論應用統(tǒng)計學PDTR教學模式的必要性和可行性*

陳青山 羅 旭 蔣 靜 顏士鈞 湯月芳 馬昕玥 何鑫鵬 韓 璐 劉曉玲 周亞敏 楊 劍

教育部醫(yī)學統(tǒng)計學教學方法的改革和實踐項目課題(Edu-CR-2016-3-1)；廣東省高等教育教學改革項目(本科類)課題(GDJG20142076)；廣東省研究生教育創(chuàng)新計劃項目課題(2016JGXM_ZD_12)

1.廣州暨南大學醫(yī)學院流行病學教研室(510632)

2.深圳市龍華區(qū)慢性病防治中心

3.廣州醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院病案統(tǒng)計科

4.湖南長沙市第一醫(yī)院病案統(tǒng)計科

論應用統(tǒng)計學PDTR教學模式的必要性和可行性*

陳青山1羅 旭1蔣 靜1顏士鈞1湯月芳1馬昕玥1何鑫鵬1韓 璐1劉曉玲2周亞敏3楊 劍4

統(tǒng)計學是一門透過同質事物的變異性和差異性，揭示事物內在規(guī)律性和實質性，研究數據分析的科學，既論述數據分析的基本原理、公式推導等統(tǒng)計理論，又闡述實際數據如何選擇統(tǒng)計方法進行應用分析。目前在我國，統(tǒng)計學是許多專業(yè)的基礎課，相關高校的課程設置從幾十到一百多學時不等，是較為重要的課程之一[1]，在分析數據、閱讀文獻、撰寫論文等實際應用中起著較大的作用。但在學習和應用過程中，學生常常遇到許多困難，感到統(tǒng)計學難學難用。因此，尋找一種簡單可靠、切實可行的解決統(tǒng)計學難學難用問題的教學方法是統(tǒng)計學教學過程中一個亟待解決的難題[2]。PDTR(purpose-database-types of variable-relationship between variables)，即目的-數據庫-變量類型-變量間關系，可詮釋為“明確分析目的、建好統(tǒng)計數據庫、辯明變量的性質類型、正確實施變量間關系分析”等內容，是一種新型簡單、實用有效的統(tǒng)計學教學方法，是開展統(tǒng)計學教學、編寫統(tǒng)計學教材的指導思想；PDTR模式指導下的統(tǒng)計學是一門應用技術學科，理論統(tǒng)計學的研究成果和現代計算機技術的發(fā)展為其簡單、廣泛、正確的應用奠定了良好的基礎。

PDTR教學模式針對應用統(tǒng)計學的重點難點，可解決統(tǒng)計學難學難用的關鍵問題

探究統(tǒng)計學難學難用的根本原因可以發(fā)現，分析目的不明確、分析數據雜亂無章、變量的性質類型不分、統(tǒng)計方法的選擇不明、統(tǒng)計軟件不熟悉是其主要的癥結所在[3-4]。PDTR教學模式明確提出的“明確分析目的、建好統(tǒng)計數據庫、辯明變量的性質類型、正確實施變量間關系分析”方法是為解決這些問題而量身定做的核心內容。

分析目的就是統(tǒng)計分析的目標和方向，決定了研究設計、研究對象、研究指標等，而研究的設計方案、分析指標是選擇不同統(tǒng)計分析方法的決定因素，只有明確了分析目的，才能進行正確的統(tǒng)計分析。

數據庫是存放數據的“倉庫”，是指將不同研究對象不同觀測指標的觀察結果逐一有序記錄的二維表格形式。二維表中除第一行屬于觀察指標外，其余每一行代表一個觀察對象的所有觀察指標值，每一列代表某項觀察指標所有觀察對象的觀察值。符合要求的數據庫數據，可以使觀察對象的研究指標一目了然，使研究思路清晰明確，應用相關統(tǒng)計軟件可以直接進行分析計算。

變量性質分為影響變量和結果變量，其中影響變量也稱自變量，是指自身變化并影響結果變量變化的量；結果變量又稱因變量，是指隨影響變量變化而變化的量，看作是影響變量變化的結果。變量類型分為數值變量和分類變量，其中數值變量又稱定量變量，是指能用定量方法測定的、具有數值大小、高低或多少的指標，變量值一般有度量衡單位，可以帶小數點，如身高、體重、血壓等；分類變量又稱定性變量，是指能用定性的方法確定的、觀察單位某項屬性分類或特征分類指標，又分為：多項有序分類變量，如病情(輕、中、重)、療效(優(yōu)、良、中、差)；多項無序分類變量，如血型(A、B、O、AB)、民族(漢族、回族、土家族等)和二項分類變量，如性別(男、女)、檢測結果(陰性、陽性)。

