田間試驗與統計分析課程教學改革探索

李杰 劉新浩 李躍偉 張艷玲 孫君艷

摘要：田間試驗與統計分析是植物生產類專業的一門專業基礎課，課程內容理論性強，教師難教、學生難學的問題突出。根據該課程的特點，結合自己多年的教學實踐，對該課的教學改革進行了一些探索和總結，以期增強學生學習興趣，培養學生實踐能力，提高教學質量。

關鍵詞：田間試驗與統計分析;教學改革;實踐教學

田間試驗與統計分析是農學、植物保護、中草藥栽培與鑒定等植物生產類專業的一門專業基礎課，是數理統計原理和方法在生物學領域的應用”。該課程的理論性和實踐性較強，不僅要求學生有統計學方面的知識，還要求學生能夠理論聯系實際，把課堂中所學的知識應用到田間試驗中，對試驗數據能夠正確處理和分析，并做出科學合理解釋。

本課程既是學習作物栽培學、遺傳學、作物育種學等專業課的基礎，也是培養學生科學研究素養的一個重要環節。然而，田間試驗與統計分析課程內容抽象又枯燥，公式復雜而繁多，學生需要具備扎實的數學基礎和較強的邏輯思維能力，才能較好地理解課程內容。而且，該課程內容前后銜接緊密，如果學生不能很好理解、識記前面學習的基礎知識，會直接造成對后面章節內容聽不懂、不理解的狀況。學生普遍認為該課程難理解、難記憶、難應用，部分學生甚至產生了畏懼心理。鑒于此，根據該課程的特點，我們對教學內容和教學方法進行了一些探索，以激發學生的學習興趣，提高學生靈活運用能力。

一、教學中存在的問題

（一）邏輯性欠缺

田間試驗與統計分析課程內容主要包括田間試驗和數據統計分析兩部分內容，這兩部分相互銜接、緊密聯系。學生只有在對田間試驗的原理和方法深刻理解的基礎上，才能深刻理解統計分析的思想內涵。正確的試驗設計是獲得可靠數據、進行統計分析的前提。試驗設計不準確，獲得的數據資料不可靠，統計分析便無法進行。但是，由于數據統計分析原理難理解、符號繁多、推導過程復雜，很多老師只重視數據統計分析原理和方法的講解，輕視田間試驗部分內容，導致學生在學習統計分析，尤其是方差分析時不能深刻理解其原理。而方差分析是學生撰寫畢業論文和科學研究進行數據分析常用的分析方法，分析原理的不理解，造成學生對獲得的數據資料不會分析，對分析結果不理解其含義。

（二）實踐教學投人少

田間試驗與統計分析包括理論教學和實踐教學，在學時分配上，實踐教學學時往往要比理論教學學時少很多，甚至部分院校沒有設置實踐教學環節，常常是理論課程結束了，而田間試驗還未完成。該課程的很多內容，如常見的田間試驗設計方法、數據分析的原理和方法，只有通過實踐教學，讓學生根據試驗目的，自己動手進行田間試驗設計、選擇合適的調查取樣方法、對獲得的數據進行統計分析，學生才能真正理解其原理。如果沒有實踐教學，僅依靠教師在課堂上講授，學生被動地接受知識，會造成學習積極性和主動性降低4。此外，課堂講授速度快、內容多，學生難以跟上教師的進度，很難做到將自己的思維融人到教學互動中，造成學生學習效果差。

（三）考核方式單一

田間試驗與統計分析是一門實踐性很強的課程，目前大部分院校對該課程的考核方式仍以閉卷筆試為主，試卷以傳統題型為主，如名詞解釋、選擇、填空、簡答、計算等。試題只注重于對概念、原理和公式的考核，而缺乏根據原理進行推斷、分析的主觀題，不能真正達到考試的目的。此外，課程總評成績主要以期末考試成績為主，學生的課堂表現、課后作業等課堂成績和實踐成績沒有得到體現，導致學生不重視平時成績的積累，考試前突擊應付現象普遍。這種考核方式不能體現出學生對該課程的掌握情況，尤其是不能體現實踐技能的掌握情況。

二、教學改革內容

（一）突出重點，加強課程邏輯性

田間試驗與統計分析課程包括田間試驗與統計分析兩部分。田間試驗部分主要介紹田間試驗誤差來源及控制途徑、常見試驗設計原則和方法;統計分析部分主要介紹數據統計分析的原理和方法，包括描述統計、假設檢驗、方差分析、相關分析和回歸分析等內容。根據植物生產類專業的培養目標及專業特點，在課程講授中要突出重點，注重課程兩部分內容的相互銜接。在教學過程中，以田間試驗為主線，在學生充分掌握田間試驗設計原則和方法的前提下，深人淺出地講解數據資料分析的原理和方法問，如在講解方差分析時，結合田間試驗設計要求的局部控制（區組）、重復和隨機排列三大原則，把數據總變異來源拆分為處理間變異、區組間變異和誤差變異。這樣學生既能夠掌握田間試驗設計的原則，又能充分理解方差分析的基本原理。

