醫(yī)學統(tǒng)計學課堂教學的多元化改革實踐

山東大學公共衛(wèi)生學院(250012) 劉 靜 劉言訓 薛付忠 李秀君 王淑康

·教學研究·

醫(yī)學統(tǒng)計學課堂教學的多元化改革實踐

山東大學公共衛(wèi)生學院(250012) 劉 靜 劉言訓 薛付忠 李秀君 王淑康

與其他醫(yī)學基礎(chǔ)課程相比，醫(yī)學統(tǒng)計學具有如下特點：一方面，其概念和理論非常抽象，涉及較多的公式和計算，對醫(yī)學生來講難以理解和掌握；另一方面，醫(yī)學統(tǒng)計學理論方法又是任何醫(yī)學實踐活動、醫(yī)學科研工作以及進行醫(yī)學知識更新必不可少的工具，統(tǒng)計學素養(yǎng)甚至可以影響一個醫(yī)學工作者的職業(yè)生涯。這種特點使得醫(yī)學統(tǒng)計學教學中存在非常突出的矛盾，即醫(yī)學生對這門課程強烈的學習需求和難以克服的畏難情緒之間的矛盾。在醫(yī)學教育階段，如何化解這種矛盾，提高醫(yī)學統(tǒng)計學的教學效果，成為醫(yī)學統(tǒng)計學教學研究工作者的重要任務(wù)。

為了探索醫(yī)學統(tǒng)計學教學模式，近年來國內(nèi)許多學者進行了大量的教學研究、改革和實踐，并取得了很大的成效。概括起來，教學內(nèi)容方面，逐步實現(xiàn)了從只進行基本統(tǒng)計方法的教學延伸擴展到醫(yī)用多元統(tǒng)計、現(xiàn)代高級統(tǒng)計方法的理論和應用；從只重視資料的統(tǒng)計分析方法的教學到加強科學研究設(shè)計的教學和統(tǒng)計思維模式的訓練；從只重視理論課教學到理論與實踐并重，教學內(nèi)容中增加了統(tǒng)計軟件的介紹和應用。同時針對以上教學內(nèi)容的改革，近年來出版了多部醫(yī)學統(tǒng)計學理論和國際權(quán)威統(tǒng)計軟件應用方面的教材，全國的醫(yī)學統(tǒng)計學教學有了長足的發(fā)展和進步[1-6]。教學方式方法方面，絕大多數(shù)學校實現(xiàn)了多媒體教學，充分利用多媒體手段，改善了教學效果。例如筆者在教學過程中，通過各種計算機軟件進行模擬抽樣實驗、繪制圖形，將抽象的概念、復雜的理論形象化、生動化，加深了學生的理解。另外，以問題為導向的學習(problem-based learning,PBL)和案例教學模式(case-based learning,CBL)也開始被應用于醫(yī)學統(tǒng)計學的教學研究與實踐[7-11]。

近年來，我們的教學團隊在醫(yī)學統(tǒng)計學教學中，借鑒前人成果并結(jié)合自己多年的教學經(jīng)驗，對理論課和實驗課的教學內(nèi)容和教學手段都進行了深入探討和多元化改革實踐，取得了良好的教學效果。現(xiàn)將改革實踐和心得體會總結(jié)如下。

醫(yī)學統(tǒng)計學理論課教學的改革實踐

1.重視統(tǒng)計思維能力的培養(yǎng)

在講解統(tǒng)計分析方法的同時，強調(diào)和突出科研設(shè)計的重要性。我們認為，醫(yī)學統(tǒng)計學的教學不應滿足于教師在課堂上灌輸知識，而要把教學重點放在通過講解統(tǒng)計學概念、方法以及它們形成的應用背景，引導學生理解統(tǒng)計學思維的特征，理解統(tǒng)計學思想，并應用到解決實際問題的能力和意識的培養(yǎng)上來，達到學以致用的目的。為實現(xiàn)這一目的，在教學實踐中，將統(tǒng)計工作步驟與醫(yī)學科研工作步驟聯(lián)系起來，明確統(tǒng)計學在科研中的地位和作用，讓學生理解醫(yī)學統(tǒng)計學不僅僅是對數(shù)據(jù)資料進行分析，而是包括“提出問題→研究設(shè)計→收集資料→整理資料→分析資料→得到結(jié)論”的一門系統(tǒng)科學，其思想貫穿于整個科研過程。對每一種分析方法的講解，都不是單純灌輸給學生該方法的步驟、公式和計算得到的統(tǒng)計結(jié)果，而是緊緊圍繞研究目的和研究的設(shè)計類型強調(diào)其應用條件和適用范圍，以及統(tǒng)計學結(jié)果的專業(yè)意義。