從PDTR教學模式的角度考慮，應用統(tǒng)計學是有關結果變量與影響變量間關系的分析。由于結果變量、影響變量各有4種類型，所以相互組合有16種情形，相對應的有16種首選的統(tǒng)計分析方法，如二項分類變量與二項分類變量關系的分析選用四格表χ2檢驗，數值變量與二項分類變量關系的分析選用t檢驗，二項分類變量與數值變量關系的分析選用二分類logistic回歸，數值變量與數值變量關系的分析選用Pearson直線相關回歸分析等，構成了應用統(tǒng)計學學習中的主要內容，詳見表1。如果考慮不同類型變量間可以降級轉換，即數值變量→多項有序分類變量→多項無序分類變量→二項分類變量，那么就有表1中第2種或第3種等不同的統(tǒng)計學選擇方法。

統(tǒng)計應用者只要分清楚變量的性質和類型，相應就可以無誤地選擇統(tǒng)計方法。

表1 兩變量關系分析的統(tǒng)計方法

除了兩變量間關系的分析以外，應用統(tǒng)計分析還包括單變量分析、多個變量關系的分析。其中，兩變量關系的分析是應用統(tǒng)計學中最常見的內容，多變量關系的分析是看起來有些復雜的“高級”統(tǒng)計學內容。PDTR教學模式針對統(tǒng)計學應用中難以正確選擇統(tǒng)計學方法問題，提出了簡單、方便、快捷的解決方法，成為解決應用統(tǒng)計學難學難用關鍵問題的有效手段。

PDTR教學模式具有簡單明確、通俗易懂的特點

目前統(tǒng)計學一直沿襲“理論-原理-公式-應用”的傳統(tǒng)教學模式，又稱理論結合實際的教學模式，最大特點是系統(tǒng)、全面，對于統(tǒng)計學學習有一個從理論到應用的完整學習過程，但由于學習目的、學習基礎等多方面的原因，學習者特別是廣大應用者常常陷入理論或原理或公式難以完全掌握的尷尬局面；以問題為基礎學習的PBL教學模式和案例教學法等，其最大特點是以具體問題和重點案例為切入點，具有較強的針對性，取得了相當程度的教學效果，但由于相對缺乏對全部問題具有普遍指導意義的解決方法，加之對教學者基本素質要求較高、對其知識面要求較深較廣，在統(tǒng)計學教學方面亦未見顯著成效，未能從根本上扭轉統(tǒng)計學難學難用的基本局面[5-6]。

PDTR教學模式不同于傳統(tǒng)統(tǒng)計學理論聯系實際的教學模式，也不同于現代以問題為基礎學習的PBL教學方法，它針對廣大學習者普遍缺乏相關數學基礎的實際情況，揚長避短、有的放矢地提出了切實可行的解決辦法，只要求學習者在明確分析目的的基礎上，建好統(tǒng)計分析數據庫，辯明數據庫中各變量的性質和類型，按照結果變量與影響變量之間的統(tǒng)計學關系，正確地選擇統(tǒng)計學的分析方法，并借助統(tǒng)計分析軟件、實施統(tǒng)計分析，解讀和應用統(tǒng)計分析結果即可。其最大特點是不涉及統(tǒng)計學的理論原理、公式推導等，因而簡單明確、通俗易懂。最終，在不降低應用水平的前提下，相應的學習條件要求更低，適合的學習對象更加廣泛，學習者的學習難度進一步下降、學習興趣更加濃厚等。同時，由于其教學方法具有通用性和實用性，對應用統(tǒng)計學學習具有全局性指導作用，可全面提高廣大應用者應用統(tǒng)計學的整體水平。

PDTR教學模式的目的與應用統(tǒng)計學教材的編寫要求一致

學習統(tǒng)計學，需要一本與之相適應的統(tǒng)計學教材。編寫統(tǒng)計學教材，需要明確該教材的編寫目的以及教材的適用對象，實際上就是考慮學習者的學習目的和學習者已具有的基礎水平，并在一定的教學理論或教學模式指導下編寫完成。目前現有的統(tǒng)計學教材，包括國內國外的，有純理論統(tǒng)計學教材，如數理統(tǒng)計、概率論之類，也有理論和應用部分混編的統(tǒng)計學教材即理論應用統(tǒng)計學，如醫(yī)學統(tǒng)計學、衛(wèi)生統(tǒng)計學等，但缺乏一本真正意義上只適合那些沒有數學基礎學習者學習的、不講理論或不涉及理論、只講純應用操作的應用統(tǒng)計學教材[7]。因此，應用統(tǒng)計學教材必須打破或者至少不能沿襲傳統(tǒng)的“理論-原理-公式-應用”教學模式，需要創(chuàng)造性地建立一套新型有效的、符合要求的應用統(tǒng)計學教學模式。

