統計軟件教學讓“教會學”代替“教學會”

吳鵬昊　高文偉　耿洪偉　王麗萍　白光紅

摘要：采用統計軟件教學是目前各個農科類大學在研究生階段進行高級統計講授的主要方式。然而通常的統計軟件教學會陷入一個只講軟件不講統計的誤區。因此，如何讓學生真正嘗到軟件帶來的巨大方便，不僅學會軟件相應才做，更要具備解決生產實際的問題，需要教師采取合理的方式和思路進行引導。以教會學生應對各類問題的目標取代片面地只注重軟件操作的目的。

關鍵詞：生物統計；軟件教學；研究生教育；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）14-0147-02

目前，在國內外各個大學中，傳統的統計課程逐漸開始弱化對統計學理論的講授，取而代之的是對統計實踐運用能力的培養，采取的方式就是在主要課程的教授當中適當加入各類統計軟件的教學。而這一教學現象和教學理念在注重生產實踐的專業教學中顯得尤為盛行。例如，農科類相關專業：農學、育種、林學、草業、環境科學、食品科學、動物科學和動物醫學等專業中更加受到老師和學生的歡迎。究其原因，主要是這些專業存在海量數據，需要進行專門地、科學地和系統地分析。只有這樣，才能滿足科研論文對數據結果的最終要求，從而提高發表論文的質量。

生物科學方面當前流行的統計軟件多種多樣，包括有R，SPSS，SAS，MATLAB，DPS，等等，不僅其中的大部分基本可以滿足研究生在校學習階段對一般數據的處理要求之外，三大統計軟件R，SPSS和SAS也是當下各類農業企業中普遍采用的數據整理和分析的基本軟件。因此，在軟件授權費用可以接受的前提下，在研究生教學過程中選擇適合的統計軟件進行教學，既是教學對科研的有力補充，也是對研究生基本能力的培養。在近來國家倡導的普通高校向應用型高校轉變的指導意見下，這一類解決實踐問題的能力培養也就凸顯其重要性。

雖然統計軟件教學受到師生們的極大推崇，但是如何將此類課程恰如其分地進行講解，達到師生預期，解決實際問題，是需要所有進行統計教學的教師們進行不斷探索和改革。由于軟件教學進入大學課堂的時間并不長，目前還沒有一種公認的軟件教學方式方法被公認采納。大多數統計軟件的教學課堂，與社會上一些所謂的“包教包會”的軟件培訓班無異：不僅教學內容較為晦澀，教學方式也較為單一，學生學完之后也只能應對之前在課堂上講解的例題，在面臨實際問題需要進行“云計算”的“大數據”時，基本也是束手無策。為此，筆者借助本校開展的研究生課程建設的時機，在研究生中開展了高級生物統計課程的改革嘗試，著重利用新的理念和新的教學方法引導學生，使其克服統計軟件學習的恐懼心理，摒棄只注重軟件教學的弊端，結合統計軟件教會學生學習軟件的能力，真正做到對研究生基本能力的培養。教學過程中主要采取有以下方式，以供交流和參考。

第一，依據學生所需，用“興趣”引導學生學。

基本的教學理論和大量的教學實踐都告訴我們，興趣是最好的老師，是課堂教師引導學生學習的最好方式。然而對于統計課程而言，復雜的數學公式和晦澀的統計理論向來都是學生最為頭疼的內容。雖然統計軟件一開始能夠讓學生耳目一新，但是在進入重難點內容的時候，學生還是容易失去耐心。因此，如何在學生心中“建立興趣”就成為關鍵。對于這一關鍵點，筆者從學生的基本需求出發。眾所周知，大部分學校對研究生的順利畢業的其中一項最重要的限制條件（有的學校甚至是唯一限制條件）就是要求學生完成科技論文的發表。而對于新入學的研究生來說，他們中的大多數人幾乎根本沒有任何文章撰寫的經歷，更不用說文章的發表了。發文章對于廣大研究生來講，既充滿著好奇又充滿著恐懼。抓住學生這一“獵奇”的心理，就可以從寫文章、發文章入手幫助學生建立統計軟件學習的興趣。那么如何建立呢？我們知道，所有的科技論文都是由背景簡介、材料方法、結果分析和討論等幾個主要部分所組成的。一篇科技論文最重要的部分應當就是其結果分析部分，而這一部分中最能夠體現論文價值的就是圖表以及對圖表的分析。恰好這兩部分不但都可以在統計課上完成，而且通過統計軟件分析也能夠完成得最好。據此，從第一天開課就告訴學生，本門課程最終的考核指標就是要求學生“通過對一份生產實際數據進行統計軟件分析，并完成相應分析結果的報告”。簡言之，就是能夠獨立地完成一篇科技論文中對結果分析部分的寫作。為了能夠把這一興趣進一步提升，鼓勵學生在完成結果分析的基礎上，查資料完成相應論文的撰寫，撰寫完成之后積極投稿。考核評分就依據學生論文的不同完成程度進行打分。只能夠完成結果分析的只有基本及格分數，能夠完成撰寫并積極投稿的為優良分數，投稿并接收的為滿分。以此來刺激學生認真學習自己所關心的每一部分統計軟件處理的內容。憑借著這個信念和目標，學生學習的興趣明顯提升。主要表現為每次課間都會有研究生進行自己相應數據處理的問題交流，而且對于每一個可以解決的方法都樂于嘗試。這一興趣引導不但可以教會學生正確的科技論文寫作思路，即數據的圖表制作——圖表的結果分析——相應結果資料的查找完成前言——自己結果與以往研究對比完成討論，而且能夠使學生嘗到文章撰寫投稿的樂趣。