例如，本教學組所在學院自2009年建立了農(nóng)村人群健康研究基地，可以基于一些固定的社區(qū)開展農(nóng)村人群的健康研究。我們將基于這一人群進行的某些課題研究(如探討甲狀腺功能減退與血脂異常的關(guān)系)根據(jù)以上步驟整理出研究思路，并盡可能明確和簡化后作為例證貫穿于公共衛(wèi)生學院本科生的教學中，隨著統(tǒng)計分析方法的進展逐步展開，收到了較好的教學效果。在這個過程中，不僅提出問題→研究設(shè)計→收集資料得到了實踐和感性認識，還利用實際研究獲得的綜合性數(shù)據(jù)，將如何根據(jù)具體研究目的進行資料的整理→資料的描述→參數(shù)估計→假設(shè)檢驗→相關(guān)回歸分析→結(jié)果解釋，最終得到結(jié)論。

2.強化理解、弱化記憶和計算

醫(yī)學統(tǒng)計學是邏輯性非常強的一門課程，各種分析方法都有嚴密的理論依據(jù)，但是醫(yī)學生缺乏概率論和高等數(shù)學的基礎(chǔ)，對醫(yī)學統(tǒng)計學方法的理解存在困難，常常產(chǎn)生畏難情緒甚至抵觸情緒。傳統(tǒng)的教學中，往往只注重講解方法本身的應用，忽視該方法的數(shù)學基礎(chǔ)和理論依據(jù)，學生不能真正理解方法的來龍去脈，只能靠記憶被動地接受，感覺既枯燥又難學。我們在教學實踐中，嘗試對每一個概念和分析方法，都簡要交待它背后的數(shù)學背景和理論依據(jù)，這樣可以加強學生對方法的理解，枯燥的公式就好像有了生命，自然就記住了，應用起來也得心應手。

例如，對于樣本標準差這樣一個基本的描述指標，一般醫(yī)學統(tǒng)計學教材中直接給出公式，并不介紹分母用自由度“n-1”的原理，以往學生在這兒經(jīng)常會有疑慮。因此，我們在教學中，對隨機變量均值和方差的定義和性質(zhì)以及由樣本統(tǒng)計量估計總體參數(shù)的要求等簡要加以介紹，使學生理解自由度的數(shù)學含義，從而清晰地理解了樣本標準差的計算公式。再比如，Poisson分布兩樣本計數(shù)比較的假設(shè)檢驗，看起來較為復雜，分兩樣本觀察單位相同和不同時兩種情況，分別給出公式，特別是兩樣本觀察單位不同時的u檢驗公式，令很多同學望而生畏。筆者在教學過程中，將其理論背景講解清楚之后，困難迎刃而解。另外，通過實驗課的同步改革，傳統(tǒng)的計算過程也被功能強大的統(tǒng)計軟件替代了，不僅有利于培養(yǎng)學生的興趣，還能夠增強學生的科學研究意識，培養(yǎng)學生的統(tǒng)計學理念和實際工作能力。

3.注意復習總結(jié)、前后聯(lián)系

將一系列統(tǒng)計分析方法有機地結(jié)合起來，幫助學生理解各種方法之間的內(nèi)在聯(lián)系，學會從實際問題出發(fā)選擇正確的分析方法。醫(yī)學統(tǒng)計學傳統(tǒng)的課堂教學過程中，通常都是根據(jù)資料類型和分析目的將相關(guān)的統(tǒng)計方法分章節(jié)一一介紹，學生在學習這些方法時，腦海里各種方法之間是孤立的。實際上，某些統(tǒng)計方法看似毫無聯(lián)系，而在數(shù)學原理上是相通的，甚至具有統(tǒng)一的數(shù)學模型，如果理解了它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，應用起來會得心應手，也更有助于理解研究問題的本質(zhì)。

