本站原创摘 要生物统计学是高等农业院校农学类专业的核心课程,是农业和生物学领域科学研究和实践应用的基础工具.然而抽象的概念、复杂繁多的公式使学生很难理解,尤其是应用能力较差.针对课程特点和教学现状,从教学内容、教学方法、实验课和实践环节4个方面进行教学改革的探索,并提出相应的改进措施,旨在为提高农业高等院校教学效果和学生素质教育提供参考.
关 键 词生物统计学；本科生教学；教学改革
中图分类号G712文献标识码A文章编号1007-5739（2014）04-0324-02
生物统计学是运用数理统计的原理和方法研究生命科学相关问题的一门科学,是应用统计学最为重要的分支之一.从20世纪末起,生物统计学不仅在传统生物学、农学以及医学中被广泛应用,而且在现代分子生物学,特别是迅速发展的各类“组学”研究中发挥着不可取代的作用,是新型生物学高级人才知识结构中不可缺少的部分.目前该类课程是我国高等院校生物类专业或农学类专业的一门重要的专业基础课,并且许多院校已经建立相应的计算机实验室开展其实验教学.但随着社会对大学生实践能力的要求逐年提高,陈旧的教学内容和教学方法已经不能满足我国农业科学发展的需要.为了适应时代的发展,很多教育工作者对传统的教学方式进行了改革,主要涉及多媒体教学法[1]、网络教学平台[2]和案例教学法[3]等启发式、互动式教学方法的引入以及实验、实践教学的开展等,这些措施均取得了一定成效.近年来,统计软件的快速发展给生物统计学的教学带来了盎然生机,但同时各种统计软件的出现也造成当前统计软件应用的混乱,学生学习时浅尝辄止,很难系统应用.实践证明,选择合适的统计软件,并和课堂教学、上机练习以及实践应用有机结合,更有利于提高学生的学习效率,强化能力训练.该文结合教学实践,对生物统计学课程教学中存在的问题进行归纳和总结,并提出了今后的改革方向,以期为提高教学效果和学生专业能力提供参考.
1生物统计学教学中存在的主要问题
1.1教学内容陈旧,重点不突出
生物统计学课程涉及的数学公式很多,而且又比较抽象,需要一定的数学基础和逻辑推理能力才能学好,加之课程内容枯燥、复杂,师生普遍反映难教、难学、难记、难用[4].为了便于授课,许多院校生物统计学课程多年来一直使用一套教材,中间虽有一定修订,但内容变化幅度不大,随着科技的发展,部分内容已经陈旧,远远跟不上时怎么发表展的步伐.另外,传统的教学内容较重视数学的原理,不注意联系学生的专业和实践,对于规律性内容的总结不够,重点不突出,导致学生只是机械性的背诵公式以应付考试,缺乏学习兴趣.
1.2实验课与课堂知识结合不紧密
实验课是课堂教学的延续,也是学生对课堂知识及时巩固和应用的体现.尽管许多院校已逐步建立了相应的计算机实验室,但许多地方院校因为计算机实验室面积较小、设备损耗较大等原因,实验课课时很少,或者时间安排不合理,从而导致学生应该掌握的知识得不到有效的巩固,统计软件的应用也不熟练,达不到实验教学的真正目的.
1.3统计软件的使用缺乏系统性
目前,计算机的普及和生物统计学软件的飞速发展使得生物统计的分析过程大大地简化,同时也为科研工作者提供了越来越强大的数据处理工具.马相如[5]调查发现,大多数国内高校已经在统计教学中进行统计软件讲授,但使用的现状却比较混乱.目前使用较多的软件有SAS（StatisticalAnalysisSystem）、SPSS（StatisticPackageofSocialScience）和Excel,也有使用R、S-Plus、Minitab、Stata、Statistica、Eviews和DPS（DataProcessingSystem）等软件.其中Excel软件的普及性较高,且操作简单,已经成为这几年辅助生物统计教学的重要工具[6-8],并取得了很好的教学效果.但利用其“数据分析”的功能,无法完成聚类分析、主成分分析等高级统计分析.而专业的统计软件SAS、SPSS等虽然功能齐全,权威性高,但这些软件的学习非常专业和复杂,且普遍昂贵,因此很难在统计教学中广泛使用.相比而言,R软件是免费的专业软件,数据处理、计算和制图功能全面,而且用户还可以通过安装新的功能包进一步增强其功能.近年来,随着我国本科教学目标和培养方案的不断调整,仅使用Excel软件辅助统计教学的方式已经落后,而将Excel软件和R软件相结合可能是将来实验教学的发展方向.
1.4理论教学和实践应用结合不紧密
田间试验是植物生产类专业（包括农学、园艺、植物保护、生物技术等专业）最基本的科学试验[9].但由于多方面原因,许多院校本科生的实践学时比例逐渐下降,以致学生对课程的理解比较抽象,对于具体的技术理解不透.让学生走出课堂,带领学生到田间参观试验田,实地介绍田间试验的布置、管理与实施,将使学生学习受益很大.
