高校生物統計學課程教學改革與探索

戚文華+蔣雪梅

摘要：生物統計學是科學研究和實踐應用的重要工具，具有較強的理論性和實踐性。為提高生物統計學的教學效果，我們從教學內容、教學方法、教學環節、實踐教學以及考核方式等方面進行了《生物統計學》課程教學改革探索與實踐，取得了良好效果。

關鍵詞：生物統計學;教學改革;探索;實踐

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2014）42-0109-03

生物統計學是概率論和數理統計的原理和方法應用于生命科學研究中資料的搜集、整理和分析的科學，它涉及生物科學試驗的設計，試驗方案的實施，數據的收集、整理和統計分析，是科技工作者從事科學研究的工具和手段[1]。生物統計學是現代生物科學研究和生產實踐不可缺少的工具[2]，在農學、生態學、環境科學、遺傳學、病理學、藥劑學、分子生物學、生物信息學等領域采用統計學的方法來認識、推斷和解釋生物科學的各種現象越來越廣泛。目前，生物統計學已成為高等院校生物學及相關專業的必修專業基礎課。通過生物統計學的教學和實踐，不僅可以培養學生科學運用統計學的方法分析和解決問題的能力，而且可以提高學生的邏輯思維能力，培養學生探索問題的能力，激發學生的開拓創新精神。

一、明確教學目標，改革教學內容

本校生物統計學課程現使用的教材是由李春喜等主編，由科學出版社出版發行的《生物統計學》教材（2009年8月第四版），生物科學、生物技術、食品工程、園藝等本科專業都開設了這門課程，很多學生在學習過程中普遍感到難學。由于《生物統計學》僅有32學時，根據各章節的難易程度和實用性，適當刪減部分內容，合理編排教學內容。在確定本課程的教學大綱的基礎上，根據本科生的培養層次和課時要求，在教學內容上進行優化組合，抓住核心，注重實用性;在教學目標上，要求學生通過理論教學、實踐教學、課后學習等環節，熟練掌握數理統計原理、試驗設計（包括正交設計、回歸設計、隨機區組設計、裂區設計、拉丁方設計）以及統計分析方法（包括u檢驗、x2檢驗、F檢驗、方差分析、回歸分析、相關分析等）等內容，達到能獨立設計試驗以及對試驗資料進行統計分析和處理;在課程定位上，生物統計學應是一門基礎理論課和實踐技能課。因此，在教學過程中，概率與概率分布重點講述統計數分布的特點、二項分布、正態分布的特點及其概率的計算;統計推斷需要重點強調假設檢驗的意義、基本原理和步驟，以及u檢驗、t檢驗、總體參數的區間估計方法;在試驗設計及其統計分析教學中，通過實際案例重點講述試驗設計的基本原則、基本方法、常用物試驗設計方法及使用條件，并要求學生掌握不同設計試驗資料的統計分析方法。《生物統計學》課程教學中應重點難點突出，一般知識熟知，注重應用性和實踐性，以素質教育為最終目的，以培養學生能力為本位，強調理論聯系實際的教學理念。例如講述概率分布、統計推斷、方差分析、回歸分析、試驗設計及其統計分析等，其中基本方法和步驟相似的減少原理論證，采用類比教學法和引導探討法，可以詳細講述其中一些分析方法，其他分析方法可以采用啟迪和推導方式讓學生輕松學習，盡可能多地結合實際生產和科學研究中的統計學案例進行教學，加強理論與實踐的聯系。

二、改進教學方法，提高教學效果

教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標，完成共同的教學任務，在教學過程中運用的方式與手段的總稱。教學方法形式多樣、特點和功能各不相同，教師需要根據教學內容的性質和特點，選擇合理的教學方法，并對各種教學方法進行有機組合和優化，以便取得良好的教學效果。《生物統計學》課程的理論性強，公式復雜、概念多、內容抽象，采用傳統授課方式必然會降低學生的學習興趣，難以取得良好的教學效果，不利于培養學生分析問題和解決問題的能力。因此，關于不同的內容應選擇合適的教學方法，采用先簡化、再演繹、最后歸納的方法[3]。實踐證明，利用網絡資源、多媒體技術和信息技術實施課程教學活動可以取得良好的教學效果。在生物統計學教學中我們采用多媒體技術和板書設計有機結合進行授課，多媒體授課內容豐富，信息量大、圖文并茂、形象直觀，能夠充分調動學生的求知欲和積極性。但是，公式演繹和推導，若采用多媒體教學，會使學生錯失一些重要步驟，因此，我們采用板書方式直觀推導數學公式。關于實際應用性很強的知識進行教學時，例如假設檢驗、統計推斷和方差分析等，可采取貼近實際生活的案例引導教學，并結合圖表，力求把基礎理論原理用淺顯的語言表達出來，改抽象教學為直觀教學，深入淺出。另外，《生物統計學》教學過程中結合實際生活，運用創設情境法、提問設疑法等，激發學習熱情，培養學生提出問題、分析問題和解決問題的習慣，遵循從感性認識到理性認識的認知規律，并運用視頻和動畫，讓學生通過自主學習、合作探究、分析總結等一系列思維活動，逐漸掌握生物統計學的基本原理及常用統計方法。同時根據教學進度適當安排一些輔導答疑課，讓教師解答學生的疑難問題，并且讓學生互相探討疑難問題，充分調動學生學習的主動性和積極性，發揮學生的主觀能動性。

