基于專業課程融合的案例式教學模式實踐

程新 李昆太 黃林

[摘 要]將案例式教學模式引入生物統計學課程，并將教學內容與本專業其他課程深度融合，不僅可以提高學生綜合應用多門課程知識和技能的綜合能力，還可以提高學生的自主學習能力和實踐能力，進而提升學生獨立分析問題和解決問題的綜合素質。

[關鍵詞]生物統計學；案例式教學；專業課程融合；教學改革

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）10-0093-03

生物統計學是生物工程及其他相關專業的一門重要基礎課程，主要講授研究中常用的試驗設計、統計方法以及搜集和整理、分析和解釋試驗結果的科學方法[1]。掌握生物統計學的知識并運用它去解決實際工作中出現的問題，對于生物學及相關研究領域的學生來說，具有十分重要的意義[2]。當前，生物統計學教學存在教學課時少、知識點多且分散、與實踐結合不緊密、學生無法將所學內容與專業課程相聯系等問題。如果按照傳統照本宣科式課堂授課模式，不僅會割裂教學內容的關聯和交叉，同時也會忽視課程之間的相互促進作用，無法使學生掌握綜合性分析和解決問題的能力，難以達到培養應用型創新型人才的目標。

近年來，如何提高專業課程教學效果的有關研究不斷涌現。自2015年開始，江西農業大學生物科學與工程學院開始在生物統計學課程教學中采用與專業課程相融合的案例式教學模式，即通過案例式教學將生物統計學課程中零散的知識點進行融會貫通，使學生能夠通過若干教學實例綜合掌握學科中所需要使用的統計方法和統計原理，縮短學習周期，提高實踐能力。同時，在案例設計中貫徹多學科交叉融合的理念，結合學生所學專業課程來設計教學案例。此模式不僅提高了學生的學習積極性，同時也收到了促進學生專業學習的良好效果。

一、教學模式的設計與優化

（一）理論教學課程的精簡與優化

在學生課程體系不斷被修正的基礎上，我院生物統計學課程的教學時間不斷被壓縮，其中理論課時從45個課時逐步壓縮到32個課時，實驗課程的時間也大大減少。在如此短的時間內，很難完整地講授生物統計學課程的全部內容。為了在現有基礎上實現課程教學的良好運行，我們對原有的教學內容進行了精簡和優化，重新編寫了教學大綱，并根據生物工程、生物技術等專業的特點，適當刪除了部分與專業內容相關但不密切的內容（如非參數檢驗、百分數資料分析等），并增加了一些與發酵工程等專業核心課程密切相關的內容（如生物過程非線性擬合等）。

考慮到現有教材基本上都是以統計方法為授課重點，缺乏與學生專業課程的融合，我們在編寫教學內容時，將部分學科前沿內容，例如轉基因食品的安全評價、微生物組學大數據分析、發酵過程的數學建模等，有機地融入課程教學中，使學生能清晰地了解本課程在專業中的應用，達到了提高學生實踐能力的目的。這種與專業相融合的教學內容，與其他課程也緊密相連，學生的學習熱情和主動性大大提高。

（二）教學內容的單元化與案例式教學設計

傳統教學模式中，教學內容是以統計方法來區分章節并進行講授的。教學單元均以某一具體統計方法為核心，側重于講解統計方法的計算過程和結果分析，教學過程雖然具體但是缺乏實踐性和綜合性。為了確保在有限的課時內完成生物統計學的教學任務，我們首先將本課程內容劃分為“數據的整理與描述”“數據的假設檢驗”“試驗設計”3個大型單元，然后再將每個大單元細分為若干個小型教學單元，在每個單元中引入1-2個專業課程實例，并以此為基礎展開課程教學。

