《生物统计学》教学方式的探索和实践

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摘要：生物统计学是运用数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种现象和试验调查资料的一门科学，在生物学、食品、农学、林学、医药、卫生、生态、环保等领域已有广泛应用，是生物学科各专业学生的必修课和工具课。本文以生物学专业的视角根据人才培养目标和生物统计学课程特点，通过改革教学模式、教学方法和考核方式等途径提高学生生物统计学知识的应用能力。

关键词：生物统计学；教学方式；实践教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）48-0145-03

生物统计学是数理统计在生物学中的应用，它是用数理统计的原理、方法来分析解释生物学中各种现象和实验调查资料的一门科学。生物统计学是本科生专业必修课，对提高学生的科研能力和综合素质有重要意义。生物统计学，不仅提供设计科学试验和收集数据的方法，而且也提供整理和分析数据、得出科学结论的方法。同时，生物统计学也是一门理论性和实践性较强的课程，课程内容广、概念多、公式多；加上学生缺乏背景知识，对该课程认识不够，使这门课程有教师难教，学生难学、难记、难用的“四难”课程之称[1，2]。从2012年开始，我校生物统计学教研组针对课程特点，重新确立了教学目标和教学计划，改进教学方式，增加学生上机操作训练，使学生由传统的学习统计基础知识向掌握具体数据处理和分析方法的目标上转变，将过去以笔试为主的考试方式转变为基础知识测试和统计分析方法应用相结合的考核制度，从源头上使教学模式向注重人才培养和提高学生科研素质上转变。经过教研组全体教师的努力，生物统计学的教学质量和教学水平得到了大幅提升。笔者根据两年来的生物统计学教学工作的实践，结合课程特点，对生物统计学课程教学方法的探索和实践作如下总结。

一、确立教学目标、调整教学计划

2012年前，我校生物统计学，主要由数学专业的老师进行讲授，教学内容以数理统计为主。学生学习本课程后，仍然无法将统计学这一工具应用于生物学的相关领域。针对这一情况，学院领导研究决定生物统计学这门课程由学院相关专业的教师授课，教研组接到通知后进行了研究部署。笔者在确立人才培养目标时，首先将生物统计学课程定义为工具课。在确保这一基础后，笔者根据我校本科生培养目标，将生物统计学的目标明确为：以一线教师和科研工作中最常用的统计分析方法为内容，要求学生了解现代科学研究的基本方法、统计学基本概念和主要参数的意义；理解生物学实验设计方法和常用统计模型的应用条件；掌握实验设计和统计分析方法，掌握EXCEL和STATISTICA软件操作方法，能够独立进行生物学试验结果的统计分析，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。

根据上述教学目标，笔者选择合适的课程教材，制定教学计划，将生物统计学的课程重心放在让学生了解统计学的一般原理和方法、掌握实验设计和数据分析的原理、掌握统计软件处理和分析数据的方法上。

二、优化教学内容，突出课程重点

教学内容贯穿整个教学过程，是人才培养的主要落脚点。生物统计学的教学内容非常庞杂，笔者根据教学目标和教学计划，将生物统计学课程进行了梳理，主要以一线教师和科研工作者最常用到的统计学知识为基础。教学内容，主要包括数据和数据类型、总体和样本、数据的描述性统计、概率和分布、统计推断、t检验、方差分析、数据转换、多重比较、相关和回归、因子分析、非参数检验、实验设计等。教学的重点，是让学生理解各种统计方法的使用条件和基本原理，通过在计算机上运行EXCEL和STATISTICA软件，结合生物学实例掌握各类统计模型和检验方法的具体操作步骤，得出统计检验结果，并根据实验数据运用已掌握的生物学原理解释实验数据所产生的科学意义。此外，我们在教学过程中，会将近年来生物学方面有重要意义的一些统计学方法和原理做简单的普及，如将系统发生关系纳入形态数据中，检验形态特征进化的谱系依赖性；利用不同地理种群的生活史特征和形态特征计算物种的表型分化，结合遗传分化数据分析物种分化的原因等。我们通过这样的方式，在学生心中埋下进一步学习统计学的种子，为他们以后的科研和学习提供帮助。从教学内容上，笔者将以往所注重的统计原理介绍和统计模型推导的部分转变为让学生理解统计模型的原理和应用条件，内容上侧重于让学生掌握统计分析方法的应用。因此，笔者在授课过程中，上机实习的学习时间约占整个课时的50%。根据人才培养目标，生物统计学课程重点要求学生掌握实验数据分析处理的一般方法，并利用EXCEL和STATISTICA软件综合分析数据并得出科学结论。教学过程中，笔者注重生物学实例教学，利用已发表文章的数据为训练内容，将课程所涉及的各类统计模型贯穿于实例教学中，使学生在学习理论知识的同时，将所学方法应用于实际科研项目中，激发学生学习的积极性和主动性。

三、“以学生为本”，优化教学方式

现代教学观念认为，课程是学生的发展，课程是教师与学生之间的契约[3]。这里体现了一种“以学生为本”的教学理念，传统教学较多地体现在对教师和教材的关注上，而“以学生为本”的教学思想，则更多地关注在课程教学活动过程中学生的参与和知识的获得，关注在课程教学过程中为学生创造出充满生机的学习、研究氛围，为学生提供张扬个性、充分发展的环境[4]。在“以学生为本”的教学思想指导下，针对生物统计学理论性较强，内容枯燥、乏味等特点，笔者在教学过程中，以多媒体教学为主，辅以传统的板书教学。教学过程，笔者为学生提供大量的实验数据，启发和引导学生主动挖掘数据，通过小组讨论等形式探究数据处理方式，应用已学习的统计模型分析实验数据并得出科学结论。

