對《生物統計學與試驗設計》教學改革的思考

邱先進，張文英，李俊凱 長江大學農學院，湖北荊州434025；

主要糧食作物產業化湖北省協同創新中心，湖北 荊州434025

生物統計學是數理統計學的原理和方法在生命科學中的應用，是搜集、整理、分析和解釋生命科學中隨機變量的數量特征和變化規律的學科［1］。農學類的生物統計主要研究的是農業相關所有的生物現象，并通過這些生物現象揭示規律，從而指導農業生產，因此在農業研究領域十分重要。試驗設計錯誤或分析方法有誤，可能導致研究結果錯誤，甚至給農業生產造成巨大損失［2，3］。因此，全國農業高校都十分重視《生物統計學與試驗設計》課程的教學。該課程主要包括田間常用的基本試驗方法和數據的統計分析2大部分，是農學等專業的專業基礎課。如何在規定時間內提高生物統計課程的教學效率，改善其教學效果，讓學生扎實地掌握田間試驗的方法，能熟練對獲得的原始數據進行統計分析，為將來科學研究打下基礎，是每位從事《生物統計學與試驗設計》教學的老師面臨的嚴峻現實。

長江大學農學院在近30年來對該課程的教學方式進行了不斷探索，本研究結合近年來迅速發展的教學變革進行了一些思考。

1 《生物統計學與試驗設計》教學中面臨的突出問題

1.1 課程較難，學生無法理解

長江大學農學院在二年級上學期開設該課程，是由于學生已經學習了《高等數學》、《線性代數》和《概率論》等該課程所必需的先修課程。但是大一學生整學期進行大類學習，農學相關的課程中僅僅學習了植物學，其他專業課基本沒有開設，導致學生對農學專業十分陌生。該課程的特點之一是需要接觸大量田間試驗的相關實例，而學生在這方面十分欠缺，因此在理解上存在很大困難。另外，學生們從未參與過科學研究活動，也沒有接觸過試驗設計，因此沒有重視該課程，認為學不學無關緊要。從考試情況來看，考試成績呈現正態分布，多數學生僅僅處于及格階段。學生對基本的計算方法已經掌握，但是對細節掌握不好；且只懂得如何進行簡單的統計分析，完全不懂得如何設計試驗，更不了解進行科學試驗需要經歷哪些步驟［1］。

1.2 課程抽象，理論繁瑣，公式復雜，學生毫無興趣

《生物統計學與試驗設計》是應用數理統計方面的原理和方法解釋生物學現象、解釋自然規律的學科，屬于應用統計學的一個分支。該課程中含有大量的公式、理論和概念，十分抽象，普通學生根本難以理解。因此，學生普遍反映該課程學習起來非常枯燥，學習積極性不高，甚至有很多學生根本不上課，考試復習時直接記憶書上的公式。此外，為了改善教學效果，往往會給學生留課后作業，幫助他們理解。但是，由于作業計算量大，需要花費大量時間，導致學生對該課的學習更無興趣。

2 《生物統計學與試驗設計》教學改進思路

2.1 改變教學思路，多讓學生參與科研，以科研帶動課程教學

《生物統計學與試驗設計》是一門與實踐聯系十分緊密的課程，因此在實踐中讓學生理解該課程的理論和試驗設計方法顯得十分必要，因此可以變抽象為具體，變繁瑣為簡單，收到非常好的教學效果。該課程總課時為60課時，其中理論課為50課時，實驗課為10課時。可以適當增加實驗課的比例，在實驗課上多講試驗設計，將理論課與實驗課融合起來，便于學生理解。此外，長江大學農學院連續多年來一直開展“兩基三段式”教學［4，5］，許多學生在大一結束時就進入老師的團隊進行科學研究。對于這樣的學生，任課老師可以在他們的科研活動過程中與團隊老師共同指導，幫助他們正確設計試驗，順利開展科研，并且指導他們進行統計分析。對于沒有參加科學研究的同學，可以由參與科研的同學組成興趣小組，將研究過程對沒有參與科研的同學進行講解，幫助他們認識試驗設計、試驗過程及后期數據如何進行統計分析。

此外，教師可以多給學生講解自己科研過程中的實例，幫助學生理解。如筆者曾從事了水稻粒型基因的挖掘工作，曾經構建了一些遺傳群體，并進行了不同材料之間的比較。該科研活動中需要用到的基本統計學方法包括統計描述（平均數和標準差等）、方差分析、t測驗、χ2檢驗和相關性分析等［6，7］。可在教學過程中結合這些實例給學生講解，讓他們覺得這門課不是那么遙不可及，能為自己將來進行科學研究奠定基礎，由此增加他們的學習興趣。另外，在講解試驗設計過程中，教師可以穿插一些曾經科研過程中的經驗和教訓，讓學生明白怎么樣的試驗設計是好的，在設計過程中應注意哪些問題，避免以后犯錯誤，同時還可以起到活躍課堂氣氛的作用。

