基于提升學(xué)生實(shí)踐能力的《試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法》教學(xué)改革

【摘要】《試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法》課程是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類專業(yè)本科教學(xué)中的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生參與科學(xué)研究的重要工具。目前，該課程教學(xué)與學(xué)生科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力較差，針對(duì)此問(wèn)題，本文通過(guò)轉(zhuǎn)變教學(xué)目標(biāo)以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，強(qiáng)化實(shí)踐和軟件應(yīng)用；教學(xué)內(nèi)容和教材側(cè)重于應(yīng)用；教學(xué)方法基于系統(tǒng)思想對(duì)每一個(gè)內(nèi)容進(jìn)行縱向總結(jié)；采用開(kāi)卷考試，以能力考核為主。以期提升教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果，適應(yīng)社會(huì)對(duì)于應(yīng)用型人才的需求。

【關(guān)鍵詞】試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法 教學(xué)改革 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類 SAS

【基金項(xiàng)目】寧夏大學(xué)科學(xué)研究基金資助（2012）。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）06-0244-02

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法是數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué)中的應(yīng)用，主要內(nèi)容有試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析三個(gè)板塊，涉及較多的數(shù)學(xué)公式和抽象的統(tǒng)計(jì)概念，要求學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力。但對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類學(xué)生，該課程支撐著學(xué)生的畢業(yè)論文和科學(xué)研究。學(xué)好該課程，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思想，還可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法在教學(xué)中普遍存在以下問(wèn)題：首先，理論與實(shí)踐結(jié)合不緊密。其授課方式多數(shù)采用課堂理論教學(xué)與課后軟件實(shí)習(xí)相結(jié)合，而學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文設(shè)計(jì)在課程結(jié)束后，導(dǎo)致實(shí)踐應(yīng)用滯后于理論知識(shí)，使知識(shí)與技能掌握不牢固，在實(shí)際試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)挖掘時(shí)不能得心應(yīng)手。其次，統(tǒng)計(jì)軟件與試驗(yàn)不吻合。在實(shí)際農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中，統(tǒng)計(jì)分析原理和實(shí)際情況往往難于對(duì)應(yīng)，所以借助統(tǒng)計(jì)軟件已成為一個(gè)行之有效的方法。目前，國(guó)內(nèi)高校統(tǒng)計(jì)相關(guān)課程教學(xué)中統(tǒng)計(jì)軟件的種類較多，有Excel、SPSS、SAS、DPS、R語(yǔ)言等，每個(gè)軟件都有其優(yōu)缺點(diǎn)。但針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類試驗(yàn)，在大田環(huán)境因子控制較為困難，田間試驗(yàn)結(jié)果存在不確定性和變異性，導(dǎo)致輔助軟件不能準(zhǔn)確的挖掘樣本數(shù)據(jù)信息。

本文根據(jù)本校實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和植物生產(chǎn)類本科專業(yè)教學(xué)計(jì)劃修訂方案，針對(duì)上述問(wèn)題，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及考核形式等方面進(jìn)行探索，以期激發(fā)學(xué)生興趣，提高試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)質(zhì)量。

一、教學(xué)目標(biāo)聚焦于應(yīng)用能力

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法理論課程要求學(xué)生掌握從事科學(xué)研究所必備的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法，及相關(guān)的基本理論和知識(shí)，懂得如何運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理設(shè)計(jì)科學(xué)試驗(yàn)，并能夠應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析軟件正確地處理分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為以后開(kāi)展科學(xué)試驗(yàn)工作奠定基礎(chǔ)。

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)課程以具體試驗(yàn)和軟件為載體，是理論學(xué)習(xí)的繼續(xù)、補(bǔ)充和發(fā)展。通過(guò)實(shí)驗(yàn)把理論概念轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的試驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)軟件處理過(guò)程，使學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能得到提高；通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)操作和統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的操作、綜合分析能力，結(jié)合所學(xué)專業(yè)解釋有關(guān)現(xiàn)象并討論試驗(yàn)結(jié)果；通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)和學(xué)生操作，使學(xué)生掌握基本操作技能，學(xué)會(huì)選擇正確的方法進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，并利用對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法得出可靠結(jié)果。

因此，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法分析和解決農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中的實(shí)際問(wèn)題才是試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容和首要任務(wù)。

二、教學(xué)方法理論聯(lián)系實(shí)際，以學(xué)生實(shí)踐為主

（一）田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

理論課程與試驗(yàn)課程同時(shí)進(jìn)行，并貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。首先，試驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容授課結(jié)束后，在明確試驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯拢瑢⑹谡n對(duì)象分成小組，分別負(fù)責(zé)不同的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生必須設(shè)計(jì)好詳細(xì)試驗(yàn)方案，試驗(yàn)設(shè)計(jì)可借助SAS軟件。

其次，根據(jù)課堂制定試驗(yàn)方案，進(jìn)行大田或?qū)嶒?yàn)室實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，試驗(yàn)實(shí)施地點(diǎn)設(shè)立在學(xué)校試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室等場(chǎng)地。每組負(fù)責(zé)一種或兩種典型試驗(yàn)方案實(shí)施，規(guī)范實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、播種等環(huán)節(jié)，同時(shí)可教授應(yīng)用于調(diào)查研究的抽樣調(diào)查方法。

再次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采樣，要嚴(yán)格按照試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取的步驟和方法。各小組總結(jié)田間試驗(yàn)的誤差來(lái)源、土壤差異和控制誤差的小區(qū)技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施規(guī)則以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取，并相互交流學(xué)習(xí)心得，保障每個(gè)學(xué)生都能涉及到每個(gè)試驗(yàn)。

