生物统计学教学论文

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摘要：为了提高学生解决实际问题的能力，文章根据生物统计学教学的特点及存在的问题，论述了以实践为导向的生物统计学教学的优化策略，包括教学内容的优化、教学方法的改进、考核方式的优化，最后讨论了以实践为导向的生物统计学教学效果。

关键词：实践；生物统计学；教学方法

生物统计学是一门运用数理统计方法设计和分析生物学试验的学科,是生物学、农学、林学、畜牧学、兽医学等学科的专业课程，在这些领域内发挥着重要的作用[1-4]。本文分析了生物统计学教学特点及问题，结合笔者所在院校生物科学、生物技术专业，以实践为导向，探究了如何改进生物统计学的教学方式和理念。

一、生物统计学教学的特点及存在问题

生物统计学教学内容数学理论较深，学生学习存在一定难度。统计学是应用数据理论收集、整理、分析和解释数据的学科。统计学教材一般数学性极强，充满了纯数据的定义、符号、公式、推导和证明。为了保证数学理论的严密性，一般统计学教学强调数学模型建立和演绎。生物统计教学也存在同样问题。然而，统计学不仅仅是数学，它更注重如何应用数学的方法解决实际问题。例如，生物统计学是应用统计学的原理和方法研究生物学的客观现象及问题的学科。在传统教学中，相对于数学理论而言，对如何应用统计学的原理和方法，讲得较为简略，统计思想介绍不充分。在传统生物统计学教学中，理论教学比例大，实践教学比例小，强调计算，缺乏应用，致使学生觉得所学内容比较抽象，学习兴趣被淹没在繁杂的公式记忆中，对统计思想的理解不深，以及面对实际问题无从下手和力不从心，与教师所言“有用性”形成了鲜明的对比。

二、以实践为导向的生物统计学教学的优化

（一）教学内容的优化。优化课程内容，增加实践教学比例。生物统计是数理统计与生物学试验相结合的学科。为了讲述清楚数理统计原理，不可避免地包含繁杂公式推理，易使数学基础薄弱的生物学专业的学生失去兴趣。在不影响知识完整性的情况下，课程组适当地减少了概率论和数理统计部分的理论和难度，加强统计思维训练，提高知识的直观性、兴趣性和易用性。例如，淡化公式推演，侧重对常用统计方法的思想和适用原则的分析和解释，深化统计方法对生物学试验的指导作用。又如，针对生物科学和生物技术专业，适当简化了与专业密切度低的内容，增加了一些与野外调查和试验设计的内容。（二）教学方法的改进。1.以实践问题为导向的启发式教学。在教学中，课程组教师发现在讲授统计学知识前，先提出一些实际生物学问题，给学生一定的思考空间，再讲统计理论及统计方法的使用，教学效果会更好。例如，在讲解统计学的假设检验时，教师提出“如何检验某种药剂是否能促进生物生长”这一生物学试验中的典型问题，然后让学生思考并提出自己的检验方法，接着教师评估学生检验方法的合理性，引导学生辩证性讨论，从而在适宜的时机引出统计学假设检验，并进一步讲述统计学在设计生物学试验、解析试验结果等方面的科学性，培养学生客观、正确的科学思维。通过这种方式，学生可在学习统计知识前，就意识到其重要性，自主探究统计理论或方法，即便是遇到繁杂的公式，也会主动进取。通过针对同一问题的不同观点的互相交锋和彼此互动，有利于激发学生的创造性思维，提高判断能力、分析能力、决策能力、协调能力、表达能力和解决问题的能力。2.以实践情境为导向的案例式教学。教学中应用案例创设情境，能提高学生的学习兴趣。生物统计学教学主要面向生物学、农学、畜牧等专业，这些专业学习生物统计学的主要目的是辅助试验设计和分析试验结果。课程组选取实训实例时，从具体生物学试验中选取，贴合学生的知识背景，创设具体应用情境，使学生感到学有所用，激发学生的兴趣和求知欲。此外，在选取和讲解案例时，要围绕一定的教学目的。例如，有的案例着眼于统计方法的选择，有的案例着眼于统计推理过程，有的案例着眼于统计结果的分析。不同的着眼点反映了不同的教学目的，创立的情境也不同，以符合学生的认知规律。3.加强思维训练，提高实践应用能力。启发学生的创新思维，培养学生的创新意识，有利于提高其实践应用能力。课程组教师积极引导学生学习使用类比、归纳和反向思维，指导他们从统计学角度分析他们所遇到的生物学问题，从数学概念和实际概率背景得出他们的结论。例如，指导学生归纳单因素、多因素、交互作用等方差分析的共性，比较参数估计和非参数估计的差异，引导学生发散思维和思辨思维。通过思维训练，可以促进学生对统计学知识由“一知半解之悟”到“透彻之悟”转变，有利于其在实践中灵活应用统计方法解决具体问题。4.教师与学生同步演练，提升实践教学效果。采用教师与学生同步演练的方式进行实践教学。为了给学生提供统计软件的实践环境，经过课程组教师的积极努力，建立了生物统计学实验室。该实验室现配备了36台计算机，安装了SPSS、R和Matlab等数据分析软件，可满足小班实践教学活动。教师可在实验室内一边讲解统计理论知识，一边操作统计软件演示统计分析过程。学生与教师同步进行演练，不仅可以将教与练紧密结合在一起，而且还可以将学生从枯燥的手工计算过程解放出来，更加关注对统计方法和思想的理解。同步演练实现了“做中学、做中教”的教学理念。教师操作和学生同步操作,提高了课堂时间的利用率，学生再也不用等教师讲完才能操作，学生学习的兴趣和积极性得以充分发挥。同步演练解决了学生操练效果难以保证的问题，学生对听讲、操练互不影响，获取信息更加全面，思路、行动均与教师同步，操练更加及时、充分,教学目标更容易达成，效果自然更有保障。此外，课程组还积极探索现代教育技术，利用网络和多媒体条件，优化教学方法。注重统计软件和网站的使用，扩展学生知识面。例如，教师可以向学生介绍目前发展迅速的R语言及其丰富的工具包，实现课程理论学习与计算机的有机结合，辅助学生快速掌握统计应用的技巧，增加教学信息量，拓宽教学空间和时间。（三）考核方式的优化。考核是促进学生学习知识和掌握技能的有效手段之一。在课程考核中，课程组注重考察学生的积极性、主动性和创造性，评估学生对生物统计方法的掌握程度，全面评价学生运用统计学方法解决生物学问题的能力。避免学生单纯为了考试而死记硬背概念和公式，机械式学习。评估学生的学习情况，从其在应用统计方法的过程中进行考核，而不是单一的理论考试评定学习效果。例如，在“方差分析”教学考察环节中，从试验设计、数据整理、软件操作、分析能力和结果解释等方面，着重考核学生对于“方差分析”教学环节的知识和技能的掌握程度。

