實驗設計與數據分析課程移動教學研究

馬媛 呂杰

摘要“實驗設計與數據分析”是新疆大學面向生態學研究方向碩士生開設的一門專業基礎課程，該課程在培養研究生科研創新能力，提升專業素養方面發揮著重要作用。當下移動終端技術和網絡技術的快速發展催生了教學模式的新變革，文章以生態學實驗設計和數據分析的研究生課程教學為脈絡，基于“實驗設計與數據分析”的課堂教學現狀，以提升研究生教育質量為核心，進一步對研究生移動互聯網教育教學模式的著力點進行探索和思考。

關鍵詞 研究生教育質量；移動互聯網教學；教學模式

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.10.036

研究生教育肩負著高層次人才培養和創新創造的重要使命，是應對全球人才競爭的基礎布局，實施創新驅動發展戰略和建設創新型國家的重要基石[1]。在科學技術突飛猛進和世界局勢多變的新形勢下，國家對高層次創新人才的需求不斷擴大。黨的十八大以來，研究生教育規模呈突破性增長，中國成為研究生教育大國。在培養規模不斷擴大的背景下，如何保障并不斷提高研究生培養質量成為研究生教育改革的關鍵。

新疆大學生態學經多年發展，形成了完整的本―碩―博人才培養體系[2]。目前新疆大學以“雙一流”建設作為發展契機，逐漸向研究型大學轉型。在大的發展背景下，對生態學專業課程教育提出更高的要求?！皩嶒炘O計與數據分析”課程是新疆大學生態學碩士專業基礎課，課程目的在于讓研究生能夠對科學問題進行合理的實驗策劃，并通過建立因子與響應變量的關系，分析數據之間的內在關系。基于R語言在統計制圖方面突出優勢[3]，“實驗設計與數據分析”課程將R語言引入教學，要求學生能夠熟練運用R語言進行實驗數據的統計分析。因此，該課程屬于理論與實踐結合的應用型、綜合性課程，旨在有效提升研究生數據挖掘及可視化的基礎科研技能。

為適應時代發展和要求，重視學生的個性發展，發揮學生的優勢潛能，“實驗設計與數據分析”研究生課程教育教學也要與時俱進，探索出一套適應于研究生創新人才培養的新模式。目前研究生移動智能終端普及率極高，那么如何依托網絡資源開拓多樣性的研究生信息化教學手段，不斷完善研究生教學模式，引導學生互動式參與課程教學的全過程，是我們“實驗設計與數據分析”課程教學模式改革的目標。通過教學模式的改革，激發學生的主觀能動性，提升其復合研究能力，從而成為理論基礎扎實、動手能力強、創新思維活躍的人才。

1生態學“實驗設計與數據分析”課程教學現狀

現代科學研究中統計學是最重要的工具之一，英國著名生物學家高爾頓曾說：“統計學具有處理復雜問題的非凡能力，當科學的探索者在前進的過程中荊棘載途時，唯有統計學可以幫助他們打開一條通道”[4]。現代統計學的奠基人費歇爾也表示：“給20世紀帶來了人類進步的獨特方面是統計學，統計學的普遍存在以及在開拓新知識領域方面的應用已遠遠超過20世紀內的任何技術或科學發明”[5]。我國著名經濟學家馬寅初曾強調：“學者不能離開統計而究學”[6]。陳希孺院士則稱統計學或數理統計是“現代人知識結構中應具備的成分”[7]。因此，要準確解讀復雜數據背后的科學規律，對科學結論保持清晰認識，就必須在運用科學研究結論輔助現實決策時，具備良好的統計思維。所以，以培養高層次專業人才為目標的研究生教育中，掌握統計學理論知識和應用技能至關重要。統計學在生態學領域亦發揮著重要的作用，同樣也助力生態學學科的發展。統計學可幫助生態學者對種群動態、種群分布格局、物種多樣性、物種生態位與種間關系、群落復雜性、群落排序和景觀異質性等數據進行數理統計、時間序列分析和多元分析，發現生態學規律，揭示生態學現象。因此，對于生態學專業研究生而言，統計學是一類重要課程。

目前，新疆大學生態學專業開設實驗設計和數據分析課程已有5年，在實際教學中存在一些與國內其他高校生態學專業的共性問題。

1.1生態學專業學生統計學基礎較為薄弱

各高校在本科教育階段開設有高等數學課程，但很多高校并未開設與統計學密切相關的線性代數或者數理統計學課程。因此，本科畢業生進入研究生階段，在學習生態學“實驗設計和數據分析”課程時就無法快速準確掌握相應方法，導致很多學生在學習過程中產生“畏難”情緒，學習的積極性和主動性不高，導致教學效果不佳。

1.2課時分配略顯不足

新疆大學在“雙一流”建設背景下，2019年對研究生培養方案總學時數進行調整，由原來的總學分最低38學分變為現在最低總學分29學分，生態學實驗設計和數據分析課程由原來的54學時統一調整為32個學時。課程學時壓縮更強調學生的自主學習能力。如何調動研究生學習的積極性和主動性，充分利用好課前、課中和課后三個學習階段，成為教學效果提升的關鍵。

1.3研一新生自主學習能力不足

研一新生尚未建立良好的自主學習意識，課后自學能力不強，不能按時課前預習、課后復習鞏固。通過以往傳統的線下授課方式，或者僅僅是把傳統課堂教學信息化，教師都無法準確掌握學生課前課后學情信息，不能及時對教學做出調整，教學效果得不到有效保證。

