基于提升學(xué)生實踐能力的《試驗統(tǒng)計方法》教學(xué)改革

【摘要】《試驗統(tǒng)計方法》課程是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類專業(yè)本科教學(xué)中的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生參與科學(xué)研究的重要工具。目前，該課程教學(xué)與學(xué)生科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生實踐能力較差，針對此問題，本文通過轉(zhuǎn)變教學(xué)目標(biāo)以促進學(xué)生實踐能力發(fā)展為出發(fā)點，理論教學(xué)與實驗教學(xué)緊密結(jié)合，強化實踐和軟件應(yīng)用；教學(xué)內(nèi)容和教材側(cè)重于應(yīng)用；教學(xué)方法基于系統(tǒng)思想對每一個內(nèi)容進行縱向總結(jié)；采用開卷考試，以能力考核為主。以期提升教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果，適應(yīng)社會對于應(yīng)用型人才的需求。

【關(guān)鍵詞】試驗統(tǒng)計方法 教學(xué)改革 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類 SAS

【基金項目】寧夏大學(xué)科學(xué)研究基金資助（2012）。

【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）06-0244-02

試驗統(tǒng)計方法是數(shù)理統(tǒng)計原理和方法在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué)中的應(yīng)用，主要內(nèi)容有試驗設(shè)計、試驗統(tǒng)計和實驗分析三個板塊，涉及較多的數(shù)學(xué)公式和抽象的統(tǒng)計概念，要求學(xué)生具備扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強的邏輯思維能力。但對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類學(xué)生，該課程支撐著學(xué)生的畢業(yè)論文和科學(xué)研究。學(xué)好該課程，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思想，還可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

試驗統(tǒng)計方法在教學(xué)中普遍存在以下問題：首先，理論與實踐結(jié)合不緊密。其授課方式多數(shù)采用課堂理論教學(xué)與課后軟件實習(xí)相結(jié)合，而學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)論文設(shè)計在課程結(jié)束后，導(dǎo)致實踐應(yīng)用滯后于理論知識，使知識與技能掌握不牢固，在實際試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)挖掘時不能得心應(yīng)手。其次，統(tǒng)計軟件與試驗不吻合。在實際農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中，統(tǒng)計分析原理和實際情況往往難于對應(yīng)，所以借助統(tǒng)計軟件已成為一個行之有效的方法。目前，國內(nèi)高校統(tǒng)計相關(guān)課程教學(xué)中統(tǒng)計軟件的種類較多，有Excel、SPSS、SAS、DPS、R語言等，每個軟件都有其優(yōu)缺點。但針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類試驗，在大田環(huán)境因子控制較為困難，田間試驗結(jié)果存在不確定性和變異性，導(dǎo)致輔助軟件不能準確的挖掘樣本數(shù)據(jù)信息。

本文根據(jù)本校實際教學(xué)經(jīng)驗和植物生產(chǎn)類本科專業(yè)教學(xué)計劃修訂方案，針對上述問題，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及考核形式等方面進行探索，以期激發(fā)學(xué)生興趣，提高試驗統(tǒng)計方法的教學(xué)質(zhì)量。

一、教學(xué)目標(biāo)聚焦于應(yīng)用能力

試驗統(tǒng)計方法理論課程要求學(xué)生掌握從事科學(xué)研究所必備的試驗統(tǒng)計方法，及相關(guān)的基本理論和知識，懂得如何運用統(tǒng)計學(xué)原理設(shè)計科學(xué)試驗，并能夠應(yīng)用統(tǒng)計分析軟件正確地處理分析試驗數(shù)據(jù)，為以后開展科學(xué)試驗工作奠定基礎(chǔ)。

試驗統(tǒng)計分析試驗課程以具體試驗和軟件為載體，是理論學(xué)習(xí)的繼續(xù)、補充和發(fā)展。通過實驗把理論概念轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的試驗操作和數(shù)據(jù)軟件處理過程，使學(xué)生的理論知識和實驗操作技能得到提高；通過具體的實驗操作和統(tǒng)計軟件的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的操作、綜合分析能力，結(jié)合所學(xué)專業(yè)解釋有關(guān)現(xiàn)象并討論試驗結(jié)果；通過實驗課的教學(xué)和學(xué)生操作，使學(xué)生掌握基本操作技能，學(xué)會選擇正確的方法進行科學(xué)試驗，并利用對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法得出可靠結(jié)果。

因此，應(yīng)用統(tǒng)計方法分析和解決農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中的實際問題才是試驗統(tǒng)計方法教學(xué)的重點內(nèi)容和首要任務(wù)。

二、教學(xué)方法理論聯(lián)系實際，以學(xué)生實踐為主

（一）田間試驗的設(shè)計與實施

理論課程與試驗課程同時進行，并貫穿于整個教學(xué)過程。首先，試驗設(shè)計內(nèi)容授課結(jié)束后，在明確試驗?zāi)康牡那疤嵯拢瑢⑹谡n對象分成小組，分別負責(zé)不同的試驗設(shè)計，要求學(xué)生必須設(shè)計好詳細試驗方案，試驗設(shè)計可借助SAS軟件。

其次，根據(jù)課堂制定試驗方案，進行大田或?qū)嶒炇覍嶒灥膶嵤囼瀸嵤┑攸c設(shè)立在學(xué)校試驗農(nóng)場或?qū)嶒炇业葓龅亍Ｃ拷M負責(zé)一種或兩種典型試驗方案實施，規(guī)范實驗準備、播種等環(huán)節(jié)，同時可教授應(yīng)用于調(diào)查研究的抽樣調(diào)查方法。

