醫學統計學課堂教學的多元化改革實踐

山東大學公共衛生學院(250012) 劉 靜 劉言訓 薛付忠 李秀君 王淑康

·教學研究·

醫學統計學課堂教學的多元化改革實踐

山東大學公共衛生學院(250012) 劉 靜 劉言訓 薛付忠 李秀君 王淑康

與其他醫學基礎課程相比，醫學統計學具有如下特點：一方面，其概念和理論非常抽象，涉及較多的公式和計算，對醫學生來講難以理解和掌握；另一方面，醫學統計學理論方法又是任何醫學實踐活動、醫學科研工作以及進行醫學知識更新必不可少的工具，統計學素養甚至可以影響一個醫學工作者的職業生涯。這種特點使得醫學統計學教學中存在非常突出的矛盾，即醫學生對這門課程強烈的學習需求和難以克服的畏難情緒之間的矛盾。在醫學教育階段，如何化解這種矛盾，提高醫學統計學的教學效果，成為醫學統計學教學研究工作者的重要任務。

為了探索醫學統計學教學模式，近年來國內許多學者進行了大量的教學研究、改革和實踐，并取得了很大的成效。概括起來，教學內容方面，逐步實現了從只進行基本統計方法的教學延伸擴展到醫用多元統計、現代高級統計方法的理論和應用；從只重視資料的統計分析方法的教學到加強科學研究設計的教學和統計思維模式的訓練；從只重視理論課教學到理論與實踐并重，教學內容中增加了統計軟件的介紹和應用。同時針對以上教學內容的改革，近年來出版了多部醫學統計學理論和國際權威統計軟件應用方面的教材，全國的醫學統計學教學有了長足的發展和進步[1-6]。教學方式方法方面，絕大多數學校實現了多媒體教學，充分利用多媒體手段，改善了教學效果。例如筆者在教學過程中，通過各種計算機軟件進行模擬抽樣實驗、繪制圖形，將抽象的概念、復雜的理論形象化、生動化，加深了學生的理解。另外，以問題為導向的學習(problem-based learning,PBL)和案例教學模式(case-based learning,CBL)也開始被應用于醫學統計學的教學研究與實踐[7-11]。

近年來，我們的教學團隊在醫學統計學教學中，借鑒前人成果并結合自己多年的教學經驗，對理論課和實驗課的教學內容和教學手段都進行了深入探討和多元化改革實踐，取得了良好的教學效果。現將改革實踐和心得體會總結如下。

醫學統計學理論課教學的改革實踐

1.重視統計思維能力的培養

在講解統計分析方法的同時，強調和突出科研設計的重要性。我們認為，醫學統計學的教學不應滿足于教師在課堂上灌輸知識，而要把教學重點放在通過講解統計學概念、方法以及它們形成的應用背景，引導學生理解統計學思維的特征，理解統計學思想，并應用到解決實際問題的能力和意識的培養上來，達到學以致用的目的。為實現這一目的，在教學實踐中，將統計工作步驟與醫學科研工作步驟聯系起來，明確統計學在科研中的地位和作用，讓學生理解醫學統計學不僅僅是對數據資料進行分析，而是包括“提出問題→研究設計→收集資料→整理資料→分析資料→得到結論”的一門系統科學，其思想貫穿于整個科研過程。對每一種分析方法的講解，都不是單純灌輸給學生該方法的步驟、公式和計算得到的統計結果，而是緊緊圍繞研究目的和研究的設計類型強調其應用條件和適用范圍，以及統計學結果的專業意義。

例如，本教學組所在學院自2009年建立了農村人群健康研究基地，可以基于一些固定的社區開展農村人群的健康研究。我們將基于這一人群進行的某些課題研究(如探討甲狀腺功能減退與血脂異常的關系)根據以上步驟整理出研究思路，并盡可能明確和簡化后作為例證貫穿于公共衛生學院本科生的教學中，隨著統計分析方法的進展逐步展開，收到了較好的教學效果。在這個過程中，不僅提出問題→研究設計→收集資料得到了實踐和感性認識，還利用實際研究獲得的綜合性數據，將如何根據具體研究目的進行資料的整理→資料的描述→參數估計→假設檢驗→相關回歸分析→結果解釋，最終得到結論。

2.強化理解、弱化記憶和計算

醫學統計學是邏輯性非常強的一門課程，各種分析方法都有嚴密的理論依據，但是醫學生缺乏概率論和高等數學的基礎，對醫學統計學方法的理解存在困難，常常產生畏難情緒甚至抵觸情緒。傳統的教學中，往往只注重講解方法本身的應用，忽視該方法的數學基礎和理論依據，學生不能真正理解方法的來龍去脈，只能靠記憶被動地接受，感覺既枯燥又難學。我們在教學實踐中，嘗試對每一個概念和分析方法，都簡要交待它背后的數學背景和理論依據，這樣可以加強學生對方法的理解，枯燥的公式就好像有了生命，自然就記住了，應用起來也得心應手。