2教学改革的措施
2.1调整教学内容,激发学生热情
生物统计学是一门应用数学,主要培养学生科学的思维方法和解决实际问题的能力,如果过分深究数学推导过程或者用途不大的统计分析方法,往往导致学生毫无兴趣,学习热情很低.几年来,根据教学安排以及生物统计学应用的需要,本课程组在授课过程中对教学内容进行了部分增删和调整,收到了较好的教学效果.删去的内容主要有3类：一是与数学课重复的内容,如概率的理论分布等；二是陈旧过时的教学内容,如利用等级差计算方差和平均数等,利用相关表进行相关和回归计算,科学计算器的使用等；三是无用途或者用途不大的统计方差,如平均数差数的区间估计、百分数差数的区间估计、条区试验的设计与结果分析、拉丁方设计与结果分析等.此外,增加和充实了一些实用性强的内容,比如通径分析,抽样调查的设计与结果分析,区域试验的设计与结果分析等,并不断追踪该学科世界研究的最新进展,在授课时经常引用一些最新的研究成果作为例子,使学生能够了解学科的前沿知识,激发学习热情.2.2把握重点内容,提高学习效果
由于生物统计学逻辑性、规律性较强,因此突出重点和总结规律性知识将更有利于学生理解.根据教研组多年的教学经验,学生普遍认为检测设测验相对较难、不易掌握,但调查发现主要原因在于学生对抽样分布理论没有理解透彻.经过尝试,通过加大抽样分布理论的深入讨论和实例分析,取得了很好的教学效果.抽样分布以及检测设测验、方差分析和直线回归的基本方法应是统计学的重点内容,也是最基本内容,应该让学生理解透彻和熟练掌握,教师在授课时要注意帮助学生总结统计学中的规律性知识,以加深理解和掌握,让学生从死记硬背的学习方法中走出来.比如在讲完u分布、t分布、F分布和X2分布之后,总结出4种抽样分布的区别以及各自的图形特点,应用范围等；讲到方差分析时,说明不论哪种试验设计方差分析的基本原理均是相同的,方差分析的基本步骤也是一样的,只是其异来源的分解和相应的计算公式稍有不同,并在讲解中指出这些不同的地方,总结公式的特点等,这些方式可以有效帮助学生缩短记忆时间,提高学习效率.
2.3改革教学方法,适应社会发展
由于传统的板书教学方式效果较差,课堂讲授不够生动,学生听课的时间一长,很容易疲劳,注意力分散.实践证明,将多媒体技术、网络和统计软件应用到生物统计教学中可以取得良好的教学效果.在教学方法的改革上,主要做了以下几点：一是利用多媒体技术辅助课堂教学.生物统计学课程教学中需运用大量图、表及统计分析,而且统计计算过程繁琐乏味.如果借助多媒体的形式,附加一些田间照片,美观、有趣的图形和表格加以说明,不仅节约了课堂教学时间,也有利于学生对理论知识的理解.多媒体教学通过图、文、声、视并举,加上教师深入浅出的讲解,学生身心投入,对学生思维的训练更加全面、立体和灵活,因而能够取得更好的学习效果,目前已经成为高校许多课程授课的主要方式.但由于多媒体教学短时间内传递的信息量较大,教学进度较快,应注意根据学生的接受情况调节课堂进度.而且,在讲解有些公式的由来和推导过程时仍需进行板书,通过一步一步的分析,让学生理解透彻.二是坚持启发式教学,加强学生素质教育.生物统计学中充满辩证法思想,像量变与质变、偶然与必然、样本与总体、一般与特殊,在典型例题、基本概念和基本理论讲授中不失时机地用辨证法思想启发学生思维,培养学生运用统计理论和统计方法分析问题和解决问题的能力.此外,结合当前的社会热点,通过一些有趣的例子和图表,比如“Mr.Android”信息图、某条微博的扩散路径图等,激发学生学习该门课程的积极性和热情.三是结合统计软件提高教学效果.由于生物统计学课程统计方法的复杂性,使其学习一直很困难,而且课程结束后学生实际应用的能力也较差.为了提高教学效果,我们将一些复杂的统计分析方法与统计软件结合起来讲授,使这些统计方法简单化,便于同学们掌握,比如多元回归分析中逆矩阵的求解,逐步回归分析等.在实验教学中,主要训练学生利用Excel软件进行特征数的计算、描述统计、统计制图、统计检测设测验、方差分析、回归与相关分析等,也就典型例题简略介绍国际著名统计软件SAS、SPSS和R软件的使用,使学生既深入的理解应该掌握的基本内容,也初步了解各种统计软件的特点和优势.尽管现在Excel软件与理论教学和上机实践的有效结合,已经显著提高了教学效果,但随着生物学研究的不断发展,数据形式将更加复杂,对统计分析的要求也会更高,补充和加强自由软件R在统计教学实践中的应用显得尤为重要.
2.4理论联系实际,重视实践环节
生物统计学既是一门讲方法的课程,也注重实践动手能力的培养.因此,实践性教学不能局限在计算机实验室,应走出教室,让学生参与本校教师的科学研究和生产实践,学以致用,激发学生的创新能力.而且,无论是教材上的例题、作业题,还是实验课上的练习题,都是比较理想化的数据,并不等同于实际的科研数据.真正的数据分析需要考虑的问题比较多,比如数据的缺失、异常值的取舍、是否需要数据的转换等.因此,好的实践教学应该带领学生完成从实验方案、数据搜集整理、统计分析和结果讨论等全过程,使学生真正了解并及时解决科研活动中遇到的问题,从而提高学生解决实际问题的能力.
3结语
通过增减教学内容,突出重点内容,以及不断探索生物统计课程的教学方法,注重培养学生的实际应用能力,形成了教学、实践、应用和互动四位一体的教学模式.目前期末考试仍然是该课程主要的考核方式,但通过在考试中引入能力性题型,逐步引导和培养学生的创新能力.在今后的教学实践中,应在加强Excel软件与课程教学紧密结合的基础上,考虑推进R软件在统计教学中的应用,从而进一步提升教学水平和学生处理复杂数据的能力.
4参考文献
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