高等院校生物類本科專業(yè)統(tǒng)計(jì)課程的思考

唐毅

摘 要 統(tǒng)計(jì)類課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)計(jì)原理與方法，收集、整理、分析數(shù)據(jù)，探索生命科學(xué)內(nèi)在規(guī)律，解決生產(chǎn)、實(shí)踐中具體問(wèn)題的能力至關(guān)重要。如何設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)課程才能應(yīng)對(duì)生物類本科專業(yè)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)值得深入思考。現(xiàn)階段統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)中存在學(xué)生缺乏參與感、課程考核方式單一、學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力不足等問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題，可采用引入計(jì)算機(jī)模擬演示、增加課程考核環(huán)節(jié)、引導(dǎo)學(xué)生參與科研等對(duì)策。

關(guān)鍵詞 統(tǒng)計(jì)學(xué) R軟件 計(jì)算機(jī)模擬 課程考核

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Reflections on Higher Institute Biology Undergraduate

Professional Statistics Courses

TANG Yi

（Academy of Science， Liaoning University， Shenyang， Liaoning 110136）

Abstract Statistics courses to train students to use statistical theory and methods to collect， collate， analyze data， and explore the inherent law of life sciences to solve production， vital capacity practice specific issues. How to design a curriculum to meet the challenges of biological statistics Undergraduate Teaching faced worth deep thinking. Statistics stage presence teaching students lack a sense of participation， single curriculum assessment methods; students lack the ability to solve practical problems and other issues. To solve these problems， we can introduce computer simulation demonstration， increase course examination session， guide students to participate in research and other countermeasures.

Key words statistics; R software; computer simulation; course assessment

高等院校生物類本科專業(yè)包括生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程。盡管三個(gè)專業(yè)在培養(yǎng)目標(biāo)和課程設(shè)置有差異，但統(tǒng)計(jì)類課程（一般為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)）是三個(gè)專業(yè)共同的專業(yè)基礎(chǔ)課程。統(tǒng)計(jì)類課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)計(jì)原理與方法，收集、整理、分析數(shù)據(jù)，探索生命科學(xué)內(nèi)在規(guī)律，解決生產(chǎn)、實(shí)踐中具體問(wèn)題的能力至關(guān)重要。但統(tǒng)計(jì)課程具有理論性強(qiáng)、公式繁多，計(jì)算復(fù)雜的特點(diǎn)，對(duì)于初步接觸概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的本科生而言，具有相當(dāng)難度。而且，隨本科培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的調(diào)整，統(tǒng)計(jì)類課程的課時(shí)有被壓縮的趨勢(shì)。此外，生命科學(xué)的迅速發(fā)展，以基因測(cè)序技術(shù)為代表的新技術(shù)日趨成熟，大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，對(duì)統(tǒng)計(jì)課程設(shè)置在統(tǒng)計(jì)分析方法和數(shù)據(jù)處理能力培養(yǎng)方面均提出更高要求。有鑒于此，如何設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)課程才能應(yīng)對(duì)生物類本科專業(yè)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)值得深入思考。

1 現(xiàn)階段存在的問(wèn)題

1.1 學(xué)生缺乏參與感

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)比例的學(xué)生課堂上缺乏參與感。主要體現(xiàn)在以下方面： （1）自己看書，不聽(tīng)教師講課;（2）玩手機(jī)，玩筆記本電腦，玩平板電腦;（3）不積極思考教師提出的問(wèn)題。

學(xué)生課堂上缺乏參與感的原因固然有網(wǎng)絡(luò)資源豐富、學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)不感興趣等客觀原因，更重要的原因在于，一方面統(tǒng)計(jì)類課程理論性強(qiáng)，需要公式推導(dǎo)，且前后課程知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系緊密，部分學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，難以跟上課程進(jìn)度;另一方面，教師教學(xué)方法單一，較難長(zhǎng)時(shí)間吸引學(xué)生注意力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，教師吸引學(xué)生注意力的時(shí)間為15～20分鐘。以一節(jié)課40分鐘計(jì)算，大約50%～62.5%的時(shí)間教師不能很好地吸引學(xué)生注意力。這意味著這部分課堂時(shí)間的利用效率比較低。

1.2 課程考核方式單一

教學(xué)中普遍采用的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系由平時(shí)成績(jī)、期中成績(jī)和期末成績(jī)組成。其中，平時(shí)成績(jī)一般用課程作業(yè)考核，期中、期末成績(jī)采用考試方式考核。這樣的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但難以完全反映學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度和對(duì)統(tǒng)計(jì)思想的理解深度。

由于課時(shí)所限，課堂講授內(nèi)容有限，課程重點(diǎn)和難點(diǎn)較集中。考試前，學(xué)生通過(guò)習(xí)題練習(xí)可掌握相關(guān)內(nèi)容，但對(duì)其中蘊(yùn)含的統(tǒng)計(jì)思想和解決新問(wèn)題的能力未能得到很好培養(yǎng)。另一方面，課程作業(yè)以題目為導(dǎo)向，未能充分挖掘?qū)W生的潛力。

