統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐

潘淑霞，孫王杰，張若東

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基本思想和方法，研究科學(xué)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的收集、整理和分析的一門科學(xué)，是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。它的教學(xué)不僅是從實(shí)際問題和數(shù)據(jù)出發(fā)，通過各種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來分析數(shù)據(jù)，揭示數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律性，它更應(yīng)該是科學(xué)研究的方法論，因此它的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)該是如何教會(huì)學(xué)生利用最少的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐［1-2］，并能準(zhǔn)確控制誤差達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

然而傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)教學(xué)模式給學(xué)生甚至于一些專業(yè)課教師的感覺是無用，其原因就是傳統(tǒng)的教學(xué)注重從基本概念、定義和定理出發(fā)，以簡(jiǎn)單嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹绞酵蒲莩鏊枰慕Y(jié)論，這一教學(xué)方法可以在短時(shí)間內(nèi)使學(xué)生學(xué)到盡可能多的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)邏輯思維的同時(shí)，也可能使學(xué)生誤認(rèn)為統(tǒng)計(jì)是與生俱來的完美無缺，自成體系和所學(xué)專業(yè)沒聯(lián)系。在多年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在應(yīng)用時(shí)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟粫?huì)設(shè)置研究變量，科學(xué)研究沒有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和整理不符合統(tǒng)計(jì)方法的要求，統(tǒng)計(jì)模型不恰當(dāng)，以至于專業(yè)結(jié)論和統(tǒng)計(jì)結(jié)論不一致，這是傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端。傳統(tǒng)教學(xué)模式只教會(huì)了學(xué)生計(jì)算已經(jīng)完成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是簡(jiǎn)單的模仿，嚴(yán)重制約了學(xué)生應(yīng)用能力的形成和發(fā)展［3］。為此我們探索與實(shí)踐了以問題為中心(PBL)和案例為基礎(chǔ)(CBL)的教學(xué)方法，對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程進(jìn)行了教學(xué)改革。

一、實(shí)踐的問題

實(shí)踐以問題為中心(PBL)和案例為基礎(chǔ)(CBL)的教學(xué)方法對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、自學(xué)能力、探索思維、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)的教學(xué)效果;實(shí)踐理論教學(xué)從問題和案例出發(fā)，剖析案例研究背景、意義、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，模擬科研實(shí)踐的全程，培養(yǎng)學(xué)生的未來工作能力和應(yīng)用能力;探索問題為中心(PBL)和案例為基礎(chǔ)(CBL)的教學(xué)方法與激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、主動(dòng)獲取知識(shí)能力的關(guān)系。

二、實(shí)踐對(duì)象與方法

(一)實(shí)踐對(duì)象

隨機(jī)抽取學(xué)習(xí)態(tài)度、教學(xué)環(huán)境、心理因素等相近的某專業(yè)30名學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)組，其余作為對(duì)照組。選派教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)水平相近的教師對(duì)實(shí)驗(yàn)組實(shí)施以問題為中心(PBL)以案例為基礎(chǔ)(CBL)的教學(xué)方法改革，對(duì)照組實(shí)施傳統(tǒng)教學(xué)方法。

(二)實(shí)踐方法

實(shí)驗(yàn)組教學(xué)方法改革，對(duì)照組傳統(tǒng)教學(xué)方法，實(shí)踐一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)后，對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的期末成績(jī)(百分制)和動(dòng)手能力、自學(xué)能力、探索思維、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的考核成績(jī)(量化考核)應(yīng)用Spss20.0進(jìn)行差異統(tǒng)計(jì)分析，比較期末成績(jī)、自學(xué)能力、動(dòng)手能力、和應(yīng)用能力教學(xué)效果的差異性。探索教學(xué)改革的成果。

三、實(shí)踐內(nèi)容

(一)實(shí)踐理論教學(xué)注重未來工作能力和應(yīng)用能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)理論教學(xué)目的是使學(xué)生驗(yàn)證、理解、鞏固和掌握每一種統(tǒng)計(jì)方法的基本理論、基本方法和正確給出統(tǒng)計(jì)結(jié)論。例如列聯(lián)表率差異性檢驗(yàn)的實(shí)踐案例:某藥物試驗(yàn)，將兩種藥物在60名受試者的不同部位進(jìn)行藥敏實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 兩種藥物的藥敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果

