生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)論文

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摘要：為了提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，文章根據(jù)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題，論述了以實(shí)踐為導(dǎo)向的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的優(yōu)化策略，包括教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法的改進(jìn)、考核方式的優(yōu)化，最后討論了以實(shí)踐為導(dǎo)向的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐；生物統(tǒng)計(jì)學(xué)；教學(xué)方法

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)和分析生物學(xué)試驗(yàn)的學(xué)科,是生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、畜牧學(xué)、獸醫(yī)學(xué)等學(xué)科的專業(yè)課程，在這些領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用[1-4]。本文分析了生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)特點(diǎn)及問(wèn)題，結(jié)合筆者所在院校生物科學(xué)、生物技術(shù)專業(yè)，以實(shí)踐為導(dǎo)向，探究了如何改進(jìn)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)方式和理念。

一、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)內(nèi)容數(shù)學(xué)理論較深，學(xué)生學(xué)習(xí)存在一定難度。統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用數(shù)據(jù)理論收集、整理、分析和解釋數(shù)據(jù)的學(xué)科。統(tǒng)計(jì)學(xué)教材一般數(shù)學(xué)性極強(qiáng)，充滿了純數(shù)據(jù)的定義、符號(hào)、公式、推導(dǎo)和證明。為了保證數(shù)學(xué)理論的嚴(yán)密性，一般統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)模型建立和演繹。生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)也存在同樣問(wèn)題。然而，統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅僅是數(shù)學(xué)，它更注重如何應(yīng)用數(shù)學(xué)的方法解決實(shí)際問(wèn)題。例如，生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理和方法研究生物學(xué)的客觀現(xiàn)象及問(wèn)題的學(xué)科。在傳統(tǒng)教學(xué)中，相對(duì)于數(shù)學(xué)理論而言，對(duì)如何應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理和方法，講得較為簡(jiǎn)略，統(tǒng)計(jì)思想介紹不充分。在傳統(tǒng)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)中，理論教學(xué)比例大，實(shí)踐教學(xué)比例小，強(qiáng)調(diào)計(jì)算，缺乏應(yīng)用，致使學(xué)生覺(jué)得所學(xué)內(nèi)容比較抽象，學(xué)習(xí)興趣被淹沒(méi)在繁雜的公式記憶中，對(duì)統(tǒng)計(jì)思想的理解不深，以及面對(duì)實(shí)際問(wèn)題無(wú)從下手和力不從心，與教師所言“有用性”形成了鮮明的對(duì)比。

