生物統(tǒng)計學教學改革探索與實踐

朱永平，和鳳美，趙自仙，康志鈺，張 慧

（云南農業(yè)大學 a.農學與生物技術學院；b.園林園藝學院，云南 昆明 650201）

生物統(tǒng)計學是生物科學、農學類專業(yè)的專業(yè)基礎課，具有較強的理論性和實踐性。生物統(tǒng)計學是數理統(tǒng)計在生物學中的應用，是用數理統(tǒng)計的原理和方法來收集、整理、分析、解釋生物界中的現象以及生物學實驗結果的一門科學［1］，是一門應用性、實用性很強的方法論學科，教學難度較大的課程。其目的就是科學地設計實驗，并對實驗數據進行分析，達到減少實驗次數、縮短實驗周期、迅速找到優(yōu)化實驗方案或數學模型［2］。隨著生物科學的快速發(fā)展，現代生物統(tǒng)計學將與信息技術密切結合，減少側重傳統(tǒng)數理統(tǒng)計的理論教學，而更多注重數據處理、分析及生產實際應用。因此，生物統(tǒng)計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科，具有“科研工具”的特點。通過該課程的學習，培養(yǎng)學生初步具有獨立處理和分析實驗數據的能力，并為生命科學相關課程的學習和生物科學研究奠定堅實基礎［3］。

由于生物統(tǒng)計學的理論性和實踐性較強，而且涉及的內容、公式和抽象概念較多，需要一定的數學基礎和較強的邏輯思維能力，相對其他課程，普遍反映教師難教，學生難學、難記，學生會出現死記硬背、缺乏興趣、厭煩上課等情況。針對出現的問題，改進該課程的教學方法、提高課堂教學效率及教學質量勢在必行。筆者對多年來的教學內容、教學方法、教學手段、教學評價體系做了一些改革實踐與探索，現就教學改革與實踐談幾點體會和建議。

一、選擇適合的優(yōu)秀教材，優(yōu)化教學內容

教材是體現教學內容和教學要求的知識載體，是學生在校獲取知識的重要來源，對提高教學質量起到重要保證作用［4］。改革教學內容，首先應選擇適合的教材，優(yōu)化教學內容。選用的教材與教學效果密切相關，教材是進行教學的基本工具，是學科建設與課程建設成果的凝結與體現，是學生在校獲取知識的重要來源，是教師進行教學的依據，貫穿整個教學過程，對提高教學質量起到重要保證作用。由于培養(yǎng)目的不同，根據教學內容，選用教材時應有很強的針對性。統(tǒng)計學專業(yè)應選擇以統(tǒng)計原理和統(tǒng)計模型的推導為主、系統(tǒng)性強的教材，目的是培養(yǎng)專業(yè)統(tǒng)計學人才。生物統(tǒng)計學包括實驗設計和統(tǒng)計分析兩部分，只有良好的實驗設計，才能保障統(tǒng)計分析的科學性和可行性，沒有科學、合理的實驗設計，統(tǒng)計學處理將成為純粹數學運算。生物科學、農學類專業(yè)應選擇注重基本理論和實際應用的結合、適用性強的教材。教材內容應主要體現實驗前的實驗設計、實驗過程中的誤差控制和實驗后的統(tǒng)計分析，應做到輕理論，重應用，通過各種實用統(tǒng)計方法介紹、案例講解、應用軟件操作，從生物領域各種實際應用出發(fā)，培養(yǎng)學生樹立統(tǒng)計理念，建立統(tǒng)計邏輯思維，應用統(tǒng)計學的原理和方法來解決科研和生產實踐中需要解決的問題，所以生物類專業(yè)的學生可選擇應用型特色規(guī)劃優(yōu)秀教材。經過篩選比較，筆者所在院校選用李春喜主編，科學出版社出版的《生物統(tǒng)計學》（第五版）普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。

二、利用現代化的教學手段和實驗條件，提高教學效果

現代化教學手段有其優(yōu)越性，推動了教學改革。傳統(tǒng)的教學手段主要依靠粉筆板書，使寶貴的時間浪費于黑板上的概念解釋、數據陳列、步驟羅列、公式書寫、圖表繪制，從而造成講課信息量較少、效率低，不能留出充足的時間讓學生進行課堂練習，鞏固所學內容。

