試驗設計與統計方法教學改革探索

蘇成付 張恩盈 馬曉杰 王桂英 郭新梅

（青島農業大學農學院 山東青島 266109）

一、試驗設計與統計方法教學中存在的主要問題

（一）學生學習興趣不濃

俗語說：興趣是最好的老師。有興趣的學習才能是主動學習，沒有興趣的學習是被動學習。在當前教育依然以教師為主的教學模式下，相當一部分學生對學習不感興趣，尤其對于生物統計這類理科課程不感興趣。原因如下：第一，價值觀念導向，一直以來，社會上都流行“錢不是萬能的，沒錢是萬萬不能”，在很多學生的固有觀念里，認為學習并不是改變現狀的唯一途徑，甚至認為學習并不能有效的改變現狀，憑著自己在某方面的獨到見解并擁有一技之長，就可以開創事業，就能輕易獲得成功，從而賺得大量財富，個別成功案例導致相當一部分學生認為，讀書并不能實現自己的遠大理想。所以有學生產生不愛學、厭學情形，對學習極度缺乏興趣。第二，社會迅速發展，情形復雜，每個同學都擁有手機、電腦、Ipad等各式各樣的電子產品，虛擬的網絡世界五彩繽紛，雖然拓寬了學生求知的途徑，擴大了他們的社會交往面，為學生創造了自我實現的新空間，但同時對大學生，尤其剛步入大學校園的大學生，抵抗外界誘惑的能力較差，容易導致沉迷于虛擬世界。第三，相當一部分同學性格比較靦腆、內向，不擅長語言表達，在學習中碰到這樣那樣的問題，不能及時與老師溝通，同時也不愛與其他同學交流，常常處于半懂不懂的狀態，學習靈活性不夠，日積月累，導致對學習課程不感興趣，尤其對于生物統計這類邏輯性較強的學科。可見，學生學習缺乏興趣，不是單方面的原因，也不是短時間形成的，而是存在多方面原因，需要加以引導，提升學習興趣[1]。

（二）統計軟件集成不足

統計分析過程涉及龐大的數據運算及復雜的數據處理過程，不借助統計分析軟件難以完成。當前許多高校均已開設相關統計實驗課，作為生物統計理論教學配套內容，開展統計軟件的相關教學，但統計軟件不夠系統（畢惠惠等，2019），當前使用最為廣泛的軟件為SPSS、SAS、Excel、DPS（Tang et al.， 2013）、R語言等，其中，Excel 的普及相對較多，其原因為Excel操作簡單，大部分學生都有Oきce 辦公自動化基礎及操作經驗，容易上手，能完成相當數量的簡單田間生物統計過程，如描述性統計、直方圖繪制等常見生物統計問題。實驗課的開展對理論教學效果起到促進作用。但是，在數據分析方面，Excel無法完成一些高級生物統計問題，比如方差分析的多重比較、主成分分析、聚類分析等操作，應用受到局限。被國際統計界廣泛接受的專業統計分析軟件SAS、SPSS功能強大，認可度較高，但此類軟件專業性較強、不僅對理論課內容掌握要求很高，也要求熟練掌握一些公式及函數的統計原理，且需要設置較多學時，短時間教學難以達到理想效果。另外，DPS和SAS、SPSS軟件一樣，正常使用需要較高價格的付費，使課上可以為同學們演示并在學校計算機房開展DPS實驗教學，但學生課后自行演練困難，難以做到每位同學都在自己的計算機上安裝付費DPS軟件，從而導致實際教學過程中難以達到熟練運用。

（三）理論與實踐結合不夠緊密

實驗設計和統計方法包括兩方面主要內容：即實驗設計和統計方法，實驗設計僅僅課本上的學習比較抽象，比如試驗單元指的是接受某種處理最小的實驗材料的一個獨立單位(田間實驗中稱小區)，不能繼續劃分，那么結合田間實際小區排列情況給學生講解，則更容易理解。另外，講解隨機區組試驗設計，如果結合田間地力肥力起伏及系統誤差等方面理論知識，學生掌握起來則會事半功倍，加深學生對知識的印象，提高知識運用能力。但實際上，多數農業類高校對本科生開展田間實驗教學，受到眾多因素限制，從而導致實踐教學學時比例較低，學生對理論知識理解相對抽象，難以實際應用，教學效果受到很大限制。