二、以實(shí)踐為導(dǎo)向的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的優(yōu)化

（一）教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。優(yōu)化課程內(nèi)容，增加實(shí)踐教學(xué)比例。生物統(tǒng)計(jì)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)與生物學(xué)試驗(yàn)相結(jié)合的學(xué)科。為了講述清楚數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，不可避免地包含繁雜公式推理，易使數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生失去興趣。在不影響知識(shí)完整性的情況下，課程組適當(dāng)?shù)販p少了概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)部分的理論和難度，加強(qiáng)統(tǒng)計(jì)思維訓(xùn)練，提高知識(shí)的直觀性、興趣性和易用性。例如，淡化公式推演，側(cè)重對(duì)常用統(tǒng)計(jì)方法的思想和適用原則的分析和解釋，深化統(tǒng)計(jì)方法對(duì)生物學(xué)試驗(yàn)的指導(dǎo)作用。又如，針對(duì)生物科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)，適當(dāng)簡(jiǎn)化了與專業(yè)密切度低的內(nèi)容，增加了一些與野外調(diào)查和試驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。（二）教學(xué)方法的改進(jìn)。1.以實(shí)踐問(wèn)題為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)。在教學(xué)中，課程組教師發(fā)現(xiàn)在講授統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)前，先提出一些實(shí)際生物學(xué)問(wèn)題，給學(xué)生一定的思考空間，再講統(tǒng)計(jì)理論及統(tǒng)計(jì)方法的使用，教學(xué)效果會(huì)更好。例如，在講解統(tǒng)計(jì)學(xué)的假設(shè)檢驗(yàn)時(shí)，教師提出“如何檢驗(yàn)?zāi)撤N藥劑是否能促進(jìn)生物生長(zhǎng)”這一生物學(xué)試驗(yàn)中的典型問(wèn)題，然后讓學(xué)生思考并提出自己的檢驗(yàn)方法，接著教師評(píng)估學(xué)生檢驗(yàn)方法的合理性，引導(dǎo)學(xué)生辯證性討論，從而在適宜的時(shí)機(jī)引出統(tǒng)計(jì)學(xué)假設(shè)檢驗(yàn)，并進(jìn)一步講述統(tǒng)計(jì)學(xué)在設(shè)計(jì)生物學(xué)試驗(yàn)、解析試驗(yàn)結(jié)果等方面的科學(xué)性，培養(yǎng)學(xué)生客觀、正確的科學(xué)思維。通過(guò)這種方式，學(xué)生可在學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)知識(shí)前，就意識(shí)到其重要性，自主探究統(tǒng)計(jì)理論或方法，即便是遇到繁雜的公式，也會(huì)主動(dòng)進(jìn)取。通過(guò)針對(duì)同一問(wèn)題的不同觀點(diǎn)的互相交鋒和彼此互動(dòng)，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高判斷能力、分析能力、決策能力、協(xié)調(diào)能力、表達(dá)能力和解決問(wèn)題的能力。2.以實(shí)踐情境為導(dǎo)向的案例式教學(xué)。教學(xué)中應(yīng)用案例創(chuàng)設(shè)情境，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)主要面向生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、畜牧等專業(yè)，這些專業(yè)學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要目的是輔助試驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析試驗(yàn)結(jié)果。課程組選取實(shí)訓(xùn)實(shí)例時(shí)，從具體生物學(xué)試驗(yàn)中選取，貼合學(xué)生的知識(shí)背景，創(chuàng)設(shè)具體應(yīng)用情境，使學(xué)生感到學(xué)有所用，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。此外，在選取和講解案例時(shí)，要圍繞一定的教學(xué)目的。例如，有的案例著眼于統(tǒng)計(jì)方法的選擇，有的案例著眼于統(tǒng)計(jì)推理過(guò)程，有的案例著眼于統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析。不同的著眼點(diǎn)反映了不同的教學(xué)目的，創(chuàng)立的情境也不同，以符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。3.加強(qiáng)思維訓(xùn)練，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，有利于提高其實(shí)踐應(yīng)用能力。課程組教師積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用類比、歸納和反向思維，指導(dǎo)他們從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度分析他們所遇到的生物學(xué)問(wèn)題，從數(shù)學(xué)概念和實(shí)際概率背景得出他們的結(jié)論。例如，指導(dǎo)學(xué)生歸納單因素、多因素、交互作用等方差分析的共性，比較參數(shù)估計(jì)和非參數(shù)估計(jì)的差異，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維和思辨思維。通過(guò)思維訓(xùn)練，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)由“一知半解之悟”到“透徹之悟”轉(zhuǎn)變，有利于其在實(shí)踐中靈活應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法解決具體問(wèn)題。4.教師與學(xué)生同步演練，提升實(shí)踐教學(xué)效果。采用教師與學(xué)生同步演練的方式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。為了給學(xué)生提供統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)踐環(huán)境，經(jīng)過(guò)課程組教師的積極努力，建立了生物統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)配備了36臺(tái)計(jì)算機(jī)，安裝了SPSS、R和Matlab等數(shù)據(jù)分析軟件，可滿足小班實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。教師可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一邊講解統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)，一邊操作統(tǒng)計(jì)軟件演示統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程。學(xué)生與教師同步進(jìn)行演練，不僅可以將教與練緊密結(jié)合在一起，而且還可以將學(xué)生從枯燥的手工計(jì)算過(guò)程解放出來(lái)，更加關(guān)注對(duì)統(tǒng)計(jì)方法和思想的理解。同步演練實(shí)現(xiàn)了“做中學(xué)、做中教”的教學(xué)理念。教師操作和學(xué)生同步操作,提高了課堂時(shí)間的利用率，學(xué)生再也不用等教師講完才能操作，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性得以充分發(fā)揮。同步演練解決了學(xué)生操練效果難以保證的問(wèn)題，學(xué)生對(duì)聽(tīng)講、操練互不影響，獲取信息更加全面，思路、行動(dòng)均與教師同步，操練更加及時(shí)、充分,教學(xué)目標(biāo)更容易達(dá)成，效果自然更有保障。此外，課程組還積極探索現(xiàn)代教育技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體條件，優(yōu)化教學(xué)方法。注重統(tǒng)計(jì)軟件和網(wǎng)站的使用，擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面。例如，教師可以向?qū)W生介紹目前發(fā)展迅速的R語(yǔ)言及其豐富的工具包，實(shí)現(xiàn)課程理論學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)的有機(jī)結(jié)合，輔助學(xué)生快速掌握統(tǒng)計(jì)應(yīng)用的技巧，增加教學(xué)信息量，拓寬教學(xué)空間和時(shí)間。（三）考核方式的優(yōu)化。考核是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和掌握技能的有效手段之一。在課程考核中，課程組注重考察學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，評(píng)估學(xué)生對(duì)生物統(tǒng)計(jì)方法的掌握程度，全面評(píng)價(jià)學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法解決生物學(xué)問(wèn)題的能力。避免學(xué)生單純?yōu)榱丝荚嚩烙浻脖掣拍詈凸剑瑱C(jī)械式學(xué)習(xí)。評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從其在應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法的過(guò)程中進(jìn)行考核，而不是單一的理論考試評(píng)定學(xué)習(xí)效果。例如，在“方差分析”教學(xué)考察環(huán)節(jié)中，從試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)整理、軟件操作、分析能力和結(jié)果解釋等方面，著重考核學(xué)生對(duì)于“方差分析”教學(xué)環(huán)節(jié)的知識(shí)和技能的掌握程度。