要讓學生學好生物統(tǒng)計學，必須應用多種教學手段激發(fā)學生的學習興趣，興趣是學習者持久地集中注意力和積極思維的動力源泉。多媒體計算機輔助教學能集圖像、動畫、音頻、視頻等諸多媒體的優(yōu)點于一身，能激發(fā)學生的學習興趣，并能靈活、動態(tài)、有機地將各種媒體綜合連接起來，使抽象枯燥的教學內容轉化為生動形象的動感內容，直觀形象，通俗易懂，為教學創(chuàng)造了廣闊的展示空間，已成為現代教育的一種重要手段。在教學過程中可充分利用背景圖案、字體顏色、線條、圖形、聲音、動畫等變化多端的多媒體課件形式，圖文并茂，以多角度來刺激學生的聽覺、視覺，活躍學生的思維，吸引學生的注意力，加深對教學內容的理解和消化吸收［5］。

由于現代教育技術能夠預先將大量的動畫、視頻、圖形、圖像、文字存儲于計算機內，因此在該課程中利用多媒體進行教學可以大大減少教師在課堂上寫板書的時間，提高了課堂教學效率，加快了教學進度，使教師將精力與時間更多地集中在重點知識與分析講解上。為充分考慮學生的接受能力，在多媒體教學過程中應控制節(jié)奏，盡量放慢講解速度，有必要留出時間給學生記筆記、做練習，思考、消化吸收所學內容。同時還應根據教學內容，對教學難點采用板書作解釋性教學，將傳統(tǒng)教學手段的獨特優(yōu)點與現代教育技術有機結合，以彌補多媒體教學的不足。

利用現代教育技術中心良好的實驗硬件條件，每臺計算機都安裝有DPS、SAS、SPSS等常用統(tǒng)計軟件。實現上機實驗每個學生1臺計算機，保證每個學生都能得到及時的輔導和上機訓練，為培養(yǎng)學生的實踐能力提供了保障。

三、加強實踐能力的培養(yǎng)，建成科學有效的實驗教學體系

生物統(tǒng)計學是一門應用性、實踐性很強的課程，在教學過程中必須注重理論聯系實際，重視知識的應用性。實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質人才的重要環(huán)節(jié)［6］。除課堂教學外，利用計算機實驗中心讓學生進行實際課題研究訓練，培養(yǎng)學生掌握統(tǒng)計軟件的應用技能，有利于加深對所學內容的鞏固和理解。實驗教學中盡可能多講授一些實際生產和科學研究的統(tǒng)計軟件應用案例，加強理論與實踐的接軌，使學生在實踐中獲取理論，再把理論運用到實踐。生物科學、農學類專業(yè)建議安排占總學時數20%左右的時間進行上機操作，在教師的指導下通過統(tǒng)計軟件完成實驗內容，培養(yǎng)學生處理實驗數據資料的操作能力。在實驗教學中可將Excel辦公軟件及SAS、SPSS統(tǒng)計軟件，根據實驗教學內容靈活應用，加強學生對理論知識的深入理解，提高學生對知識的實際應用能力，大大提高實驗教學效率，能夠起到良好的實驗教學效果，而且還提高了學生的學習興趣和積極性。

（一）Excel在實驗教學中的應用

Excel是一個功能強大、技術先進、操作簡易、方便靈活的表格式數據綜合管理與分析系統(tǒng)，已在財政、金融、統(tǒng)計、管理等許多領域使用，其統(tǒng)計功能雖然不像專業(yè)統(tǒng)計軟件那樣強大，但Excel軟件具有通用性和兼容性，直觀明了，易學易用，是最簡單易用的生物統(tǒng)計學教學輔助軟件。在生物統(tǒng)計學實驗教學中應用Excel可以對數據進行輸入、整理、實驗資料檔案建立、圖表功能及簡單統(tǒng)計計算，如特征數計算、卡方計算、t檢驗等，特別是Excel圖表處理功能可得到圖文并茂的精美圖形。用Excel軟件進行計算，可大大提高計算效率，節(jié)省大量的時間，豐富教學內容，增強趣味性，又能使學生很容易地理解和掌握。Excel在生物統(tǒng)計學實驗教學中的應用，可使數據的計算變得簡單、快速、準確，有利于學生掌握簡單的統(tǒng)計分析，激發(fā)學生課后動手的興趣，同時增強學生使用常用辦公軟件的能力［7］。