例如，方差分析和直線回歸是本課程重點要講述的基本統(tǒng)計分析方法，傳統(tǒng)的教學中，這兩種方法是在不同章節(jié)、不同時間分別講述的，如果教師忽視它們之間的聯(lián)系，不引導學生去思考，學生往往不能深入地理解其內(nèi)涵，也注意不到它們的共通性，在遇到實際問題時，就不能靈活應用，處理資料時甚至無從下手。本次教學實踐中，兩種方法都學習過以后，教師運用啟發(fā)式教學引導學生去思考它們的聯(lián)系，進一步引申出一般線性模型這樣的統(tǒng)計概念，并通過實例加以解釋和強化，收到了良好的教學效果。

醫(yī)學統(tǒng)計學實驗課教學的改革實踐

在醫(yī)學統(tǒng)計學教學中，實驗課是一個非常重要的環(huán)節(jié)，其目的是加深學生對理論知識的理解和訓練學生的實用操作技能，有利于把理論教學落到實處，使抽象的方法、公式變得十分具體，在實際操作中也能拉近理論知識與實踐訓練的距離。但是，傳統(tǒng)的醫(yī)學統(tǒng)計學實驗課教學，存在以下突出的問題[9-11]：只重視資料分析的軟件實現(xiàn)，忽視了實驗設(shè)計、資料整理過程的軟件實現(xiàn)，導致學生以為計算機統(tǒng)計軟件只是計算器的替代品，只能用來完成繁雜的計算過程，根本不了解統(tǒng)計軟件的全面功能，實際工作中軟件利用率不高；只重視針對某一類統(tǒng)計學分析方法的訓練，忽視了根據(jù)具體研究目的對資料進行綜合分析的訓練，造成學生“上課聽得懂、實驗會操作、考試能通過，但遇到實際問題無從下手”的狀況；實驗課內(nèi)容單一，只教會學生機械地通過統(tǒng)計軟件特定的操作程序來完成某些資料分析的過程，忽視了實驗課與理論課的結(jié)合。

針對以上問題，我們對醫(yī)學統(tǒng)計學實驗課教學從以下幾個方面進行了改革：結(jié)合各專業(yè)醫(yī)學統(tǒng)計學的教學大綱要求，重新擬訂實驗課的教學內(nèi)容提綱，明確每一個實驗內(nèi)容的實驗目的；針對具體的實驗內(nèi)容，嘗試多元化的實驗教學模式，包括上機、討論等，同時不定期地舉辦統(tǒng)計學知識講座(不占用課程內(nèi)學時數(shù)，學生自愿參加)，以擴展學生的知識面，并通過不定期考核及對部分學生的訪談評價教學效果；在改革實踐過程中，針對發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合學生的專業(yè)背景及時調(diào)整教學內(nèi)容和教學方式，激發(fā)學生對本課程的學習興趣，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，提高學生的滿意度，全面改善本課程的教學效果。這種調(diào)整主要體現(xiàn)在兩方面：對于基礎(chǔ)理論和方法部分，舉例和選用例題時盡量選擇與學生專業(yè)密切相關(guān)的例子，盡可能結(jié)合當前大家普遍熟知的實際工作或研究熱點，避免過于老套和平淡的例子；對于研究設(shè)計部分，除了設(shè)計中的一些基本概念、基本原則、常用研究設(shè)計類型等共同的部分外，結(jié)合學生的專業(yè)特點設(shè)置不同的教學內(nèi)容。

例如，針對臨床醫(yī)學專業(yè)，教學內(nèi)容包括臨床試驗、診斷試驗評價、循證醫(yī)學和系統(tǒng)評價等相關(guān)的統(tǒng)計分析方法；而針對主要從事實驗室研究的基礎(chǔ)醫(yī)學和藥學專業(yè)方向的學生，則重點講述多種實驗設(shè)計的類型及其統(tǒng)計分析方法；針對公共衛(wèi)生學院的學生，則重點講述調(diào)查研究設(shè)計和觀察性研究中常用的統(tǒng)計分析方法。

