統計學應用能力培養的探索與實踐

潘淑霞，孫王杰，張若東

應用統計學是應用概率論和數理統計的基本思想和方法，研究科學實驗中數據的收集、整理和分析的一門科學，是一門應用性很強的學科。它的教學不僅是從實際問題和數據出發，通過各種統計學方法來分析數據，揭示數據的內在規律性，它更應該是科學研究的方法論，因此它的教學重點應該是如何教會學生利用最少的人力、物力和財力進行科學實踐［1-2］，并能準確控制誤差達到實驗目的。

然而傳統的統計教學模式給學生甚至于一些專業課教師的感覺是無用，其原因就是傳統的教學注重從基本概念、定義和定理出發，以簡單嚴謹的邏輯方式推演出所需要的結論，這一教學方法可以在短時間內使學生學到盡可能多的內容，培養學生嚴謹邏輯思維的同時，也可能使學生誤認為統計是與生俱來的完美無缺，自成體系和所學專業沒聯系。在多年的教學實踐中發現學生在應用時，依據實驗目的不會設置研究變量，科學研究沒有實驗設計，實驗數據的收集和整理不符合統計方法的要求，統計模型不恰當，以至于專業結論和統計結論不一致，這是傳統教學模式的弊端。傳統教學模式只教會了學生計算已經完成的科學實驗，就是簡單的模仿，嚴重制約了學生應用能力的形成和發展［3］。為此我們探索與實踐了以問題為中心(PBL)和案例為基礎(CBL)的教學方法，對統計學課程進行了教學改革。

一、實踐的問題

實踐以問題為中心(PBL)和案例為基礎(CBL)的教學方法對學生動手能力、自學能力、探索思維、創新能力和應用能力的培養的教學效果;實踐理論教學從問題和案例出發，剖析案例研究背景、意義、實驗目的和實驗設計，模擬科研實踐的全程，培養學生的未來工作能力和應用能力;探索問題為中心(PBL)和案例為基礎(CBL)的教學方法與激發學習興趣、主動獲取知識能力的關系。

二、實踐對象與方法

(一)實踐對象

隨機抽取學習態度、教學環境、心理因素等相近的某專業30名學生作為實驗組，其余作為對照組。選派教學經驗、教學水平相近的教師對實驗組實施以問題為中心(PBL)以案例為基礎(CBL)的教學方法改革，對照組實施傳統教學方法。

(二)實踐方法

實驗組教學方法改革，對照組傳統教學方法，實踐一個教學環節的教學后，對統計學的期末成績(百分制)和動手能力、自學能力、探索思維、創新能力和應用能力的考核成績(量化考核)應用Spss20.0進行差異統計分析，比較期末成績、自學能力、動手能力、和應用能力教學效果的差異性。探索教學改革的成果。

三、實踐內容

(一)實踐理論教學注重未來工作能力和應用能力培養

傳統理論教學目的是使學生驗證、理解、鞏固和掌握每一種統計方法的基本理論、基本方法和正確給出統計結論。例如列聯表率差異性檢驗的實踐案例:某藥物試驗，將兩種藥物在60名受試者的不同部位進行藥敏實驗，實驗結果見表1。

表1 兩種藥物的藥敏實驗結果

問兩種藥物有無差異?解法就是假設檢驗的三個步驟。學生學習了這種統計方法后，只會解題不會應用。因為該案例的實驗目的是什么?實驗設計是什么?數據時如何收集的?實驗怎么做不清楚，只會分析一下有無差異。但如果在案例剖析中強調實驗設計是配對實驗，實驗目的是過敏率的差異性分析，實驗數據收集時要區分兩種藥物同時過敏等特點。再強調如何做實驗，如何應用軟件進行統計分析，如何給出結論。即實踐從問題出發，剖析案例的實驗目的、實驗設計、統計分析方法、軟件計算的全過程。學生不僅學會了統計學的基本理論、基本方法和基礎知識，也學會了科研實踐的方法，進而培養了學生的動手能力和科研素質。從而達到了培養學生未來工作能力和應用能力的目的［4-6］。

教學實踐我們發現，不僅是學生，大多實踐研究者都能依據自己的專業知識和實踐經驗，通過前期的準備順利選擇試驗題目、確定實驗目的、組織實施實驗，完成探索實踐研究。而存在問題較多的薄弱環節是實驗設計和統計分析推斷的環節。在已發表的實踐研究中實驗設計的合理性與應用統計方法的正確率不高于30%，因此很多研究成果不能準確的反應生命科學中的自然規律，所以很多成果也就無法轉變成經濟效應和社會效應，還浪費了大量的人力、物力和財力資源。究其原因是專業統計知識比較抽象、復雜、難以掌握和應用。通過教學實踐我們發現在理論教學環節中減少公式的推導和計算，剖析如何恰當的選擇統計分析的方法，提高應用統計方法的正確率，學生的應用能力增強了。