（二）加強統(tǒng)計軟件在實驗教學中的應用

目前，常用的統(tǒng)計軟件有SAS、SPSS等，其中SAS統(tǒng)計軟件是目前國際上公認的最流行、具有權威性的數據統(tǒng)計分析軟件之一，包括30多個工具模塊，廣泛應用于實用統(tǒng)計、運籌學、質量控制、大型矩陣計算等。SAS統(tǒng)計軟件在生物科學中應用較多的有兩大模塊。一是統(tǒng)計分析模塊，主要包含平均數的檢驗、t檢驗、相關分析、回歸分析、方差分析、主成分分析、因子分析、聚類分析、廣義線性模型、判別分析，以及實驗設計等，如多因素多水平實驗、拉丁方設計、裂區(qū)設計、正交設計和響應面設計等；二是繪圖模塊，主要包含繪制直方圖、餅圖、散點圖、曲線圖、層次圖、時間序列圖等。在實驗教學中用Excel不能很好地解決統(tǒng)計分析問題，如方差分析、多元分析等，教師可以提前按實驗教學內容編輯一些生物統(tǒng)計學中常用的SAS應用程序，學生根據實驗內容打開相應程序，只需替換相應數據，或做適當修改就可直接運用。

四、科研帶動教學，以教學推進科研

教師將最新研究成果及學科前沿知識融入教學內容，對科研項目的內容從實驗設計和統(tǒng)計分析的側面講述給學生，使學生意識到只有靈活使用統(tǒng)計方法，才能發(fā)揮其最大的效益。教師可以結合自己的科研活動，讓學生參與到教師的課題研究之中，運用所學的統(tǒng)計學知識進行一定的科學研究，達到學以致用的目的，將學、研融為一體，為今后從事科學研究奠定良好的基礎。以科研帶動教學、教學推進科研，使教學科研互相促進，教學科研同步得到提高，對教學具有很好的促進作用，并收到很好的教學效果，受到學生較好的評價。

五、制定嚴格而完善的教學管理制度

制定詳細的授課內容和教學進度安排，定期組織集體備課。建立一套科學而嚴格的考評體系和適合課程特點的考試方式和評定標準，堅持課程考核與教學理念、教學目標、教學模式、教學手段配套協(xié)調。

六、改革考核方式，注重過程化考核，強化運用能力培養(yǎng)

考核是課程教學的重要組成部分，科學合理的考核方式對學生能力培養(yǎng)具有引導、激勵和促進作用［8］。在成績評價上應改變“一考制”，增加平時成績和實驗成績。傳統(tǒng)的考試以閉卷的方式為主，主要偏重理論知識和方法的考核，一次期末考試幾乎決定了這門課程的成績，造成期末考試前，學生臨時抱佛腳，投入超過平時幾倍的精力、時間突擊應付，有的甚至“開夜車”，增加了學生的學習負擔，同時也不利于學生牢固掌握所學知識，最終導致該門課程結束后很多學生對所學知識仍處于陌生狀況。生物統(tǒng)計學屬于工具性、實用性較強的課程，因此，應把考核學生應用統(tǒng)計學知識的能力、實際應用和綜合分析問題的能力作為重點。采取閉卷考試與實驗考核相結合，基礎知識部分采取閉卷考試，實際應用部分（統(tǒng)計軟件應用）通過實驗考核完成。為了強化平時練習，督促學生及時復習所學知識，學生的總評成績評定辦法為：期末成績占總成績的65%；上機操作考核，考查學生利用所學的統(tǒng)計軟件在計算機上完成實驗數據的整理、分析和統(tǒng)計推斷等，實驗成績占總成績的20%；平時成績占總成績的15%，平時成績由作業(yè)、出勤情況決定。同時注重突出考試內容的實用性，適當減少名詞解釋、問答題等需要純記憶性的題型，增加考核學生掌握基本知識的程度及靈活應用知識解決實際問題能力的題型，把考核的重心置于考查學生對該門課程的實際應用能力上。

結語

教學改革應重點突出學生基本知識、基本技能、科學素養(yǎng)、實際應用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［7］。生物統(tǒng)計學教學改革的目的，就是要為生物技術及農業(yè)生產培養(yǎng)具備統(tǒng)計分析與統(tǒng)計邏輯思維能力，在生產實踐中具有一定創(chuàng)新能力的合格專業(yè)技術人才。生物統(tǒng)計學教學改革是一項長期的系統(tǒng)工程，是專業(yè)發(fā)展的需要，也是素質教育的需要，應在不斷的實踐過程中逐步提升和完善。需要進一步探索符合自身專業(yè)背景需求的教學規(guī)律，為解決科學研究和生產實踐中的問題發(fā)揮作用［9］，為推動生物科學的發(fā)展、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和高素質人才而不斷努力。