基于Excel軟件的醫學統計學實驗教學改革

王 玖，張中文，劉海霞，孫紅衛，胡乃寶，羅文海

（濱州醫學院公共衛生與管理學院，山東 煙臺 264003）

醫學統計學是醫學高等院校重要的公共基礎課程，主要培養學生科學邏輯思維，對提高其分析問題、解決問題能力具有重要意義。實驗是醫學統計學教學的重要組成部分，通過對具體統計問題的分析處理，加深學生對統計理論的理解，提高統計分析素養。然而，目前高校醫學統計學實驗教學效果并不理想，存在的主要問題是學生數量多，特別是本科生數量多，而實驗室和統計機房少。為了突破實驗條件的限制，提高學生學習主動性和積極性，我們嘗試在醫學統計學實驗教學中以提高學生素質和能力為出發點，引入Excel軟件，取得了較好的效果，現簡要介紹如下。

1 傳統醫學統計學實驗教學的缺陷

傳統醫學統計學實驗教學以計算器為主要計算工具，雖然使用計算器能使學生熟悉完整的統計過程，但其需要花費很多時間與精力對數據進行運算處理，偏離了提高學生統計分析素養的目標。隨著計算機技術的發展，統計計算已能通過統計分析軟件來完成，不再是醫學統計學課程學習的最大障礙。

統計軟件方便快捷、準確高效，節省了大量時間，使得教師把教學重心放在明確何種情況下采用何種統計方法以及如何對所得結果進行解釋上。同時，課后作業不僅要求學生寫出完整的統計過程，還寫出分析思路，包括資料類型、設計類型、適用條件等，解決了學生不用計算器后對檢驗過程、步驟生疏問題。

2 Excel軟件的優勢

統計軟件使抽象的方法和公式變得具體，讓學生從繁瑣的手工計算中解脫出來，把精力和時間用于分析，拉近理論與實際的距離，在較短時間內獲得更多專業知識。但這以學生掌握統計軟件為前提。在教學過程中要求學生在短時間內掌握SAS、SPSS等統計軟件有很大難度，而且SAS、SPSS統計軟件價格昂貴，不適合在教學中應用。因此，將Excel軟件應用于醫學統計學教學是一個很好的選擇，其安裝、操作簡單，內置函數多且使用方便，公式、圖形等具有即改即見的特點。同時，Excel軟件能完成絕大多數統計分析任務，中文界面，無需編程，且一般計算機均安裝了此軟件。

3 Excel軟件使用方法

對于醫學統計學中的一些抽象概念，如正態分布、標準誤等，僅憑教師口頭講述學生很難有深入的理解，在一定程度上影響了學生對知識的掌握和應用。我們利用Excel軟件進行模擬實驗，將統計知識形象地演示出來，加深了學生的理解和記憶，取得了較好的教學效果。

在實驗課上我們充分利用Excel軟件的統計分析工具、統計函數功能進行統計分析和運算。例如，利用Excel函數功能可以方便進行常用概率的計算，包括正態分布NORMDIST、二項分布BINOMDIST。同時，在教學中我們自行編制或引用了二十余個Excel實驗，如Poisson分布電腦實驗、二項分布電腦實驗、正態分布電腦實驗、t分布電腦實驗、分層抽樣隨機效果、假設檢驗功效、卡方分布、樣本含量的影響因素、樣本含量估計、置信區間電腦實驗等，形象直觀地展示相關統計學內容，幫助學生理解統計的思想、模型和理念。

4 Excel軟件應用實例

我們以正態分布實驗和數據分析工具的應用為例，簡要介紹Excel軟件的應用。

4.1 正態分布實驗

用Excel軟件演示正態分布實驗，目的是理解正態分布均數（μ）與標準差（σ）兩個參數的意義。操作步驟：改變正態分布的均數與標準差，觀察正態分布曲線的形狀與均數及標準差的關系。當μ固定時，σ增大或減小，正態分布曲線有何變化規律？當σ固定時，μ增大或減小，正態分布曲線將怎樣變化？實驗操作界面見圖1。

