動物科學(xué)專業(yè)“生物統(tǒng)計學(xué)”線上教學(xué)模式探索

陳秋明 劉玲玲 劉武軍

摘?要：“生物統(tǒng)計學(xué)”是動物科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，涉及大數(shù)據(jù)時代下數(shù)理統(tǒng)計原理和方法在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及以及線上教學(xué)方式和教學(xué)平臺的產(chǎn)生，越來越多的高等教育教學(xué)課程開始采用線上模式。本文以新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)專業(yè)的“生物統(tǒng)計學(xué)”線上教學(xué)為例，總結(jié)回顧了理論知識傳授、理論作業(yè)批改和實踐能力提升這三個方面的經(jīng)驗，并就線上線下混合教學(xué)模式實施的思路進(jìn)行探討，旨在為動物科學(xué)專業(yè)“生物統(tǒng)計學(xué)”的本科教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：動物科學(xué)；生物統(tǒng)計學(xué)；線上教學(xué)；線上線下混合式教學(xué)

21世紀(jì)是互聯(lián)網(wǎng)的時代，依托互聯(lián)網(wǎng)，人們的生活方式慢慢發(fā)生轉(zhuǎn)變。高等學(xué)校教師的教學(xué)方式也在慢慢發(fā)生轉(zhuǎn)變，通過各種線上教學(xué)方式和教學(xué)平臺，學(xué)生能夠根據(jù)自身時間和空間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)是教學(xué)改革的趨勢。短視頻微課就是其中一種流行的教學(xué)形式，通過簡潔明了的視頻內(nèi)容，向?qū)W生傳遞知識和概念。學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)需求隨時隨地觀看這些微課，方便高效地獲取知識。

“生物統(tǒng)計學(xué)”（有的學(xué)校或教材稱為“生物統(tǒng)計附試驗設(shè)計”“生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計”）是動物科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，涉及數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。該課程是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)，為“動物遺傳學(xué)”“動物育種學(xué)”“動物營養(yǎng)學(xué)”“飼料學(xué)”等專業(yè)核心課以及后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計提供研究方法。在大數(shù)據(jù)時代，運(yùn)用生物統(tǒng)計學(xué)的方法進(jìn)行實踐操作對學(xué)生未來的科研和生產(chǎn)實踐具有重要意義。由于該課程建立在“高等數(shù)學(xué)”“線性代數(shù)”“概率論”等課程的基礎(chǔ)上，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高［1］，同時對學(xué)生的邏輯思維能力也提出較高要求，因此難度較大。對于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)的學(xué)生來說，這門課程是相對難以掌握的。在學(xué)時減少、綜合素質(zhì)提升等因素的影響下，學(xué)生掌握這門課程的難度進(jìn)一步加大。

為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時代的新要求，筆者在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)專業(yè)2022年秋季學(xué)期的“生物統(tǒng)計學(xué)”課程采用了全線上教學(xué)模式。筆者也在這一學(xué)期的學(xué)生評教活動中獲得了優(yōu)秀的評價，現(xiàn)就這一學(xué)期的教學(xué)模式進(jìn)行總結(jié)回顧，并探討未來線上線下混合教學(xué)的實踐模式，以期為類似課程的線上教學(xué)模式探索提供思路，并為提高學(xué)生的統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用能力提供見解。

1?理論知識傳授

目前，“生物統(tǒng)計學(xué)”課程已經(jīng)有一些在線開放資源可供學(xué)生使用，包括中國大學(xué)MOOC平臺西北農(nóng)林科技大學(xué)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的“生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計”以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的“畜牧生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計”（同時存放于智慧樹平臺）。筆者也在智慧樹和泛雅平臺進(jìn)行了搜索，未見更多的資源。這三所高校的動物科學(xué)專業(yè)代表了全國最高水平，也代表了該課程的最高水準(zhǔn)。在上課過程中，筆者也推薦有潛力的學(xué)生，在富余時間利用這些資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

雖然這門課程有全國最高水準(zhǔn)的線上資源，但是完全依賴于在線資源讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)是無法讓學(xué)生獲得巨大進(jìn)步的。理由是線上資源無法回答學(xué)生在學(xué)習(xí)中的一些困惑，與學(xué)生的互動極少，甚至幾乎沒有。并且新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)專業(yè)“生物統(tǒng)計學(xué)”采用明道緒所編寫具有步驟詳細(xì)、實例豐富特點的教材［2］，與前述的線上資源所用教材在公式符號和章節(jié)順序上有所差異。因此，筆者采用了釘釘直播的課堂模式。教學(xué)內(nèi)容涵蓋了緒論、資料整理、資料統(tǒng)計描述、常用概率分布、t檢驗與u檢驗、方差分析、卡方檢驗、直線回歸分析與相關(guān)分析8個部分。這些內(nèi)容不僅包含了動物科學(xué)專業(yè)畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)論文中大部分統(tǒng)計學(xué)知識，也銜接了后期的“動物遺傳學(xué)”“動物育種學(xué)”等課程的知識點。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握生命科學(xué)數(shù)據(jù)資料的整理要點、顯著性檢驗和相關(guān)回歸分析的基本原理、基本步驟和應(yīng)用范圍。

