“新農(nóng)科”背景下農(nóng)林院校“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程的改革與探討

呂琦 馬炳潔 金鳳 玉榮

[摘? ? ? ? ? ?要]? 工業(yè)4.0時(shí)代下，“新農(nóng)科”對農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)提出了更新的要求，“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是一門通用工具類課程，是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要課程之一。以普通高等農(nóng)林院校為例，對“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程的現(xiàn)狀進(jìn)行討論，從課程定位和設(shè)置、生源質(zhì)量、理論授課內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具和授課方式等方面提出建議。研究認(rèn)為，“新農(nóng)科”對農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)的新需求主要體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)和人工智能方面，因此在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)專業(yè)需求和生源質(zhì)量，對教學(xué)的廣度和深度進(jìn)行調(diào)整，選擇最佳軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，保障學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)原理、熟練應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法解決實(shí)際問題，有效提高學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。通過加強(qiáng)“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程建設(shè)、積極推動課程改革，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研培養(yǎng)高水平的綜合型人才，以適應(yīng)我國農(nóng)業(yè)信息化和數(shù)字化的快速發(fā)展。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? “新農(nóng)科”;“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”;教學(xué)改革;策略研究

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）42-0042-02

普通高等農(nóng)林院校是培養(yǎng)農(nóng)業(yè)人才的主力軍，為社會培養(yǎng)了大量的農(nóng)業(yè)專業(yè)人才。在此背景下，在普通高等農(nóng)林院校進(jìn)行“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”的課程改革，可有效促進(jìn)新技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)知識的有機(jī)結(jié)合，對推動“新農(nóng)科”的建設(shè)具有重要意義。因此，本文以“新農(nóng)科”建設(shè)為背景，從課程定位、課程設(shè)置、生源質(zhì)量、理論授課內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具和授課方式等方面闡述“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”在普通高等農(nóng)林院校的現(xiàn)狀和改革。

一、課程定位和設(shè)置

“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是一門工具類課程，旨在提高學(xué)生對科學(xué)研究的認(rèn)識，培養(yǎng)其獨(dú)立思考、分析和解決問題的能力。普通高等農(nóng)林院校中，畜牧、獸醫(yī)、食品等多個(gè)學(xué)科均有設(shè)置“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程，不同專業(yè)對該課程的定位不同，動物科學(xué)和動植物檢疫專業(yè)設(shè)置“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”為必修課，其余專業(yè)為選修課。

不同專業(yè)的課程課時(shí)設(shè)置也有區(qū)別，一般為32～56學(xué)時(shí)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，32學(xué)時(shí)的教學(xué)進(jìn)度較緊張，教學(xué)內(nèi)容難以保質(zhì)保量完成，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也相對較差。結(jié)合“新農(nóng)科”對專業(yè)的需求，建議“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”的學(xué)時(shí)應(yīng)大于等于48學(xué)時(shí)，可保證教學(xué)進(jìn)度和效果。

二、普通高等農(nóng)林院校生源質(zhì)量

普通高等農(nóng)林院校的學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)不同，以內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，面向全國30個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）招生，生源主要集中在內(nèi)蒙古自治區(qū)，同時(shí)包括一本和二本兩個(gè)層次招生專業(yè)。前者學(xué)生相對綜合素質(zhì)較高，可達(dá)到較好的教學(xué)效果;而后者學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，教學(xué)進(jìn)度較慢，需要足夠的課時(shí)以保證教學(xué)質(zhì)量。

同一個(gè)專業(yè)還包括漢語和蒙語兩種授課方式，前者學(xué)生綜合素質(zhì)相對較好，后者學(xué)生綜合能力及數(shù)學(xué)概率等知識薄弱，教學(xué)效果并不理想。因此，在普通高等農(nóng)林院校“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”教學(xué)中，應(yīng)該因地制宜，根據(jù)生源質(zhì)量、不同專業(yè)，對教學(xué)內(nèi)容和深度進(jìn)行有針對性的調(diào)整。