問兩種藥物有無差異?解法就是假設(shè)檢驗(yàn)的三個(gè)步驟。學(xué)生學(xué)習(xí)了這種統(tǒng)計(jì)方法后，只會(huì)解題不會(huì)應(yīng)用。因?yàn)樵摪咐膶?shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是什么?數(shù)據(jù)時(shí)如何收集的?實(shí)驗(yàn)怎么做不清楚，只會(huì)分析一下有無差異。但如果在案例剖析中強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是配對(duì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖沁^敏率的差異性分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集時(shí)要區(qū)分兩種藥物同時(shí)過敏等特點(diǎn)。再?gòu)?qiáng)調(diào)如何做實(shí)驗(yàn)，如何應(yīng)用軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如何給出結(jié)論。即實(shí)踐從問題出發(fā)，剖析案例的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析方法、軟件計(jì)算的全過程。學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本理論、基本方法和基礎(chǔ)知識(shí)，也學(xué)會(huì)了科研實(shí)踐的方法，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和科研素質(zhì)。從而達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生未來工作能力和應(yīng)用能力的目的［4-6］。

教學(xué)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，不僅是學(xué)生，大多實(shí)踐研究者都能依據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過前期的準(zhǔn)備順利選擇試驗(yàn)題目、確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒔M織實(shí)施實(shí)驗(yàn)，完成探索實(shí)踐研究。而存在問題較多的薄弱環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析推斷的環(huán)節(jié)。在已發(fā)表的實(shí)踐研究中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性與應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法的正確率不高于30%，因此很多研究成果不能準(zhǔn)確的反應(yīng)生命科學(xué)中的自然規(guī)律，所以很多成果也就無法轉(zhuǎn)變成經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)，還浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力資源。究其原因是專業(yè)統(tǒng)計(jì)知識(shí)比較抽象、復(fù)雜、難以掌握和應(yīng)用。通過教學(xué)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中減少公式的推導(dǎo)和計(jì)算，剖析如何恰當(dāng)?shù)倪x擇統(tǒng)計(jì)分析的方法，提高應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法的正確率，學(xué)生的應(yīng)用能力增強(qiáng)了。

(二)實(shí)踐教學(xué)模擬科研實(shí)踐，強(qiáng)化動(dòng)手能力

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)就是在理論教學(xué)基礎(chǔ)上增加統(tǒng)計(jì)軟件模塊，利用軟件再現(xiàn)理論教學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法，優(yōu)點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)學(xué)中大量的數(shù)據(jù)處理，和繁瑣的公式計(jì)算用軟件實(shí)現(xiàn)方便快捷，準(zhǔn)確。缺陷是學(xué)生的應(yīng)用能力很薄弱。因此實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)我們實(shí)踐了以問題為中心以案例為基礎(chǔ)，模擬科學(xué)實(shí)踐的全程。首先，通過以學(xué)生為主體的充分討論，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)和把關(guān)，掌握如何設(shè)置研究變量、如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這一環(huán)節(jié)在統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)踐基地進(jìn)行，專業(yè)教師參與討論，缺失這一環(huán)節(jié)學(xué)生不會(huì)依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)抽取研究變量。其次專業(yè)實(shí)驗(yàn)在專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地實(shí)踐，這一環(huán)節(jié)專業(yè)教師指導(dǎo)，統(tǒng)計(jì)教師參與，專業(yè)教師指導(dǎo)專業(yè)操作，統(tǒng)計(jì)教師指導(dǎo)嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后數(shù)據(jù)收集整理、統(tǒng)計(jì)分析，這一環(huán)節(jié)在統(tǒng)計(jì)實(shí)訓(xùn)基地實(shí)踐?？傊挥薪Y(jié)合案例進(jìn)行剖析了解研究背景、意義、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握樣本數(shù)據(jù)的取得方法和格式，選擇統(tǒng)計(jì)分析的方法，利用軟件計(jì)算結(jié)果，依據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果給出結(jié)論，教師才完成了在應(yīng)用中教，學(xué)生也完成了在應(yīng)用中學(xué)的過程。模擬了一次科研實(shí)踐。從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)訓(xùn)與專業(yè)實(shí)訓(xùn)有機(jī)結(jié)合，模擬科研實(shí)踐的全程。進(jìn)而達(dá)到把教學(xué)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到教會(huì)學(xué)生如何進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)上來，以期實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的預(yù)期效果。實(shí)踐證明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析推斷環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤率降低，有效的控制實(shí)驗(yàn)誤差，達(dá)到了實(shí)踐目的［7］。