以“目的-數據庫-變量類型-變量間關系”為核心內容的PDTR教學模式則強調從簡單實用的角度考慮，力避復雜難懂的統(tǒng)計原理、公式推導等，以解決實際問題為目的，以建立統(tǒng)計數據庫、分清變量類型為基礎，統(tǒng)計分析變量與變量之間的關系，與應用統(tǒng)計學的編寫要求是一致的、吻合的。在這種教學模式(或理念)的指導下，應用統(tǒng)計學教材的主要內容可以包括基礎部分和分析部分，其中基礎部分有統(tǒng)計學基本概念、統(tǒng)計學思維方法、數據庫建立方法、變量性質和類型的劃分、統(tǒng)計方法的正確選擇等內容；分析部分包括單變量分析、兩變量關系分析和多變量關系分析三部分(已前述)，各章節(jié)編排見表2?？梢?，教材全部內容均不涉及統(tǒng)計學的方法原理、公式推導等，只圍繞一個中心進行闡述：面對實際數據，如何根據研究目的選擇統(tǒng)計方法，如何操作應用統(tǒng)計軟件計算結果。根據這一理念，近期人民衛(wèi)生出版社出版了《醫(yī)學應用統(tǒng)計分析》。

表2 《醫(yī)學應用統(tǒng)計分析》的編寫內容

近年來，應用統(tǒng)計學的教學實踐已經表明，PDTR教學模式不失為一種新型的、創(chuàng)造性的教學理念，但能否真正有效地解決統(tǒng)計學難學難用的問題？能否逐步實現把統(tǒng)計學學得“容易一些、實用一些、牢固一些”的目標？有待進一步驗證。

統(tǒng)計學應用有別于統(tǒng)計學理論，可以當作一門技術看待

學習統(tǒng)計學有兩個主要目的，理論研究和實際應用。統(tǒng)計學理論研究包括：抽樣理論、分布理論、計算方法的研究等，屬于統(tǒng)計學的基礎研究或稱理論研究；統(tǒng)計學實際應用，是如何將統(tǒng)計學的理論成果應用于實踐，如何解決實際問題，歸于統(tǒng)計學的應用技術或應用部分[8]。很顯然，統(tǒng)計學實際應用和統(tǒng)計學理論研究有聯系，也有區(qū)別。統(tǒng)計學理論是統(tǒng)計學應用的基礎，統(tǒng)計學應用是統(tǒng)計學理論的目的。對于統(tǒng)計學理論研究者來說，需要深入探究統(tǒng)計方法的原理、公式推導等理論問題；對于廣大統(tǒng)計學應用者而言，可以不探討其理論方法，只需要應用理論統(tǒng)計學中已有的研究成果，解決現存的實際問題即可。因此對于應用者，特別是非統(tǒng)計專業(yè)的應用者，尤其要突出統(tǒng)計學的應用性[9-10]。所以，如何正確選擇統(tǒng)計學方法，如何實施統(tǒng)計學分析，如何得到或詮釋統(tǒng)計學的分析結果等，是統(tǒng)計學應用的基本技術。

表面上看，這似乎只是一個認識問題，實質上是在挑戰(zhàn)現行的、傳統(tǒng)的理論結合實際教學模式即“理論-原理-公式-應用”模式。這種模式下組織的教學，幾乎無一例外地先逐一講授各個統(tǒng)計學方法的相關理論原理、條件公式，再講授如何結合數據計算分析、得出結果[11]。對于許多大學課程來說，這是經典的，也是十分適合有用的，有著普遍的指導意義。但就統(tǒng)計學的應用來說，如果不加選擇地、刻板地，甚至過分地強調各個統(tǒng)計分析方法的理論性，勢必相對忽視或弱化不同統(tǒng)計方法之間的內在聯系性，特別是其應用性和可操作性，容易造成各章節(jié)內容獨立成塊、孤立成章，致使全書沒有一條“總線”貫穿始終，整體上顯得松散凌亂[12]。這是為什么許多統(tǒng)計學學習者學完統(tǒng)計學后，印象深刻的常常可能只有一些零碎的、沒有太大聯系的檢驗方法，至于各種方法何時用、何時不能用，有何區(qū)別、如何使用，等，往往顯得十分模糊而茫然不知所措，或者在做統(tǒng)計分析過程中時常張冠李戴、選不準方法，甚至出現差錯的原因之一。當然，這不等于說傳統(tǒng)統(tǒng)計學的“理論-原理-公式-應用”模式完全不適合統(tǒng)計學的教學，而是說應用統(tǒng)計學的教學存在一個理論部分的深度和廣度如何把握、講與不講、如何講授的問題，在統(tǒng)計學的教學實踐中，它是一個值得深入探討的教學研究課題。這里，提出應用統(tǒng)計學實用可行的教學原則：以解決實際問題為目的，學習統(tǒng)計方法的選擇技術和統(tǒng)計軟件的計算技術，至于冗深難懂的統(tǒng)計理論不宜講得太多，有的甚至可以忽略不提。

