SPSS統(tǒng)計(jì)軟件在提高生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)效果中的應(yīng)用

譚啟玲，任 濤，黨麗娜，孫學(xué)成

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430070)

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SPSS統(tǒng)計(jì)軟件在提高生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)效果中的應(yīng)用

譚啟玲，任 濤，黨麗娜，孫學(xué)成*

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430070)

結(jié)合SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，從教學(xué)方法、數(shù)據(jù)分析實(shí)例等方面對農(nóng)業(yè)高等院校的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)進(jìn)行闡述，以說明通過SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行改革，能簡化繁瑣的統(tǒng)計(jì)計(jì)算過程，降低學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的難度，提升學(xué)生數(shù)據(jù)分析的實(shí)際能力。

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)；SPSS統(tǒng)計(jì)軟件；教學(xué)方法

計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)軟件已是科研人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析必選的工具[1-2]，農(nóng)業(yè)院校的學(xué)生也需要利用計(jì)算機(jī)來處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析相關(guān)的課程，如生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等一直是農(nóng)業(yè)院校的一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)必修課程，是開展農(nóng)業(yè)相關(guān)研究及試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，有助于對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以得出科學(xué)合理的結(jié)論，是需要將理論與實(shí)踐結(jié)合起來的一門應(yīng)用性課程。該課程需要有高等數(shù)學(xué)、微積分、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等相關(guān)基礎(chǔ)知識，是農(nóng)業(yè)院校大學(xué)生普遍覺得難學(xué)卻又必須掌握的一門課程。枯燥的理論、難記的公式、繁瑣的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)結(jié)果的不易理解等，一直是學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的難關(guān)，也加深了授課的難度與深度。

將SPSS(Statistical Product and Service Solutions)統(tǒng)計(jì)軟件與該課程的教學(xué)相結(jié)合，從傳統(tǒng)的注重計(jì)算過程到現(xiàn)在通過統(tǒng)計(jì)模塊的選擇來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，明顯提升了教學(xué)效果，也是提高相關(guān)課程教學(xué)與學(xué)習(xí)效果的改革方法之一[3-4]。筆者通過計(jì)算機(jī)SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)踐教學(xué)淡化數(shù)據(jù)計(jì)算過程，加強(qiáng)數(shù)據(jù)類型的判斷、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的分析，提高學(xué)生對生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣，牢固掌握數(shù)據(jù)分析的方法。1 傳統(tǒng)的教學(xué)方法與特點(diǎn)

傳統(tǒng)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)一般注重?cái)?shù)據(jù)分析中的計(jì)算過程，這在過去用計(jì)算器計(jì)算的時代是得到正確結(jié)果的保障，卻并不適合各種統(tǒng)計(jì)軟件已非常成熟的今天。

1.1 注重理論的掌握 通常將基本概念、計(jì)算公式及推導(dǎo)步驟作為講授重點(diǎn)，并通過舉例來讓學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)計(jì)算的涵義及各部分所能解決的問題。這個過程中就包括繁瑣的公式及計(jì)算過程，每講解一個例題要花費(fèi)較長時間。對于概率論與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)知識薄弱的農(nóng)業(yè)院校學(xué)生來說，實(shí)在是難于理解，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)院校學(xué)生對數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析望而生畏。這種情況在農(nóng)業(yè)院校的大學(xué)生中普遍存在，已嚴(yán)重影響學(xué)生對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析。

1.2 需要記住繁瑣難記的公式 需要記住相應(yīng)的計(jì)算公式才能進(jìn)行正確的計(jì)算，會加重學(xué)生學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，并且因?yàn)檫@些公式極易忘記，所以學(xué)習(xí)效果不太理想。

1.3 強(qiáng)調(diào)計(jì)算過程 這是在傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算中保證結(jié)果正確的方式，而這個過程在統(tǒng)計(jì)軟件中已屬于后臺運(yùn)算過程，并且只要模塊選擇正確，計(jì)算過程就會正確。

2 利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的教學(xué)方式與特點(diǎn)