正如上一段提到的直播課堂模式與利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)的模式相比，最大的優(yōu)勢是可以進(jìn)行互動。在授課過程中，教學(xué)團(tuán)隊收集了上課學(xué)生的身高體重數(shù)據(jù)，進(jìn)行了描述性統(tǒng)計、回歸等分析過程的演算，讓學(xué)生有了身邊的案例。同時，為最大限度地吸引學(xué)生注意力，也不時在課堂中進(jìn)行了提問，如針對前一堂課的內(nèi)容或當(dāng)前所授內(nèi)容的關(guān)聯(lián)知識點進(jìn)行回顧性提問。當(dāng)然為了最大限度地吸引學(xué)生，筆者也在在線課堂上對回答問題的學(xué)生進(jìn)行了小紅包獎勵。教學(xué)反思也是優(yōu)秀教師的必備能力。筆者也注意到大部分在線課程視頻資源中都穿插了選擇性問題，因此在后續(xù)的線上理論教學(xué)中，可以通過在線投票、在線選擇、在線論壇等形式，讓學(xué)生能夠更加積極有效地參與到線上課程的互動。

2?注重理論作業(yè)的批改

由于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)在本門課程中減少了學(xué)時，導(dǎo)致理論講授環(huán)節(jié)只有16個學(xué)時，這使得對于“生物統(tǒng)計學(xué)”的理論講解速度過快，對學(xué)生掌握一些重難點帶來了一定的困難。針對這一問題，除了加強(qiáng)課堂教學(xué)外，加強(qiáng)學(xué)生的作業(yè)批改也是一個非常有效的手段，也能彌補(bǔ)線上課程中與學(xué)生的有效互動較少的缺點。通過布置大量的習(xí)題和作業(yè)，可以幫助學(xué)生在課后進(jìn)行鞏固和練習(xí)。作業(yè)批改不僅能及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯誤和不足，還可以針對性地提供指導(dǎo)和反饋，幫助學(xué)生加深對知識點的理解和掌握。

在明道緒所編寫的教材中，每個例題都有相應(yīng)的習(xí)題，甚至可能有多個習(xí)題與之對應(yīng)［2］。在作業(yè)布置環(huán)節(jié)，教學(xué)團(tuán)隊充分利用這一優(yōu)勢使每個例題都有相應(yīng)的作業(yè)與之一一對應(yīng)。通過這樣的作業(yè)設(shè)計，確保了作業(yè)內(nèi)容與教材內(nèi)容的緊密結(jié)合。通過與例題對應(yīng)的作業(yè)，學(xué)生可以將所學(xué)知識應(yīng)用到具體問題中，進(jìn)行實際的練習(xí)和鞏固。這種聯(lián)系可以幫助學(xué)生更深入地理解概念和方法，并在完成作業(yè)的過程中培養(yǎng)他們的分析和推理能力。同時，這種作業(yè)設(shè)計也能夠幫助教師更好地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時發(fā)現(xiàn)和糾正他們的理解偏差或困惑。

為了更好地管理作業(yè)流程，本門課程利用新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)與學(xué)習(xí)通合作建立的“秾大云上”線上學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行作業(yè)布置和批閱。通過該平臺，學(xué)生可以方便地在線提交作業(yè)，而教師則能夠利用平臺提供的批閱和反饋功能，高效地完成作業(yè)的批改工作。這不僅減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)，也使學(xué)生能夠及時獲得作業(yè)成績和反饋，提高了學(xué)習(xí)效果。然而，由于學(xué)校的生源質(zhì)量和學(xué)時的限制，我們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)學(xué)生在作業(yè)中無法達(dá)到百分之百的正確率。針對這一問題，我們本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生有錯誤，就會將作業(yè)打回并進(jìn)行適當(dāng)?shù)狞c撥和指導(dǎo)。學(xué)生們對這種方式給予了積極的回應(yīng)，并通過不斷改正和提高，最終使得作業(yè)的正確率達(dá)到了100%。

