微課在農科類專業試驗統計學教學中的應用

馮發強，劉桂富，黃成達，馬啟彬

(華南農業大學，廣東廣州 510642)

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微課在農科類專業試驗統計學教學中的應用

馮發強，劉桂富，黃成達，馬啟彬*

(華南農業大學，廣東廣州 510642)

微課是針對單一知識點授課，通過簡短的視頻或音頻等多媒體形式錄制并結合一定的學習任務而形成的一種教學方式。筆者分析了目前農科類專業試驗統計學的教學現狀，認為試驗統計學教學時數少，內容龐雜，滯后于實踐需求，且學生學習興趣不高。介紹了近年來各大高校試驗統計學嘗試運用的案例教學法、答疑法、自學指示法、討論教學法。在此基礎上，就微課應用于試驗統計學教學展開探索，并以概率統計中正態分布的講解為例分析微課教學的內容與設計過程，同時總結了微課應用于實驗統計學教學需要注意的問題，以期提高課程教學質量與教學效果。

微課；試驗統計學；教學改革；教學方式

微課的起源要追溯到1993 年由美國北愛荷華大學LeRoy A.McGrew 提出的“60 s有機化學課程”和1995 年由英國納皮爾大學T.P.Kee 提出的1 min演講(The One Minute Lecture，簡稱OML)，當時的背景條件下強調的是以1 min解釋講述一個問題或知識點[1-2]，是一種高度濃縮的知識點教學。而微課概念則是由美國胡安學院的David Penrose 在2008 年正式提出并運用于在線的教學實踐[3]，目的為在線學習和移動學習?；谀硞€明確的主題或概念，通過音頻或視頻錄制的60 s內容，幫助學生自主學習[4]。

國內研究者對微課概念有了進一步的延伸和發展，對微課建設有了適合自己國情和校情的思考[5-10]。焦建利[5]認為微課是以闡釋某一知識點為目標，以短小精悍的在線視頻為表現形式，以學習或教學應用為目的的在線教學視頻。廣東佛山教育局研究員胡鐵生[10]將之定義為：“是以微型教學視頻為主要載體，針對某個學科知識點(如重點、難點、疑點、考點等)或教學環節(如學習活動、主題、實驗、任務等)而設計開發的一種情景化、支持多種學習方式的新型在線網絡視頻課程。”許亞莉[9]分析了微課資源建設的現狀，并對具體教學模式下的應用進行了思考，給出了相應建議。董敏敏[7]對微課引入職教課堂進行了有益探索。隨著微課在國內越來越受到重視，微課資源數量急劇增長，應丹[6]對如何搭建微課資源平臺、有效利用微課資源提出對策。微課充分將網絡資源與傳統教學進行有機融合，作為“微時代”教學資源高度發展的產物，以其獨特的優勢成為移動端的學習新寵，更能滿足個性化學習的需要。

試驗統計學是數理統計在生物學領域的應用，是關于生物科學試驗的設計、實施，試驗數據的收集、整理和分析，以及對試驗結果進行解釋、推斷的一門科學，是一門應用性很強的方法論學科，也是一門教學難度較大的課程[11]。試驗統計學是一門在實踐中應用廣泛的工具學科，具有“科研工具”的特點，它是生物科學、農學類專業的基礎課。該課程教學能培養學生初步具備獨立處理和分析試驗數據的能力，并為生命科學相關課程的學習和生物科學研究奠定基礎[12]。筆者結合微課短小精悍和可移動的特點，探索如何將微課靈活運用于試驗統計學課程教學中，促進教學改革，以提高數學質量和教學效果。