（二）加強實踐教學，提升學生科學素養

1、增加實踐教學環節。田間試驗與統計分析的教學目的在于使學生能根據研究目的來設計試驗，選用正確的調查方法，對獲得的數據資料進行統計分析，對試驗結果作出正確解釋。實踐教學是提高學生科研素養的有效方式”。教學上應開設相應的實踐課程，加大實驗教學的學時，使學生能夠將理論知識在實踐中運用。例如，為了讓學生很好地掌握田間試驗設計方法和統計分析方法，在實踐課上，要求學生進行水稻品種間株高的比較試驗。根據試驗目的，要求學生自己進行田間試驗種植圖的設計，自己動手在學校試驗田進行區組和小區的規劃，布置田間試驗，并全程對水稻田進行管理;根據試驗目的選用合適的調查方法，獲得試驗數據，能分析出數據間出現差異的原因。對獲得的數據資料進行統計分析，得出結論，并撰寫實驗報告。通過實踐教學，教師的授課方式從單純的理論講授轉變為引導，學生從被動接受轉變為主動探索，提高了學生學習積極性。通過實踐教學，學生不僅能夠深刻理解田間試驗的特點和設計原則，掌握試驗數據的處理方法和分析過程，提高動手能力和操作能力，還能夠養成嚴謹求實的科學態度，為今后科學研究打下基礎。

2、統計軟件在實驗教學中的應用。田間試驗與統計分析課程由于涉及較多的數學概念和公式推導，老師難教、學生難學的現象比較突出。近年來，隨著計算機技術的普及，統計軟件的應用越來越廣泛。和人工處理數據相比，統計軟件具有處理速度快、結果準確可靠的特征。把統計軟件融人教學，可減輕老師的教學負擔和學生的計算壓力，提高學生的學習興趣。Excel、SPSS和SAS軟件是常用的統計分析軟件，這些軟件功能相似，但各有側重。Excel作為常用的辦公軟件，不僅具有圖表制作功能，還能夠進行較強的數據計算和分析，可完成大多數統計分析任務，如T一檢驗、 F-檢驗、相關分析、回歸分析等。SPSS為專業統計軟件，以其界面友好、功能齊全、操作簡便被廣泛應用于自然科學和社會科學等領域。SPSS軟件幾乎涵蓋了生物學中所有的統計方法，如描述統計、一般線性模型、比較均值、聚類分析、相關和回歸分析等，適合應用于本科統計學教學。SAS軟件包括30多個工具模塊，是目前公認的具有權威性的數據統計分析軟件之一。SAS軟件在農業科學研究中應用較多的有兩大模塊，繪圖模塊和統計分析模塊。在繪圖模塊中可以進行直方圖、折線圖、散點圖、餅圖、層次圖、時間序列圖等的繪制，統計分析模塊可進行假設檢驗、方差分析、相關分析、回歸分析、主成份分析以及聚類分析等。Excel不能很好解決的統計分析問題，SAS軟件可以很好地解決。

在實驗教學中，教師可首先向學生講解統計分析原理和方法，再介紹常用統計軟件的用途、用法，然后利用實踐教學中獲得的數據資料進行統計軟件操作演示，并介紹分析過程，最后讓學生自己動手在計算機上進行操作，比較人工計算和軟件計算結果的異同及效率，對分析結果進行解釋。

（三）創新考核方式，實行考核多元化

考試是教學過程中的重要環節，不僅是衡量學生學習的直接手段，也是反饋教師教學質量的重要工具。田間試驗與統計分析課程的考試不能僅注重基本理論、基本概念的考核，更要注重學生思維能力、解決實際問題能力的考核。因此，考試可結合農業生產實踐，設置解決實際問題的試題。此外，還要改變僅通過卷面成績評定學生學習效果的做法，增加實踐教學環節的考核內容，建立綜合的評價體系。學生的總評成績不僅包括期末考試成績，還應包括平時表現和實踐操作。平時表現主要包括出勤率、課堂測驗及回答問題情況。實踐成績主要由實踐課上學生參與的積極性、調查結果的可靠性、運用統計軟件分析數據的準確性及整個試驗過程中的嚴謹性來評定。成績構成可設置為期末成績占50%+平時表現占20%十實踐成績占30%。這種考核方式能夠引導學生重視平時知識的積累和運用，認識到該課程在生產實踐和科學研究中的重要性。

總之，田間試驗與統計分析是一門理論與實踐結合較為緊密的課程，是學生進行畢業設計、從事科研工作不可缺少的工具。教師在教學過程中不僅要講授基本理論知識、重視內容之間的聯系性和邏輯性，還應加強實踐教學，改革考核方式，培養學生理論聯系實際的能力，運用所學知識解決實際問題的能力。

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基金項目：信陽農林學院2020年度優秀基層教學組織項目“中草藥栽培與鑒定”，項目編號：YXJCJXZZ202007;河南省教育科學“十三五”規劃2019年度一般課題，項目編號：【2019】-JKGHYB-0233。

作者簡介：李杰（1981-），女，河南原陽人，博士，講師，研究方向：作物抗性生理生態;劉新浩（1981-），男，河南內鄉人，通訊作者，碩士，助理研究員，研究方向：生物信息學。

（責任編輯曹雯梅）