1.3 學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力不足

培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力是教學(xué)目標(biāo)的重要方面。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力未能得到有效鍛煉。體現(xiàn)在以下方面：（1）學(xué)生缺乏主動(dòng)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和方法解決身邊具體問(wèn)題的意識(shí);（2）在面對(duì)具體問(wèn)題時(shí)，欠缺選擇分析方法的能力;（3）缺乏分析數(shù)據(jù)的技巧;（4）缺乏將數(shù)據(jù)分析與解決問(wèn)題聯(lián)系的能力。

學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力不足存在多方面原因。其中很重要的一點(diǎn)是，課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中缺少獨(dú)立思考。傳統(tǒng)的課程教學(xué)是教與學(xué)的過(guò)程，教師與學(xué)生在這過(guò)程中的主要作用分別是傳授知識(shí)和學(xué)習(xí)知識(shí)。而從傳授知識(shí)到學(xué)習(xí)知識(shí)之間缺少練習(xí)、反思過(guò)程。這些過(guò)程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力至關(guān)重要。

2 對(duì)策

2.1 引入計(jì)算機(jī)模擬演示

PC計(jì)算機(jī)性能的提升和統(tǒng)計(jì)軟件的發(fā)展，使得教學(xué)中涉及的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和思想可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方式在課堂上呈現(xiàn)出來(lái)。目前常用的統(tǒng)計(jì)軟件包括R，SPSS，SAS，Matlab，Minitab，Stata，MS Excel 等。其中R軟件是免費(fèi)、源代碼開(kāi)放軟件，可通過(guò)網(wǎng)站和鏡像下載，并可針對(duì)具體教學(xué)需要安裝不同Packages。而且R具有強(qiáng)大的圖形展示能力，因此是一款非常適合在統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)中使用的軟件。

R軟件可以實(shí)現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)內(nèi)容包括以下內(nèi)容：（1）統(tǒng)計(jì)描述，常用的函數(shù)有mean（算術(shù)平均數(shù)），sqrt（平方根）， sd（標(biāo)準(zhǔn)差），var（方差），range（極差），median（中位數(shù)），和sum（求和），max（最大值），min（最小值）;（2）統(tǒng)計(jì)繪圖，barplot（柱狀圖）、pie（餅圖）、hist（直方圖）、stem（莖葉圖）、boxplot（箱線圖）、plot（散點(diǎn)圖）;除此之外，還可以使用lattice 等程序包輸出更為復(fù)雜圖形;（3）統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)， t.test（t 檢驗(yàn)），aov（方差分析），chisq.test（卡方檢驗(yàn)），cor.test（相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)）。

計(jì)算機(jī)模擬演示的方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。可通過(guò)調(diào)節(jié)函數(shù)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)圖形輸出，從而加深學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)方法的理解;（2）把抽象的理論知識(shí)和實(shí)踐聯(lián)系在一起，增加學(xué)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)的興趣;（3）培養(yǎng)學(xué)生利用軟件解決問(wèn)題的意識(shí)和能力;（4）針對(duì)具體教學(xué)內(nèi)容，編寫相關(guān)程序，使軟件完全為教學(xué)服務(wù)。

2.2 增加課程考核環(huán)節(jié)

由平時(shí)成績(jī)、期中成績(jī)和期末成績(jī)組成的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系，擴(kuò)展為課堂問(wèn)答、課程作業(yè)、期中項(xiàng)目訓(xùn)練、期末考試。課堂問(wèn)答通過(guò)講授新內(nèi)容時(shí)提問(wèn)原有知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到鞏固舊知識(shí)，實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)之間的銜接。課堂問(wèn)答可計(jì)入平時(shí)成績(jī)，最終反映到課程得分，以提高學(xué)生回答問(wèn)題的積極性。期中項(xiàng)目訓(xùn)練通過(guò)學(xué)生自由分組，共同解決一個(gè)具體問(wèn)題的方式，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)統(tǒng)計(jì)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。在項(xiàng)目選擇上特別要注意控制項(xiàng)目難度。難度過(guò)大或者耗時(shí)太長(zhǎng)的項(xiàng)目易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生消極畏難情緒。因此，難度應(yīng)控制在課程涉及到的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)范圍內(nèi)，或者稍微擴(kuò)展。

增加課程考核環(huán)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）培養(yǎng)學(xué)生利用自身能力解決問(wèn)題的能力;（2）培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神;（3）發(fā)揮解決問(wèn)題能力強(qiáng)的學(xué)生的積極性;（4）使得課程分?jǐn)?shù)更準(zhǔn)確反映學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

2.3 引導(dǎo)學(xué)生參與科研

本科生參與科研首先需要教師具有科研經(jīng)驗(yàn)并接受過(guò)完整的科學(xué)訓(xùn)練。教師具備相應(yīng)的科研能力后，才能對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。其次，教師應(yīng)為本科生設(shè)計(jì)科研題目和科研步驟，在題目設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)側(cè)重統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用;再次，教師應(yīng)在論文寫作和科研項(xiàng)目報(bào)告等方面繼續(xù)指導(dǎo)。最后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科研過(guò)程進(jìn)行回顧與總結(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

本科生參與科研具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）培養(yǎng)學(xué)生解決具體問(wèn)題能力;（2）培訓(xùn)學(xué)生掌握科研規(guī)范，為撰寫科技論文打下基礎(chǔ);（3）增加學(xué)生自信心，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

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