三、理論授課內(nèi)容

目前，“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”理論授課內(nèi)容主要包括描述性分析、常用概率分布、t檢驗(yàn)、方差分析、卡方檢驗(yàn)、直線回歸與相關(guān)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)等常規(guī)的基本統(tǒng)計(jì)分析方法。教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度應(yīng)適當(dāng)調(diào)整可有效提高教學(xué)效果。

（一）拓展適應(yīng)“新農(nóng)科”人才需求的教學(xué)廣度

在新農(nóng)科背景下，不斷積累的海量數(shù)據(jù)需要新的分析方法，如主成分分析、聚類分析、判別分析等，個(gè)別新農(nóng)林專業(yè)已將這些新手段進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐。同時(shí)，生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在其他相關(guān)課程中也有所涉及，如數(shù)量遺傳學(xué)、生物信息學(xué)。因此，可以結(jié)合相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容及科學(xué)研究需求，增加相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)“新農(nóng)科”多學(xué)科發(fā)展的大趨勢。

此外，可適當(dāng)擴(kuò)充已有教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)廣度，如描述性分析，這類統(tǒng)計(jì)分析方法相對簡單容易理解，但考查中發(fā)現(xiàn)目前涵蓋的方法較少，不能有效幫助學(xué)生解決實(shí)際問題。因此，應(yīng)該引入更多描述性統(tǒng)計(jì)方法，特別是大數(shù)據(jù)分析常用的統(tǒng)計(jì)圖和概念，如箱圖、小提琴圖、散點(diǎn)圖、百分位數(shù)等。

（二）有針對性調(diào)整教學(xué)深度

課程教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生能對實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)的分析，做出準(zhǔn)確的推斷。而在“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生的最大反饋是“課上一聽就懂，課下做題就懵”。因此，可適當(dāng)簡化對原理的講解，降低教學(xué)深度。如一些常用公式僅介紹其含義和應(yīng)用場景，余下教學(xué)時(shí)間可讓學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)案例，當(dāng)場考查學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，及時(shí)了解教學(xué)效果并且解決學(xué)生沒有掌握的重難點(diǎn)。

實(shí)踐表明，深入教學(xué)具體案例有助于學(xué)生對統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的理解和應(yīng)用。普通農(nóng)林院校的各專業(yè)有專用教材，基本采用本專業(yè)的案例，列舉專業(yè)案例有助于學(xué)生從專業(yè)角度進(jìn)行理解、熟悉和應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法。此外，結(jié)合其他專業(yè)案例，如與人類健康密切相關(guān)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，由于貼近生活實(shí)際，可拓展學(xué)生思維，進(jìn)而培養(yǎng)出“新農(nóng)科”所要求的綜合型跨學(xué)科專業(yè)人才。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具

“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過使用統(tǒng)計(jì)軟件，可加深學(xué)生對統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的理解，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。計(jì)算機(jī)中多種軟件都可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析，選擇適合的教學(xué)軟件可以達(dá)到更好的教學(xué)效果，常用統(tǒng)計(jì)分析軟件包括Excel、R語言、Python、SPSS、SAS等。Excel、SPSS和SAS是三個(gè)商業(yè)軟件，SPSS和SAS的個(gè)人年使用費(fèi)在1萬元以上，Excel屬于微軟辦公軟件套件，年使用費(fèi)在300元左右。最新版Excel提供了種類繁多的繪圖功能，除了常規(guī)的柱形圖、折線圖以外，還包括地圖、曲面圖、雷達(dá)圖、旭日圖、箱圖等新圖，極大豐富了描述性統(tǒng)計(jì)分析方法。此外，數(shù)據(jù)分析功能提供方差分析和t檢驗(yàn)等常規(guī)的假設(shè)檢驗(yàn)。Excel具有免費(fèi)手機(jī)移動端版本，包含常規(guī)的基本函數(shù)，因此也可以在課堂上應(yīng)用手機(jī)端Excel進(jìn)行概率計(jì)算，增加課堂的互動性，且性價(jià)比較高，更適用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)及師生日常使用。

