談生物統計實驗課程的創新探索

李健壯 付岳林 陳秀雙 李蘭會

（1.河北農業大學動物醫學院，河北保定 071001；2.河北農業大學動物科技學院，河北保定 071001）

醫學統計學課程作為動物醫藥學科領域的重要專業基礎課，對學生邏輯思維能力、科研素養以及分析解決問題能力的培養中發揮至關重要的作用。但由于統計課程具有應用數學學科特征，學生學習中需要面對大量的數學符號、數學公式以及計算，更重要的是在數值計算基礎上的邏輯推理，因此要學會學懂并能運用基本統計方法解決專業問題，必須付出比其他課程更多的辛苦。這對教師提出了更高的要求，不僅要把握整個課程內容體系，更要領會學生心理，激發學生學習興趣、發揮其學習主動性，營造積極、探索的學習氛圍，使每個學生都能融入其中，體會到學習的探究性、推理的科學性以及開悟的喜悅。

從事教學工作以來，主講教師一直在探索改革課程教學方法，逐漸認識到實驗課程改革創新在統計課中的特殊意義。傳統的實驗教學停留在對理論知識的驗證層面，沿襲以教為中心的實驗模式，更多的是控制與支配，學生沒有足夠的實踐空間和思維時間[1]。該教學模式已不能適應現代高等學校“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”人才培養目標的要求，甚至掣肘了學生綜合素質的培養[2]。統計實驗本身就是工具，工具的熟練使用必須靠練習，所以實驗是學好統計課程的必由之路。實驗教學不僅培養學生嚴肅認真的科學態度、實事求是的科學作風以及團隊合作的科學精神，而且能全面提高學生對實驗的觀察比較、分析總結能力，同時提高學生對未知領域的探索能力。

創新教育的基礎在于實踐，要培養大學生的創新能力，必須構建良好的實踐教學平臺。實踐性教學在提高學生的綜合素質并培養高質量的創新人才中所發揮的作用日益凸顯。本文就醫學統計實驗教學實踐的改革和創新、分析和探討實驗教學改革實踐過程中采取的措施為例，為農業院校生物統計教學提供一些參考借鑒。

1 鼓勵學生開口發表個人觀點，營造積極主動學習氛圍

為激發學生學習主動性，精心設計每次課程的開篇環節。每次課前對上次課程內容的核心內容或關鍵問題，由教師提出問題，但不是點名要求某位同學回答，而是大家共同回答。優點一是可以使會的學生一起開口回答，學起來更有信心；二是避免點名提問到某個同學，回答不上來而尷尬為難，能回答上來的同學卻沒有被提問到，沒有表現機會，師生間不能產生和諧的課堂氛圍。

在傳統的實驗教學方式中，教師是活動執行的主體，學生在教師的引導下，對基礎理論進行驗證，對實驗操作技能進行實踐。這種被動的學習方法，不僅使學生喪失對實驗課的興趣，而且在具體的實驗過程中，他們只是被動地執行，缺乏主動性和創造性，不利于創新精神、科研能力和專業素質的培養。

傳統的教學觀念認為師生間就是簡單的教與學的關系，然而近代教育學發展的成果表明教育其實是一個師生相互學習、相互借鑒的過程[3]。老師在這一過程中應當充分傾聽學生的看法與意見，在日后的教學過程中逐步改正不足，本課的課前的提問環節是在聽取學生意見后，對原模式進行調整的，該模式取得良好效果，學生學習積極主動性大大提高。在實驗教學過程中應當創新教學方法，在與學生溝通交流的基礎上研究新方法、新途徑，提高學生對教學成果的吸收與接受的能力。實驗課上每位同學主動學習，對不清楚的問題討論解決，融洽的課堂氛圍與課堂上的積極表現是學生思維活躍的重要條件。實驗教學不僅僅是教學方式的創新，也是對教育體制、師生關系的一種全新探索與把控。在實驗中師生之間的交流互動，有利于創造更加和諧有效率的教學環境。對樹立以學生為本，以能力培養為核心，以知識-能力-素質全面協調發展的教育理念具有非常重要的意義[4]。

2 實驗課程設置探索性內容，提高學生學習興趣

傳統的實驗教學模式多以演示性驗證性實驗為主，教學方法單一，學生按照教師示范進行機械模仿，這種實驗教學方式大大的束縛了學生獨立思考的能力，缺乏主動性和創造性，不利于創新精神、科研能力和專業素質的培養。探索性實驗給學生提供了一個自主設計、獨立完成實驗的平臺，從選題到結項都需要學生全程參與，極大地激發了學生學習興趣，提高學生勇于探索、敢于創新的積極性，培養了學生科研創新的意識和嚴謹的科研作風，因此，開展探索性實驗對促進創新人才培養具有重大意義。

實驗內容著重是對假設檢驗方法的驗證，并在此基礎上探索分析輸出結果，深入挖掘數值里面包含的意義，從多途徑多方法驗證這一結果，訓練并提升學生發散思維能力。同時將探索性實驗延伸到課下，增加了以學生自己身體指標數據為原料的課下分組實驗，學生分組共同完成某個指標的探索性分析，并撰寫實驗報告。