通過實驗學生可以直觀地看到，改變均數μ時曲線的位置移動，改變標準差σ時曲線的形狀發生變化。當σ固定μ增大或減小時，正態分布曲線的形狀不變而位置向右或向左移動；當μ固定、σ增大或減小時，正態分布曲線的位置不變而形狀變平緩或陡峭。圖1的3條曲線顯示：隨著μ和σ的增大，正態分布曲線位置逐漸右移、形狀逐漸變平緩。

操作：改變均數和標準差觀察正態分布概率密度曲線的變化

圖1 Excel軟件演示正態分布實驗

4.2 數據分析工具

4.2.1 數據分析工具 Excel軟件的數據分析工具在統計工作中十分有用。安裝好Excel軟件后，一般在“工具”菜單中找不到數據分析選項，需要“加載宏”進行安裝。

安裝數據分析工具的方法：（1）單擊“工具→加載宏”，彈出“加載宏”界面（在Excel 2007或Excel 2010軟件中點擊Office按鈕→Excel選項→加載項→確定）。（2）選中“分析工具庫”等，按“確定”按鈕，根據屏幕提示進行安裝。如果Excel軟件不是完全安裝的，還需按照提示插入相同版本的Office光盤進行安裝。（3）安裝完“加載宏”后，打開“工具”菜單，即可發現數據分析選項。單擊菜單中的“工具→數據分析”，可彈出數據分析工具界面，如圖2所示。

圖2 Excel數據分析窗口

4.2.2 常用的數據分析方法（1）方差分析：單因素方差分析，用于完全隨機設計的定量資料分析；（2）方差分析：可重復雙因素分析，用于析因設計資料的方差分析；（3）方差分析：無重復雙因素分析，用于隨機區組設計資料的方差分析；（4）相關系數：用于計算兩個變量之間的直線相關系數；（5）t檢驗：雙樣本等方差，用于兩獨立樣本定量資料方差相等時的t檢驗；（6）t檢驗：雙樣本異方差，用于兩獨立樣本定量資料方差不等時的t檢驗；（7）t檢驗：平均值的成對二樣本分析，用于配對設計定量資料的t檢驗。

4.2.3 數據分析實例 利用數據分析工具可快速完成常見的統計分析任務，如數據的統計學描述、t檢驗、方差分析、相關與回歸分析、抽樣、百分比排位、制作直方圖等。本文以單因素方差分析為例，說明分析工具的應用方法。

例如，某人研究北京機關工作人員血脂水平，隨機抽取不同年齡男性受試者各10名，檢測其總膽固醇的含量，將結果輸入Excel工作表中（見圖3），判斷3個年齡組總膽固醇平均含量之間的差異是否具有顯著性。

圖3 3個年齡組的總膽固醇含量(mmol/L)

操作步驟：鼠標指向菜單欄選擇“工具→數據分析→方差分析：單因素方差分析”，然后按對話框中提示進行設置，其中輸入區域為A1∶C11，單擊“確定”按鈕后，可得到如圖4所示的結果。由方差分析結果可知，F值為5.897，P值為0.008，小于0.05，說明3個年齡組的總膽固醇平均含量差異具有顯著性。

圖4 單因素方差分析結果

5 Excel軟件應用效果

由于統計學中的大部分原理是通過數學形式表述出來的，具有高度抽象性，并且一部分計算是以數學為基礎的，學生感覺比較枯燥，缺乏學習積極性。醫學統計學實驗教學中引入Excel軟件，解決了學生無法用計算器進行較為復雜的統計分析問題，把精力和時間用于分析，從而在較短的時間內獲得更多專業知識。統計軟件操作和統計結果分析時間增多，充分體現了醫學統計學課程重實用的特點，促進學生自主學習和分析、處理問題，進而理解統計的基本思想與方法。我們以學過醫學統計學課程的學生為調查對象，采用座談會和問卷調查方法進行隨機調查，98.0%的學生認為有必要把Excel軟件作為醫學統計學實驗教學的輔助手段。總之，在醫學統計學實驗教學中引入Excel軟件充分調動了學生學習積極性，提高了分析問題、解決問題能力。