總結(jié)起來，學(xué)生容易出錯的地方在于公式的適用場景混淆，如方差計算中的n與n-1、配對設(shè)計與非配對設(shè)計的t檢驗、兩因素系統(tǒng)分組與交叉分組、卡方檢驗中的連續(xù)性矯正與非連續(xù)性矯正以及需要合并理論次數(shù)小于5者的等級和類別、回歸分析中的自變量與依變量等。為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些易錯點，筆者在題庫中設(shè)計了一套包含120道選擇題的練習(xí)。這些練習(xí)針對學(xué)生容易混淆的知識點，以清晰的問題形式呈現(xiàn)，并提供了多個選項供學(xué)生選擇。通過練習(xí)這些選擇題，學(xué)生可以更加系統(tǒng)地鞏固和理解這些易錯點，提高他們的應(yīng)試能力和對知識的掌握程度。

3?理論課線上線下混合教學(xué)模式的思考

雖然線上教學(xué)可以讓學(xué)生在時間和空間上更有自主性，吸引力和科技感也十足，但是無法利用線下教學(xué)的優(yōu)點，老師與學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間不能隨堂零距離互動。因而，集合兩者優(yōu)點的線上線下混合式教學(xué)已經(jīng)成為未來發(fā)展的趨勢，這種模式可以讓學(xué)生在課前通過在線平臺進(jìn)行新知識的預(yù)習(xí)，并學(xué)會思考問題，從而帶著問題完成線下課程學(xué)習(xí)，成為線下課程的主體，實現(xiàn)層層遞進(jìn)的知識理解和掌握［3］。

在線下課程中，為了給學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)體驗和發(fā)展機(jī)會，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓他們成為課堂的主體。為此，可以采取一系列措施來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。首先，可以通過設(shè)置各種互動形式來活躍課堂氛圍，如討論、競賽、PPT匯報等。這些互動形式可以促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作，培養(yǎng)他們的批判性思維和問題解決能力。此外，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索，提供一定的學(xué)習(xí)空間和資源，讓他們根據(jù)自己的興趣和需求進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

同時，在線上學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)也是至關(guān)重要的。學(xué)校與學(xué)習(xí)通合作建立的“秾大云上”線上學(xué)習(xí)平臺可以為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)理論知識的有效途徑。目前學(xué)校這個平臺上該門課程的視頻資源和試題庫還不夠豐富和完整，亟須解決這些問題，從而幫助學(xué)生更好地掌握課程的基礎(chǔ)知識。后期也需要定期更新和豐富平臺上的內(nèi)容，確保學(xué)生可以獲得最新、最全面的學(xué)習(xí)資源。此外，為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和積極性，可以制定適當(dāng)?shù)募臃终撸膭顑?yōu)秀的學(xué)生在中國大學(xué)MOOC平臺上學(xué)習(xí)西北農(nóng)林科技大學(xué)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的“生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計”，以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的“畜牧生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計”課程資源。這樣，學(xué)生不僅能夠深入學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識，還能擴(kuò)大自己的學(xué)術(shù)視野和交流平臺。

最后，值得一提的是課堂管理的重要性。為了確保每個學(xué)生都能參與到課堂中，可以根據(jù)學(xué)生在互動環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，適當(dāng)增加平時分。這種積極的評價和獎勵機(jī)制能夠激勵學(xué)生積極參與課堂活動，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣和自信心。此外，還可以探索學(xué)生之間對主觀題作業(yè)進(jìn)行互評的模式，通過相互評價和反饋，促進(jìn)學(xué)生之間的學(xué)習(xí)交流和合作。這樣，每個學(xué)生都能夠充分發(fā)揮自己的能力，并在課程中獲得全面的成長和發(fā)展。

4?實踐能力拔高

“生物統(tǒng)計學(xué)”是一門實用數(shù)學(xué)，教學(xué)的成果可以從學(xué)生的實驗成績中得到體現(xiàn)。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握試驗數(shù)據(jù)資料的收集和整理方法，應(yīng)用顯著性檢驗和相關(guān)回歸分析方法對生命現(xiàn)象的客觀規(guī)律性做出科學(xué)的評價。

在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)專業(yè)的“生物統(tǒng)計學(xué)”實驗教學(xué)中，筆者采用了開源免費(fèi)的R語言工具進(jìn)行統(tǒng)計分析和繪圖。R語言是一種功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，具備出色的統(tǒng)計分析和圖形繪制功能，而且其安裝過程簡便，擁有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力［4］。通過引入R語言，學(xué)生能夠充分利用該工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析和結(jié)果可視化，從而提高他們的實踐能力和數(shù)據(jù)解讀能力。這種實驗教學(xué)方式不僅可以幫助學(xué)生熟悉實際的統(tǒng)計分析工作流程，也可以培養(yǎng)他們對開源工具的使用和探索精神。同時，R語言的開放性和免費(fèi)性使學(xué)生們可以在課程結(jié)束后繼續(xù)深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用，為他們未來的科研和職業(yè)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。筆者也在中國知網(wǎng)以R語言和生物統(tǒng)計為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，發(fā)現(xiàn)15篇教改論文，并且從篇數(shù)上看有逐年增加的趨勢，表明R語言用于“生物統(tǒng)計學(xué)”實驗教學(xué)是未來的趨勢。