二、田間生物統計學教學改革措施

（一）教學手段改革

板書教學的特點是能突出重點和難點，讓學生掌握重要知識點的構成及知識脈絡，尤其在給學生講解公式推導過程等方面，板書教學更能吸引學生注意力，跟著老師的思路進行，達到比較理想的教學效果。但板書教學難以展示豐富多彩的教學內容，尤其一些內容復雜的動畫，插圖等教學素材很難在黑板上給學生進行直觀展示。多媒體教學相較傳統板書教學有其獨到優勢，可以將抽象的概念和理論以簡化的、形象的形式展現給學生，令學生更容易理解，從而獲得較好的教學效果。比如講解正態分布概念時，可以采用動畫形式直觀的向學生表達隨機事件的發生，解釋正態分布的概念，達到化靜為動，形象直觀的效果。講解土壤類型因素對產量因素的影響，可以列舉不同類型的土壤，比如沙土、壤土、黏土等等。這時可以列舉不同土壤所處的地理環境，達到創建情境，啟發思維，帶進教學的效果。因此，在進行田間生物統計學課堂教學時，建議用板書列提綱，理清脈絡，演示相關統計公式推導過程，同時以多媒體為輔的教學手段，即采用板書控制教學進程與教學思路，多媒體展示豐富的教學素材為輔助，進而提高學生的學習興趣，使板書教學和多媒體兩者取長補短，針對所授內容將兩者有機結合，取得較好的教學效果。

（二）選取合適的統計分析軟件

在實際教學中，統計方法多種多樣。為了提高學生學習興趣，更好地掌握所學理論知識，同時利用掌握利用統計軟件分析實際理論問題。可根據實際教學內容合理選用統計分析軟件，使統計方法簡單化，為學生理解和掌握提供便利。例如，在描述統計分析、假設檢驗、方差分析及一元線性回歸等，均可借助統計軟件來完成。在實驗教學中，應鍛煉學生靈活運用Excel軟件完成描述性統計分析、次數分布表及次數分布圖的繪制，若實驗學時允許，可以適當介紹DPS軟件、SPSS及SAS的應用，此外，R 軟件具有較強的生物統計功能，作為免費的專業軟件，具有數據處理、制圖、計算等多項功能。在教學過程中，可適當加入R 軟件到生物統計教學中，使教學效果得到顯著提升。

（三）理論和實際結合

在實際教學過程中，結合田間生物統計學實驗設計與統計方法兩方面主要內容，在開展理論教學同時，適當讓學生走向田間，親自接觸大自然，結合實際，有助于加深學習印象，獲得較好的學習效果。在田間實踐時，既可以緩解學生的學業壓力，還可以開拓視野，鍛煉身體，錘煉思維，見多方能識廣。田間實踐不局限于課堂學生的實踐，讓學生走出教室，步入自然，融入現代自然生活，為學生的自主探索與實踐開辟了廣闊的空間。田間實踐可以充分發揮學生自主參與、自愿組合，有助于促進學生團隊參與感，集體榮譽感。學生的主體作用得到了充分發揮，才能得到了施展，學生的獨立性、責任心、參與意識等也進一步發展。在田間實踐過程中，通過有計劃的加入一些豐富多彩的元素，精心策劃，使每個學生都能積極主動參與，有助于更好的掌握學習內容，促進學生利用所學知識應用于實踐[2]。

三、結束語

綜上所述，為了提高生物統計學教學效率，教學改革是必要的。對此，教師應積極轉變思想觀念，通過實施板書與多媒體結合、理論和實踐相結合、依據課時多少有針對性選用統計分析軟件、適當增加統計實驗課學時，探索線上線下教學結合等多種教學方式，使學生更好的掌握農業相關知識與數據分析方法，使教學活動更具實效性。