1　試驗統計學的教學與改革現狀

1.1教學現狀

1.1.1教學時數少。農學類專業學習課時為48學時，其中理論課32學時，實驗課16學時，課時緊，任務重。課堂上教師基本會抓住每分每秒采取“填鴨式”方法講授，師生互動自然就少。教學中大多實行從概念到定理再到例題的傳統教學方式，普遍存在概念多難懂、例題多難解、方法多難想、公式多難記，而且不同的數據分析方法對應不同的實驗設計方案，田間試驗設計與方差分析部分聯系緊密，學生在初次接觸時很難將田間實驗設計與統計分析的方法進行有機結合，更談不上專業的應用。相對密集而系統的授課導致大部分學生無法對試驗統計學的經典內容進行領悟、消化和吸收。往往因學習難度大、時間有限、教學方法枯燥等原因直接影響了學生的學習效果。

1.1.2內容龐雜，教學難度大。試驗統計學理論主要包括田間試驗和數據統計分析兩方面。田間試驗的基本概念需要學生理解、記憶即可，重點是誤差理論與概率理論。試驗設計、田間取樣、試驗數據獲取等過程中，試驗人員都將最大可能地降低試驗誤差；數據資料的統計分析過程中還要無偏地從總的試驗效應中分離試驗誤差。概率理論是貫穿這門課程始終的一個重要理論，要將概率論的知識和常見的數據分布規律(如二項分布、正態分布等)緊密聯系，并結合具體實例加以掌握。而數據統計分析包括平均數的顯著性檢驗、方差的顯著性檢驗、卡平方檢驗、方差分析以及回歸與相關分析等，是學習該門課程的重中之重。要學好這門課程，要有良好的數學理論和概率論基礎，只靠傳統的理解、記憶是不夠的，它需要理解、記憶、分析、運算、解釋等綜合能力，而且實踐性強。

1.1.3教學滯后于實踐需求。教育創新緊跟學科的發展是教師的職責。試驗統計學是一門應用性很強的學科，在教學過程中，有些計算過程非常復雜，而且極易出錯。較早的試驗統計學教學中，為解決問題應該引入計算器，將統計指標的計算與計算器的應用結合起來。隨著多媒體教學的廣泛應用，現代的試驗統計學教學以Excel軟件中的統計公式進行運算。隨著現代信息技術的發展和信息傳遞渠道越來越廣，人們已經進入大數據時代，對于大數據的分析與把握又催生出了一些新的統計學理論、知識與相應的統計軟件的應用。當然以上這些相應的知識不可能在短短的32個理論課的學時中一一展現。如何組織與引導學生學習統計學是試驗統計學教師在新形式下面臨的新問題。

1.1.4學生的課程學習興趣不高。從長期的試驗統計教學實踐可以看出，部分學生學習該課程的目的不明確，部分學生根本沒有興趣，有些學生想學好試驗統計學，而又學得不太理想。一些數學分析基礎差的學生，每上試驗統計學課就感到壓力很大，慢慢地對試驗統計學產生恐懼心理，對自己的能力缺乏信心。而對于農科專業的學生而言，進入大學后，記憶性的相關課程比較多，平時對于數據的分析與邏輯思考缺乏相應的訓練，普遍反映學習試驗統計學的難度較大。

1.2已施行的教學改革方法

1.2.1案例教學法。統計學是一門實踐性很強的學科。案例教學法是一種以案例為基礎的教學法。教師于教學中扮演設計者和激勵者，鼓勵學生積極參與討論。案例教學是以學生為中心的合作學習，特別是真實的案例能幫助學生將所學內容與統計分析的現實聯系起來。在統計案例教學中，教師可結合統計設計、統計調查、統計整理、統計分析、統計預測與決策等課程內容設置案例，引導學生從多方面探討問題；學生則可通過案例內容理解統計學理論有關的知識與概念，促使學生主動參與學習。

1.2.2答疑法。答凝法是在教學中針對學生存在的疑問激發學生探討，并由師生共同得出結論。常見的方法有兩種，一種是針對學生在學習中發現的，特別是那些帶有普遍性的疑問進行重點講授；另一種是教師提出疑問，學生參與討論，這需要教師緊扣教學目的，有針對性地拋出問題，激勵學生進行深入的思考，使教學內容與學生思考的內容緊密聯系起來，使學生對相關知識點有深入的理解與思考，融會貫通。