本動物醫學專業生物統計課程設有8次16學時實驗，第一次為數據收集，學生量測個人身高、體重等生理數據，第二次為描述統計，包括三項內容：一是課上引導學生運用Excel做描述統計，并解讀驗證輸出結果，對其中重要的統計量如標準差和標準誤、以及置信區間，對照課本課件找出其計算公式，并用Excel驗證其大小關系；二是幾何均數的計算，按課本公式計算并以Geomean函數計算；三是正態分布，指導學生運用函數Normdist計算服從標準正態分布的X=-10、-9、……9，10的概率密度函數f（X）和分布函數F（X），并分析f（X）和F（X）的數值變化規律，理解正態分布曲線的特征和區間概率值的變化；進而計算P（-3≤X≤3）的概率。第三次為單樣本t檢驗，包括三項內容：一是利用二項分布直接概率法進行統計推斷，在概率計算實踐中培養推斷思維能力，引導學生在探究過程中獲取知識、訓練技能、培養創新能力和發展個性[5]；二是單樣本Z檢驗，引導學生使用三種方法進行Z檢驗推斷，（1）利用樣本數據計算Z統計量（的標準化），（2）利用Normdist函數，計算相伴概率，（3）估計μ的95%置信區間，三種方法實質是同一方法不同方面解決同一問題；三是利用SPSS進行單樣本t檢驗。第四次課為配對樣本t檢驗，包括兩項內容：一是對SPSS單樣本t檢驗結果的詳細解讀，解讀表面效應、抽樣誤差和本質效應（μ-μ0）大小，并利用Excel估計μ的95%置信區間，計算本質效應μ-μ0大小，讓學生理解數值的內涵；二是配對樣本t檢驗，包括SPSS配對樣本t檢驗輸出結果解讀、對配對數據差值做單樣本t檢驗、Excel成對二樣本均值分析t檢驗，讓學生通過比較這三種方法結果的異同，進而理解記憶。第五次課為獨立樣本t檢驗，包括三項內容：SPSS獨立樣本t檢驗結果解讀，Excel的F檢驗基礎上的兩樣本等方差t檢驗或異方差t檢驗，數據正態性檢驗及數據轉換。第六、七次課為方差分析，第八次課為相關回歸分析和卡方檢驗。

實驗內容豐富而有序，學生課上動手動腦而收獲滿滿。每次實驗課后學生根據課上所學方法對收集的個人身體指標數據進行統計分析，分組分析不同的檢測指標，并撰寫實驗報告。這種延伸到課下的實驗操作分析和報告撰寫，是統計課程探索性實驗的創新應用，是提高學生探究能力和創新能力最好的教學方法，是學生逐步進步的一種絕佳方式，能使學生真正享受到學習的樂趣。

3 強化實驗報告撰寫和討論，提升學生綜合分析能力

撰寫實驗報告是對實驗過程進行總結和分析的過程，能反映學生對整個實驗的掌握程度及對理論知識、實驗結果的理解程度，是對實驗內容相應章節知識的凝煉和提高[6]。在撰寫實驗報告的過程中，可以鞏固理論基礎知識，分析操作中的失誤及誤差產生的原因，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力，同時是培養學生今后撰寫科研論文必不可少的環節。書寫良好的報告應體現出實驗的科學性、理論性、創造性和探究性，同時可以為學生提供思考、選擇和發展的空間，并極大地提高實驗教學的效率和價值。

動物醫學統計課程實驗報告并不是復制實驗課上老師引導完成的內容，而是課下同學小組經討論探索共同完成的對身體指標數據的統計分析，且每一組分析不同指標，小組成員通過討論研究協作來完成實驗的探索。從輸出結果到解讀出實驗結論的過程中，同學們可以從多個統計量推斷得出結論，從不同方面角度補充推斷，討論帶動思維活躍，促進學習的積極性。實驗報告最后的分析討論與實驗結論的推斷過程同等重要，不但可以分析該課程所涉及的理論知識，還可以比較不同統計方法對同一數據進行操作的優缺點以及使用時應滿足的條件等。

每次課前，安排一組同學與全班分享實驗報告結果與討論，其他同學對其報告內容評價，分析其優缺點或存在問題。大家對共同感興趣問題展開討論，針對學生提出的問題教師引導學生思考討論其問題背后所包含的知識，從而加深學生對知識的理解和把握。實驗課堂教學中，需營造讓每個學生都動手動腦的實驗氛圍，引導學生從認知上接受，從情感上融洽，從行動上共振[7]。

實驗通過教師演示或組織學生親手操作，把書本知識由微觀變為宏觀，把抽象變成具體，變無形為有形，是學生掌握知識的重要途徑，同時培養學生動手動腦能力通過增設創新性實驗，培養學生的創新、探究能力，以及嚴謹的態度和科學的方法，是實現現代高等學校“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”人才培養目標的實踐。