（二）樣本試驗(yàn)數(shù)據(jù)描述及總體參數(shù)估計(jì)

在理論課程進(jìn)行的過(guò)程中，以上述樣本試驗(yàn)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)試驗(yàn)材料總體參數(shù)為數(shù)據(jù)支撐，從樣本試驗(yàn)數(shù)據(jù)最基本的描述統(tǒng)計(jì)開(kāi)始，進(jìn)而介紹研究對(duì)象總體的理論分布、統(tǒng)計(jì)數(shù)的抽樣分布及其概率計(jì)算。在誤差理論的基礎(chǔ)上引入通過(guò)假設(shè)測(cè)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷的基本方法，介紹平均數(shù)比較的u測(cè)驗(yàn)、t測(cè)驗(yàn)和F測(cè)驗(yàn)，以及計(jì)數(shù)資料的測(cè)驗(yàn)及其應(yīng)用等。同時(shí)，各小組進(jìn)行討論交換試驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論結(jié)果。在數(shù)據(jù)計(jì)算利用直接公式法和軟件（SAS）輔助法，并相互對(duì)比矯正。

（三）多變數(shù)間關(guān)系理論與實(shí)證

首先，講解理論課程，承上啟下介紹參數(shù)估計(jì)方法包括矩法、最小二乘法和極大似然法等；多變數(shù)間的回歸與相關(guān)分析，包括一元、多元線性回歸與相關(guān)，以及曲線回歸；介紹單因素、多因素及不完全區(qū)組試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析。其次，結(jié)合各小組試驗(yàn)數(shù)據(jù)與教材例題數(shù)據(jù)，利用公式法和軟件法分別計(jì)算多變數(shù)之間的關(guān)系，得出結(jié)論。

（四）縱向總結(jié)，系統(tǒng)歸納

理論課程授課完成后，總結(jié)常用田間試驗(yàn)流程。每一個(gè)典型試驗(yàn)包括：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施、統(tǒng)計(jì)、分析和得出結(jié)論，并附帶SAS程序。要求每個(gè)學(xué)生必須系統(tǒng)掌握常用田間試驗(yàn)的全部流程。

三、教材和教學(xué)內(nèi)容緊扣社會(huì)需求

教學(xué)內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者一般只重視試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果與生物學(xué)意義，而不關(guān)注統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中所用的統(tǒng)計(jì)原理與計(jì)算步驟。另外，現(xiàn)在各行業(yè)都在推崇大數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類科學(xué)研究數(shù)據(jù)量也在不斷增加，傳統(tǒng)公式計(jì)算已經(jīng)不能滿足需要，計(jì)算機(jī)和統(tǒng)計(jì)軟件輔助數(shù)據(jù)處理是必然的趨勢(shì)。因此，教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)放在應(yīng)用上，增加學(xué)生試驗(yàn)比重。統(tǒng)計(jì)軟件我們可采用靈活多變的SAS，尤其在進(jìn)行差異分析的過(guò)程中，SAS可提供不同空間效應(yīng)模型，克服了方差分析要求變數(shù)的相互獨(dú)立的要求，可以提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

結(jié)合我校專業(yè)特點(diǎn)和辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，主要參考書(shū)為蓋鈞鎰院士主編《試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法》，以SAS軟件為主要工具，結(jié)合具體試驗(yàn)系統(tǒng)介紹常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集和結(jié)果分析及其SAS軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程。教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)注重以下原則：第一，簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)原理、方法及公式推導(dǎo)，增加統(tǒng)計(jì)方法的適用條件；第二，系統(tǒng)學(xué)習(xí)常用試驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施和分析及其對(duì)應(yīng)SAS程序，強(qiáng)調(diào)解決實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題能力的培養(yǎng)；第三，注重試驗(yàn)課動(dòng)手能力，體現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)和科學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題。

四、改革考核方式，提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力

《試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法》課程實(shí)踐性較強(qiáng)，以培養(yǎng)有實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析能力的高素質(zhì)創(chuàng)新人才為主要任務(wù)，所以考核重點(diǎn)應(yīng)該為學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力和綜合分析問(wèn)題能力?？荚噧?nèi)容分為試驗(yàn)操作技能和綜合應(yīng)用題，試驗(yàn)操作技能以試驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施、數(shù)據(jù)采集與整理為主要考察內(nèi)容，考核形式以檢查實(shí)驗(yàn)方案和觀察具體試驗(yàn)操作規(guī)范性為主；綜合應(yīng)用題采用開(kāi)卷考試，題庫(kù)側(cè)重各大學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究，學(xué)生可隨機(jī)抽取試題，可查閱參考資料，可借助計(jì)算機(jī)，但要求考生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成。這種考核改革，以考查學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力為重點(diǎn)，有效督促學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。

五、討論

我國(guó)農(nóng)科類專業(yè)本科生大多是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，農(nóng)業(yè)類就業(yè)單位多數(shù)以生產(chǎn)科研為主線，尤其在創(chuàng)新型企業(yè)中，非常重視科研活動(dòng)，掌握試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析技能更為重要。因此，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力發(fā)展為根本出發(fā)點(diǎn)，培養(yǎng)具備試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析實(shí)踐能力的人才更能適應(yīng)現(xiàn)階段人才的需求，而且學(xué)生自身發(fā)展也需要一定的試驗(yàn)技能。

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作者簡(jiǎn)介：

李建平（1982-），男，漢族，陜西延安人，博士，講師，研究方向：生物統(tǒng)計(jì)應(yīng)用研究。