以應用能力培養為導向的“生物統計學”課程教學改革

賈 蓮，張 冬，呂琳琳，馮 淼，王 珍，張 博

（1.鞍山師范學院 化學與生命科學學院，遼寧 鞍山 114007；2.北方測盟測試技術（遼寧）有限公司，遼寧 沈陽 110024）

“生物統計學”是用數理統計的原理和方法分析和解釋生物界各種現象和試驗調查資料的科學，即將數理統計應用于生命科學研究和生產實踐中的一門工具學科[1]。通過該課程的學習，可以使學生掌握試驗設計方法和獨立處理、分析試驗數據的能力，從而為進一步學習其他課程及畢業論文設計的實施，乃至今后的科學研究工作奠定堅實的基礎。目前，加強應用型人才培養是當前高等教育改革和發展的目標，不再僅強調理論學習，而更注重理論知識在各研究領域的應用[2-4]。“生物統計學”可以培養學生運用統計學方法分析和解決實際問題的能力，是提高大學生科技素質及綜合能力的一個很重要的方面。

“生物統計學”是學校生物技術、生物科學（師范）、食品科學與工程、食品營養與檢驗教育（師范）專業必選課或專業基礎課，32學時。以往“生物統計學”課程主要采用課堂講授輔以多媒體的傳統教學模式，雖然通過教師系統性、全面性的講授，能夠使學生掌握基本的統計原理和方法，但是在畢業設計中卻不會運用統計軟件進行數據的處理和分析，出現了嚴重的“重理論、輕實踐”的現象，使得該課程的教學效果與教學目標達成度間還存在一定差距[5]。“生物統計學”不僅僅是數學，是應用統計學的一個分支，主要任務是對大量的生物學數據資料進行統計分析，而真正在數據處理和以后工作中需要運用的是統計軟件操作，沒有統計軟件的實踐教學，應用能力的培養就成了一句空話[6]。由此可見，從“生物統計學”課程特點和要求出發，創新教育理念，探索以應用能力培養為導向的課程教學改革，建立起以應用能力培養為核心的課程教學模式體系是一個迫切要解決的問題[7]。因此，在以應用能力培養為導向的教育理念下，對該課程的教學內容、教學方法和考核方式等進行了改革與探索，為實現“生物統計學”課程教學由理論到實踐的有效跨越提供參考。

1 “生物統計學”課程教學的特點及面臨的問題

“生物統計學”課程的教學內容多，概念多且難理解，公式推導過程繁瑣復雜、計算量大，前后章節聯系緊密，層層深入，因此對于數學基礎薄弱的本科生而言是一門比較難學的課程[8]。傳統“生物統計學”的教學注重理論知識講解，主要將概率論及數理統計的原理和方法講透徹，缺乏實踐和應用教學，使學生的學習興趣淹沒于繁雜的計算推導公式中。近年來，在“生物統計學”課程的教學改革中也存在著過度傾向于實踐教學的現象，忽略了統計學理論的教學，直接講授統計軟件的使用，忽視統計學原理及應用統計軟件分析數據的前提條件，造成學生在運用軟件過程中出現根本性的使用方法問題，或是不能對統計數據進行科學合理的解釋[9]。此外，該課程的考核方式多以一紙試卷為主，考試內容側重于大量繁瑣的統計指標的計算，無法反映學生利用知識解決實際問題的應用能力。基于以上幾個問題，如何在有限的學時內使學生在掌握統計學基本原理的基礎上，加強學生應用統計學思想去解決實際問題的能力及統計軟件的應用能力的培養，實現“知識傳授為主”向“能力培養為主”教學的有效轉型，是“生物統計學”課程教學改革過程中急需解決的問題。

2 “生物統計學”課程教學改革的探索

2.1 優化課程結構和教學內容

教師在制定新版人才培養方案時，將“生物統計學”課程結構進行了調整，授課時間為32學時，分成2個部分，其中理論講授16學時，實踐訓練16學時。原來使用的教材是李春喜等編著《生物統計學第四版》，由于課程結構的變化，在原有教材基礎上增訂了李齊發主編的《生物統計學實驗》，作為實踐訓練的參考教材。

由于“生物統計學”課程結構和學時數的變化，為了保證教學內容的完整性和應用能力培養的導向性，教師對課程內容進行了精心的調整，由于理論教學學時的大大縮減，不可能選取教材中的所有章節，因此授課內容以一元統計分析為主，注重學生對統計數據的規范表述，加強學生的統計思維訓練，深化統計方法對生物學實驗的指導作用。課程內容的調整具體體現在3個方面，一是注重常用統計方法的思想和適用原則的講授（如完全隨機化試驗設計、配對設計、正交設計等試驗設計方法，統計假設檢驗、方差分析的原理）；二是淡化公式的推演過程（計算過程采用Excel、SPSS等輔助軟件進行演示）；三是刪減與先修課程的重復部分（如特征數計算、概率基礎知識等）。在實際教學中，教師結合實際生物學研究案例，提出問題、引發思考，再側重講授其中的統計思想和統計方法，幫助學生建立一種統計學思維，提高學生運用統計學思維去解決實際研究問題的能力。

