生物統計課程教學與研究生科研能力培養

摘 要：生物統計與試驗設計是農學類專業的專業基礎課，是從事農業科學研究的專業基礎工具，對研究生科研能力的培養具有重要作用，為了進一步提高本課程的教學效果，本文通過生物統計學教學方法、教學手段以及考核方式等方面進行總結和解析，以期對利用生物統計學培養研究生科研能力提供幫助。

關鍵詞：生物統計學；教學；研究生；科研能力

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A

基金項目：江蘇省研究生教育教學改革研究與實踐課題“研究生教育質量文化建設的研究與實踐——以揚州大學為例”（JGZZ15_100）。

作者簡介：孫 偉（1972—），男，江蘇睢寧人，教授，博士，揚州大學研究生院副院長，研究方向：動物遺傳育種與繁殖；

呂曉陽（1992—），男，江蘇無錫人，揚州大學碩士研究生，研究方向：動物遺傳育種與繁殖。

生物統計學是農學、生物科學等專業學科重要的專業基礎課，是關于科學試驗的設計、實施、試驗數據的收集、整理、分析以及結果解釋和推斷的一門科學。[1]生物統計學包含了正確地設計試驗和收集數據的方法，也包含了如何正確地整理和分析數據、最后得出科學結論的方法。學生通過本門課程的學習，應具備正確處理和分析試驗數據的能力，具有統計思維，開闊的思路，可以利用生物統計學原理指導實驗設計。揚州大學的生物統計學課程主要針對農學院、動物科學與技術學院、獸醫學院、園藝與植物保護學院、生物科學與技術學院等本科生及研究生。近年來，在該課程的教學過程中，筆者注重將教學與科研相結合，不僅把它作為專業基礎課，還把它作為研究生培養科研素質和邏輯思維的重要工具。

一、生物統計學課程對培養研究生科研能力具有重要作用

1.對研究生歸納推理思維的培養

具有生物統計學歸納推理思想能提高學生素質，并有利于加深學生對生物統計學知識的理解以及提高學習效率。在掌握了生物統計學的基本知識并且能熟練運用后，面對一些問題時，學生可以先通過統計學去分析，通過統計學思路逆向設計實驗方案。比如驗證FecB基因對產羔數的影響，通過統計分析比較有FecB基因的母羊的產羔數與無FecB基因的母羊的產羔數之間有無顯著差異，就可以設計實驗先檢測母羊中是否含FecB基因，再查閱相關資料，這樣就能制訂基本的實驗設計框架。生物統計學給了學生一個不同尋常的思維方式，使得學生的科研過程更加輕松、準確。

2.研究生科研素質的培養

研究生科學素養的培養主要體現在發現問題與科研課題設計、實施等方面。生物統計學由試驗設計和統計學方法兩個部分組成，通過試驗設計能提高研究生設計科研課題試驗方案的能力，利用統計學方法能對課題結果進行分析。[2]

生物統計學中使用的統計分析方法會導致試驗誤差，而試驗誤差是影響統計假設結果的重要因素。試驗誤差主要來源于試驗材料的差異、試驗操作水平以及外界因素的影響，試驗誤差控制包括保持試驗材料一致，最佳的試驗設計，試驗中只保持唯一差異原則等，[3]因此，研究生在研究工作中可通過各種方法降低試驗誤差、提高試驗精度，使研究生在科研中做到采樣認真，操作仔細，善于思考，從而達到提高研究生的科研素質和水平的學習目的。同時，在科研工作中，研究生選擇不同的統計方法進行試驗，能讓學生弄清各種統計方法的內涵，還能使學生準確靈活地運用統計學方法發現試驗材料中的潛在信息，從而更好地進行研究。

二、生物統計學教學過程中需要注意的問題

1.采用靈活多樣的教學方式，培養創新人才

教學內容和課程體系是人才培養的主要落腳點，是學生獲取知識的來源，根據現代科研的教學信息和教學內容開展教學是提高教學質量和提高學生科研能力的保證。[4]在教學過程中要根據學生需要的不同，有針對性地選擇一些內容進行講解，并結合本專業自身的特點，形成具有本專業特色和滿足學生實際需要的課程內容。在實際的授課過程中，應掌握一元統計方法、方差分析、回歸分析等基本方法。

生物統計學是既需要理論支撐也需要進行實踐的一門課程，所以在學習理論課程的同時，增加實踐課是必不可少的。開展統計軟件的學習，能擴大學生的視野，提高學生素質。理論課程教學時數并不能達到所需的教學內容，為此，通過統計軟件的學習，可起到以點帶面，提高學習質量的作用。實踐課程采用統計分析軟件SPSS、SAS以及MATLAB軟件來進行生物數據分析，它們各有特點：SPSS操作性大，無須編程；SAS需要簡單程序，功能更加強大；MATLAB具有強大的矩陣運算程序和自編程序的功能。結合實際問題選擇合適的數據處理方法在生物統計學學習中很有必要。[5][6]

2.采取更加自主的教學方法與教學手段

生物統計學主要以概率論和數學統計為基礎，理論抽象，學習時需要很強的邏輯思維能力以及掌握復雜的運算方法，為此在本課程的教學中可以采取以下幾個解決方法。

（1）注重啟發式教學。在教會學生如何搜集、整理數據的同時， 還要教學生學會分析數字背后的含意，要求學生能全面分析問題，通過發散思維解決問題。如在平均數的教學中，可以通過直觀性的次數分布以及現實生活中班級男同學的平均身高、全班英語平均成績等實例使學生正確地理解和使用統計方法；講解t分布時可以通過畫直角坐標看圖進行分析講解，將抽象的問題具體化呈現出來。通過諸如此類的教學方法，學生會更加容易掌握教學內容。生物統計學教學中采用實例法、圖示法等能提高學生的理解能力，達到培養目標。