在教学过程中，将传统的教师讲授模式转变为教师讲授和实例教学相结合的模式，笔者将上课的地点安排在计算机机房进行，每次上课根据教学内容的不同设置1～2课时的实例教学。从应用统计方法解决实际科研问题的角度组织课堂教学，以小组的形式就某个实际问题展开讨论，教师的角色定位成课程组织者，充分调动学生学习的积极性和主动性。例如，我们在讲解t检验时，前1个课时，我们通过多媒体教学结合板书的形式讲解t检验的应用条件和计算原理；其余2个课时，我们提供一定的生物学实验和中学生考试成绩相关的数据，以小组讨论的方式要求学生对数据进行统计检验并得出科学结论。在学习相关与回归时，我们要求学生将生物化学实验和生态学实验的数据拿到生物统计学上进行统计检验，如分子量和电泳迁移距离的实验数据，可以用来检验蛋白质分子量和电泳迁移距离的相关性，并预测已知迁移距离的蛋白质分子的分子量；通过卡方检验验证果蝇杂交结果是否符合实验预期等。我们通过对自己实验数据的统计检验，让学生深刻体会到学习生物统计学的重要性，从而激发学习的主动性，变被动接受为主动学习和探究。

四、“学以致用”，加强实践教学

实践教学是高校实现人才培养目标的重要环节，是高校生物专业教育教学体系的重要组成部分，是培养学生专业技能及实践技能的重要途径。它对提高学生的综合素质，培养学生的创新能力，造就学生成为具有社会竞争力和国际竞争力的高素质人才具有特殊作用[5，6]。因此，笔者根据大学生人才培养目标，将生物统计学的教学内容融入到学生实践教学中。在教学过程中，我们将整个班级按照每6个人一个小组进行分组，在教授不同的教学内容时，给每组同学收集一定的数据，采用研究型教学的方式让学生根据已有的知识对数据进行分析和整理，并得出相应的统计结果。我们通过研究型教学的方式，可以使学生积极参与到教学和科研实践中，对提高学生利用生物统计学的原理解决实际生物学问题有积极的推动作用。

此外，笔者利用动物、植物和微生物野外实习和大学生创新训练等实践教学活动引导学生将所学的统计学知识应用到实际科研训练中。教师根据已学过的统计学原理组织和指导学生在开展野外调查和创新训练前，针对性地查阅文献、设计实验方案，学生在实习过程中根据已确定的实验方案进行数据的收集和采样工作，完成野外实践活动并获得相应实验数据后，对数据进行统计分析得出科学结论。我们通过完整的实验设计、获得数据、分析数据和得出结论等过程，使学生更好地掌握生物统计学这门工具课，提高学生的科研创新能力和综合素质。

五、注重实效，改革考核形式

考试是教育教学工作的重要环节，正确理解和掌握考试的目的对促进学生学习和改进教学工作、提高教学质量有重要意义。在以往的教学过程中，考试以笔试为主，考试内容主要偏重于概率论和统计学的原理和基本概念等，期末考试的成绩决定了这门课的最终成绩。在这种考试指挥棒的作用下，学生往往是平时松、考前紧，考后不复习。这种考试方式不能全面考查学生对各种统计分析方法的掌握和应用情况，同时也不利于学生形成良好的学习习惯，学习课程后也不能将具体的统计学方法应用到今后的科研或教学实践中。为了扭转这种局面，对学生进行准确、客观、公正地评定学习成绩和能力的改革势在必行。笔者根据人才培养目标，将课程最终考核成绩分为以下三个部分：平时成绩（占总成绩的40%，主要由出勤和课后作业成绩组成）、期末笔试成绩（占总成绩的24%，主要是生物统计学一些重要的概念和统计原理）和实验数据分析（占总成绩的36%，根据给定的实验数据，利用EXCEL和STATISTICA软件选择正确的统计分析方法，得出可靠的实验结论）。

在教研组实施上述教学改革后，我院学生应用统计学处理和解决科学问题的能力有了明显提高。在大学生科研训练中，我们要求学生不断地把统计的方法应用到解决实际科学问题上，使他们形成了一个不断巩固统计学方法和学习新的统计学知识的良性循环中，对统计学的学习有了更进一步的提高。总之，我们通过对教学内容、教学模式、教学方法和考核形式的一系列改革，可以有效地将学生从机械地学习生物统计学的理论知识向利用统计学的原理解决实际生物教学和科研的实际问题上转变，让学生能够在理解统计学理论的基础上，正确选择和熟练运用统计方法解决实际问题。作为专业教师，我们也会在今后的教学中，仍需要不断学习统计理论，探索教学规律，完善教育体系，提高课程教学质量，为培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才而努力。

参考文献：

[1]邹永梅.《生物统计学》课程建设的探索[J].江苏教育学院学报，2012，28（5）：51-52.

[2]王春强，马巍，王洪才.高校《生物统计附实验设计》课程现状分析[J].中国校外教育，2012，（11）：102.

[3]葛岳静.关于精品课程建设的几点看法（精品课程建设专家谈）[J].中国大学教学，2003，（4）：4-6.

[4]郭祥群，阮源萍，杨利民，黎朝.以学生主体的教学优化模式探析[J].厦门大学学报，2004，增刊：1-4.

[5]洪梅.深化实践教学改革，构建合理实践教学体系[J].科技信息，2008，（12）：201.

[6]蒲小燕.对高校生物专业实践教学的几点思考[J].2010，（12）：64-65.

作者简介：屈彦福（1979-），男（汉族），内蒙古兴和县人，南京师范大学生命科学学院，讲师，博士，从事进化和生理生态学研究。