(二)實踐教學模擬科研實踐，強化動手能力

傳統的實踐教學就是在理論教學基礎上增加統計軟件模塊，利用軟件再現理論教學的統計方法，優點是統計學中大量的數據處理，和繁瑣的公式計算用軟件實現方便快捷，準確。缺陷是學生的應用能力很薄弱。因此實踐教學環節我們實踐了以問題為中心以案例為基礎，模擬科學實踐的全程。首先，通過以學生為主體的充分討論，指導教師負責指導和把關，掌握如何設置研究變量、如何進行實驗設計。這一環節在統計學實踐基地進行，專業教師參與討論，缺失這一環節學生不會依據實驗目的、實驗設計抽取研究變量。其次專業實驗在專業實訓基地實踐，這一環節專業教師指導，統計教師參與，專業教師指導專業操作，統計教師指導嚴格按實驗設計進行實驗。最后數據收集整理、統計分析，這一環節在統計實訓基地實踐。總之，只有結合案例進行剖析了解研究背景、意義、實驗目的和實驗設計，掌握樣本數據的取得方法和格式，選擇統計分析的方法，利用軟件計算結果，依據統計分析結果給出結論，教師才完成了在應用中教，學生也完成了在應用中學的過程。模擬了一次科研實踐。從而實現統計學實訓與專業實訓有機結合，模擬科研實踐的全程。進而達到把教學重點轉移到教會學生如何進行科學實驗的重點上來，以期實現培養學生應用能力和創新能力的預期效果。實踐證明實驗設計和統計分析推斷環節的錯誤率降低，有效的控制實驗誤差，達到了實踐目的［7］。

(三)構建本科學生實驗平臺，拓展實踐能力培養空間

研究和實踐構建本科學生統計系列課程實驗平臺，完善第二課堂活動，組織學生參加科研活動和積極申報科研項目，在實戰中培養學生的創新能力。在實踐中學生面臨的都是一些實際問題，解決這些問題學生要查閱相關資料、運用統計方法、計算軟件、整理成果、撰寫論文，積極有效的合作才能取得滿意成果。要求學生獨立思考和研究，親身體驗創新過程，所以這對學生的學習能力、團隊精神、創新精神和創新能力、毅力和耐力、攻關意識無疑都是極大的挑戰［8］。

四、結果與結論

(一)結果

1.實踐結果

期末統計學成績、自學能力、動手能力、和應用能力實踐結果見表2～5。

表2 實驗組與對照組期末統計學成績

表2說明教學改革實驗班的期末統計學平均成績比傳統教學對照班的平均成績高出6.73分。

表3說明教學改革實驗班的自學能力優于傳統教學對照班的自學能力。

表3 實驗組與對照組自學能力

表4 實驗組與對照組動手能力

表4說明教學改革實驗班的動手能力優于傳統教學對照班的動手能力。

表5 實驗組與對照組應用能力

表5說明教學改革實驗班的應用能力優于傳統教學對照班的應用能力。

2.差異分析

實驗組與對照組期末統計學成績、自學能力、動手能力和應用能力的差異性分析見表6～7。

表6 實驗組與對照組期末統計學成績t檢驗結果

表6 說明，t=3.051，p=0.003 ＜0.01，差異有統計學意義，差異顯著。

表7 實驗組與對照組自學能力、動手能力和應用能力檢驗結果

表7說明教學改革實驗班的應用能力優于傳統教學對照班的應用能力。

實踐結果說明實驗組與對照組差異有統計學意義。

(二)結論

探索實踐的主要步驟是，通過前期的準備確定試驗目的、安排實驗設計、組織實施實驗、收集整理實驗數據、建立分析模型進行統計分析、做出統計推斷、給出正確的結果和結論。因此對非專業統計學課程的改革應以剖析實踐案例的實驗目的、實驗設計和抽取研究變量為核心，以基本知識、基礎理論為基礎，以不同的統計方法為工具，以軟件計算為輔，在掌握基礎知識、基本理論和基本方法的基礎上，側重于學生的未來工作能力，培養學生自學能力、探索思維、創新能力和應用能力。因此改革理論和實踐的教學方法，研究和實踐以問題為中心和案例為基礎的教學方法是實現學生應用能力的形成和發展的新方法。

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［6］ 楊宇，李曉陽..統計學案例教學的困境與出路［J］.高教論壇，2013，(11):73-75.

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