例如，對于樣本標準差這樣一個基本的描述指標，一般醫學統計學教材中直接給出公式，并不介紹分母用自由度“n-1”的原理，以往學生在這兒經常會有疑慮。因此，我們在教學中，對隨機變量均值和方差的定義和性質以及由樣本統計量估計總體參數的要求等簡要加以介紹，使學生理解自由度的數學含義，從而清晰地理解了樣本標準差的計算公式。再比如，Poisson分布兩樣本計數比較的假設檢驗，看起來較為復雜，分兩樣本觀察單位相同和不同時兩種情況，分別給出公式，特別是兩樣本觀察單位不同時的u檢驗公式，令很多同學望而生畏。筆者在教學過程中，將其理論背景講解清楚之后，困難迎刃而解。另外，通過實驗課的同步改革，傳統的計算過程也被功能強大的統計軟件替代了，不僅有利于培養學生的興趣，還能夠增強學生的科學研究意識，培養學生的統計學理念和實際工作能力。

3.注意復習總結、前后聯系

將一系列統計分析方法有機地結合起來，幫助學生理解各種方法之間的內在聯系，學會從實際問題出發選擇正確的分析方法。醫學統計學傳統的課堂教學過程中，通常都是根據資料類型和分析目的將相關的統計方法分章節一一介紹，學生在學習這些方法時，腦海里各種方法之間是孤立的。實際上，某些統計方法看似毫無聯系，而在數學原理上是相通的，甚至具有統一的數學模型，如果理解了它們之間的內在聯系，應用起來會得心應手，也更有助于理解研究問題的本質。

例如，方差分析和直線回歸是本課程重點要講述的基本統計分析方法，傳統的教學中，這兩種方法是在不同章節、不同時間分別講述的，如果教師忽視它們之間的聯系，不引導學生去思考，學生往往不能深入地理解其內涵，也注意不到它們的共通性，在遇到實際問題時，就不能靈活應用，處理資料時甚至無從下手。本次教學實踐中，兩種方法都學習過以后，教師運用啟發式教學引導學生去思考它們的聯系，進一步引申出一般線性模型這樣的統計概念，并通過實例加以解釋和強化，收到了良好的教學效果。

醫學統計學實驗課教學的改革實踐

在醫學統計學教學中，實驗課是一個非常重要的環節，其目的是加深學生對理論知識的理解和訓練學生的實用操作技能，有利于把理論教學落到實處，使抽象的方法、公式變得十分具體，在實際操作中也能拉近理論知識與實踐訓練的距離。但是，傳統的醫學統計學實驗課教學，存在以下突出的問題[9-11]：只重視資料分析的軟件實現，忽視了實驗設計、資料整理過程的軟件實現，導致學生以為計算機統計軟件只是計算器的替代品，只能用來完成繁雜的計算過程，根本不了解統計軟件的全面功能，實際工作中軟件利用率不高；只重視針對某一類統計學分析方法的訓練，忽視了根據具體研究目的對資料進行綜合分析的訓練，造成學生“上課聽得懂、實驗會操作、考試能通過，但遇到實際問題無從下手”的狀況；實驗課內容單一，只教會學生機械地通過統計軟件特定的操作程序來完成某些資料分析的過程，忽視了實驗課與理論課的結合。

針對以上問題，我們對醫學統計學實驗課教學從以下幾個方面進行了改革：結合各專業醫學統計學的教學大綱要求，重新擬訂實驗課的教學內容提綱，明確每一個實驗內容的實驗目的；針對具體的實驗內容，嘗試多元化的實驗教學模式，包括上機、討論等，同時不定期地舉辦統計學知識講座(不占用課程內學時數，學生自愿參加)，以擴展學生的知識面，并通過不定期考核及對部分學生的訪談評價教學效果；在改革實踐過程中，針對發現的問題，結合學生的專業背景及時調整教學內容和教學方式，激發學生對本課程的學習興趣，培養學生解決實際問題的能力，提高學生的滿意度，全面改善本課程的教學效果。這種調整主要體現在兩方面：對于基礎理論和方法部分，舉例和選用例題時盡量選擇與學生專業密切相關的例子，盡可能結合當前大家普遍熟知的實際工作或研究熱點，避免過于老套和平淡的例子；對于研究設計部分，除了設計中的一些基本概念、基本原則、常用研究設計類型等共同的部分外，結合學生的專業特點設置不同的教學內容。

