生物統計學實驗反饋多因素比較研究

滕涌 姚亮 袁野 王友保

［摘 要］ 面向授課的多個專業的大二學生，開展了一項生物統計學實驗學習問題的調查研究，以為教學設計和實踐提供參考，不斷提高教學效果。安徽師范大學于2020年和2021年收集了共計592份問卷，涉及生態學、生物科學、生物技術和生物制藥4個專業。基于問卷高頻問題和關注點，分析主要學習問題，并從專業、性別和年齡三個因素進行比較，為生物統計學實驗的教學設計和實踐、了解大二本科生（非數學和統計專業）的學習特點提供一定參考。

［關鍵詞］ 大二學生；生物統計學實驗；專業；性別；年齡

［基金項目］ 2020年度安徽省教育廳質量工程教學研究項目“‘以學生為中心的生物統計學實驗的教學設計與實踐研究”（732019）

［作者簡介］ 滕 涌（1989—），女，湖北來鳳人，博士，安徽師范大學生態與環境學院副教授，主要從事生態環境、生物統計學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）12-0041-04 ［收稿日期］ 2022-04-20

引言

生物統計學實驗課以理論課的基本原理和方法為基礎［1-3］，與理論課相比，側重實驗問題的分析和方法應用，涉及具體的數據資料和相關統計分析軟件操作［4］。早在20世紀90年代，我國一些教育工作者已開始探索開設生物統計學實驗課，提出了一些重要的課程設計思想［5］。近些年來，國內外一些高校也陸續主持編著了一些相關教材［6-8］。當前，國內外生物統計學教育工作者對生物統計學理論教學方法與改革等進行了較為廣泛和深入的探討，然而生物統計學實驗教學的相關研究還十分缺乏，基于CNKI檢索的研究報道約10篇，國外相關研究報道也極其有限［9-10］，總體上還亟須開展大量生物統計學實驗教學的相關研究。對授課學生開展此門課程的問卷調查，能較為全面和針對性地了解學生存在的普遍和個別學習問題，為此門課程的教學調整和改革提供參考，促進教學質量和效果的提升。此外，有大量研究發現，高校中普遍存在“大二病”現象，也被稱為“二級低落”（教育界）和“大二低潮”現象（歐美國家），指學生進入大二期間出現的各種問題（思想、學業、感情、人際關系等方面）的統稱［11-12］。因此，基于大二授課學生的反饋，從不同專業、性別和年齡等多因素分析其學習問題，對了解大二學生學習特點具有一定的參考意義。

一、問卷設計和分析方法

面向生態學、生物科學、生物技術、生物制藥等多個專業的大二學生，我校于2019年開設了生物統計學實驗課。基于生物統計學的主要內容，設計了一套數據采集與統計分析相結合的實驗教學課件，教學過程采用室內與室外、線下和線上相結合的多種教學形式。在2020年和2021年，面向授課的多個專業的大二本科生發放問卷。問卷發放時間設定為生物統計學實驗結課后和期末成績錄入前這一時間段，以引起學生的重視，促使學生認真作答。

在問卷內容設計方面采用填空項（姓名、級、專業、性別和年齡）和6道簡答題2種形式。題目設定時使用了存在一定歧義的“學習問題”，學生可偏向回答“困難”或“案例”，從而收集所需的多方面的信息，盡可能減少了題量。其中6道簡答題分別考查：（1）學生專業特點和常見的學習問題或案例，其問題為：“自己所學專業有哪些特點以及常見的學習問題有哪些？請談談自己的理解。”（2）在本門實驗課程學習中的問題，其問題為：“在學習生物統計學實驗課中，自己有哪些學習困難？”（3）學生關于4個實驗內容存在的學習問題或本專業涉及的案例。問題分別為：“專業學習中遇到的做表和繪圖的問題，請各舉1～2例”“專業學習中需要判斷和進行估算的問題，請各舉1～2例”“專業學習中需要進行分類和比較的問題，請各舉1～2例”“專業學習中需要回歸分析來擬合其方程的問題，請各舉1～2例”。