(三)構(gòu)建本科學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，拓展實(shí)踐能力培養(yǎng)空間

研究和實(shí)踐構(gòu)建本科學(xué)生統(tǒng)計(jì)系列課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完善第二課堂活動(dòng)，組織學(xué)生參加科研活動(dòng)和積極申報(bào)科研項(xiàng)目，在實(shí)戰(zhàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在實(shí)踐中學(xué)生面臨的都是一些實(shí)際問題，解決這些問題學(xué)生要查閱相關(guān)資料、運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法、計(jì)算軟件、整理成果、撰寫論文，積極有效的合作才能取得滿意成果。要求學(xué)生獨(dú)立思考和研究，親身體驗(yàn)創(chuàng)新過程，所以這對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力、毅力和耐力、攻關(guān)意識(shí)無疑都是極大的挑戰(zhàn)［8］。

四、結(jié)果與結(jié)論

(一)結(jié)果

1.實(shí)踐結(jié)果

期末統(tǒng)計(jì)學(xué)成績(jī)、自學(xué)能力、動(dòng)手能力、和應(yīng)用能力實(shí)踐結(jié)果見表2～5。

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組期末統(tǒng)計(jì)學(xué)成績(jī)

表2說明教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)班的期末統(tǒng)計(jì)學(xué)平均成績(jī)比傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)照班的平均成績(jī)高出6.73分。

表3說明教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)班的自學(xué)能力優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)照班的自學(xué)能力。

表3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組自學(xué)能力

表4 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組動(dòng)手能力

表4說明教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)班的動(dòng)手能力優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)照班的動(dòng)手能力。

表5 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組應(yīng)用能力

表5說明教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)班的應(yīng)用能力優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)照班的應(yīng)用能力。

2.差異分析

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組期末統(tǒng)計(jì)學(xué)成績(jī)、自學(xué)能力、動(dòng)手能力和應(yīng)用能力的差異性分析見表6～7。

表6 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組期末統(tǒng)計(jì)學(xué)成績(jī)t檢驗(yàn)結(jié)果

表6 說明，t=3.051，p=0.003 ＜0.01，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，差異顯著。

表7 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組自學(xué)能力、動(dòng)手能力和應(yīng)用能力檢驗(yàn)結(jié)果

表7說明教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)班的應(yīng)用能力優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)照班的應(yīng)用能力。

實(shí)踐結(jié)果說明實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

(二)結(jié)論

探索實(shí)踐的主要步驟是，通過前期的準(zhǔn)備確定試驗(yàn)?zāi)康摹才艑?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、組織實(shí)施實(shí)驗(yàn)、收集整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、建立分析模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、做出統(tǒng)計(jì)推斷、給出正確的結(jié)果和結(jié)論。因此對(duì)非專業(yè)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的改革應(yīng)以剖析實(shí)踐案例的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和抽取研究變量為核心，以基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論為基礎(chǔ)，以不同的統(tǒng)計(jì)方法為工具，以軟件計(jì)算為輔，在掌握基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本方法的基礎(chǔ)上，側(cè)重于學(xué)生的未來工作能力，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、探索思維、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。因此改革理論和實(shí)踐的教學(xué)方法，研究和實(shí)踐以問題為中心和案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法是實(shí)現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用能力的形成和發(fā)展的新方法。

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