理論統(tǒng)計學、現代科學技術為學好應用統(tǒng)計學提供了極大的可能

理論統(tǒng)計學、現代科學技術，特別是以計算機和網絡為代表的信息科學技術，改變了社會，改變了相關學科的發(fā)展，改變了統(tǒng)計學教學[13]。Gudmund R.Iversen與Marry Gergen在論述現代統(tǒng)計學時指出：計算機與教學環(huán)境的結合，尤其是界面方便友好的統(tǒng)計軟件的使用，可以不用公式照樣有可能獲得對統(tǒng)計思想的深刻理解[14-15]。目前，統(tǒng)計軟件的開發(fā)和使用已經日趨成熟，國際上著名的統(tǒng)計軟件，如統(tǒng)計分析系統(tǒng)(Statistical analysis system，SAS)、社會科學統(tǒng)計軟件包(statistical package for social science，SPSS)自從20世紀50年代開始投入市場以來不斷升級換代、功能日臻完善；Microsoft公司的Microsoft Office Excel作為目前應用最為廣泛的辦公室表格處理軟件之一，其本身也包含了許多統(tǒng)計計算功能，并且逐漸得到開發(fā)應用。這些統(tǒng)計軟件的使用，不僅使統(tǒng)計數據的計算和顯示變得簡單、準確，而且使統(tǒng)計教學由煩瑣抽象變得簡單輕松、由枯燥乏味變得趣味生動[16]。例如完全隨機設計的方差分析，如果不借助于計算機及其相關計算軟件，不僅要講清楚原理、公式，而且由于計算量較大，還要花費較多時間完成數據的計算，費時費力。借助于計算機和計算軟件，只要講清楚方差分析是干什么用的，在什么情況下選擇方差分析，如何錄入數據，如何解讀計算結果就可以了，其中繁雜的統(tǒng)計計算讓計算機及其軟件去完成，省時省力。有學者指出，隨著“信息時代”的到來，統(tǒng)計數據規(guī)模不斷增大，新的統(tǒng)計理論、統(tǒng)計方法不斷涌現，傳統(tǒng)的統(tǒng)計學教學方式受到了極大的挑戰(zhàn)，如何利用現代化教學手段引導學生掌握統(tǒng)計的思想，理解統(tǒng)計的基本概念，運用統(tǒng)計方法，借助計算機手段解決實際問題，并正確領悟計算機的輸出結果，成為當今統(tǒng)計學教學中所面臨的主要挑戰(zhàn)。還有學者指出，傳統(tǒng)的教學內容和手段已經不適應現代醫(yī)學統(tǒng)計學的要求，教學改革勢在必行，改革的方向必須符合整個醫(yī)學的發(fā)展，必須結合計算機時代的特征，改革的重點應圍繞統(tǒng)計思維的建立和基本統(tǒng)計方法的掌握，同時應用高質量、高效率的統(tǒng)計軟件進行資料分析，從而獲取值得信賴的統(tǒng)計結論，為教學實踐和科學研究提供實用科學的決策依據。

廣大統(tǒng)計學應用工作者可以學好統(tǒng)計學應用技術

前已述及，由于學習目的不同，統(tǒng)計學學習者中多數是統(tǒng)計學應用者。事實已經證明，缺乏數學背景和統(tǒng)計學基礎知識的絕大多數統(tǒng)計學應用者，不可能學好統(tǒng)計學的理論部分，即便勉強去學，最終結果也是難學易忘不牢固，不能從理論和實際應用上全面把握統(tǒng)計學的要領。這是統(tǒng)計學難學難用的內在客觀原因，是統(tǒng)計學教學改革過程中不可不了解、甚至不可忽視的重要因素，需要采取一些針對性的措施加以解決。首先，要解決的一個問題是，沒有數學和統(tǒng)計學基礎的統(tǒng)計學應用者能否學好統(tǒng)計學的應用技術？對于這個問題的回答，或許不一定簡單，但現實生活的實例似乎也能給出明確的答案。比如，不懂發(fā)動機原理的司機可以開好車、不懂聲像收發(fā)原理的觀眾可以看好電視等，如此比照，似乎也不難說明，如果把應用統(tǒng)計學看作一門應用技術，那么沒有數學基礎的統(tǒng)計學應用者是可以學好應用統(tǒng)計學的！