（2）將多媒體課件與板書相結合進行教學。傳統板書教學相對其他教學手段雖然費時，但針對一些重要的統計學相關公式的推導和證明，則有著其他教學形式不可比擬的優勢，能讓學生在老師的帶領下有足夠的時間理解和消化教學內容。多媒體課件演示具有內容豐富、信息量大、有層次感、抽象問題具體化的特點。在教學過程中，教師應利用圖片、影像、聲音甚至不同字體顏色和背景來吸引學生注意力，從而形象生動地進行教學。[7]將傳統板書與多媒體結合來開展教學，不僅能保證學生跟上教學進度，還能向學生傳遞相關的教學信息，使學生清晰、直觀地掌握抽象的概念，提高學生分析和解決問題的綜合能力。

（3）借助科研案例進行教學，激發學生學習積極性。學習生物統計學的目的在于更好地進行科研，在教學過程中，將生物統計學中的各種分析方法結合本專業具體案例進行教學和解析，利用案例能讓學生更清晰了解分析方法的使用技巧，在課堂上學以致用。通過熟知的理論和前沿研究，讓學生切實認識到生物統計學在生命科學研究中的作用，深刻認識到學習生物統計學的重要性，從而激發學生學習積極性，從被動接受變為主動學習。

（4）運用連貫式教學手段，充分理解教學內容。生物統計學的連貫性非常強，每節課都要將之前學到的知識進行梳理、總結、鞏固，并且通過之前所學引出新的內容，使得學生頭腦中有一個連貫的體系，教學內容難度層層遞進，充分把握之前的內容，再由淺入深讓教學內容更具連貫性，幫助學生理清思路，融會貫通，使學生從“學”到“會”，完整地掌握教學內容。

（5）通過網絡平臺進行教學。學生與老師之間的交流時間并不長，甚至很短，交流上的困難造成學生在課堂上留有的問題不能得到及時解決，久而久之問題越積越多，就會影響學生的學習積極性，教學質量得不到提高，甚至會下滑。利用網絡平臺可以加強學生與老師間的溝通，老師不僅可以將每一章的內容發布到網上，以便于學生及時掌握重難點知識；而且能加強師生間溝通， 學生可以通過教學平臺提問，老師可以通過平臺對學生的問題進行及時的回答并且布置作業，師生間的交流加強，使得課程體系更加完善。

3.筆試與實踐相結合的考核方式

以往生物統計學采用閉卷筆試考試方法，主要注重對書本理論知識和方法的考核，這種考核方式可能會導致學生突擊復習，死記公式，并不能完全掌握各種統計方法。由于生物統計學是一門實踐性非常強的課程，所以除理論筆試外，還有計算機考試，在計算機上進行試驗設計、統計假設測驗和統計推斷，并對統計分析結果進行解釋分析，這樣可以加強學生平時對實際操作的重視。將平時作業以及上機時實際的軟件操作技巧和統計分析結果作為一部分成績，這種考核方式不僅能使學生掌握理論知識和方法，也能提高學生使用統計軟件解決實際問題的能力。

4.科研教學相互促進

將科研成果運用到教學之中，結合實際運用的需要，使教學與實踐緊密結合。教學過程中以實際科研為例，做到隨堂學，隨堂用，同時可加深學生對統計理論的理解，從而不斷地利用統計學知識對實際問題進行探討，從而解決問題，加強學生對統計學知識的重視，促使學生在撰寫論文時自覺地運用統計學，從提高論文質量提高寫作水平。

參與科研，使學生將已掌握的生物統計學知識在科研中發揮作用，除課堂教學外，到生產實踐第一線設計試驗、收集數據和進行統計學分析，加深對理論知識的理解。例如在驗證FecB基因是否對產羔數有影響時，在試驗前應正確選擇試驗設計方法，在實驗過程中控制試驗條件差異，保持唯一差異原則，并獲取正確的試驗數據，選擇合適的統計分析方法進行分析。將理論運用到實際科研中可以使得學生在不斷摸索中更加深刻地理解和運用統計學知識，在運用所學知識解決實際問題過程中能培養自身的統計思維，逐漸靈活使用統計方法，在實際操作中不斷熟悉、掌握統計學方法。同時統計學的優勢提高了學生學習的積極性，能更自主地利用統計學去提升自己的科研能力。

參考文獻：

[1]楊澤峰，張恩盈，徐辰武，等.《生物統計與試驗設計》課程建設與學生科研素質培養[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2013，（10）.

[2]任 妍，許海霞，程西永，等.農業院校生物統計學教學改革探討[J].現代農業科技，2014， （4）.

[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]李玉閣.“生物統計學”課程教學初探[J].生物學雜志，2006，23（5）：52-56.

[5]李玉紅，陳 菊，黎嬌凌.提高《生物統計學》學習效果之初探[J].黔南民族師范學院學報，2014，34（6）：99-101.

[6]魏衛東.基于提升學生科研素質的《生物統計》教學改革[J].中國科教創新導刊，2013，（32）.

[7]邱先進，張文英，李俊凱.對《生物統計學與試驗設計》教學改革的思考[J].長江大學學報（自然科學版），2015，12（21）：72-74.