. Statistics stage presence teaching students lack a sense of participation， single curriculum assessment methods; students lack the ability to solve practical problems and other issues. To solve these problems， we can introduce computer simulation demonstration， increase course examination session， guide students to participate in research and other countermeasures.

Key words statistics; R software; computer simulation; course assessment

高等院校生物類本科專業包括生物科學、生物技術、生物工程。盡管三個專業在培養目標和課程設置有差異，但統計類課程（一般為生物統計學）是三個專業共同的專業基礎課程。統計類課程對培養學生運用統計原理與方法，收集、整理、分析數據，探索生命科學內在規律，解決生產、實踐中具體問題的能力至關重要。但統計課程具有理論性強、公式繁多，計算復雜的特點，對于初步接觸概率論和數理統計的本科生而言，具有相當難度。而且，隨本科培養方案和教學大綱的調整，統計類課程的課時有被壓縮的趨勢。此外，生命科學的迅速發展，以基因測序技術為代表的新技術日趨成熟，大數據時代的來臨，對統計課程設置在統計分析方法和數據處理能力培養方面均提出更高要求。有鑒于此，如何設計統計課程才能應對生物類本科專業教學面臨的挑戰值得深入思考。

1 現階段存在的問題

1.1 學生缺乏參與感

教學中發現，相當比例的學生課堂上缺乏參與感。主要體現在以下方面： （1）自己看書，不聽教師講課;（2）玩手機，玩筆記本電腦，玩平板電腦;（3）不積極思考教師提出的問題。

學生課堂上缺乏參與感的原因固然有網絡資源豐富、學生對所學專業不感興趣等客觀原因，更重要的原因在于，一方面統計類課程理論性強，需要公式推導，且前后課程知識點聯系緊密，部分學生基礎薄弱，難以跟上課程進度;另一方面，教師教學方法單一，較難長時間吸引學生注意力。據統計，教師吸引學生注意力的時間為15～20分鐘。以一節課40分鐘計算，大約50%～62.5%的時間教師不能很好地吸引學生注意力。這意味著這部分課堂時間的利用效率比較低。

1.2 課程考核方式單一

教學中普遍采用的成績評價體系由平時成績、期中成績和期末成績組成。其中，平時成績一般用課程作業考核，期中、期末成績采用考試方式考核。這樣的成績評價體系具有操作簡單的優點，但難以完全反映學生對課程內容的掌握程度和對統計思想的理解深度。

由于課時所限，課堂講授內容有限，課程重點和難點較集中。考試前，學生通過習題練習可掌握相關內容，但對其中蘊含的統計思想和解決新問題的能力未能得到很好培養。另一方面，課程作業以題目為導向，未能充分挖掘學生的潛力。

1.3 學生解決實際問題能力不足

培養學生解決實際問題的能力是教學目標的重要方面。但在實際教學過程中，通過課程學習，學生解決實際問題的能力未能得到有效鍛煉。體現在以下方面：（1）學生缺乏主動運用統計學原理和方法解決身邊具體問題的意識;（2）在面對具體問題時，欠缺選擇分析方法的能力;（3）缺乏分析數據的技巧;（4）缺乏將數據分析與解決問題聯系的能力。

學生解決實際問題能力不足存在多方面原因。其中很重要的一點是，課堂學習過程中缺少獨立思考。傳統的課程教學是教與學的過程，教師與學生在這過程中的主要作用分別是傳授知識和學習知識。而從傳授知識到學習知識之間缺少練習、反思過程。這些過程對于培養學生運用所學知識解決實際問題的能力至關重要。

2 對策

2.1 引入計算機模擬演示

PC計算機性能的提升和統計軟件的發展，使得教學中涉及的統計學方法和思想可以通過計算機模擬的方式在課堂上呈現出來。目前常用的統計軟件包括R，SPSS，SAS，Matlab，Minitab，Stata，MS Excel 等。其中R軟件是免費、源代碼開放軟件，可通過網站和鏡像下載，并可針對具體教學需要安裝不同Packages。而且R具有強大的圖形展示能力，因此是一款非常適合在統計課程教學中使用的軟件。

R軟件可以實現的統計學教學內容包括以下內容：（1）統計描述，常用的函數有mean（算術平均數），sqrt（平方根）， sd（標準差），var（方差），range（極差），median（中位數），和sum（求和），max（最大值），min（最小值）;（2）統計繪圖，barplot（柱狀圖）、pie（餅圖）、hist（直方圖）、stem（莖葉圖）、boxplot（箱線圖）、plot（散點圖）;除此之外，還可以使用lattice 等程序包輸出更為復雜圖形;（3）統計檢驗， t.test（t 檢驗），aov（方差分析），chisq.test（卡方檢驗），cor.test（相關系數檢驗）。

計算機模擬演示的方式具有以下優點：（1）有利于增進學生對知識的理解。可通過調節函數的參數，實現動態圖形輸出，從而加深學生對統計方法的理解;（2）把抽象的理論知識和實踐聯系在一起，增加學生學習統計的興趣;（3）培養學生利用軟件解決問題的意識和能力;（4）針對具體教學內容，編寫相關程序，使軟件完全為教學服務。

2.2 增加課程考核環節

由平時成績、期中成績和期末成績組成的成績評價體系，擴展為課堂問答、課程作業、期中項目訓練、期末考試。課堂問答通過講授新內容時提問原有知識點，達到鞏固舊知識，實現新舊知識之間的銜接。課堂問答可計入平時成績，最終反映到課程得分，以提高學生回答問題的積極性。期中項目訓練通過學生自由分組，共同解決一個具體問題的方式，引導和培養學生運用所學統計知識解決實際問題的能力，同時培養學生團隊合作意識。在項目選擇上特別要注意控制項目難度。難度過大或者耗時太長的項目易導致學生產生消極畏難情緒。因此，難度應控制在課程涉及到的統計學知識范圍內，或者稍微擴展。

增加課程考核環節的優點在于：（1）培養學生利用自身能力解決問題的能力;（2）培養學生團隊合作精神;（3）發揮解決問題能力強的學生的積極性;（4）使得課程分數更準確反映學生解決問題的能力。

2.3 引導學生參與科研

本科生參與科研首先需要教師具有科研經驗并接受過完整的科學訓練。教師具備相應的科研能力后，才能對學生進行指導。其次，教師應為本科生設計科研題目和科研步驟，在題目設計時應側重統計方法的運用;再次，教師應在論文寫作和科研項目報告等方面繼續指導。最后，教師應引導學生對科研過程進行回顧與總結，激發學生的學習興趣。

本科生參與科研具有以下優點：（1）培養學生解決具體問題能力;（2）培訓學生掌握科研規范，為撰寫科技論文打下基礎;（3）增加學生自信心，培養創新能力。

參考文獻

[1] 霍光華.陳明輝生物類三大本科專業人才培養模式的比較研究[J].高教論壇，2009（5）.

[2] 沈文飚，袁家明，閆祥林，劉川寧.高等農業院校生命科學專業大學生科研訓練計劃的探索與思考[J].高等農業教育，2005（11）.

[3] 許然.淺談理工類研究生導師隊伍建設[J].科教導刊，2014（4）.

[4] 張哲，張豪.淺談R 語言在生物統計學教學中的應用[J].教育教學論壇，2013（7）.