我們在單元化教學的基礎上，自行設計了若干個教學案例，每個案例都與專業課程深度融合，并構成一個完整的獨立教學單元。在教學單元中，盡量將試驗設計、統計描述（含圖表的構建）、假設檢驗、統計軟件分析等內容融合在一個教學案例中，從而在單元化教學的基礎上進一步提高學生的綜合分析能力。以“試驗設計”大單元中“多因素試驗設計”小單元為例，我們選擇了正交設計和響應面設計這兩種目前在專業中最常用的試驗設計方法作為教學內容，與生物工程專業試驗（三）課程相結合，針對實驗課程中的微生物發酵培養基教學實例，與學生探討分別采用這兩種設計方法的優缺點以及在優化培養基研究中的應用，并選擇1-2篇典型的研究論文作為模版，與學生討論其分析過程和計算結果。在這種模式下，生物統計學的內容不再是一個個孤立的知識點，而是一個生動的完整示范。通過本案例的學習，學生不僅對生物統計學課程有了深入的了解，同時對專業課程的學習充滿了信心。

（三） 以統計分析應用為核心的教學模式

目前大部分教材在講述試驗數據分析過程時，還是以公式的推導和計算過程為主，并輔以查表推斷（如t-檢驗、F檢驗等）等環節，片面強調分析過程本身在統計學教學中的地位，而忽略在統計軟件普及化的今天，統計教學的重點應該從計算過程轉向統計方法的理解和選擇，以及對結果的合理化解釋。

為此，我們將統計分析軟件引入課堂教學，并從實用性和方便性的角度，分別進行了以DPS軟件[3]和R語言[4]為基礎的實踐教學。對于具體統計環節，首先講授其基本統計原理，在此基礎上結合專業內容提出實例，引導學生運用理論知識進行分析，然后借助統計軟件演示具體分析過程和結果，并加以適當的解釋。在此環節中，學生可以從大量枯燥的計算中解放出來，進而專注于對生物統計學核心內容的學習。對于課本中大量出現的計算公式以及統計過程推導，則重點給學生講解統計分析的思路以及原理，以便加深學生對統計方法的理解，但在此過程中并不強調公式的記憶和背誦。

二、實驗教學改革

實驗是課程教學的重要組成部分，生物工程及相關專業所開設的實驗課程大都以動手實操的內容為主，主要用來培養學生的實踐能力。而生物統計學課程的實驗主要以上機操作的形式出現，這一點與其他實驗課程有較大的區別，同時嚴重壓縮的實驗課時（生物工程專業16個課時，生物技術和生物科學專業8個課時）也給實驗教學帶來極大的困難。為了更好地激發學生的學習熱情和積極性，我們參考其他課程的實驗教學經驗，從以下幾個環節入手，對實驗教學的內容和過程進行改革。

（一）實驗教學內容的改革

按照一般統計學實驗教學模式，實驗教師主要負責講授軟件的操作過程，而學生則被動地進行機械式操作，并對結果給出模板式的解釋，缺乏獨立思考的時間及身臨其境的感覺，最終導致教學效果的下降[5]。為了更好地激發學生的學習熱情，我們結合專業特色自行編寫了實驗指導書，并對實驗課程的內容和教學方式進行了全新的修訂。

按照理論課程的教學模式，我們首先將實驗內容編為若干個實例，在每個實例中安排1-3個不同的知識點讓學生進行實踐。以統計圖形的繪制為例，我們先設定一個調查類課題，然后搜集目前發表的若干論文和網絡示范中出現的各類圖形給學生做參考，分析不同圖形在表述結果上的優點和缺點，并讓學生根據自己的理解選擇合適的圖表類型，利用Origin或Excel等軟件進行繪制，最后結合專業文獻闡述在繪制圖形時所要注意的問題。在此模式下，學生有身臨其境應用統計學知識于科研實踐的感覺，其參與意識和主觀能動性比機械式模仿更強。