2.2 針對課程特點，多種教學方法相結合，達到事半功倍的效果

《生物統計學與試驗設計》內容抽象，理論性強，枯燥無味，且公式繁瑣、計算量大，因此單一的教學方法很容易讓同學們注意力不集中，嚴重影響教學效果。在教學過程中，需要授課教師根據不同的教學內容采用多種不同的教學方法。

目前，長江大學幾乎所有教室都安裝了多媒體。多媒體教學可以使學生們對生物試驗有直觀具體的認識，部分解決該課程抽象枯燥的缺點，而且可以加快教學進度，因此受到了學生的一致歡迎。在教學過程中，可以適當增加圖片、視頻等信息，增加學生的感官認識，便于學生理解，活躍課堂氣氛，增加學生的學習興趣。而在進行公式推導時，就要在黑板上一步步講解和演算，將推導過程詳細羅列出來，便于同學們掌握。

在統計分析部分的講解中，要明確學生應該掌握的重點內容，即如何讀懂分析的結果，并根據結果解釋生物學現象，并指導農業生產實踐。在計算機高速發展的今天，統計學家已經開發出了數量龐大的統計軟件，這些軟件中最具代表性的有Excel、SPSS和SAS等［8～11］。應當加大軟件講解的力度，著力幫助學生深入理解數據統計分析的應用范圍和使用方法，使他們能正確使用軟件，并能讀懂軟件分析的結果，能根據結果對生物學現象進行解釋。

此外，該課程的教學不能僅限于課堂，要逐步實行開放式教學。將教學教案等教學文件通過網絡平臺傳給學生，建立相關的QQ群，并主動告知自己的電子郵箱，方便與學生交流。同時要定期安排答疑，遇到學生反映較多的問題，還可以找集中的時間統一、詳細再講解一遍。

3 結語

《生物統計學與試驗設計》理論性強，內容多，概念公式多，學生們普遍反映學習起來枯燥乏味，學習興趣不大，教學效果也不好。教師在教學過程中，要通過各種方式調動學生的積極性，將抽象的內容具體化，使學生易于接受。同時采用多種教學手段，幫助學生理解和掌握課堂上所講的內容。另外還要讓學生多參與科研，在科研中啟發他們對于該課程的認識，并將書本上的知識應用在實際科研過程中，以提高教學效率，改善教學效果。

［1］石培春，龔江，李春艷.“生物統計”課程教學探索和思考 ［J］.課程教材改革，2012，（10）：103～104.

［2］張焱.對改革生物統計課程教學的探索 ［J］.四川師范學院學報（哲學社會科學版），1996，（6）：113～115.

［3］李輝，蔡惠芬，施曉麗.《生物統計附試驗設計》課程教學實踐探討 ［J］.時代教育，2014，（8）：45～49.

［4］章松柏，郭靈芳，張長青，等.農學類專業“三段式”實踐教學模式的探索與實踐研究 ［J］.科教研究，2007，（17）：65～66.

［5］王文凱，姚安慶，孫文學.校外實踐教學基地建設的探索與實踐——以長江大學農學院為例 ［J］.安徽農業科學，2007，35（29）：9383～9385.

［6］邱先進.水稻粒型主效基因qSS7的定位與鑒定 ［D］.武漢：華中農業大學，2013.

［7］Qiu X J，Gong R，Tan Y B，etal.Mapping and characterization of the major quantitative trait locusqSS7associated with increased length and decreased width of rice seeds ［J］.Theor Appl Genet，2012，125：1717～1726.

［8］范平，崔黨群，詹克慧，等.Excel軟件在生物統計實驗教學中的綜合開發應用 ［J］.實驗技術與管理，2003，（2）：65～69.

［9］寧海龍，姜振峰，張淑珍，等.運用現代教育技術改革《生物統計與田間試驗》課程的教學手段 ［J］.東北農業大學學報（社會科學版），2005，（1）：95～97.

［10］魏衛東.基于提升學生科研素質的《生物統計》教學改革 ［J］.科教論壇，2013，（32）：39～140.

［11］高忠江，施樹良，李鈺.SPSS方差分析在生物統計的應用 ［J］.現代生物醫學進展，2008，8（11）：2116～2120.