實驗課內(nèi)容的改革實踐

1.緊緊圍繞理論課的內(nèi)容安排實驗，將實驗課作為理論課的補充，通過實驗課讓學生加深對理論課內(nèi)容的理解。課題組近年來在理論課教學改革中注重了統(tǒng)計方法的數(shù)學背景，但本門課程仍以應用為主，限于學時數(shù)和學生的專業(yè)背景，不可能對各種方法一一展開進行數(shù)學推導和證明。因此通過實驗課的教學內(nèi)容改革，為實驗課增加另一個功能，即將實驗課作為理論課的擴展和延伸，借助統(tǒng)計軟件，利用抽樣實驗、繪制圖形等方式使某些重要的理論直觀形象地呈現(xiàn)出來，加深學生的理解，增加趣味性。這部分實驗內(nèi)容的主要目的是讓學生加深對統(tǒng)計學概念和規(guī)律的理解，而不要求所有學生能獨立完成程序編寫或操作，因此要求教師在備課過程中，將所需要的程序提前編寫和調(diào)試好，學生上課時只要直接調(diào)用程序并修改其中某幾個參數(shù)即可。例如幾種常見的概率分布，通過改變參數(shù)、繪制圖形，直觀地展示了它們各自的特征和相互之間的內(nèi)在聯(lián)系，學生理解透徹、印象深刻，為后面講述多種統(tǒng)計方法打下了良好的基礎(chǔ)，教學效果非常好。

2.擴展實驗課的內(nèi)容，適當增加上機實驗的學時數(shù)。傳統(tǒng)的《醫(yī)學統(tǒng)計學》實驗，一般只注重資料分析的方法和操作過程，忽視了實驗設(shè)計、資料整理等環(huán)節(jié)的統(tǒng)計軟件實現(xiàn)。以往的教學大綱中，實驗設(shè)計只有理論課，學生感到抽象、枯燥、不實用，于是我們在實驗課教學內(nèi)容的改革中增加了實驗設(shè)計的部分，將樣本含量估計、隨機分組、復雜設(shè)計的資料分析等均通過統(tǒng)計軟件來完成，使學生加深了對實驗設(shè)計的理解，提高了學生對統(tǒng)計軟件的實際應用能力和解決實際問題的能力，深受學生歡迎。

3.增加對科研資料進行綜合分析的訓練和指導。針對理論課上講過的某類特定方法而設(shè)置的實驗課，學生的學習重點是掌握這一類方法的程序操作和讀懂計算機給出的結(jié)果，但基本上不用思考如何結(jié)合研究目的和資料類型而選擇合適的方法。如果不進行資料綜合分析的訓練，遇到實際問題仍然不能學以致用。我們在實驗課中增加了對實際研究資料進行綜合分析的指導和訓練，由教師選擇合適的實際研究資料(包含各種類型的變量)，提出若干問題，要求學生針對所提出的問題對該資料進行分析并解釋結(jié)果。這一訓練過程，不僅要求學生主動思考如何選擇正確的分析方法，熟悉實際科研資料的分析過程，進一步理解如何應用統(tǒng)計學手段解決實際科研問題；同時，還強化了資料整理的訓練過程。資料整理包括發(fā)現(xiàn)和剔除異常值、生成新變量、分組、合并等，這些對數(shù)據(jù)處理的基本技能恰恰是醫(yī)學統(tǒng)計學實驗課教學最容易忽視的，因此學生會在實際應用中犯一些低級的錯誤，例如在資料錄入時某些數(shù)值變量(如年齡)用‘9999’代表缺失值，而學生用統(tǒng)計軟件分析時將這些值當成實際數(shù)值直接計算均數(shù)標準差。通過資料的綜合分析，我們加強了資料整理方面的規(guī)范訓練，使學生掌握了處理實際科研資料的基本技能。

醫(yī)學統(tǒng)計學課程教學改革實踐的體會

隨著我國醫(yī)學事業(yè)的發(fā)展，醫(yī)學科研能力已經(jīng)成為高等醫(yī)學院校畢業(yè)生所必須具備的基本素養(yǎng)，而醫(yī)學統(tǒng)計學是培養(yǎng)科研能力必不可少的課程。只有不斷深化醫(yī)學統(tǒng)計學教學內(nèi)容、課程體系、教學方法、教學手段的改革，才能構(gòu)建符合21世紀人才培養(yǎng)需要的人才培養(yǎng)模式。本研究通過多元化教學模式的改革實踐，充實和完善了醫(yī)學統(tǒng)計學的教學內(nèi)容，使實驗課與理論課有機結(jié)合、相互補充，提高了教學質(zhì)量，改善了教學效果，已使本校1200多名學生直接受益。筆者認為，本次教學改革對今后的醫(yī)學統(tǒng)計學教學具有很好的理論和實踐意義，也希望本次課程改革的方向和思路能夠?qū)ζ渌n程的教學改革有所裨益。

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(責任編輯：郭海強)