三、以實(shí)踐為導(dǎo)向的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)效果

（一）教學(xué)內(nèi)容得到優(yōu)化，教學(xué)方式呈現(xiàn)多元化。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，課程組教師注重將統(tǒng)計(jì)思想與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)的基本概念和方法，培養(yǎng)學(xué)生解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生充分意識(shí)到統(tǒng)計(jì)學(xué)在社會(huì)實(shí)踐中的重要性。在教學(xué)方式上，課程組教師積極采用了多種教學(xué)模式，積極進(jìn)行小組討論、教師提點(diǎn)、師生探討等形式，多元化了教與學(xué)，使課堂煥發(fā)出生機(jī)和活力。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，教師不再是“說(shuō)教”，而是結(jié)合具體情景進(jìn)行引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（二）學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性增強(qiáng)。學(xué)生成了實(shí)踐的主體，自主學(xué)習(xí)，發(fā)展思維，敢于探索。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐意識(shí)均有提高，對(duì)數(shù)據(jù)的理解能力和解決問(wèn)題的能力也明顯增強(qiáng)。學(xué)生的學(xué)習(xí)方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，主動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而且學(xué)生通過(guò)討論、合作等方式，在教師設(shè)計(jì)的生物學(xué)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)中自主進(jìn)行思考、分析和歸納，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，意識(shí)到了統(tǒng)計(jì)技術(shù)的重要性，產(chǎn)生了內(nèi)在的學(xué)習(xí)需求。（三）學(xué)生的科創(chuàng)效果明顯提升。在學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的同時(shí)，一些學(xué)生也在參加科創(chuàng)計(jì)劃、實(shí)踐實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，如“挑戰(zhàn)杯”比賽、“互聯(lián)網(wǎng)＋”大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃等。這些科創(chuàng)環(huán)節(jié)會(huì)涉及調(diào)查研究、設(shè)計(jì)試驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)和總結(jié)結(jié)果等統(tǒng)計(jì)實(shí)踐技能。這些過(guò)程往往會(huì)與教師的科研課題結(jié)合。教師在科研課題中總結(jié)的研究問(wèn)題及結(jié)果，是輔助學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的優(yōu)秀教學(xué)資源，有利于培養(yǎng)學(xué)生基本素質(zhì)和科研能力[5]。例如，本課程組教師結(jié)合自身課題，指導(dǎo)了本科生進(jìn)行了野生植物的基因多態(tài)與適應(yīng)性的關(guān)聯(lián)分析。在該項(xiàng)目中，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了觀察記錄、采集數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析和獲得結(jié)果等基本統(tǒng)計(jì)技巧，而且還學(xué)會(huì)了基因多態(tài)的測(cè)定、單倍型分析、全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）等群體遺傳學(xué)知識(shí)。（四）教師的業(yè)務(wù)能力顯著提升。生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)也是鍛煉教師實(shí)踐能力的有效途徑。在生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)中，通過(guò)閱讀相關(guān)教輔材料，教師可以接觸大量的生物學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，有利于深化專業(yè)知識(shí)，啟發(fā)科研靈感。此外，通過(guò)生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)的歷練，教師在設(shè)計(jì)和從事科學(xué)試驗(yàn)時(shí)，會(huì)更加嚴(yán)謹(jǐn)，研讀統(tǒng)計(jì)結(jié)果會(huì)更加客觀，無(wú)形中提高了自身的業(yè)務(wù)能力，很多教師先后獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、中國(guó)博士后科學(xué)基金等科研項(xiàng)目資助，切實(shí)加強(qiáng)了自身的科研素養(yǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的核心內(nèi)容是輔助設(shè)計(jì)和分析生物試驗(yàn)[6-7]。然而，統(tǒng)計(jì)學(xué)中復(fù)雜的計(jì)算方法和過(guò)程，使得生物專業(yè)的學(xué)生望而卻步。因而，生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)應(yīng)該回歸其產(chǎn)生的初衷，以應(yīng)用為主導(dǎo)，創(chuàng)造有利于實(shí)踐的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)條件，培養(yǎng)學(xué)生能更好地掌握統(tǒng)計(jì)原理和方法，為其今后的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

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作者:張婷婷 馬磊 單位:石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院