醫學類專業概率論與數理統計教學實踐：R軟件與案例結合教學

沈新娣 侯麗英

摘要：運用醫學案例與R軟件結合的教學模式，采用多元化的考核方式，注重培養醫學生醫學科研思維，提高學生學習的積極性，加強了學生綜合運用統計知識解決醫學問題的能力。

關鍵詞：案例教學法;R軟件;概率論與數理統計

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）22-0284-02

一、引言

概率論與數理統計是一門應用性很強的數學學科，其思想方法在醫學類專業學生培養中非常重要。如何幫助醫學生掌握基本的統計知識和統計方法，建立正確的統計學思維，以及具有統計知識的應用意識、基本的實際生活應用和專業的應用能力是教師們一直在思考和探索的工作。醫學應用為導向的教學模式是指基于實際生活問題或者以醫學問題為背景，挖掘與概率論與數理統計知識緊密結合的教學案例作為教師上課的內容載體，要求教師在教學設計中，將每個教學任務設計成多個具體的任務，在教學的過程中，通過任務或案例中的相關問題來引導學生思考、討論，使學生自己提出解決問題的方案，培養學生分析解決問題的能力，促使學生在解決問題的過程中自然掌握教學內容。

二、概率論與數理統計教學與軟件教學結合的必要性

傳統的教學過多強調理論的重要性，忽視了統計思想和數據處理能力的培養，大部分醫學類院校對該課程的課時分配非常少，筆者所在的學校為48課時，學生無法學到統計的重要知識，比如回歸分析和方差分析等，使得無論是老師講解經典例題，還是學生完成課后習題都要花費大量的時間進行手工計算，錯誤率比較高。使用軟件可使數據分析更具直觀性、靈活性和可重復性，能夠起到舉一反三的作用，也能提高學生的學習興趣和動手（操作和使用軟件）能力。統計軟件的軟件可以在很大程度上增加教學的內容和信息量，使學生將節省下來的時間用于軟件上機能力的培養和提高。案例教學結合軟件教學的實踐，會提高學生的學習興趣，提高其應用統計學分析問題的能力，最重要的是可以使學生充滿成就感，幫助他們提高學習的信心。

三、R語言的特點

為什么選R軟件，而不是SAS、MATLAB、SPSS，因為R軟件具有非常強大的數據圖形展示能力和完善的統計分析功能，統計分析能力尤為突出，可以免費使用和一直免費更新，同時它可以隨時加載非常有針對性的、大量的軟件包。R軟件不依賴于操作系統，可以運行于Unix，Linux，Windows和Macintosh，它提供了廣泛的統計分析和繪圖技術，包括回歸分析、時間序列、分類和聚類等數據挖掘的方法，其安裝文件以及安裝說明都可以在CRAN社區上下載，并且很容易安裝。讓R如此受歡迎的原因中最重要的一點是許多統計學家、工程師和科學家們都在不斷精練代碼和編寫各種各樣有特色的解決實際問題的具體的包。Google首席經濟學家Hal Varian的話很好地詮釋了R，他就“R最優美的地方是它能夠修改很多前人編寫的包的代碼做各種你需要做的事情，實際上你是站在巨人的肩膀上?！彼?，筆者認為，R所擁有的高效且通俗易懂的代碼、簡潔的輸出和強大的幫助系統使得在統計軟件輔助下的統計教學成為可能，教師和學生可以在軟件的幫助下，站在巨人的肩膀上，一起高效學習，共同成長。

四、以醫學應用為導向結合R軟件的一些課堂教學案例

假設檢驗和方差分析是醫學生概率論與數理統計課程中學習的重要知識點，是屬于統計推斷的重要內容，是醫學生后續專業課學習或者進行醫學科研的一個基本能力。主要內容包括參數假設檢驗和非參數假設檢驗，單因素方差分析、雙因素及多因素方差分析。下面筆者選擇了一些課堂上操作案例做展示，這些都是以醫學問題為背景，并結合R軟件的簡單的醫學案例，非常適合在課堂上實施。

1.為研究兒童智力發展與營養的關系，某研究機構調查了1436名兒童，得到并整理出如表1中的數據。

從P值說明應該拒絕原假設，認為智力發展和營養不是相互獨立的。

2.為了比較AB兩種不同品種的飼料喂養對小白鼠體重增加的影響，用A飼料喂養10只小白鼠，用B飼料喂養9只小白鼠，一段時間后，小白鼠的體重（單位：克）如表2。試檢驗這兩種飼料對小白鼠體重增加的影響沒有差異的假設。

從代碼結果可知，我們有足夠的證據拒絕原假設，認為兩種飼料對小白鼠體重的增加是一樣的。

3.研究某項催眠技術與病人所處環境的關系，挑選8個病人做實驗。共有四種環境：害怕、愉快、抑郁和平靜。讓每一位病人在這四種環境下都用這項催眠術催眠，催眠一段時間后，測量試驗者的皮膚電壓值，測量數據如表3。試檢驗這項催眠技術與病人所處的環境有沒有關系。

從P值來看，我們不能拒絕原假設，認為催眠技術與病人所處的環境沒有關系。

五、思考及總結

利用R軟件可以讓學生很方便地進行統計分析工作，避開復雜煩瑣的計算，提高了學生的興趣，而且教師在上課時結合醫學案例和R軟件的教學實踐，使醫學生應用統計學的知識分析問題的能力有了很大提高。筆者所帶的幾個班級中，采用R軟件與案例結合教學的班級學生，在參加數據挖掘比賽、數學建模比賽、“互聯網+”創新創業比賽中的積極性明顯高于別的班級的學生。案例教學結合R軟件的教學，讓學生體會到學習該課程的價值和作用，同時也培養了醫學生使用計算機進行臨床實驗和科研的能力。這種教學方法值得教師對醫學專業的學生采用。

參考文獻：

[1]方匡南，等.R數據分析方法與案例詳解[M].北京：電子工業出版社，2015.

[2]湯銀才.R語言與統計分析[M].北京：高等教育出版社，2008.

Teaching Practice of Probability Theory and Mathematical Statistics in Medical Specialty： the Teaching of Combining R Software with Cases

SHEN Xin-di， HOU Li-ying

（Arts and Science Teaching Department， Shanghai University of Medicine & Health Sciences， Shanghai 201318， China）

Abstract： This paper uses the teaching mode of combining medical cases with R software， adopts diversified examination methods， pays attention to cultivating medical students' thinking ability of scientific research， improves students' enthusiasm for learning， and strengthens students' ability to comprehensively use statistical knowledge to solve medical problems.

Key words： case teaching method; R software; Probability Theory and Mathematical Statistics

收稿日期：2019-08-17

基金項目：2019年上海健康醫學院教育教學改革專項（編號：B1-0200-19-309122）;2019年上海市教師專業發展工程（編號：A1-2601-19-311213）;2019年上海健康醫學院教師教學能力專項培訓

作者簡介：沈新娣（1984-），女（漢族），上海人，碩士，講師，研究方向：應用統計。