將SPSS統(tǒng)計(jì)軟件與生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)相結(jié)合，其教學(xué)方式就從過去的注重公式推導(dǎo)與數(shù)據(jù)計(jì)算變?yōu)閺?qiáng)化數(shù)據(jù)模型選擇的教學(xué)方式[5]。其特點(diǎn)有以下幾個方面：①基礎(chǔ)理論的教學(xué)與模塊的選擇相結(jié)合：將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中誤差的計(jì)算、假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析、回歸分析及聚類分析等主要統(tǒng)計(jì)分析方法的基礎(chǔ)理論與SPSS統(tǒng)計(jì)軟件中的模塊結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在掌握相應(yīng)統(tǒng)計(jì)分析方法理論的同時掌握SPSS統(tǒng)計(jì)軟件中的相應(yīng)模塊；②不再需要記繁瑣難記的公式：因?yàn)檫@些公式都包涵在模塊的正確選擇中；③不再強(qiáng)調(diào)計(jì)算過程：因?yàn)檫@個過程在選擇了正確的模塊后，計(jì)算機(jī)會通過后臺運(yùn)算迅速給出正確的結(jié)果，這個計(jì)算過程并不被關(guān)注。3 課程教學(xué)實(shí)例

湖北省黃棕壤N、P、K三大要素肥料大豆的盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)方案為三因素二水平的完全試驗(yàn)方案(共8個處理)，N、P、K分別設(shè)不施肥和施肥兩個處理，各處理設(shè)5次重復(fù)，其產(chǎn)量結(jié)果如表1，試對N、P、K的肥效進(jìn)行分析。

3.1 模塊的選擇 這個數(shù)據(jù)屬于三因素二水平(23)的完全試驗(yàn)方案，三因素間存在交互作用，所以可以采用方差分析的模塊，并且需要進(jìn)行N、P、K三因素的主效應(yīng)、一級交互作用(N×P、N×K、P×K)以及二級交互作用(N×P×K)的計(jì)算，這樣在多重比較中，就需要采用Duncan或Turkey等多重比較方法，不能采用LSD的多重比較方法，因?yàn)镈uncan或Turkey法是針對非獨(dú)立多因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)的多重比較，而LSD則是針對因素間是互相獨(dú)立試驗(yàn)數(shù)據(jù)的多重比較。這個過程是結(jié)合方差分析的基礎(chǔ)理論知識，讓學(xué)生掌握在SPSS軟件中進(jìn)行模塊選擇的方法。

3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算 對于這組數(shù)據(jù)既可以得到單因素的主效應(yīng)、因素的一級以及二級交互作用外，還需要對8個處理進(jìn)行多重比較，以選出最優(yōu)試驗(yàn)方案。所以需要利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件中的模塊對這組數(shù)據(jù)進(jìn)行二次計(jì)算，其中一次是對所有處理進(jìn)行計(jì)算，一次是將處理分為主效應(yīng)、一級以及二級交互作用進(jìn)行計(jì)算。

表1 N、P、K肥對大豆產(chǎn)量的影響

3.3 SPSS軟件的計(jì)算結(jié)果與解讀 由表2可知，P、K肥對大豆產(chǎn)量有極顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，而N肥對大豆的增產(chǎn)效應(yīng)不顯著；N、P、K肥間的一級交互作用以及二級交互作用都不顯著。

表2 主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)(對每個因素效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果)

Table 2 Test on main body effect(calculation results of each factorial effect)

源SourceIII型平方和III-typequadraticsumdf均方MeansquareFSig.校正模型Cali-brationmodel549.658a1149.9695.9040N6.40016.4000.7560.392P384.4001384.40045.4150K84.100184.1009.9360.004NP9.02519.0251.0660.311PK7.22517.2250.8540.363NK1.22511.2250.1450.706NPK0.90010.9000.1060.747重復(fù)Repetition56.383414.0961.6650.186誤差Error236.998288.464總計(jì)Total139672.88040校正的總計(jì)Correctedtotal786.65539

由表3可知，在這個試驗(yàn)中，處理對大豆產(chǎn)量有極顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，但到底哪幾個處理有顯著的增產(chǎn)效果，則需要進(jìn)行多重比較。

將表4對SPSS統(tǒng)計(jì)軟件輸出的多重比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為字母標(biāo)注的多重比較結(jié)果，見表5。

表3 主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)(對總的處理效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果)

Table 3 Test on main body effect (Calculation results of total treatment effect)

源SourceIII型平方和III-typequadraticsumdf均方MeansquareFSig.校正模型Cali-brationmodel549.658a1149.9695.9040處理Treatment493.275770.4688.3250重復(fù)Repetition56.383414.0961.6650.186誤差Error236.998288.464總計(jì)Total139672.88040校正的總計(jì)Correctedtotal786.65539

表4 對所有處理產(chǎn)量的多重比較結(jié)果(Duncan法，P<0.05)

表5 字母標(biāo)注的多重比較結(jié)果

注：圖中不同字母表示差異顯著性達(dá)5%水平。

Note：Different letters indicated significant differences at 5% level.

