預防醫學本科生SAS 軟件教學改革探索與實踐

郭 威，劉 豪，郭軼斌，司可藝，吳 騁，秦宇辰

（海軍軍醫大學衛生勤務學系，上海 200433）

衛生統計學是應用數理統計學的原理、方法與技術解決醫療衛生領域中的數據采集、整理和分析問題的一門學科[1]，隨著其應用領域不斷深化，統計方法的應用水平不斷提高，生物統計學目前已深入醫療衛生的各個領域并廣泛應用在諸多方面。衛生統計學是預防醫學人才的必修課程。本課程旨在幫助學生掌握衛生統計學中的基本概念，實驗性研究與觀察性研究設計，常規統計分析方法，如參數估計和假設檢驗、高級統計分析方法（如多因素方差分析、多重線性回歸分析、Logistic 回歸分析、生存分析、聚類分析及判別分析）等內容。根據人才培養要求，預防醫學專業學生應掌握利用統計學工具對醫療衛生數據進行處理與分析的能力，將理論知識學以致用，為成為具備良好職業素養的公共衛生人才打好基礎。作為一門編程語言，SAS軟件具有強大的數據管理和統計分析功能，被廣泛應用于醫學科研數據分析工作。在大數據時代背景下，會用、善用SAS 軟件進行大數據的處理和分析已成為公共衛生人才必要的職業素養之一。作為公共衛生領域的后備人才，預防醫學專業學生的統計思維及應用SAS 軟件進行實際數據分析的能力培養值得密切關注。基于此，本文擬從我校預防醫學本科生SAS 軟件教學現狀及存在的問題出發，探索預防醫學本科生SAS 軟件課程教學改革與實踐，并將改革實踐體會總結如下。

1 SAS 軟件教學現狀及存在的問題

自2019 年起，我校開始為預防醫學本科生設置SAS 軟件課程。本課程在本科生三年級上學期開設。以往課程安排總計30 課時，其中27 個課時為授課課時，分9 次課進行，其余3 個課時用于期末上機考試。課程教學分為兩部分：第一部分關注SAS 數據管理，共6 個課時，包括SAS 基礎、SAS 數據集的建立與整理；第二部分詳細講解常用統計方法的SAS 軟件實現，共計21 個課時，包括計量資料的統計描述與兩均數的比較、單因素方差分析和多因素方差分析、計數資料的統計描述和組間比較、基于秩次的非參數檢驗、簡單線性相關與回歸、多重線性回歸、Logistic 回歸與生存分析等。這種課程安排的好處是使SAS軟件課與衛生統計學理論知識的教學內容保持了較好的一致性，便于學生理解和接受。然而，作為預防醫學專業SAS 軟件教學的初步嘗試，在教學實踐中逐漸暴露出一些問題。

1.1 數據管理課時比重低

一般來說，科研人員的第一手資料往往是“臟”的，大約80%的時間會用于數據清理工作，直至數據清理干凈后方可進入統計建模階段[2]。SAS 軟件內置的數據管理相關的函數庫豐富，特別適用于復雜醫療衛生大數據的清理，然而當前SAS 軟件課的數據管理課時比重較小。而統計分析與建模主要利用SAS 軟件調用“PROC”步，不同統計方法的“PROC”步的程序編寫相對固定，自學難度小，這部分內容所占比重卻較大。這種“輕數據管理、重統計分析”的教學安排使學生對數據管理“淺嘗輒止”，未深切體會到SAS 編程的魅力，不利于其數據處理能力的培養。

1.2 教學案例脫離實際

醫學生的課程偏重于記憶和背誦，較少接受數理類及編程類課程的思維訓練，部分學生在初步接觸SAS 編程課的時候，存在一定的畏難心理，擔心學不會、考不好。在本課程教學設計時，考慮學生的認知水平，教師設計的隨堂案例多數取自衛生統計理論課教材，案例數據理想化，脫落實際，學生只需稍微動腦，套用講義中的程序模板即可快速得到正確答案。表面上學生成績很好，實際上，一方面限制了學生對SAS 軟件的理解和掌握，另一方面也使課程對于學生統計思維訓練的效果大打折扣。

1.3 考核方式較為單一

課程考核是檢驗教學效果、評價人才培養質量的重要抓手。SAS 軟件課程具有較強的邏輯性和實踐性，注重學生思維能力和創新能力的培養。以往本課程主要通過期末開卷上機考試的方式考查學生對教學內容的掌握程度，考核方式較為單一，有些學生平時不注重實操訓練，僅依賴考前突擊也能得到不錯的分數。然而，這種“一考定高低”的模式難以形成以學生學習效果為導向的教學評價體系，難以衡量學生對SAS 軟件的真實掌握水平。

2 SAS 軟件教學改革的探索

課程組在對國內知名醫科院校SAS 課程建設情況廣泛調研的基礎上[3-5]，結合本校SAS 軟件教學實際，對照預防醫學人才培養方案，在SAS 軟件課程內容安排、教學案例設計和課程考核方式等方面進行了改革探索。