（二）改革實驗教學模式

我們參照翻轉課堂等教學模式[6]，將實驗課程的教學分為課前、課中和課后三個階段。在實驗課程正式開始前，先將實驗指導書等學習資料通過網絡發給學生，讓學生進行預習并將不理解的部分記錄下來，待正式實驗教學時加以重點練習。在正式實驗教學過程中，主要采取“個人練習+小組討論”的教學模式，一方面鍛煉學生的軟件操作能力，另一方面讓學生在小組討論中互相協作解決自主學習中產生的問題，提高學生自主分析和解決問題的能力。此外，在課后安排答疑，對于實驗中的個別問題再次進行講解，加深學生的認識和理解。教學模式參見圖1。在此教學模式下，學生成為教學活動的主體，而教師則充分發揮引導和激勵的作用，鼓勵學生自主發現并解決問題，增強學生的自豪感和自信心，使實驗教學效果大為提高。

三、考核方式的改進

傳統的課程考核方式一般采用平時成績（20%）+期末考試成績（80%）的方式來進行。這種考核方式過于強調最終的考試成績，缺少對學習過程的考核，因此容易造成學生平時不努力、考前突擊的狀態，無法收到良好的學習效果。于是，我們在考核過程中突出了多樣化和過程性的原則[7]，采取“平時成績（20%）+課程測試（20%）+期末考試（60%）的”考核方式，在課程的中間階段安排兩次課堂閉卷測試，并將考試成績計入總分，以促進學生的過程學習。這個考核方式參見表1。

與此同時，為了更好地考核學生的實踐能力與應用能力，我們對學生進行考查時樹立了“以能力測試為核心”的考核觀念，即在課程測試和期末考試時，適當減少一些單純記憶性、背誦性的試題，而有意識地增加一些綜合性實例分析，特別是與專業課程相結合的綜合性實例，讓學生能夠將學習重點放在實踐應用上，鍛煉學生的思維方式和科研素養，也為學生將本課程內容應用于畢業設計等環節打下基礎。

四、結語

新的教學模式下，學生的學習過程及教師的角色定位均與傳統教學模式有較大的差異。從學生的角度來說，新模式有大量的獨立思考或討論等環節，有利于大幅度提高學生的學習積極性，同時與專業課程相結合的案例式教學方式也使得學生的參與熱情大大提高。從教師的角度來說，新的教學模式對教師的要求大大提高。一方面，教師要結合學生的專業特點設計教學案例，而不是簡單地將課本內容照搬進課堂；另一方面，為了提高教學效果，教師要閱讀大量的參考教材和參考文獻以便緊跟科研前沿，從而可以開展學生更為感興趣同時也更能促進學生了解專業的案例教學，這無疑對教師的教學水平提出了更高的要求。此外，由于此模式是在教材基礎上的二次凝練，因此需要教師對教學內容有更為深入的了解，這就促進了教師教學水平的提升。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 袁文業，彭惠茹，張洪亮，等.基于網絡教學平臺的“生物統計學”教學改革及實踐效果分析[J].中國農學通報，2011（4）： 478-482.

[2] 石建州，周索，趙金兵.畜牧專業本科生《生物統計學》教學方法改革探討[J].家畜生態學報，2016（1）： 94-96.

[3] 甘桂蘭，程新，李昆太.DPS數據處理軟件在發酵培養基優化中的應用[J].中國釀造，2008（21）： 69-71.

[4] 程新，魏賽金，江莉，等.統計軟件R及其在《生物統計學》實驗教學中的應用[J].統計教育，2008（4）： 29-31.

[5] 劉佳，杜金柱，吳冼.翻轉課堂統計實驗教學設計與應用研究[J].內蒙古財經大學學報，2016（4）： 96-100.

[6] 曾明星，蔡國民，覃遵躍，等.基于翻轉課堂的研討式教學模式及實施路徑[J].高等農業教育，2015（1）： 76-81.

[7] 張坤，龐凌霄.高等職業教育思想政治理論課考核模式[J].教育與職業， 2016（7）： 98-99.

[責任編輯：龐丹丹]