“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)改革的探索
——以北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院為例

(1.北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院，北京 100083； 2.北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100083)

生物統(tǒng)計學(xué)是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計原理，對生命科學(xué)研究過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資料進行整理、收集和統(tǒng)計分析的科學(xué)，生物統(tǒng)計學(xué)廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐的各個領(lǐng)域[1]。目前，“生物統(tǒng)計學(xué)”已經(jīng)成為各高等院校生命科學(xué)及其相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程。與其他專業(yè)課程相比，“生物統(tǒng)計學(xué)”課程具有內(nèi)容多、公式多、概念多的“三多”以及教師難教、學(xué)生難懂、難記、難用的“四難”的特點[2-3]。尤其對于非數(shù)學(xué)專業(yè)本科生而言，學(xué)生學(xué)習(xí)“生物統(tǒng)計學(xué)”課程存在一定的難度。因此，如何在有限的學(xué)時內(nèi)，克服各種問題，確?！吧锝y(tǒng)計學(xué)”課程取得良好的教學(xué)效果是一個非常有挑戰(zhàn)性的課題。筆者以北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院本科生為調(diào)查對象，利用統(tǒng)計分析等方式調(diào)查了北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院本科生“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)存在的突出問題，分析了問題產(chǎn)生的原因，并且根據(jù)實際狀況提出了相應(yīng)的對策建議，希望與同行專家學(xué)者共同探討。

一、“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)面臨的問題

北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院的“生物統(tǒng)計學(xué)”課程是野生動物與自然保護區(qū)管理專業(yè)本科生的選修課，主要為大學(xué)三年級本科生提供，學(xué)時為32學(xué)時。根據(jù)“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)過程的反饋，筆者總結(jié)了“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)存在的如下問題。

(一)與先行課程缺乏良好銜接

“生物統(tǒng)計學(xué)”是多學(xué)科交叉的一門綜合性課程，要求學(xué)生具有扎實的“高等數(shù)學(xué)”“線性代數(shù)”“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”等先修課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。以北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院2017-2018學(xué)年第一學(xué)期的學(xué)生成績?yōu)槔?，通過對“生物統(tǒng)計學(xué)”課程成績及其先修課程“高等數(shù)學(xué)”“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”“線性代數(shù)”成績的線性相關(guān)性分析，筆者發(fā)現(xiàn)“生物統(tǒng)計學(xué)”成績與“高等數(shù)學(xué)”“數(shù)概率論與理統(tǒng)計”2門先修課程的成績均存在直接的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，與“線性代數(shù)”存在較顯著的相關(guān)關(guān)聯(lián)(P=0.06)，見圖1。結(jié)果表明，北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院學(xué)生先修課程學(xué)習(xí)能力的差異在一定程度上影響學(xué)生學(xué)習(xí)“生物統(tǒng)計學(xué)”課程的學(xué)習(xí)效果。

值得注意的是，由于相關(guān)系數(shù)R2比較低(0.11～0.17之間)，見圖1，表明先修課程對學(xué)生學(xué)習(xí)“生物統(tǒng)計學(xué)”課程有一定幫助，但并非決定性因素。這可能是因為雖然本校以及大部分高等院校將上述先修科目作為大學(xué)生的必修科目，但由于學(xué)時少，各門學(xué)科的時間安排關(guān)聯(lián)性不強，導(dǎo)致學(xué)生的前期知識積累薄弱，最終先修課程的學(xué)習(xí)效果會直接影響到“生物統(tǒng)計學(xué)”課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。

(二)理論知識教學(xué)與實踐脫節(jié)

生物統(tǒng)計學(xué)是對生命科學(xué)研究過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資料進行整理、收集和統(tǒng)計分析的綜合性學(xué)科，強調(diào)理論、實踐和統(tǒng)計軟件三者之間的結(jié)合?；谶@個初衷，北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院“生物統(tǒng)計學(xué)”課程主要選用杜榮騫著的《生物統(tǒng)計學(xué)》(第4版)教材的部分重要章節(jié)內(nèi)容，并且結(jié)合SPSS軟件(統(tǒng)計產(chǎn)品與服務(wù)解決方案軟件)的實際應(yīng)用案例進行授課。授課時間主要分為2個部分，包括理論知識講授22學(xué)時、上機10學(xué)時?！吧锝y(tǒng)計學(xué)”課程的綜合成績包括上機考試分?jǐn)?shù)(即120分鐘內(nèi)完成4道上機SPSS考題)、考勤情況、筆試成績(即120分鐘內(nèi)完成筆試試卷)，分別占綜合成績的30%、10%、60%。但在有限的學(xué)時前提下，詳細的講解和公式推導(dǎo)仍然會占據(jù)大量的課上時間，嚴(yán)重影響上機實習(xí)操作的時間，導(dǎo)致學(xué)時安排與“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)大綱要求產(chǎn)生矛盾，致使理論知識教學(xué)嚴(yán)重脫離實踐。

