基于專(zhuān)業(yè)課程融合的案例式教學(xué)模式實(shí)踐

程新 李昆太 黃林

[摘 要]將案例式教學(xué)模式引入生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程，并將教學(xué)內(nèi)容與本專(zhuān)業(yè)其他課程深度融合，不僅可以提高學(xué)生綜合應(yīng)用多門(mén)課程知識(shí)和技能的綜合能力，還可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，進(jìn)而提升學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合素質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]生物統(tǒng)計(jì)學(xué)；案例式教學(xué)；專(zhuān)業(yè)課程融合；教學(xué)改革

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）10-0093-03

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物工程及其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要基礎(chǔ)課程，主要講授研究中常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)方法以及搜集和整理、分析和解釋試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)方法[1]。掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)并運(yùn)用它去解決實(shí)際工作中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于生物學(xué)及相關(guān)研究領(lǐng)域的學(xué)生來(lái)說(shuō)，具有十分重要的意義[2]。當(dāng)前，生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)存在教學(xué)課時(shí)少、知識(shí)點(diǎn)多且分散、與實(shí)踐結(jié)合不緊密、學(xué)生無(wú)法將所學(xué)內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)課程相聯(lián)系等問(wèn)題。如果按照傳統(tǒng)照本宣科式課堂授課模式，不僅會(huì)割裂教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)和交叉，同時(shí)也會(huì)忽視課程之間的相互促進(jìn)作用，無(wú)法使學(xué)生掌握綜合性分析和解決問(wèn)題的能力，難以達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。

近年來(lái)，如何提高專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)效果的有關(guān)研究不斷涌現(xiàn)。自2015年開(kāi)始，江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)始在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)中采用與專(zhuān)業(yè)課程相融合的案例式教學(xué)模式，即通過(guò)案例式教學(xué)將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程中零散的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融會(huì)貫通，使學(xué)生能夠通過(guò)若干教學(xué)實(shí)例綜合掌握學(xué)科中所需要使用的統(tǒng)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)原理，縮短學(xué)習(xí)周期，提高實(shí)踐能力。同時(shí)，在案例設(shè)計(jì)中貫徹多學(xué)科交叉融合的理念，結(jié)合學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)案例。此模式不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也收到了促進(jìn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的良好效果。

一、教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

（一）理論教學(xué)課程的精簡(jiǎn)與優(yōu)化

在學(xué)生課程體系不斷被修正的基礎(chǔ)上，我院生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的教學(xué)時(shí)間不斷被壓縮，其中理論課時(shí)從45個(gè)課時(shí)逐步壓縮到32個(gè)課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)間也大大減少。在如此短的時(shí)間內(nèi)，很難完整地講授生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的全部?jī)?nèi)容。為了在現(xiàn)有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的良好運(yùn)行，我們對(duì)原有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精簡(jiǎn)和優(yōu)化，重新編寫(xiě)了教學(xué)大綱，并根據(jù)生物工程、生物技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，適當(dāng)刪除了部分與專(zhuān)業(yè)內(nèi)容相關(guān)但不密切的內(nèi)容（如非參數(shù)檢驗(yàn)、百分?jǐn)?shù)資料分析等），并增加了一些與發(fā)酵工程等專(zhuān)業(yè)核心課程密切相關(guān)的內(nèi)容（如生物過(guò)程非線性擬合等）。

考慮到現(xiàn)有教材基本上都是以統(tǒng)計(jì)方法為授課重點(diǎn)，缺乏與學(xué)生專(zhuān)業(yè)課程的融合，我們?cè)诰帉?xiě)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，將部分學(xué)科前沿內(nèi)容，例如轉(zhuǎn)基因食品的安全評(píng)價(jià)、微生物組學(xué)大數(shù)據(jù)分析、發(fā)酵過(guò)程的數(shù)學(xué)建模等，有機(jī)地融入課程教學(xué)中，使學(xué)生能清晰地了解本課程在專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用，達(dá)到了提高學(xué)生實(shí)踐能力的目的。這種與專(zhuān)業(yè)相融合的教學(xué)內(nèi)容，與其他課程也緊密相連，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性大大提高。

（二）教學(xué)內(nèi)容的單元化與案例式教學(xué)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教學(xué)內(nèi)容是以統(tǒng)計(jì)方法來(lái)區(qū)分章節(jié)并進(jìn)行講授的。教學(xué)單元均以某一具體統(tǒng)計(jì)方法為核心，側(cè)重于講解統(tǒng)計(jì)方法的計(jì)算過(guò)程和結(jié)果分析，教學(xué)過(guò)程雖然具體但是缺乏實(shí)踐性和綜合性。為了確保在有限的課時(shí)內(nèi)完成生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)任務(wù)，我們首先將本課程內(nèi)容劃分為“數(shù)據(jù)的整理與描述”“數(shù)據(jù)的假設(shè)檢驗(yàn)”“試驗(yàn)設(shè)計(jì)”3個(gè)大型單元，然后再將每個(gè)大單元細(xì)分為若干個(gè)小型教學(xué)單元，在每個(gè)單元中引入1-2個(gè)專(zhuān)業(yè)課程實(shí)例，并以此為基礎(chǔ)展開(kāi)課程教學(xué)。