R語言和Python是目前數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)領(lǐng)域的常用開源分析工具。R語言是一個(gè)自由、免費(fèi)、源代碼開放的軟件，專門為統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析開發(fā)的語言，系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)小，編程語言簡單易學(xué)，有Windows、Linux、OS版本，系統(tǒng)兼容性和代碼可移植性好。R語言主要功能包括數(shù)據(jù)存儲和處理系統(tǒng)、向量和矩陣運(yùn)算、連貫的統(tǒng)計(jì)分析以及優(yōu)秀的統(tǒng)計(jì)制圖，飽和函數(shù)種類繁多、更新快、透明性極好。

Python是一種跨平臺的開源計(jì)算機(jī)腳本解釋語言，被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)編程、圖形處理、文本處理等多個(gè)領(lǐng)域。Python的scipy庫中的stats模塊和statsmodels庫是常用的數(shù)據(jù)分析工具，包含t檢驗(yàn)、正態(tài)性檢驗(yàn)、卡方檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)描述與可視化等分析方法。由于Python的簡潔性、易讀性以及可擴(kuò)展性，許多國內(nèi)外知名大學(xué)已采用Python講授程序設(shè)計(jì)，此外，北京、浙江等省已將Python納入應(yīng)試教育體系，這為在高校推廣Python實(shí)踐教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。

使用開源的、易上手的軟件是當(dāng)今以及未來統(tǒng)計(jì)分析的發(fā)展趨勢，其中Excel是應(yīng)該掌握的基本工具，學(xué)時(shí)允許的條件下可介紹R語言或Python，以實(shí)現(xiàn)更加個(gè)性化和全面的統(tǒng)計(jì)分析。若實(shí)驗(yàn)課時(shí)在8學(xué)時(shí)及以上，建議選Excel+Python或Excel+R語言，若實(shí)驗(yàn)課時(shí)在4學(xué)時(shí)及以下，建議選Excel。

五、授課方式

傳統(tǒng)的“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)采用線下教學(xué)方式，課堂上活躍的學(xué)習(xí)氛圍和師生間頻繁的互動交流，利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

相比之下，線上教學(xué)將課程教學(xué)和學(xué)習(xí)大綱的音頻、視頻、習(xí)題等文件資源分享在線平臺，方便學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)節(jié)奏進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。利用線上平臺，各類教學(xué)過程都方便記載在平臺上，如考勤、作業(yè)和考試等，教師可隨時(shí)查閱，大大提高了教學(xué)效率，極大方便了教師進(jìn)行教學(xué)管理和反思。通過在線平臺，教師可及時(shí)解答學(xué)生的疑問，做到及時(shí)查漏補(bǔ)缺，為下一階段學(xué)習(xí)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

但線上教學(xué)還存在一些不足，如需要學(xué)生有更高的學(xué)習(xí)主動性。其次，線上教學(xué)成本較高，需要保障硬件設(shè)施。

線上線下混合式教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)二者優(yōu)勢互補(bǔ)，提高信息技術(shù)在課堂教學(xué)中的利用率，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的自主性，獲得更佳的教學(xué)效果。因此，在未來建設(shè)和發(fā)展“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”線上線下混合式教學(xué)，靈活有機(jī)融合兩種學(xué)習(xí)形式，可以有效推動和提高課程的教學(xué)質(zhì)量及效果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化。

六、結(jié)語

在建設(shè)“新農(nóng)科”的大背景下，普通高等農(nóng)林院校各專業(yè)都應(yīng)加強(qiáng)生物統(tǒng)計(jì)課程的建設(shè)，積極推動課程改革，在教學(xué)各方面進(jìn)行積極的思考和探索，充分發(fā)揮生物統(tǒng)計(jì)知識的工具課作用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研活動培養(yǎng)具有高水平數(shù)據(jù)分析能力的專業(yè)人才和綜合型人才，有效促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)高度信息化和數(shù)字化，以適應(yīng)工業(yè)4.0時(shí)代的發(fā)展。

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◎編輯 司 楠