1.2.3自學指示法。對于某些不需要重點掌握的章節或選學章節，可以布置相關問題要求學生自學，教師只通過對重點內容及教學大綱有要求的問題加以檢測，如能大致回答出來，教學任務就算完成，還可調動學生學習的主動性。

1.2.4討論教學法。討論式教學法強調在教師的精心準備和指導下，為實現一定的教學目標，通過預先的設計與組織，啟發學生就特定問題發表自己的見解，以培養學生的獨立思考能力和創新精神。教師可通過設計問題、提供材料、啟發學生的思路、引導學生得出結論，讓學生獨立思考后形成自己的看法再表達出來，大家補充意見，教師最后歸納。這樣可以活躍課堂氣氛，增強學生的參與意識。

2　微課應用于試驗統計學教學的探索

2.1教學內容與設計過程微課的相關教學視頻可以靈活運用在課堂教學中，也能在課程導入、重點難點教學、案例分析、課后拓展等教學環節中充分利用。這樣使得枯燥乏味的概率統計變得生動，也能引起學生的更多關注。筆者以概率統計中正態分布的講解為例分析微課教學內容與設計過程。

2.1.1微課講解的內容。①正態分布的定義。由高爾頓板實驗引入，導出正態分布是一種“中間多，兩邊少”的分布，給出其函數定義。②正態分布的曲線特征。分析其兩個參數μ和σ的意義，分析曲線特征。③用實例講解正態分布的應用，加強對此部分內容的理解和記憶，導出數據特異值判斷的經驗法則。

2.1.2教學內容的設計。微課設計必須要有吸引力，能激發學生的學習興趣，開篇點題，內容不宜太多，講解不宜長篇大論，且講解方法一定要簡單易懂。在此基礎上設計的微課教學才可能達到預期效果。對于正態分布的微課，采用如下的設計方法。

(1)引入一個學生既熟悉又容易理解的例子。展示高爾頓板模擬實驗，所用swf文件由福州大學數學系林秀英、黃可明老師設計，小球在下落的過程中與層層小木塊碰撞，最后掉入高爾頓板下方的某一球槽內，考察球到底是落在第幾號球槽中，以球槽的編號為橫坐標，以小球落入各個球槽內的頻率值為縱坐標，可以畫出頻率分布直方圖，導出正態分布的曲線，給出正態分布的定義。

(2)依據正態分布函數及分布圖導出正態分布的特征，即單峰，倒鐘形。當x=μ時，f(x)達最大值，當x→±∞時，f(x)→0；以x=μ為軸左右對稱；曲線與橫軸間面積為1；在x=μ±σ處有2個拐點；若σ不變，μ改變使曲線左右平移，當μ不變，σ改變使曲線形狀改變，對稱軸不變；當σ變小時，曲線變高瘦，中部的面積變大，當σ變大時，曲線變矮胖，中部的面積變小。

(3)舉出實例，深化正態分布的應用。舉例：FEG-P9R型手槍發射的一種匈牙利制造的9 mm子彈在4.6 m處的平均速度為285 m/s，標準差為3 m/s。試問現從FEG-P9R式手槍發射了一顆未知商標的子彈，在4.6 m的速度為305 m/s，問這顆子彈是否為匈牙利制造的？

(5)根據以上法則，匈牙利制造的子彈從FEG-P9R式手槍發射在4.6 m處的平均速度范圍為276～294 m/s，可判斷此子彈不是匈牙利制造的。

2.2微課應用于試驗統計學教學需注意的問題作為一個新興的教學方式，微課在試驗統計學教學中難免會存在一些不足。試驗統計學是一門體系完整的學科，而微課多是針對某一知識點進行講解，知識點呈片段性，缺乏系統性。對于試驗統計學來說，需要一個序貫的、完整的教學過程，便于學生領悟試驗統計學的知識內涵。故需加強微課程的平臺建設，并按一定的順序關聯化、體系化，形成連續的、相對完整的微課程資源的整合。其次，微課的制作要求較多，在選題方面，有些知識點可能不適合作為微課的選材。此外，微課短小精悍更加適用于學生的自主學習和作為傳統教學的補充使用，不適用于長時間的課堂教學。