例如，針對臨床醫學專業，教學內容包括臨床試驗、診斷試驗評價、循證醫學和系統評價等相關的統計分析方法；而針對主要從事實驗室研究的基礎醫學和藥學專業方向的學生，則重點講述多種實驗設計的類型及其統計分析方法；針對公共衛生學院的學生，則重點講述調查研究設計和觀察性研究中常用的統計分析方法。

實驗課內容的改革實踐

1.緊緊圍繞理論課的內容安排實驗，將實驗課作為理論課的補充，通過實驗課讓學生加深對理論課內容的理解。課題組近年來在理論課教學改革中注重了統計方法的數學背景，但本門課程仍以應用為主，限于學時數和學生的專業背景，不可能對各種方法一一展開進行數學推導和證明。因此通過實驗課的教學內容改革，為實驗課增加另一個功能，即將實驗課作為理論課的擴展和延伸，借助統計軟件，利用抽樣實驗、繪制圖形等方式使某些重要的理論直觀形象地呈現出來，加深學生的理解，增加趣味性。這部分實驗內容的主要目的是讓學生加深對統計學概念和規律的理解，而不要求所有學生能獨立完成程序編寫或操作，因此要求教師在備課過程中，將所需要的程序提前編寫和調試好，學生上課時只要直接調用程序并修改其中某幾個參數即可。例如幾種常見的概率分布，通過改變參數、繪制圖形，直觀地展示了它們各自的特征和相互之間的內在聯系，學生理解透徹、印象深刻，為后面講述多種統計方法打下了良好的基礎，教學效果非常好。

2.擴展實驗課的內容，適當增加上機實驗的學時數。傳統的《醫學統計學》實驗，一般只注重資料分析的方法和操作過程，忽視了實驗設計、資料整理等環節的統計軟件實現。以往的教學大綱中，實驗設計只有理論課，學生感到抽象、枯燥、不實用，于是我們在實驗課教學內容的改革中增加了實驗設計的部分，將樣本含量估計、隨機分組、復雜設計的資料分析等均通過統計軟件來完成，使學生加深了對實驗設計的理解，提高了學生對統計軟件的實際應用能力和解決實際問題的能力，深受學生歡迎。

3.增加對科研資料進行綜合分析的訓練和指導。針對理論課上講過的某類特定方法而設置的實驗課，學生的學習重點是掌握這一類方法的程序操作和讀懂計算機給出的結果，但基本上不用思考如何結合研究目的和資料類型而選擇合適的方法。如果不進行資料綜合分析的訓練，遇到實際問題仍然不能學以致用。我們在實驗課中增加了對實際研究資料進行綜合分析的指導和訓練，由教師選擇合適的實際研究資料(包含各種類型的變量)，提出若干問題，要求學生針對所提出的問題對該資料進行分析并解釋結果。這一訓練過程，不僅要求學生主動思考如何選擇正確的分析方法，熟悉實際科研資料的分析過程，進一步理解如何應用統計學手段解決實際科研問題；同時，還強化了資料整理的訓練過程。資料整理包括發現和剔除異常值、生成新變量、分組、合并等，這些對數據處理的基本技能恰恰是醫學統計學實驗課教學最容易忽視的，因此學生會在實際應用中犯一些低級的錯誤，例如在資料錄入時某些數值變量(如年齡)用‘9999’代表缺失值，而學生用統計軟件分析時將這些值當成實際數值直接計算均數標準差。通過資料的綜合分析，我們加強了資料整理方面的規范訓練，使學生掌握了處理實際科研資料的基本技能。

醫學統計學課程教學改革實踐的體會

隨著我國醫學事業的發展，醫學科研能力已經成為高等醫學院校畢業生所必須具備的基本素養，而醫學統計學是培養科研能力必不可少的課程。只有不斷深化醫學統計學教學內容、課程體系、教學方法、教學手段的改革，才能構建符合21世紀人才培養需要的人才培養模式。本研究通過多元化教學模式的改革實踐，充實和完善了醫學統計學的教學內容，使實驗課與理論課有機結合、相互補充，提高了教學質量，改善了教學效果，已使本校1200多名學生直接受益。筆者認為，本次教學改革對今后的醫學統計學教學具有很好的理論和實踐意義，也希望本次課程改革的方向和思路能夠對其他課程的教學改革有所裨益。

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[4]方積乾,主編.醫學統計學與電腦實驗.第4版 上海：上海科學技術出版社，2012.6.

[5]胡良平,主編.現代統計學與SAS應用.北京：軍事醫學科學出版社，2000.8.

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[7]孫亞林，張羅漫，孟虹，等.七年制臨床醫學本科生《醫學統計學》兩階段教學的需求分析.西北醫學教育,2009,17(3):542-545.

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(責任編輯：郭海強)