第二，依據課程基本理念，灌輸學生統計學“思想”而非“方法”。

盡管軟件課程教學較為新穎，但是很容易陷入只講軟件不講統計的誤區。因此導致的后果就是學生只會做老師講過的題，或者僅就簡單問題進行軟件處理，具體在面對復雜數據的時候還是無從下手。根據上文所講，軟件教學培養的是能力，而能力主要體現在對陌生問題的分析和處理。例如，方差分析要求的前提是數據的正態性和方差的同質性，一般課堂例題所涉及的問題都已滿足此前提，只集中講解方差分析的方法。那么不少學生在具體遇到實際問題的時候就很容易忽略此前提，只會進行方差分析，殊不知在不滿足前提的條件下進行的分析是沒有任何意義的。或者即使在遇到此類問題時只會做滿足前提的處理，對于不滿足的實例就無從下手。還有，課堂的講解每一章節都較為零散，每一道例題都已經告訴學生要做什么。然而實際在分析自己搜集數據的時候，不少學生就不知道要做哪些工作了。所以，對學生進行統計學思想的不斷灌輸要比會操作某一方法更加實用。經典的統計課程或者本科時期的生物統計課程由于內容較學生來講較為復雜，也容易忽視對學生思想的灌輸，因此就需要在研究生階段強化對統計思想的講解。具體說來，絕大部分的生物統計類問題，無非分為兩個方面，也就是但凡遇到一份數據，要做的工作也就兩件：第一個就是求差異，第二個就是找聯系。求差異，就是因素水平之間、不同處理之間、樣本與經驗值之間的統計假設，所涉及的內容包括方差分析、T檢驗、非參數檢驗、聚類分析等等。找聯系，就是尋求各個變量之間，各個因素之間是否相關，到底哪個是主要因素，所涉及的內容包括相關分析、回歸分析、主成分分析、路徑分析等等。類似這樣統計思想的總結比比皆是。灌輸這些統計學的思想，能夠在軟件教學中起到畫龍點睛的作用。

第三，從最簡單的操作講起，讓學生體會統計其實是“最簡單”的科學。

大多數研究生對統計的恐懼，主要是在本科基礎課程學習的過程中受到背公式，記概念的困擾，再加上數據計算的煩瑣，從而導致對數據本身的畏懼。據筆者了解，大部分農科類學生在考研時甚至都選擇放棄數學。那么在研究生的統計教學中，就需要從實際問題消除學生的這類心理。最好的方法就是從最簡單的講起。例如，對相關的分析中如果較難理解相關系數，不妨從散點圖做起。軟件強大的作圖功能帶來的視覺體驗更能夠吸引學生進行深入思考和學習。再比如在講到多因素方差分析的時候，到底什么時候考慮因素之間的互作也成為學生理解互作效應的難點，還是根據軟件相應的作圖功能分析得到不同因素之間的折線圖，依據是否存在交叉的特點去分析互作效應。還有在講到多重比較時，如果子集分類表示的內容較難理解，就從冗余的兩兩比較圖中去尋找比較關系。在具體內容講解時，多進行比較，找出不同，用最簡單的示例去分析一個較為復雜的問題。

根據以上所述，雖然筆者是在進行統計軟件的講解，但是并不刻意去強調軟件本身的作用，因為軟件教學僅就內容來講本身就無可置疑，關鍵的問題是如何讓學生真正體會到軟件帶來的巨大實惠，這樣即使將來遇到更加復雜數據和問題，也能夠獨立地、有意識地并且積極有能力地去解決問題。做到“修行在個人”，其實不在于學生自身，更在于教師教學方式方法的采取。