3　結語

微課是一種新型的教學方式，具有短小精悍的特點，可大量應用于手機、電腦等移動客戶端，是傳統教學的有益補充。但教師在教學運用時，必須對教學內容有更加深入的理解，深入篩選試驗統計學中適宜制作微課的相關知識點，累積相關的教學素材，在教學大綱引導下采用多種形式克服原有的缺點，提高試驗統計學的教學效果和學生學習效果。學無止境，教亦無止境。要從根本上提高教學效果和教學質量，僅僅改進教學手段是不夠的，需要教師對教學內容進行深入學習、研究，做到教學相長。

[1] MCGREW L A.A 60-second course in organic chemistry[J].Journal of chemical education，1993，70(7)：543-544.

[2] 張一川，錢揚義.國內外“微課”資源建設與應用進展[J].遠程教育雜志，2013(6)：26-33.

[3] 關中客.微課程[J].中國信息技術教育，2011(17)：14.

[4] 張靜然.微課程之綜述[J].中國信息技術教育，2012(11)：19-21.

[5] 焦建利.微課及其應用與影響[J].中小學信息技術教育，2013(4)：13-14.

[6] 應丹.國內微課資源建設現狀分析及對策研究[J].科教導刊，2016(1)：39-40.

[7] 董敏敏.見微知著精益求精：初談微課如何正確走進職教課堂[J].當代教育實踐與教學研究，2015(9)：1.

[8] 胡鐵生，周曉清.高校微課建設的現狀分析與發展對策研究[J].現代教育技術，2014(2)：5-13.

[9] 許亞莉.關于微課資源建設的分析：以中國微課網為例[J].中國教育信息化，2014(1)：27-30.

[10] 胡鐵生，黃明燕，李民.我國微課發展的三個階段及其啟示[J].遠程教育雜志，2013(4)：36-42.

[11] 章元明.打造精品課程積極推進《生物統計與田間試驗》課程體系建設[J].現代農業科學，2009(2)：172-175.

[12] 尹國友，孫婕，謝朝暉.《生物統計學》教學的探索與實踐[J].廣東科技，2010(20)：52-53.

Application of Micro-lecture in Teaching of Experimental Statistics in Agricultural Specialties

FENG Fa-qiang, LIU Gui-fu, HUANG Cheng-da, MA Qi-bin*

(South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642)

Micro-lecture is a teaching method that teachers teach a single knowledge point to students by multimedia such as a short video and audio frequency. In this study, the present teaching situation of experimental statistics in agricultural specialties was analyzed. It is found that its teaching hours are few; its teaching content is multifarious and disorderly and lags behind practical needs; students’ learning interest is not high. Afterwards, some teaching methods of experimental statistics applied in colleges and universities in recent years, such as the case method, method of answering questions, self-study indication method, and discussion method, were introduced. To explore the application of micro-lecture in the teaching of experimental statistics, the content and design process of micro-lecture teaching were analyzed through the explanation of normal distribution in probability statistics. Meanwhile, problems that should be noticed in the application of micro-lecture in the teaching of experimental statistics were summarized to improve the teaching quality and effect of the course.

Micro-lecture; Experimental statistics; Teaching reform; Teaching method

華南農業大學校級教學改革項目(4100-K15498)。

馮發強(1976- )，男，湖北宜昌人，助理研究員，博士，從事試驗統計學本科教學工作和甜糯玉米遺傳育種研究。*通訊作者，副教授，博士，從事本科教學管理工作和大豆遺傳育種研究。

2016-05-13

S-01；G 632.4

A

0517-6611(2016)19-280-03