2.2 建立線上線下混合式的教學模式

建立以超星泛雅網絡教學平臺和學習通APP為依托的線上課程，在平臺上構建課程框架，上傳導學教案、教學課件和教師錄制的教學視頻等資料。在課前，教師發布預習課件和教學視頻，讓學生完成預習任務[10]，如在講授“資料整理與特征數計算”這一章節中的“特征數計算”這部分內容時，由于此部分內容與學生先修課程重復，教師將涉及“算術平均數、中數、眾數、極差、方差、標準差等特征數計算及推導過程”的內容安排給學生，學生可以自行觀看教學課件和教學視頻完成學習。在課中，教師對此部分學習情況進行總結，不再花費時間重復講解，而是側重介紹這些特征數在實際研究案例中的適用條件和意義，有效地提高了授課效率，實現了對理論教學學時壓縮的有效彌補。在課后，教師根據本章節所學內容設置課后作業、自測題等，學生也可以利用平臺內的教學課件、教學視頻對課程內容進行回顧和復習，提高學生的自主學習能力，達到較好的學習效果。

2.3 增加統計軟件上機實踐訓練

結合理論教學內容，增加上機實踐訓練16學時，共設置5項實訓項目（見表1）。實踐教學在學校計算中心教室進行，教室可滿足每人一臺計算機的實踐教學活動，計算機均安裝了Excel、SPSS等基本數據處理分析軟件，采用教師與學生同步演練的方式進行實踐訓練課程教學。在實踐訓練中，通過線上教學平臺發放實際科學研究案例的數據資料供學生練習，為實踐訓練課程教學提供了良好的拓展實踐平臺。

在上機實訓課程教學過程中，教師首先帶學生回顧所涉及的基本統計分析方法的原理，結合教材上例題或實際科研案例中獲取的數據資料進行演示操作，根據統計學原理對統計結果進行分析解釋。演示結束后，教師給出科研案例數據資料，讓學生操作統計軟件進行演練，并結合理論知識對統計結果進行分析討論，如在講授完“試驗數據的收集與整理”這一章節理論內容后，開設“數據資料的整理與分析”的實踐訓練課程，結合研究案例，利用Excel制作統計圖、統計表，指導學生進行數據編輯與整理；在完成“統計推斷”這章理論教學內容后，安排實訓課程，指導學生利用SPSS軟件進行數據分析，尤其注意在進行假設檢驗時要根據給出案例中研究目的、樣本容量大小及樣本數的多少（單樣本、獨立樣本、配對樣本），指導學生根據統計學原理選擇合適的分析工具（u檢驗、t檢驗或者方差分析），確定正確的檢驗方法。通過一系列的實踐訓練課程，可以使學生掌握具體的統計軟件SPSS使用技術和方法，包括實驗設計、數據統計分析、統計結果解釋、統計圖表制作及報告撰寫等基本技能，有效地提高學生正確利用統計軟件分析數據的實踐能力。

“生物統計學”實踐訓練學時分配見表1。

表1 “生物統計學”實踐訓練學時分配

2.4 建立全過程無紙化考核體系

利用超星學習通教學平臺實施全過程無紙化考核的方法，注重多樣化的考核方式，把數據處理分析的全部內容納入考核成績之中，充分體現對應用能力的評價。在教學實踐中，將期末總成績設置成3個部分，包括平時成績占20%，期末理論知識考核占40%，上機實訓考核占40%。平時成績的考查過程包括4個方面，一是課上利用平臺簽到功能進行考勤（占5%）；二是利用平臺建設題庫抽題進行隨堂練習、選人回答問題、主題討論等課程活動（占5%）；三是課后在平臺上發布作業，計算題采取拍照上傳至平臺，根據作業批改情況給出成績（占5%）；四是每講完一個章節在平臺上設置章節測驗（占5%）。學習通平臺會統計出學生出勤、作業、參與課堂活動和章節測驗等情況，并按照成績權重設置給出分數，作為平時成績的主要參考依據。期末理論知識考核通過學習通平臺進行無紙化考核，主要以客觀題為主，包括填空題、選擇題、判斷題，涵蓋了所學章節中的“生物統計學”基本術語、概念、相關統計學方法的思想原理及簡單的計算分析等內容，通過從在平臺上建設的題庫進行隨機組卷，組出5套試卷隨機發放后進行隨堂考核，平臺自動閱卷，教師復核，給出理論知識考核成績。上機實訓考核在學校計算中心教室進行，要求90 min完成3道SPSS操作試題，并將每一操作步驟截圖粘貼至word答題模板中。考核時，利用學習通平臺發放試題（研究案例數據資料），讓學生按照對數據進行相應的統計處理，從數據的理論分析、數據編輯錄入、分析工具選擇、處理步驟到統計結果生成，以及對統計結果進行解釋得出結論判斷等多方面考核學生從理論分析到實際應用能力整個過程的掌握程度。

3 結語

建立一種以應用能力培養為導向的“生物統計學”課程教學體系，將傳授知識、培養能力和提高素質有機結合，使學生可以較熟練地應用“生物統計學”的基本原理和方法解決生物學生產和科研中遇到的實際問題。在教學內容的設計上，注重統計思想、統計原理的講授，并將其與應用案例分析結合起來，使學生在課堂上接觸到大量的實際研究問題，學生感到學有所用，激發了學習興趣和求知欲，有利于培養學生獨立分析和解決各種生物學問題的能力。將線上線下混合式的教學模式應用到“生物統計學”的課程教學中，彌補傳統教學中的局限和不足，可有效調動學生學習的積極性，提高學生自主學習能力。教師與學生上機同步演練的實踐教學方式，不僅改善了“生物統計學”純理論教學的枯燥，還強化了學生對統計學原理、方法及應用的理解，學生可以掌握常用的統計軟件SPSS的使用技術和方法，實現理論教學與實踐訓練的有機融合，有效地提高了學生正確利用統計軟件分析數據的實踐能力。建立一種全過程性無紙化的考核體系，把數據處理分析能力、統計軟件的實踐操作過程融入到考核體系中，可以充分體現出對應用能力水平的考核評價。