1.4教學模式和方法亟待變革和創新

生態學“實驗設計與數據分析”是數理統計的一個分支，知識點密集。針對該課程，新疆大學也開展了情景式教學、信息化教學、探究式教學等教學模式的探索，但主要還是“以知識為中心、以教師為中心”的傳統授課模式。教師在教學過程中完全以權威者的身份操控課堂教學，習慣于知識的單向“一維推送”，忽略了學生的主體地位。教學方法上以課堂講授、課中直觀演示加練習等為主，缺乏靈活多變的現代化教學方法。在組織課堂教學的過程中，每一環節每一步驟都朝著知識教學目標達的成方向努力。雖然說，知識達成對教學起著一定的導向和激勵作用，但是在本質上，傳統教學模式在側重知識為中心的同時，忽視了研究生的內在學習體驗，表現為研究生教學“本科化”，教學模式亟待變革和創新。

新疆大學研究生教學模式也不斷嘗試，開展了多階段的線上授課。但事實證明，如果僅僅是簡單的傳統課堂教學網絡化，直接搬到線上，結果會導致在線教學以“學生為中心”更難落實，更容易出問題，教學效果必將大打折扣。對于打破傳統課堂限制，線上課堂也進行了積極的探索。以后如何突破傳統教學思維定勢，把以學生為中心的基本要求落實到教學的全過程，增加學生課堂參與度和體驗感，需要我們進一步思考。

2移動教學應用與實驗設計和數據分析課程教學的必要性

2.1時代需求

隨著互聯網時代的到來，傳統的教育組織體系受到深刻影響，全新的育人空間正在生成[8]。同時，為加快教育現代化和教育強國建設，國家開展了一系列舉措不斷推進高校數字校園建設。在《中國教育現代化2035》戰略中強調，對高校包括教學、科研等校園業務進行數字化建設，支撐各業務開展智能化應用的整體工程。這也是充分利用信息技術特別是智能技術，實現高校在信息化條件下育人方式的創新性探索。

近年來，全國開展了大規模的在線教育，世界范圍內上演了前所未有的運用移動智能終端開展“云端”課堂的教育實踐。這既是對教育體系的一次重大考驗，也對推進教學模式改革頗具啟發。為充分利用現代信息技術手段，構建移動智能終端、信息化教學平臺積累了寶貴經驗。

新征程已經開啟，智能化將與數字化、網絡化、泛在化同行并進一步領跑。從以數字化、網絡化技術主要領跑的1.0轉段升級為以大數據、智能化領跑的2.0，不僅是技術的躍升，更是人類學習方式的更深刻的變革。同時，隨著科技的日新月異，移動智能電子產品迅猛發展和普及，移動學習新模式更應順勢而為。

2.2學生需求

每個學生的專業知識水平、技能和素質背景不同，表現在研究生的學習背景、學習內容、學習的方式方法、學習困難和學習愿望會有較大差異[9]。對于基礎良好的學生，他們可以在更短的時間內完成學習任務，留出更多時間去探索更多高階的內容；同時，對于那些進度慢的學生，他們也可以根據自己的情況放慢節奏，利用移動教學的優勢反復觀看教學資源，練習吃透知識點。因此，結合移動教學讓學生擺脫課程學習的時空限制，督促課前準備和課中實操，還充分調動學生課后對課程的持續參與度，有利于學生及時跟進教學內容，完成教學目標，從而使學生感受到學習是有意義的、使人聰慧的活動，讓學生永葆學習激情。

2.3教師需求

教學過程以學生為主體，教師為主導，教師不僅僅關注教學內容的完成，更要密切關注學生的學習情況，接受能力的強弱，學生普遍的學習狀況等。在傳統教學過程中，教師在課中可以通過提問環節了解學生知識掌握情況，但課前、課后無法準確了解學生的學習參與度和完成度。信息化教學基礎上的移動智能教學使課前預習、課后實操與課堂教學間建立了良好的溝通橋梁，讓課堂互動永不下線，使得教師關注每個學生成為可能，進而加強了教學互動的有效性，提高了課堂效率和教學質量。

3結語

構建移動智能教學平臺開展研究生“實驗設計與數據分析”課程教學，利用平臺的良好互動和及時反饋優勢，充分激發研究生學習興趣，調動學生的參與積極性，凝聚學習注意力，推動學習內生動力。充分發揮研究生的主體作用，改變傳統學習方式，倡導研究生“主動參與、自主學習、合作探究”的新模式。同時，移動教學平臺教學新模式的探索，是提高研究生培養質量，提升課堂教學效果的有效途徑。信息技術與教育教學深度融合的移動教學創新發展，建立健全教育信息化可持續發展機制，在促進教育公平、提高教育質量、推動教育改革發展、構建學習型社會中充分發揮著教育信息化的支撐引領作用。

新疆大學在“雙一流”建設過程中，不斷完善校園寬帶網絡、數字資源和智能終端設備建設，持續深入推動教育信息化進程。生態學“實驗設計與數據分析”課程在此過程中先行探索教學模式與教學方法的改革與創新，總結了一定的教學經驗。教師在教學過程中利用移動智能終端進行課堂翻轉，提高學生參與度，并利用移動智能終端幫助學生擺脫傳統課堂的限制，積極進行體驗式教學。初步構建利用移動智能終端開展“實驗設計與數據分析”課程教學的新模式，不斷提高“雙一流”建設背景下生態學專業研究生課程教學的質量。

*通訊作者：呂杰

參考文獻

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[2]呂光輝.“雙一流”高校生態學專業研究生課程體系改革[J].科教導刊，2022（27）：40-43.

[3]潘逵，譚瑩.基于R語言的“統計學”交互式教學探索[J].科教導刊， 2022（27）：117-121.

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[8]金妤，曾亮.“互聯網+”背景下高校創新創業教育改革路徑研究[J].大學教育，2022（10）： 259-262.

[9]宋永嘉，田林鋼，李于平，等.信息化時代大學生學習需求與學習方法影響因素調查研究[J].科教導刊，2019（22）：188-190.