我們?cè)趩卧虒W(xué)的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)了若干個(gè)教學(xué)案例，每個(gè)案例都與專(zhuān)業(yè)課程深度融合，并構(gòu)成一個(gè)完整的獨(dú)立教學(xué)單元。在教學(xué)單元中，盡量將試驗(yàn)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)描述（含圖表的構(gòu)建）、假設(shè)檢驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)軟件分析等內(nèi)容融合在一個(gè)教學(xué)案例中，從而在單元化教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合分析能力。以“試驗(yàn)設(shè)計(jì)”大單元中“多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)”小單元為例，我們選擇了正交設(shè)計(jì)和響應(yīng)面設(shè)計(jì)這兩種目前在專(zhuān)業(yè)中最常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法作為教學(xué)內(nèi)容，與生物工程專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)（三）課程相結(jié)合，針對(duì)實(shí)驗(yàn)課程中的微生物發(fā)酵培養(yǎng)基教學(xué)實(shí)例，與學(xué)生探討分別采用這兩種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及在優(yōu)化培養(yǎng)基研究中的應(yīng)用，并選擇1-2篇典型的研究論文作為模版，與學(xué)生討論其分析過(guò)程和計(jì)算結(jié)果。在這種模式下，生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的內(nèi)容不再是一個(gè)個(gè)孤立的知識(shí)點(diǎn)，而是一個(gè)生動(dòng)的完整示范。通過(guò)本案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程有了深入的了解，同時(shí)對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)充滿了信心。

（三） 以統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用為核心的教學(xué)模式

目前大部分教材在講述試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過(guò)程時(shí)，還是以公式的推導(dǎo)和計(jì)算過(guò)程為主，并輔以查表推斷（如t-檢驗(yàn)、F檢驗(yàn)等）等環(huán)節(jié)，片面強(qiáng)調(diào)分析過(guò)程本身在統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)中的地位，而忽略在統(tǒng)計(jì)軟件普及化的今天，統(tǒng)計(jì)教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該從計(jì)算過(guò)程轉(zhuǎn)向統(tǒng)計(jì)方法的理解和選擇，以及對(duì)結(jié)果的合理化解釋。

為此，我們將統(tǒng)計(jì)分析軟件引入課堂教學(xué)，并從實(shí)用性和方便性的角度，分別進(jìn)行了以DPS軟件[3]和R語(yǔ)言[4]為基礎(chǔ)的實(shí)踐教學(xué)。對(duì)于具體統(tǒng)計(jì)環(huán)節(jié)，首先講授其基本統(tǒng)計(jì)原理，在此基礎(chǔ)上結(jié)合專(zhuān)業(yè)內(nèi)容提出實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行分析，然后借助統(tǒng)計(jì)軟件演示具體分析過(guò)程和結(jié)果，并加以適當(dāng)?shù)慕忉?。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以從大量枯燥的計(jì)算中解放出來(lái)，進(jìn)而專(zhuān)注于對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)。對(duì)于課本中大量出現(xiàn)的計(jì)算公式以及統(tǒng)計(jì)過(guò)程推導(dǎo)，則重點(diǎn)給學(xué)生講解統(tǒng)計(jì)分析的思路以及原理，以便加深學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)方法的理解，但在此過(guò)程中并不強(qiáng)調(diào)公式的記憶和背誦。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)是課程教學(xué)的重要組成部分，生物工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程大都以動(dòng)手實(shí)操的內(nèi)容為主，主要用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。而生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)主要以上機(jī)操作的形式出現(xiàn)，這一點(diǎn)與其他實(shí)驗(yàn)課程有較大的區(qū)別，同時(shí)嚴(yán)重壓縮的實(shí)驗(yàn)課時(shí)（生物工程專(zhuān)業(yè)16個(gè)課時(shí)，生物技術(shù)和生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)8個(gè)課時(shí)）也給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)極大的困難。為了更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，我們參考其他課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)入手，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和過(guò)程進(jìn)行改革。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

按照一般統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)教師主要負(fù)責(zé)講授軟件的操作過(guò)程，而學(xué)生則被動(dòng)地進(jìn)行機(jī)械式操作，并對(duì)結(jié)果給出模板式的解釋?zhuān)狈Κ?dú)立思考的時(shí)間及身臨其境的感覺(jué)，最終導(dǎo)致教學(xué)效果的下降[5]。為了更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，我們結(jié)合專(zhuān)業(yè)特色自行編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行了全新的修訂。