三、以实践为导向的生物统计学教学效果

（一）教学内容得到优化，教学方式呈现多元化。在教学内容设计上，课程组教师注重将统计思想与现实问题结合，促进学生掌握统计的基本概念和方法，培养学生解决相关实际问题的能力，使学生充分意识到统计学在社会实践中的重要性。在教学方式上，课程组教师积极采用了多种教学模式，积极进行小组讨论、教师提点、师生探讨等形式，多元化了教与学，使课堂焕发出生机和活力。在实践环节中，教师不再是“说教”，而是结合具体情景进行引导，激发学生的学习兴趣。（二）学生的学习主动性增强。学生成了实践的主体，自主学习，发展思维，敢于探索。学生的学习兴趣和实践意识均有提高，对数据的理解能力和解决问题的能力也明显增强。学生的学习方式也发生了转变，主动进行实验操作，而且学生通过讨论、合作等方式，在教师设计的生物学统计实验中自主进行思考、分析和归纳，激发了学习兴趣，意识到了统计技术的重要性，产生了内在的学习需求。（三）学生的科创效果明显提升。在学习生物统计学的同时，一些学生也在参加科创计划、实践实习等环节，如“挑战杯”比赛、“互联网＋”大学生创新训练计划等。这些科创环节会涉及调查研究、设计试验、分析数据和总结结果等统计实践技能。这些过程往往会与教师的科研课题结合。教师在科研课题中总结的研究问题及结果，是辅助学生学习专业知识的优秀教学资源，有利于培养学生基本素质和科研能力[5]。例如，本课程组教师结合自身课题，指导了本科生进行了野生植物的基因多态与适应性的关联分析。在该项目中，学生不仅学会了观察记录、采集数据、统计分析和获得结果等基本统计技巧，而且还学会了基因多态的测定、单倍型分析、全基因组关联分析（GWAS）等群体遗传学知识。（四）教师的业务能力显著提升。生物统计教学也是锻炼教师实践能力的有效途径。在生物统计教学中，通过阅读相关教辅材料，教师可以接触大量的生物学试验设计，有利于深化专业知识，启发科研灵感。此外，通过生物统计教学的历练，教师在设计和从事科学试验时，会更加严谨，研读统计结果会更加客观，无形中提高了自身的业务能力，很多教师先后获得了国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划、中国博士后科学基金等科研项目资助，切实加强了自身的科研素养。

四、结语

生物统计学的核心内容是辅助设计和分析生物试验[6-7]。然而，统计学中复杂的计算方法和过程，使得生物专业的学生望而却步。因而，生物统计学教学应该回归其产生的初衷，以应用为主导，创造有利于实践的教学环境和教学条件，培养学生能更好地掌握统计原理和方法，为其今后的实际应用打下基础。

参考文献：

[1]刘超,吴喜之.统计教学面对的挑战[J].统计研究,2012,29(2):105-108.

[2]张玲卫,程军回,罗艳丽,等.SPSS软件辅助下《生物统计学》实践教学改革与探索[J].教育现代化,2018,5(37):19-20.

[3]程新,李昆太,黄林.基于专业课程融合的案例式教学模式实践:以生物统计学课程为例[J].大学教育,2018(10):93-95.

[4]章敬旗.生物统计课程考核方式的改革策略[J].西部素质教育,2018,4(23):210.

[5]马磊,张婷婷.应用嵌合基因实例拓展遗传学染色体畸变的教学[J].遗传,2018,40(12):1129-1136.

[6]吴震洋,李丽.提高《生物统计》课程教学效果的几点建议[J].教育现代化,2017,4(28):80-81,93.

[7]盖钧镒.试验统计方法[M].北京:中国农业出版社,2006.

作者:张婷婷 马磊 单位:石河子大学生命科学学院