注重應用能力培養的生物統計學課程建設

張靖等

摘 要： 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。該課程教學多強調公式記憶和推導，而忽略生物統計的應用特點，且缺乏足夠的實踐環節，導致學生對生物統計學的實際應用能力偏低。本研究通過以案例教學和專題訓練的形式培養學生統計學思維和實際應用能力，把傳授知識、培養能力和提高素質有機結合起來，使學生在畢業論文設計、“大創”及我校“太陽鳥”等項目中，較熟練地應用生物統計學的基本原理和方法解決遇到的實驗設計和數據分析等問題，以達到良好的教學效果。

關鍵詞： 應用能力培養 案例教學 專題訓練 生物統計學

1.引言

生物統計學是關于生物科學研究中資料的搜集、整理和分析的科學[1]，是現代生物科學研究和生產實踐不可缺少的工具[2]，其在農學、生態學、環境科學等相關學科廣泛用于認識、推斷和解釋各種現象。該課程的教學目的是使學生根據數理統計的基本原理，設計科學實驗、正確處理和分析實驗數據，并結合專業知識對實驗結果做出科學合理的分析和解釋[3]。通過該課程教學，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，而且可以培養學生探索問題的能力，激發學生的開拓創新精神[4]。

2.生物統計學課程改革的背景

業已成為高等院校生物學及相關專業的必修專業基礎課的生物統計學，相對于其他數學課程其應用性比較強，且教學難度較大[3]。近年來，教學人員在生物統計學教學改革方面進行了一系列探索，取得了一定經驗[5]，[6]。但仍然存在很大不足：如關注生物統計本身的數學屬性，過分強調公式的記憶和推導，而忽略其應用性特點；知道生物統計學是應用型學科，卻缺乏足夠的實踐環節，導致學生對生物統計學的實際應用能力偏低[7]；21世紀生物科學交叉學科和跨學科的發展，對生物統計學課程提出了新要求，當前生物統計學教育卻遠遠滯后[8]。因此，更新教育理念、建立以應用能力培養為導向的生物統計學課程教學體系，是培養社會對人才需求的一個急待解決的問題[9]。

3.生物統計學課程改革設計

按照高等教育課程改革的基本要求，結合生物統計學教學設計的基本原則，借鑒信息化和項目教學設計方法，探索基于典型案例和專題的生物統計教學模式，實現“教、學、做”一體化教學設計。該模式由“案例教學”和“專題訓練”兩個環節組成，下面介紹該模式的具體實施方案。

3.1通過案例教學培養學生統計學思維

在教學過程中筆者發現學生沿用中學學習方式學習生物統計學，碰到數學公式總要刨根問底，而常常會忽視這些公式、概念的實際應用。因此，在教學中通過案例教學方式，有意識地引導學生確立統計思維，使學生真正學會生物統計課程中相關概念和公式的統計意義，而不是公式本身。并打破傳統章節安排形式，以案例形式串聯各個知識點。案例選擇上，注重以應用能力培養為導向，淡化理論的完整性，突出應用性、實踐性，促進學生把課堂知識學習由感性認識提高到理性認識，培養學生解決實踐問題的能力。如從講述如何比較兩個人的身高，進一步講述如何比較兩個班級所有學生的身高，在此基礎上給學生引入平均值、方差、假設檢驗等統計學基本理論和公式。在此基礎上，引入中日韓平均身高的案例，為什么韓國人的平均身高要高于中國人和日本人？引起學生興趣，讓學生分析可能的原因；隨后講解統計量的概念，最后指出該案例在統計學上是錯誤的，因為沒有考慮地理區域因素，且采樣方法是有錯誤，等等。以案例教學的方式，向學生演示各種統計分布特點和推導方式，在此基礎上著重講述各種統計參數、統計量的意義和適用范圍，逐步培養學生統計思想，使學生真正學會生物統計課程中相關概念和公式的統計意義，并能在實際工作中靈活應用。

3.2專題訓練培養學生應用能力

開展相關生物統計學應用專題，專題數據來自于生物技術專業教師的研究課題相關的研究成果，使學生應用這些數據能獨立完成數據統計和結果分析，達到與本專業教師的科研項目相結合的目的。以生物統計學主要教學內容“資料整理與特征數的計算”、“統計推斷”、“方差分析”、“直線回歸與相關分析”、“實驗設計”為設計主線，設計的專題訓練為“生物專業技術試驗數據預處理與分析”、“兩種施氮條件對隱子草根系的影響”、“不同鹽堿梯度下吳屯楊長勢分析”、“吳屯楊與新疆楊培育經濟效益分析”、“羊草愈傷組織誘導與成分分析”、“不同菌肥對蔬菜品質的影響”等。在實際教學過程中，首先由筆者講述一兩個專題，專題講述內容為：研究目的、研究意義、實驗設計、原始資料的收集、資料處理、數據分析、圖表制作和結論等。目的是使學生在統計學思維的基礎上，初步建立科學的思維方式，讓他們對科研工作過程有一定了解。然后將學生分為若干學習小組，讓每組學生選擇一個專題，進行專題訓練（實驗數據來自于具體教師科研的部分實際數據）。根據專題訓練要求，將專題訓練分為實驗設計、數據收集與處理、數據分析、總結報告等五部分，具體專題根據難易程度可以細分。所有專題研究均要求撰寫有一定水平的研究報告，小組中每位同學都有上講臺講述的機會，向課堂其他同學講述，如何設計實驗、如何提出異常數據、采用何種分析方法、如何得出具體結論，等等，期間由老師點評他們在訓練中的優點和不足。學生通過組成興趣小組開展專題研究，初步實現從被動接受知識向提升應用能力和創新潛能的轉變。

4.結語

通過案例教學方式培養學生的統計思維、以專題訓練形式培養學生應用能力，建立以應用能力培養為導向的生物統計學課程案例教學和實踐教學體系，將傳授知識、培養能力和提高素質有機結合，使學生可以較熟練地應用生物統計學的基本原理和方法解決生物學生產和科研中遇到的實際問題。該模式的教學結果在本科生畢業論文設計、“大創”項目及校級“太陽鳥”創新項目等項目中，學生的試驗設計、試驗結果的處理和分析都得到了良好反饋。

參考文獻：

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[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.

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[8]朱香萍，李楨，張庭榮.信息時代《生物統計學》教學的探索與實踐[J].農業網絡信息，2008，2008，（2）：81-84.

[9]孫耀中.生物統計學課程教學中對學生的綜合能力培養[J].河北科技師范學院學報，2006，（1）：60-62.