按照理論課程的教學(xué)模式，我們首先將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編為若干個(gè)實(shí)例，在每個(gè)實(shí)例中安排1-3個(gè)不同的知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐。以統(tǒng)計(jì)圖形的繪制為例，我們先設(shè)定一個(gè)調(diào)查類(lèi)課題，然后搜集目前發(fā)表的若干論文和網(wǎng)絡(luò)示范中出現(xiàn)的各類(lèi)圖形給學(xué)生做參考，分析不同圖形在表述結(jié)果上的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并讓學(xué)生根據(jù)自己的理解選擇合適的圖表類(lèi)型，利用Origin或Excel等軟件進(jìn)行繪制，最后結(jié)合專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)闡述在繪制圖形時(shí)所要注意的問(wèn)題。在此模式下，學(xué)生有身臨其境應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)于科研實(shí)踐的感覺(jué)，其參與意識(shí)和主觀能動(dòng)性比機(jī)械式模仿更強(qiáng)。

（二）改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

我們參照翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式[6]，將實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)分為課前、課中和課后三個(gè)階段。在實(shí)驗(yàn)課程正式開(kāi)始前，先將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等學(xué)習(xí)資料通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)并將不理解的部分記錄下來(lái)，待正式實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)加以重點(diǎn)練習(xí)。在正式實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，主要采取“個(gè)人練習(xí)+小組討論”的教學(xué)模式，一方面鍛煉學(xué)生的軟件操作能力，另一方面讓學(xué)生在小組討論中互相協(xié)作解決自主學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的問(wèn)題，提高學(xué)生自主分析和解決問(wèn)題的能力。此外，在課后安排答疑，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的個(gè)別問(wèn)題再次進(jìn)行講解，加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)和理解。教學(xué)模式參見(jiàn)圖1。在此教學(xué)模式下，學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，而教師則充分發(fā)揮引導(dǎo)和激勵(lì)的作用，鼓勵(lì)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的自豪感和自信心，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果大為提高。

三、考核方式的改進(jìn)

傳統(tǒng)的課程考核方式一般采用平時(shí)成績(jī)（20%）+期末考試成績(jī)（80%）的方式來(lái)進(jìn)行。這種考核方式過(guò)于強(qiáng)調(diào)最終的考試成績(jī)，缺少對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的考核，因此容易造成學(xué)生平時(shí)不努力、考前突擊的狀態(tài)，無(wú)法收到良好的學(xué)習(xí)效果。于是，我們?cè)诳己诉^(guò)程中突出了多樣化和過(guò)程性的原則[7]，采取“平時(shí)成績(jī)（20%）+課程測(cè)試（20%）+期末考試（60%）的”考核方式，在課程的中間階段安排兩次課堂閉卷測(cè)試，并將考試成績(jī)計(jì)入總分，以促進(jìn)學(xué)生的過(guò)程學(xué)習(xí)。這個(gè)考核方式參見(jiàn)表1。

與此同時(shí)，為了更好地考核學(xué)生的實(shí)踐能力與應(yīng)用能力，我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行考查時(shí)樹(shù)立了“以能力測(cè)試為核心”的考核觀念，即在課程測(cè)試和期末考試時(shí)，適當(dāng)減少一些單純記憶性、背誦性的試題，而有意識(shí)地增加一些綜合性實(shí)例分析，特別是與專(zhuān)業(yè)課程相結(jié)合的綜合性實(shí)例，讓學(xué)生能夠?qū)W(xué)習(xí)重點(diǎn)放在實(shí)踐應(yīng)用上，鍛煉學(xué)生的思維方式和科研素養(yǎng)，也為學(xué)生將本課程內(nèi)容應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

新的教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程及教師的角色定位均與傳統(tǒng)教學(xué)模式有較大的差異。從學(xué)生的角度來(lái)說(shuō)，新模式有大量的獨(dú)立思考或討論等環(huán)節(jié)，有利于大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)與專(zhuān)業(yè)課程相結(jié)合的案例式教學(xué)方式也使得學(xué)生的參與熱情大大提高。從教師的角度來(lái)說(shuō)，新的教學(xué)模式對(duì)教師的要求大大提高。一方面，教師要結(jié)合學(xué)生的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)案例，而不是簡(jiǎn)單地將課本內(nèi)容照搬進(jìn)課堂；另一方面，為了提高教學(xué)效果，教師要閱讀大量的參考教材和參考文獻(xiàn)以便緊跟科研前沿，從而可以開(kāi)展學(xué)生更為感興趣同時(shí)也更能促進(jìn)學(xué)生了解專(zhuān)業(yè)的案例教學(xué)，這無(wú)疑對(duì)教師的教學(xué)水平提出了更高的要求。此外，由于此模式是在教材基礎(chǔ)上的二次凝練，因此需要教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容有更為深入的了解，這就促進(jìn)了教師教學(xué)水平的提升。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 袁文業(yè)，彭惠茹，張洪亮，等.基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”教學(xué)改革及實(shí)踐效果分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011（4）： 478-482.

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[責(zé)任編輯：龐丹丹]