2.1 重構教學內容，強化編程訓練

為突出SAS 課程特色，強化學生編程技術訓練，課程組選用賀佳主編、人民衛生出版社出版的國家衛生健康委員會“十三五”醫學規劃教材《SAS 統計軟件應用》（第四版）[6]作為基本教材。另選用朱世武編著、清華大學出版社出版的《SAS 編程技術教程》（第二版）[7]作為輔助教材，重構教學內容，制訂新的課程標準，力求在教學時長不變的前提下，努力做到數據管理與統計分析并重。課程共安排9 次課：首先按照初識SAS、外部數據源導入SAS 及數據集建立、數據集及變量操作、SAS 常用函數、宏功能簡介的順序展開，重點講解SASBASE 模塊的內容。其次，進一步介紹常用統計方法的SAS 實現及結果解讀，包括假設檢驗與回歸分析等內容。最后，考慮到實際數據分析時經常面臨的重要問題——SAS 輸出結果的外部文件導出，介紹ODS 輸出傳送系統等內容。每次授課分為教師軟件演示與學生上機操作練習兩個階段，分別用時1 個課時和2 個課時，具體課時安排見表1。

表1 SAS 軟件課程教學內容及課時分配Table 1 Teaching content and period allocation of SAS software course

2.2 精選實際案例，激發學習興趣

課程組按照課程的教學重、難點，利用平時教學和科研工作中積累的實際素材，精心挑選和設計教學案例，主要培養學生的獨立思考能力，提升其理論與實踐相結合的能力。例如，在第七次課中，基于上海市家庭衛生服務調查數據，設計了城鎮居民生活質量影響因素分析的問題，旨在考查學生對于t 檢驗、方差分析及多重線性回歸（逐步法篩選變量）的掌握情況；在第八次課，根據某“三甲”醫院呼吸內科收治的669 名肺炎住院患者數據，設計了肺炎患者預后因素分析的問題，旨在考查學生對于生存分析模型的應用能力；在第九次課，利用某上市藥物的Ⅲ期臨床試驗數據，結合我國藥物臨床試驗生物統計學指導原則，介紹實驗性數據分析的基本步驟及分析結果的整理及外部文件導出等。在案例教學過程中，教師按照理論課知識要點復習、實際案例導入、問題設置與任務分配、學生分組實踐與討論、學生代表上講臺演示匯報、教師與學生共同點評等方式組織實施，激發了學生的學習興趣，提升了其課堂參與度，充分發揮了其主觀能動性。同時，授課過程中鼓勵學生自主思考，積極提問，通過問答環節及時了解學生的學習情況。通過對學生提出的問題予以解答，對其共性問題和學習過程中的易錯點等在課堂結尾時匯總講解，進一步提高了教學效果。

2.3 實施多元化考核，科學評價教學效果

借鑒國內外高校醫學統計學課程考核改革經驗[8]，采用形成性評價和終結性評價相結合的方式進行SAS 軟件課程考核。形成性評價主要包括平時考勤、課堂表現與撰寫基于案例的統計分析報告，占總成績的30%。其中，統計分析報告撰寫貫穿課程教學始終，將學生每3～4 人分為一組，小組自行通過問卷調查、公開數據庫等途徑收集資料，開展研究設計與統計分析，最終撰寫統計分析報告。形成性評價采用學生自評、互評與教師評價相結合的方式，可進一步促進考核的公平性和科學性。終結性考核為上機考試，占總成績的70%，考試題目主要為綜合案例分析，包括若干小題，考核內容覆蓋統計描述、基礎統計方法及高級統計分析方法等，各小題層層遞進，緊密銜接，學生需靈活運用SAS 數據步和過程步的知識和操作方能完成相應題目。

3 SAS 軟件課程改革效果

3.1 考試成績

課程組在2021、2022 年秋季學期進行了初步的教學改革與實踐，調查顯示，2019、2020 級兩屆預防醫學本科生的學習興趣得到了顯著提升，課堂活躍度明顯增強，課程成績達到預期水平。從最終的成績評定來看，32 名本科生的課程成績平均得分85 分，按照60 分作為及格線，及格率為100%，90 分及以上的占25.0%，80～89 分的占37.5%，70～79 分的占31.3%，60～69分的占6.2%。

3.2 問卷調查結果

課程組自行設計SAS 軟件教學滿意度調查問卷，課程結束當天通過問卷星小程序推送到班級微信群，學生用手機即可作答，問卷填寫采用無記名方式。共發放問卷32 份，回收有效問卷30 份，有效問卷回收率93.75%，調查結果見表2。

表2 SAS 軟件教學滿意度問卷調查結果[n（%）]Table 2 Questionnaire survey results of SAS software satisfaction with teaching[n（%）]