共收集592份問卷，其中生態學、生物科學、生物技術和生物制藥專業的問卷量分別占13.3%、47.8%、30.5%和8.4%，男生和女生問卷量分別占28%和72%，年齡在17～19歲和20～23歲的學生分別占67.3%和32.7%。主要應用Microsoft Excel/Word 2016、Python（Visual Studio Code）整理數據、統計和繪制高頻詞云圖，在高頻詞統計過程中，刪除相同的詞庫以排除標題等信息干擾。

二、普遍存在的主要學習問題

問卷反映的學習問題主要包括以下三個方面。

（一）學生在軟件安裝方面還存在困難

生物統計學實驗與理論課相比，側重軟件應用與操作，軟件安裝是實驗課前需要解決的首要問題。但是有些學生在此方面還存在問題，如有學生提出：“不是很會使用SPSS軟件，需要在教師的指導下進行，數據收集相對比較容易。”“把數據粘貼到SPSS軟件時出錯，或者在軟件運行時出不了結果，直接報錯。對于相關軟件的使用仍不是特別熟練，仍需進一步學習相應數據分析問題的方法。”

（二）學生對實驗原理掌握不足

生物統計學分別開設理論和實驗課程，由于時間和側重點不同，實驗課會進行簡要介紹，不會太過深入。因此，學生普遍反映應更好地銜接和調整理論課和實驗課教學時間、內容等。如有學生提出：“在使用軟件分析數據時，由于以前沒有接觸過SPSS軟件和Origin軟件，使用起來比較困難，特別是Origin軟件，軟件的操作使用界面都是英文，只能硬記操作順序。在使用SPSS軟件進行分析時，不明白將哪個數據填入相應的變量框內，總而言之，還是對實驗原理不夠明確。”

（三）學生的軟件操作不夠熟練

生物統計學實驗基于具體實驗內容學習軟件操作和應用，課堂教學屬于軟件入門性學習。事實上，每種軟件的功能和應用范圍不止于此，學生還需要結合今后遇到的具體問題不斷探索研究。如有學生提出：“實驗過程中的困難主要在于軟件使用，對不同選擇下對應的軟件的不同功能不甚了解。”“Origin和SPSS軟件專業性較強，目前只學會了實驗課上教師教授的幾種用法，難以使用軟件分析課下遇到的具體問題。在選取實驗樣本時，經常不自覺地帶入自己的主觀判斷，往往會影響實驗結果。”

三、生物統計學實驗學習問題的多因素差異分析

（一）不同專業的高頻問題和關注點

基于相同的詞匯排除庫（問卷題中和反饋內容中參考意義不大的詞），進行高頻詞匯統計和云圖繪制（見圖1）。研究結果顯示，問卷的前30個高頻詞為分析、數據、比較、軟件、分類、操作、知識、熟練、植物、關系、物種、指數、計算、技術、掌握、方法、特點、數量、競爭、木、胸徑、生態學、差異、種群、測定、曲線、聚類分析、表格、SPSS和制作。其中，每個專業（生態學、生物科學、生物技術和生物制藥）問卷的30個高頻詞分別占全部樣本的30個高頻詞的66.7%（20個）、86.7%（26個）、80%（24個）和56.7%（17個），其占比與每個專業樣本量大小具有一致性。未包含在全部樣本的30個高頻詞中的不同專業的高頻詞具有一定的專業傾向，例如生態學專業，多涉及環境、生態樣本等詞。結果表明，專業的樣本量越大，總體高頻詞也越能表明該專業的關注點，例如，生物科學專業樣本量最大，其專業的高頻詞有26個包含在總體的30個關鍵詞中。不同專業的學生問卷所反映的學習問題和所關注的研究案例具有一定的專業傾向。因此，樣本量和專業特點都會對總體高頻詞產生一定的影響。