由上表可知，NK、NP、P、PK、NPK這5個處理都較對照顯著增產(chǎn)，而N、K處理相對于對照增產(chǎn)效應(yīng)不顯著；其中產(chǎn)量最高的試驗(yàn)處理為PK及NPK處理。

3.4 結(jié)論 從以上的3步分極及計(jì)算過程可知，結(jié)合SPSS來進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析課程的教學(xué)，只需要將數(shù)據(jù)的模塊選擇正確，再對輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行正確的解讀，就很容易得到一個相對比較復(fù)雜的試驗(yàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。

4 課程教學(xué)效果

通過2015年兩個班兩種不同教學(xué)方法的教學(xué)，以非實(shí)名進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)查與數(shù)據(jù)分析。結(jié)果表明，結(jié)合SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)班的學(xué)生，能很好地對試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸類并選擇正確的統(tǒng)計(jì)軟件模塊，而傳統(tǒng)重視理論的教學(xué)班的學(xué)生實(shí)際處理和分析數(shù)據(jù)的能力顯著要低。2016年全部采用結(jié)合SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，大部分學(xué)生都掌握了最基本的數(shù)據(jù)處理與分析方法，哪怕是概率論與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，雖然在數(shù)據(jù)處理理論知識的掌握方面可能還不是非常牢固，但他們實(shí)際處理和分析數(shù)據(jù)的能力有了很大的提升，其在結(jié)業(yè)考試中的不及格率從過去的5%～7%下降到目前的1%左右。因?yàn)樵诶肧PSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行課程教學(xué)的過程中，可以不再用到這些理論基礎(chǔ)知識，只需要他們能對數(shù)據(jù)類型進(jìn)行正確的歸類，在SPSS軟件上選擇正確的數(shù)據(jù)分析模塊，能對數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行正確解讀，就能很好地進(jìn)行諸如概率計(jì)算、假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析、相關(guān)與回歸分析、協(xié)方差分析等基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理。建議在農(nóng)業(yè)高等院校的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析相關(guān)課程教學(xué)中，都能結(jié)合統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)楝F(xiàn)在的大學(xué)生需要掌握的是實(shí)際處理數(shù)據(jù)的能力，而非數(shù)據(jù)分析的理論知識。

[1] 蔡朝陽，韓秀梅，吳國學(xué)，等.統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS在化探數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].礦床地質(zhì)，2010(29)：635-636.

[2] 張曉冉.統(tǒng)計(jì)分析軟件在科研與教學(xué)中的作用[J].教學(xué)研究，2003，26(1)：74-75，94.

[3] 姚玉昌，滕小華，趙騫，等.有效結(jié)合SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，提高《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教學(xué)效果[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)科技版，2012(8)：161-162.

[4] 楊潔，劉娟.《統(tǒng)計(jì)分析軟件應(yīng)用》課程教學(xué)方法及教學(xué)實(shí)踐的探討[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，31(2)：257-259.

[5] 張群，李繼云.基于SPSS統(tǒng)計(jì)軟件實(shí)踐教學(xué)改革路徑探討[J]． 經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2015(19)：235-236.

Application of SPSS Statistical Software in Improving the Teaching Effect of Course Biostatistics

TAN Qi-ling, REN Tao, DANG Li-na, SUN Xue-cheng*

( College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Hubei 430070)

Combining with the SPSS statistical software, teaching of agriculture university course Biostatistics was elaborated from the aspects of teaching method, data analysis and so on. Teaching of course Biostatistics was reformed by SPSS statistical software, which could simplify the complicated statistical calculation process, reduce the learning difficulty of students in the course, and promote the college students to master the skill of data analysis.

Biostatistics; SPSS statistical software; Teaching method

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2014年度教學(xué)研究項(xiàng)目(2014B14)。

譚啟玲(1966- )，女，湖北松滋人，副教授，博士，從事柑橘營養(yǎng)診斷與施肥方面的研究以及生物統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)教學(xué)工作。*通訊作者，副教授，博士，從事植物鉬營養(yǎng)機(jī)理研究以及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)安全相關(guān)的教學(xué)工作。

2016-09-02

S-01

A

0517-6611(2016)31-0245-02