為了促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和反復(fù)鞏固，“生物統(tǒng)計學(xué)”實驗教學(xué)中，筆者利用了新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)與學(xué)習(xí)通合作建立的“秾大云上”線上學(xué)習(xí)平臺，創(chuàng)建了相關(guān)的視頻資源。學(xué)生可以通過觀看這些視頻資源，完成實驗作業(yè)，并達(dá)到熟練應(yīng)用R軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析和繪圖的教學(xué)目標(biāo)。令人欣慰的是，部分優(yōu)秀學(xué)生在使用R語言時展現(xiàn)出了擴(kuò)展能力，能夠自主編寫函數(shù)或使用更簡便的方法實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)的智能化分析。學(xué)生們非常努力，平均觀看視頻的反芻比例達(dá)到了174%，這表明他們具備一定的學(xué)習(xí)主動性和問題解決的動力。除了自主學(xué)習(xí)作業(yè)外，筆者還組織了線上答疑和考核環(huán)節(jié)，學(xué)生們通過共享桌面進(jìn)行相應(yīng)的操作，并根據(jù)熟練程度進(jìn)行評分。這種形式的互動有助于加強(qiáng)學(xué)生與老師之間的溝通和交流，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識。

在實驗教學(xué)中，涵蓋了R語言入門與描述性統(tǒng)計分析、t檢驗方法、方差分析方法、卡方檢驗方法、直線回歸與相關(guān)分析方法等五個部分。每個實驗都包括實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灢牧稀⒉僮鞑襟E、結(jié)果與分析這五個方面的內(nèi)容。學(xué)生不僅需要通過觀看視頻完成實驗操作，還需要具備舉一反三的能力，即能夠應(yīng)用所學(xué)知識完成與視頻中使用的材料不同的數(shù)據(jù)分析。此外，在實驗報告撰寫過程中，同樣需要按照上述五個方面進(jìn)行組織和呈現(xiàn)。這樣的設(shè)置旨在培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和實踐能力，并促使他們將所學(xué)知識應(yīng)用于實際問題的解決。

線下教學(xué)的實驗課程采用學(xué)生現(xiàn)場演示操作為主的方式，老師和同學(xué)集中評分，以此讓學(xué)生在評閱過程中不斷進(jìn)步，并真實地體驗到數(shù)據(jù)分析的魅力。在評閱過程中，老師可以根據(jù)學(xué)生的進(jìn)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和點撥，確保學(xué)習(xí)較差的學(xué)生也能夠堅持學(xué)習(xí)。對于完成度比較高的學(xué)生，可以讓學(xué)生在課堂上分享經(jīng)驗。通過這些形式，可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和積極性，使他們能夠全程參與課堂的每個環(huán)節(jié)。這種互動式的線下教學(xué)方式有助于學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的知識，培養(yǎng)他們的實踐能力和問題解決能力。

5?小結(jié)

動物科學(xué)專業(yè)中的“生物統(tǒng)計學(xué)”作為一門基礎(chǔ)課程，對于后續(xù)“動物遺傳學(xué)”“家畜育種學(xué)”等其他課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計的完成具有重要作用。以互聯(lián)網(wǎng)為依托的線上教學(xué)是一種新穎的教學(xué)方式，而開展線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)對于數(shù)據(jù)分析類課程如“生物統(tǒng)計學(xué)”來說無疑是一種強(qiáng)有力的補(bǔ)充，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的參與度。這種教學(xué)方式能夠幫助動物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生更好地分析和解決畜牧學(xué)問題，提高他們在大數(shù)據(jù)時代下的分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)出復(fù)合型人才。通過線上線下混合教學(xué)，學(xué)生能夠在理論和實踐相結(jié)合的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，提升他們的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維，為未來的畜牧科學(xué)領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］呂敏芝，林樹茂，何蘭花，等.生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)改革實踐與體會［J］.中山大學(xué)學(xué)報論叢，2007，159（04）：223225.

［2］明道緒，劉永建.生物統(tǒng)計附試驗設(shè)計（第六版）［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2019.

［3］周楊玥，李世鋒，高繼梅.基于線上線下混合式教學(xué)模式構(gòu)建研究［J］.辦公自動化，2023，28（11）：3741.

［4］符輝，陳法霖，袁桂香.基于R語言的生物統(tǒng)計學(xué)課程考核改革研究［J］.現(xiàn)代交際，2021，561（19）：13.

基金項目：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)校級教研教改項目2023?HHSY08

作者簡介：陳秋明（1986—?），男，博士，講師，研究方向：動物遺傳育種。

*通訊作者：劉武軍（1966—?），女，教授，博導(dǎo)，研究方向：動物遺傳育種。