（二）不同性別的學生存在問題偏向

所有專業男生和女生問卷的30個高頻詞分別占全部樣本30個高頻詞的86.7%（26個）和90%（27個），其占比與樣本量大小也具有一致性。同時，未包含在全部樣本30個高頻詞的不同性別的高頻詞有一定程度的性別傾向。男生問卷的30個高頻詞缺少的4個詞為“指數、差異、測定和聚類分析”（全部樣本30個高頻詞中的詞），額外的詞為“公式、種類、基礎和測量”，女生問卷缺少的3個詞為“表格、SPSS和制作”，額外的詞為“處理、影響和檢驗”。其中，20歲以上的男生和女生問卷的30個高頻詞均占全部樣本30個高頻詞的86.7%（分別為全部樣本量的14.2%和18.4%），20歲以下的男生和女生的占比則分別為86.7%和90%（分別為全部樣本量的13.9%和53.5%）。此外，生態學、生物科學、生物技術、生物制藥專業的男生問卷的30個高頻詞分別占全部樣本30個高頻詞的53.3%（占全部樣本量的5.7%）、73.3%（7.6%）、70%（11.7%）和43.3%（3%），女生則占全部樣本的66.7%（7.6%）、90%（40.2%）、76.7%（18.8%）和50%（5.4%）。其高頻詞占比情況與樣本量大小也一致。同時，未包含在全部樣本30個高頻詞中的詞，相同性別不同專業其重復率較低。例如，生物科學專業男生問卷未包含的高頻詞，分別與生物技術和生物制藥專業男生問卷的詞有1個詞（種類）和3個詞（公式、熟悉、種類）重復，生物技術和生物制藥專業則有2個詞（種類、處理）重復。結果表明，不同專業的男生或女生的高頻內容同時具有一定的專業偏向性。

（三）不同年齡的學生存在不同的側重點

不同年齡段（小于20歲和大于等于20歲）學生問卷的30個高頻詞分別占全部樣本30個高頻詞的96.7%和90%，其占比與樣本量大小（分別為67.3%和32.7%）也具有一致性。未包含在全部樣本30個高頻詞中的詞，小于20歲的詞為“影響”，其高頻詞缺少全部樣本30個高頻詞中的“SPSS”。大于等于20歲的詞為“處理、公式和檢驗”，其高頻詞缺少全部樣本30個高頻詞中的“聚類分析、表格和制作”。結果顯示，大于等于20歲學生的高頻詞較為側重算法、檢測方法和軟件等相關問題，小于20歲學生稍顯模糊。

不同專業大于等于20歲和小于20歲的問卷不同，生態學專業其30個高頻詞分別占全部樣本30個高頻詞的56.7%（17個）和66.7%（20個），分別占全部樣本量的5.7%和7.6%；生物科學專業分別為83.3%（25個）和86.7%（26個），分別占全部樣本量的14.2%和33.6%；生物技術專業分別為73.3%（22個）和80%（24個），分別占全部樣本量的10.1%和20.3%；生物制藥專業分別為43.3%（13個）和50%（15個），分別占全部樣本量的2.5%和5.9%。不同年齡段未包含在全部樣本30個高頻詞的詞具有一定的專業偏向。

男生大于等于20歲和小于20歲問卷樣本量不同，分別占全部樣本量的14.2%和13.9%，但其30個高頻詞占全部樣本30個高頻詞的比例相同（86.7%），未包含在全部樣本30個高頻詞中的4個詞不重復且具有一定的偏向性（“公式、選擇、檢驗、標準”“基礎、種類、測量、理論”）。女生大于等于20歲和小于20歲問卷的高頻詞占比分別為86.7%和90%，與其樣本量大小（18.4%和53.5%）具有一致性，但未包含的詞的關注點較為相似（“處理、理論、米、檢驗”和“理論、檢驗、影響”）。