再次，試驗數(shù)據(jù)的采樣，要嚴格按照試驗數(shù)據(jù)獲取的步驟和方法。各小組總結(jié)田間試驗的誤差來源、土壤差異和控制誤差的小區(qū)技術(shù)、試驗設(shè)計、實施規(guī)則以及試驗數(shù)據(jù)的獲取，并相互交流學(xué)習(xí)心得，保障每個學(xué)生都能涉及到每個試驗。

（二）樣本試驗數(shù)據(jù)描述及總體參數(shù)估計

在理論課程進行的過程中，以上述樣本試驗數(shù)據(jù)和對應(yīng)試驗材料總體參數(shù)為數(shù)據(jù)支撐，從樣本試驗數(shù)據(jù)最基本的描述統(tǒng)計開始，進而介紹研究對象總體的理論分布、統(tǒng)計數(shù)的抽樣分布及其概率計算。在誤差理論的基礎(chǔ)上引入通過假設(shè)測驗進行統(tǒng)計推斷的基本方法，介紹平均數(shù)比較的u測驗、t測驗和F測驗，以及計數(shù)資料的測驗及其應(yīng)用等。同時，各小組進行討論交換試驗數(shù)據(jù)，討論結(jié)果。在數(shù)據(jù)計算利用直接公式法和軟件（SAS）輔助法，并相互對比矯正。

（三）多變數(shù)間關(guān)系理論與實證

首先，講解理論課程，承上啟下介紹參數(shù)估計方法包括矩法、最小二乘法和極大似然法等；多變數(shù)間的回歸與相關(guān)分析，包括一元、多元線性回歸與相關(guān)，以及曲線回歸；介紹單因素、多因素及不完全區(qū)組試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析。其次，結(jié)合各小組試驗數(shù)據(jù)與教材例題數(shù)據(jù)，利用公式法和軟件法分別計算多變數(shù)之間的關(guān)系，得出結(jié)論。

（四）縱向總結(jié)，系統(tǒng)歸納

理論課程授課完成后，總結(jié)常用田間試驗流程。每一個典型試驗包括：實驗設(shè)計、實施、統(tǒng)計、分析和得出結(jié)論，并附帶SAS程序。要求每個學(xué)生必須系統(tǒng)掌握常用田間試驗的全部流程。

三、教材和教學(xué)內(nèi)容緊扣社會需求

教學(xué)內(nèi)容要與時俱進，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者一般只重視試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果與生物學(xué)意義，而不關(guān)注統(tǒng)計分析過程中所用的統(tǒng)計原理與計算步驟。另外，現(xiàn)在各行業(yè)都在推崇大數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類科學(xué)研究數(shù)據(jù)量也在不斷增加，傳統(tǒng)公式計算已經(jīng)不能滿足需要，計算機和統(tǒng)計軟件輔助數(shù)據(jù)處理是必然的趨勢。因此，教學(xué)內(nèi)容重點應(yīng)放在應(yīng)用上，增加學(xué)生試驗比重。統(tǒng)計軟件我們可采用靈活多變的SAS，尤其在進行差異分析的過程中，SAS可提供不同空間效應(yīng)模型，克服了方差分析要求變數(shù)的相互獨立的要求，可以提高數(shù)據(jù)分析的準確性。

結(jié)合我校專業(yè)特點和辦學(xué)經(jīng)驗，主要參考書為蓋鈞鎰院士主編《試驗統(tǒng)計方法》，以SAS軟件為主要工具，結(jié)合具體試驗系統(tǒng)介紹常用實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)采集和結(jié)果分析及其SAS軟件實現(xiàn)過程。教學(xué)內(nèi)容和重點注重以下原則：第一，簡化統(tǒng)計原理、方法及公式推導(dǎo)，增加統(tǒng)計方法的適用條件；第二，系統(tǒng)學(xué)習(xí)常用試驗的設(shè)計、實施和分析及其對應(yīng)SAS程序，強調(diào)解決實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題能力的培養(yǎng)；第三，注重試驗課動手能力，體現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計和科學(xué)中出現(xiàn)的問題。

四、改革考核方式，提升學(xué)生綜合運用知識的能力

《試驗統(tǒng)計方法》課程實踐性較強，以培養(yǎng)有實際應(yīng)用統(tǒng)計分析能力的高素質(zhì)創(chuàng)新人才為主要任務(wù)，所以考核重點應(yīng)該為學(xué)生應(yīng)用知識能力和綜合分析問題能力。考試內(nèi)容分為試驗操作技能和綜合應(yīng)用題，試驗操作技能以試驗設(shè)計、實施、數(shù)據(jù)采集與整理為主要考察內(nèi)容，考核形式以檢查實驗方案和觀察具體試驗操作規(guī)范性為主；綜合應(yīng)用題采用開卷考試，題庫側(cè)重各大學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計相關(guān)實驗設(shè)計和科學(xué)研究，學(xué)生可隨機抽取試題，可查閱參考資料，可借助計算機，但要求考生在規(guī)定時間內(nèi)獨立完成。這種考核改革，以考查學(xué)生解決實際問題能力為重點，有效督促學(xué)生對知識的實際應(yīng)用。

五、討論

我國農(nóng)科類專業(yè)本科生大多是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，農(nóng)業(yè)類就業(yè)單位多數(shù)以生產(chǎn)科研為主線，尤其在創(chuàng)新型企業(yè)中，非常重視科研活動，掌握試驗統(tǒng)計分析技能更為重要。因此，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)以促進學(xué)生實踐能力發(fā)展為根本出發(fā)點，培養(yǎng)具備試驗統(tǒng)計分析實踐能力的人才更能適應(yīng)現(xiàn)階段人才的需求，而且學(xué)生自身發(fā)展也需要一定的試驗技能。

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作者簡介：

李建平（1982-），男，漢族，陜西延安人，博士，講師，研究方向：生物統(tǒng)計應(yīng)用研究。