三、優化理論教學，重視能力培養

生物統計學具有較強的應用性、實踐性和可操作性，基本理論知識與統計方法的應用是相輔相成，密切聯系的。生物統計學理論知識抽象，僅采用傳統的講授模式對學生傳授其空洞的理論，學習起來枯燥乏味，會降低學習的積極性，難以實現教學目的，更不能取得良好的教學效果。隨著生物統計學軟件的普及，我們在教學過程中，利用統計學軟件把基本原理與統計方法實際應用有機結合起來，既調動了學生學習的興趣，培養了學生分析和解決問題的能力，也巧妙地把理論知識和實際應用接軌。在教學過程中，每講授一種統計方法后，給出相應的具體數據，安排學生應用SPSS軟件進行數據的整理、輸入、核對、計算和統計推斷，最后得出科學合理的結論。Excel軟件提供了數據分析、圖表繪制和輸出管理等功能，易學易用，我們在教學過程中直接通過Excel軟件處理系統進行案例演示教學，實現學以致用的目的。Excel也提供了具體的數學函數，包括x2分布、F分布、二項分布和正態分布等重要的概率密度函數，可將教材中相關函數的實例結合Excel的統計分析功能進行直觀演示教學，使學生很容易理解和掌握。

四、加強實踐教學，培養科研素質

計算機的普及為生物統計學實踐教學提供了基礎，為大量試驗資料的收集、保存、整理和分析提供了有利的條件。我們在理論教學的基礎上，開設了生物統計學實驗課，采取理論教學與統計軟件實際操作同步進行的方法。例如，講授完試驗資料的搜集和整理后，開設用Excel繪制常用統計圖的實驗課。方差分析和回歸分析講完后，緊接著安排1至2節實際操作課，讓學生通過統計軟件動手操作方差分析和回歸分析，有利于理論知識學習的理解和應用，這些嘗試與改革受到學生的歡迎。實踐教學證明，利用計算機、多媒體和統計學軟件等先進教學手段的有機結合進行實踐教學，合理安排學生操作時間，有利于學生把理論知識應用到實踐操作中，訓練學生親自進行實際問題的分析和探討，培養學生解決實際問題的能力，并且理論與實踐相結合的教學有效取代枯燥無味的純理論課教學。在實踐教學中，我們引導學生合理科學地整理試驗資料和編輯數據，選擇統計方法，正確理解統計結果的科學意義，掌握評價和分析數據的方法，并將獲得的統計結論結合生物科學、生物技術、食品工程等專業，去發展并闡述其內在規律，為社會生產實踐和科研服務。另外，利用多種統計學軟件開展實踐教學，讓學生運用現代科學技術和統計學方法獨立完成試驗數據的統計分析，開拓學生的視野，培養學生的科研能力，提高學生的科研素質。

眾所周知，國內外學術造假現象日益嚴重。在《生物統計學》整個教學過程中，可以采用實際案例正確引導學生樹立誠實、誠信的學術道德觀念，形成良好的科學素養。例如在講授試驗設計時，要著重強調設計試驗一定要遵循隨機性、重復性、可行性和可控性等基本原則，要設有試驗組和對照組，保證有足夠的樣本量。講授試驗數據整理及其統計分析時，要求學生一定要對原始試驗數據資料進行檢查與核對，對試驗數據中的重復值、異常值、誤差值進行刪除或訂正，反復告誡學生在今后的科研中不能隨意改動數據，獲得的結論一定要經得復查或重新試驗的驗證，并舉例學術造假的案例告示學生，這有利學生在將來從事科學研究時保持良好的科學素養。

五、改革考核方式，注重統計方法的運用

考核是課程教學的重要組成部分，科學合理的考核方式對學生理論學習和能力培養具有引導、激勵和促進作用。傳統生物統計學考核方式常以閉卷筆試為主，這種考核方式無法全面考查學生對統計方法的掌握情況和應用能力，也難以擺脫高分低能的現象[4]。為了科學合理地評價學生的成績和能力，由于生物統計學實用性強，我們實行考查學生掌握理論知識與實際操作技能相結合的綜合考核方式，采取閉卷考試和上機操作考試有機相結合的方式，將考核成績分為三部分：平時成績占20%，包括課堂表現、出勤率、作業情況;上機操作考試占30%，在計算機上進行試驗數據資料整理、輸入、分析和統計推斷等，考查學生利用統計學軟件對常用統計方法的運用能力;閉卷筆試成績占50%，考試命題突出基礎性和實用性，多出應用型計算題，同時考慮學生掌握基本知識的程度及靈活應用知識和解決實際問題的能力。通過生物統計學教學改革，提高了教學效果，調動了學生學習的積極性與主動性，擺脫了單純的理論應試教學模式，增強了學生實踐能力和創新意識的培養，提高了學生科研素質。但是，生物統計學概念多、公式復雜、基本原理抽象，教師要上好這門課程，仍需進一步探索教學方法，優化教學過程，完善教學體系，全面提高教學質量[5]。

參考文獻：

[1]李春喜，邵云，姜麗娜.生物統計學（第四版）[M].北京：科學出版社，2008：1-3.

[2]王永立，喬琳，樊淑華.生物統計學課程教學改革探索與嘗試[J].周口師范學院學報，2011，28（5）：82-84.

[3]丁建華.《生物統計學》教學方法與技巧探討[J].安徽農學通報，2011，17（19）：171-172.

[4]李六林.提高《生物統計學》教學效果的探討[J].山西農業大學學報：社會科學版，2009，8（1）：94-97.

[5]李玉閣.“生物統計學”課程教學初探[J].生物學雜志，2006，23（5）：52-54.

基金項目：重慶三峽學院人才引進項目（12RC03）;重慶三峽學院科研創新團隊（201302）;重慶三峽學院青年項目（13QN12）。

作者簡介：戚文華（1982–），男，副教授，博士，主要從事分子生物學和生物信息學的教學和科研工作。