四、總結與展望

圍繞學生常見的問題和專業特點，以及可能遇到的數據資料，對近兩年的生態學、生物科學、生物技術、生物制藥專業的大二本科生開展問卷調研工作，收集了592份問卷。并基于問卷，分析了不同專業、性別和年齡的學生對生物統計學實驗的主要學習問題差異。此項問卷結果顯示：（1）學生存在的普遍問題為：在軟件安裝等方面還存在困難、對實驗原理的掌握還存在一定困難、應用軟件進行分析時操作還不夠熟練；（2）不同專業的學生反映的學習問題和所關注的研究案例具有一定的專業傾向，同時，專業的樣本量越大，總體高頻詞也越能體現專業的關注點，因此，樣本量和專業特點都會對總體高頻詞產生一定的影響；（3）問卷中不同專業的男生、女生關注的問題，具有一定的專業偏向和性別傾向；（4）問卷中大于等于20歲學生較為側重算法、檢測方法和軟件等相關問題，小于20歲學生稍顯模糊；不同專業和性別的不同年齡段高頻詞也具有一定程度的偏向。

研究結果在一定程度上反映了不同專業、性別和年齡的大二學生的學習特點，為此門課程的教學提供一定參考。對于非數學專業和統計專業的學生及生物統計學實驗課程特點而言，不同因素的差異性也具有一定的針對性。總體上，隨著教學環境和學情的不斷變化，如何使學生樂意學、學得好并最終學以致用，還有很長的路要走，還需要不斷探索和深入研究教學方法。

參考文獻

［1］杜榮騫.生物統計學［M］.4版.北京：高等教育出版社，2014：1-304.

［2］李春喜，姜麗娜，邵云，等.生物統計學［M］.5版.北京：科學出版社，2013：1-298.

［3］ROSNER B. Fundamentals of biostatistics［M］.7th ed. Boston： Brooks/Cole，Cengage learning，Inc.，2010：1-859.

［4］戚文華，蔣雪梅.《生物統計學》實驗教學方法探索［J］.安徽農學通報，2013，19（15）：148-149.

［5］吳渝生.開設生物統計學實驗課的嘗試［J］.農業教育研究，1995（Z1）：52-53.

［6］徐辰武，章元明.生物統計與試驗設計［M］.北京：高等教育出版社，2015：1-262.

［7］李齊發.生物統計學實驗［M］.北京：高等教育出版社，2015：1-170.

［8］MCDONALD J H. Handbook of biological statistics［M］. 3rd ed. Baltimore： Sparky house publishing，2014：1-299.

［9］張強，張建平.生物統計學實驗教學的探索與實踐［J］.實驗室科學，2012，15（6）：15-18.

［10］WIT E C. Big data and biostatistics： The death of the asymptotic valhalla［J］. Statistics & probability letters，2018（136）：30-33.

［11］郭玉良，李去馳，錢昌照.高校“大二病”及其對策：以北方工業大學制定實施“Y計劃”為例［J］.北京教育（德育），2016（2）：43-45.

［12］王秋芳，王鵬.高校學生“大二之惑”的透視與防治［J］.教書育人（高教論壇），2017（21）：6-7.

Biostatistical Experiment with Feedback on a Multifactorial Comparative Study： Taking the Sophomore Experimental Class as an Example

TENG Yong， YAO Liang， YUAN Ye， WANG You-bao

（School of Ecology and Environment， Anhui Normal University， Wuhu， Anhui 241002， China）

Abstract： Facing the sophomores of many majors， an investigation research on the learning problems of Biostatistics experiment was carried out， so as to provide reference for teaching design and practice and to continuously improve the teaching effect. A total of 592 questionnaires in 2020 and 2021 was collected， involving four majors of ecology， bioscience， biotechnology and biopharmaceutical. Based on the high-frequency questions and concerns of the questionnaire， the main learning problems are analyzed and compared from three factors： major， gender and age. This study provides some reference for the teaching design and practice of Biostatistics experiment and understanding the learning characteristics of sophomores （non mathematics and statistics majors）.

Key words： sophomore; biostatistics experiment; major; gender; age