3.3 競賽獲獎情況

通過課程學習，學生初步具備了衛生統計理論與實踐相結合的能力，培養了創新思維，提高了綜合素質。教師指導學生獲得2022 年全國大學生數學建模競賽三等獎1 項，2023 年全國大學生統計建模大賽省級賽區三等獎1 項（該比賽為我校隊伍首次參賽）。

4 SAS 軟件課程教學改革體會與思考

4.1 講解演示與上機實踐相結合

SAS 軟件功能強大，在醫藥衛生領域應用廣泛。在課程初始，教師可結合實際案例和應用場景進行演示，讓學生對SAS 軟件處理實際數據有感性認識，激發其學習興趣。誠然，任何一門編程語言的學習都需要大量的練習，SAS 也不例外。因此，本實驗課的時間分配采用1∶2 的講解演示與學生上機實踐的比例[9]，強調學生自己動手進行案例分析與編程，以加深其對軟件工具的理解和語法的掌握，同時也能培養其數據分析思維。

4.2 案例教學法與合作學習相結合

案例教學法是一種基于案例的教學方法[10-11]，是一種理論與實踐相結合的教學模式。在SAS 軟件案例教學中，教師主要通過啟發、引導學生自主思考，激發其學習興趣，充分發揮其主觀能動性。通過案例教學，使枯燥的數字變得直觀生動。同時，通過學生間的小組合作探究，能夠促使學生鍛煉溝通交流、合作學習的能力[12]。本次教學改革后的問卷調查也表明，學生對于案例教學內容的設計普遍較為滿意，案例教學法受到了學生的歡迎。全國大學生數據建模競賽和全國大學生統計建模大賽是促進學生將課堂知識與實際應用相結合的重要賽事[13]，課堂教學中的案例教學法特別適合學生將所學知識遷移到比賽當中，通過比賽進一步鍛煉學生的數據清理、可視化、統計建模、報告撰寫及團隊合作等能力，培養職業素養。

4.3 課堂教學與線上資源相結合

初學者普遍感覺SAS 軟件的上手存在一定難度，加之本課程課時有限，教學內容環環相扣，教學內容強調數據清理和統計分析并重，在教學過程中學生如不能及時消化吸收前期教學內容，可能影響后續內容的學習效果，挫傷學生的學習積極性。針對這個問題，一方面，要求課中的教學實施注重實效，努力使學生在有限的課時內掌握SAS 軟件的基本使用方法和技巧；另一方面，教師可考慮將部分軟件操作與講解內容進行錄屏，方便學生在課后回看和復習，幫助其更好地消化吸收所學知識，這是線上教學資源的主要來源。除此之外，教師也可以借助網絡上優質的在線開放課程，如中國大學MOOC 平臺的實用醫學統計學與SAS 應用等，輔助開展線上線下混合式教學[5]，這是線上教學資源的輔助來源。需要注意的是，教師在挑選線上資源時，需要密切關注線上教學資源的質量，關注其是否與課程教學目標相一致，是否能夠做到資源優勢互補，是否能夠在不額外增加學生負擔的情況下提高學習效果等。

4.4 程序調試教學與輔助工具使用相結合

在教學過程中發現，由于醫學生普遍缺乏計算機程序設計訓練，因此其將數據分析的理論與實踐相結合存在一定難度，初學者在使用SAS 軟件時常常會遇到語法錯誤或不知如何用程序實現想要的功能等問題。針對語法錯誤問題，教師可以事先準備一些常見錯誤的解決方案，指導學生如何查找問題、如何調試程序，直至最終解決錯誤，比如仔細檢查代碼中的拼寫、標點符號和語法規則，借助SAS 的自動補全功能和語法檢查工具等[14]。針對程序設計不知如何實現的問題，比如數據讀取時發現格式不匹配、數據存在缺失值或重復記錄、多個數據集的匹配、統計方法及過程步的選擇等，針對此類問題，教師可根據自身實踐經驗事先提供典型樣例及SAS 程序，并適當給予提示，鼓勵學生自主思考和解決問題，也可指導學生在獨立思考的基礎上使用SAS 幫助文檔、互聯網搜索引擎或ChatGPT[15]等輔助工具進行查詢，以獲得可用線索，在此基礎上進行程序編寫與調試，最終完成任務。

5 結語

SAS 軟件是一門將理論與實踐相結合的課程。學生通過學習與掌握SAS 軟件，能夠更好地培養其數據分析能力，增強自主學習能力與創新能力，為將來的工作和學習打下堅實的基礎。隨著數據分析技術的不斷發展和應用場景的不斷拓展，SAS軟件課程教師應積極適應這一變化趨勢，結合預防醫學專業特點，不斷提升自身教學能力，持續推進課程教學改革，包括更新教學內容、優化教學方法、改進教學評價手段等，以使SAS 軟件課程更好地為公共衛生專業人才培養服務。