對于這個問題的答案似乎顯得容易和肯定，但從教學的角度考慮，或許涉及應用統(tǒng)計學如何教，應該教什么、不應該教什么的問題，或者更確切地說，是一個針對傳統(tǒng)統(tǒng)計學的教學內容、教學手段以及教學方法如何改革的問題。如果說，缺乏數學和統(tǒng)計學背景知識的統(tǒng)計應用者不能學好統(tǒng)計學理論內容、可以學好統(tǒng)計學應用知識的話，那么現有統(tǒng)計學教科書中諸如抽樣理論、分布原理等較多內容就可以刪除，就可以不寫也不教。從深層次上進行思考，這需要用一種新的觀點和認識來定位應用統(tǒng)計學的教學內容，包括教學手段、教學方法，或者說需要建立一套全新的教學理念和教學模式，來指導應用統(tǒng)計學的教學改革和教學實踐[17]。

總之，PDTR教學模式具有通俗易懂、簡單實用的特點，可作為編寫應用統(tǒng)計學的指導原則，能有效破解統(tǒng)計學難學難用的難題，這對于學好用好統(tǒng)計學是十分必要的；在教學實踐中，理論統(tǒng)計學的研究成果和現代統(tǒng)計軟件的發(fā)展，使應用統(tǒng)計學成為一門有別于理論統(tǒng)計學的實用技術具有極大的可能性。

[1] 劉超,吳喜之.統(tǒng)計教學面對的挑戰(zhàn).統(tǒng)計研究,2012,(2):105-108.

[2] 伍亞舟,易東,張彥琦,等.探討醫(yī)學院校醫(yī)學統(tǒng)計學教育教學的困境與改革.重慶醫(yī)學,2013(33):4096-4097.

[3] 施紅英,閆洪濤,楊新軍.醫(yī)學統(tǒng)計學教學的現況調查與分析.西北醫(yī)學教育,2009(6):1164-1165.

[4] 邢曉輝,耿景海,何美蓉.醫(yī)學研究生學位論文統(tǒng)計學方法應用狀況的調查分析.西北醫(yī)學教育,2009(3):486-488.

[5] 沈毅,何書,陸益花,等.微課教學模式在《醫(yī)學統(tǒng)計學》教學中的應用.中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2015,32(5):900-902.

[6] 趙晉芳,劉桂芬,郭明英.醫(yī)學統(tǒng)計學教學方法的改革與探索.山西醫(yī)科大學學報(基礎醫(yī)學教育版),2007(3):257-259.

[7] 陳青山,孟晶,楊劍,等.醫(yī)學科研中如何用好應用統(tǒng)計學的方法.中華物理醫(yī)學與康復雜志,2014,36(6):483-485.

[8] 武曉巖,李康.醫(yī)學研究生統(tǒng)計學教育的發(fā)展與思考.中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2007(3):305-307.

[9] 張琪,王淑珍,張晉昕,等.TBL教學模式在醫(yī)學統(tǒng)計學教學中的探索.中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2015,32(6):1085-1090.

[10]徐英,張敏,周舒冬,等.專題式教學模式在醫(yī)學統(tǒng)計學課程中的實踐與評價.中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2015,32(5):897-899.

[11]方積乾.衛(wèi)生統(tǒng)計學.北京:人民衛(wèi)生出版社,2010:1-8.

[12]姚壽福.經濟管理類本科專業(yè)統(tǒng)計學課程教學改革思考.高等教育研究,2012(3):23-27.

[13]管紅云,劉治民,陳青山.多媒體與SPSS在醫(yī)學統(tǒng)計學教學中的應用.山西醫(yī)科大學學報(基礎醫(yī)學教育版),2005(2):143-145.

[14]Iversen G.Statistics:The conceptual approach.New York:Springer Verlag,1997:15-24.

[15]周作宇,熊春文.大學教學:傳統(tǒng)與變革.現代大學教育,2002,(1):15-21.

[16]李棟,景學安.適應計算機時代特點的醫(yī)學統(tǒng)計學教學改革探索.中國高等醫(yī)學教育,2009,(8):56-115.

[17]袁衛(wèi),劉暢,張云.我國統(tǒng)計教材建設的歷史回顧與現實思考.統(tǒng)計研究,2004,(6):55-60.

(責任編輯：劉 壯)