圖1 2017—2018學(xué)年第一期“生物統(tǒng)計學(xué)”課程成績與各先修課程成績的線性相關(guān)性

(三)本科生學(xué)習(xí)能力存在差異

從2017-2018學(xué)年第一學(xué)期學(xué)生的“生物統(tǒng)計學(xué)”課程成績分布可以發(fā)現(xiàn)，“生物統(tǒng)計學(xué)”課程可以較好地區(qū)分學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)(不及格為1名，60～70分為2名，70～80分為9名，80～90分為12名，90～100分為15名)，見圖2。筆者通過獨立樣本t檢驗方法，進一步檢驗性別差異對學(xué)生各部分成績(上機、考勤情況、筆試)和綜合成績的影響(自由度為df(總)=df(男性)+df(女性)=15+22=37)。

圖2 2017—2018學(xué)年“生物統(tǒng)計學(xué)”課程學(xué)生成績的分布

統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同性別的大學(xué)生對“生物統(tǒng)計學(xué)”課程成績的貢獻是不同的，見表1。對于每一部分成績(上機、考勤情況、筆試)而言，女大學(xué)生與男大學(xué)生之間沒有統(tǒng)計上的差異，但是對于最終的綜合總成績而言，女大學(xué)生的分?jǐn)?shù)顯著高于男大學(xué)生的分?jǐn)?shù)，見表1。從結(jié)果看，不同學(xué)生之間的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差異明顯，并且女生比男生具有更積極的學(xué)習(xí)動力。這可能是因為所選用的教材更多保留了數(shù)學(xué)抽象的推導(dǎo)過程，弱化了生物統(tǒng)計學(xué)的潛在應(yīng)用內(nèi)容。因此，筆者認為，教材內(nèi)容的選擇是導(dǎo)致學(xué)生(尤其男生)錯誤認為“生物統(tǒng)計學(xué)”課程是高等數(shù)學(xué)等課程的另外一種延伸，繼而產(chǎn)生畏懼、厭學(xué)情緒，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)能力上的差異。

二、“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)改革的探索

綜上所述不難發(fā)現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高教學(xué)質(zhì)量已擺在“生物統(tǒng)計學(xué)”課程師生面前成為急需解決的問題。因此，筆者嘗試從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評價體系3個方面開展“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)改革。

表1 性別差異對“生物統(tǒng)計學(xué)”課程成績影響的統(tǒng)計分析結(jié)果

(一)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、課時進行合理的編排，突出基礎(chǔ)理論知識教學(xué)的同時，重視知識的應(yīng)用性。在“生物統(tǒng)計學(xué)”有限的學(xué)時內(nèi)，根據(jù)各章節(jié)的難易程度、培養(yǎng)目標(biāo)和課時要求，適當(dāng)刪減部分內(nèi)容，突出核心，注重實用性[4]。在“生物統(tǒng)計學(xué)”課程的課堂教學(xué)上，應(yīng)穿插簡單的統(tǒng)計模擬實驗(如使用統(tǒng)計軟件R語言模擬抽樣分布)或統(tǒng)計學(xué)專家的軼事趣聞，使學(xué)生更加直觀地認識和掌握基礎(chǔ)的數(shù)理統(tǒng)計知識，包括計數(shù)資料與計量資料、樣本與總體、統(tǒng)計參數(shù)、抽樣分布、假設(shè)檢驗、回歸與相關(guān)等專業(yè)術(shù)語。另外，應(yīng)增加實驗設(shè)計分析、生物風(fēng)險評估、數(shù)據(jù)模型模擬等內(nèi)容，教師通過具體案例的講解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“生物統(tǒng)計學(xué)”課程的興趣，提高教學(xué)的實用性[5-6]。

(二)采用立體化教學(xué)模式

在“生物統(tǒng)計學(xué)”課程課堂上，筆者建議采用“以應(yīng)用為導(dǎo)向、突出重點、結(jié)合實踐、循序漸進、強化溝通、精講多練”的立體化的教學(xué)模式開展教學(xué)工作。立體化的教學(xué)模式是信息化教學(xué)工具在“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)中的多元應(yīng)用，是對傳統(tǒng)單一的“板書”教學(xué)模式的補充。

筆者將“生物統(tǒng)計學(xué)”課程課堂教學(xué)分成2部分，一部分開展理論知識教學(xué)，另一部分為上機實訓(xùn)。在理論知識教學(xué)課堂上，教師是主講，負責(zé)課堂中重點基礎(chǔ)理論知識的講授和常用統(tǒng)計方法使用的傳授。同時，設(shè)計簡單的課堂調(diào)查問卷，在每次理論知識講授完成后發(fā)放給學(xué)生，目的是加強教師與學(xué)生之間的溝通，幫助學(xué)生查漏補缺、鞏固所學(xué)知識。在上機實訓(xùn)時，筆者將學(xué)生分成若干個固定小組，由研究生輔助教師指導(dǎo)各小組學(xué)生開展實際案例的演練。上機演練不僅能讓學(xué)生了解和掌握自己在學(xué)習(xí)過程中的薄弱環(huán)節(jié)，還可以讓學(xué)生接觸教師搜集、整理的與自然保護相關(guān)的實驗案例，加強學(xué)生對理論知識的深入理解，提高學(xué)生對知識的實際應(yīng)用能力。

(三)改革課程考核體系

在“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)過程中，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的全面評價至關(guān)重要[7]。在以往的“生物統(tǒng)計學(xué)”課程評價框架中，期末筆試成績占綜合成績的60%，上機實訓(xùn)成績占比較低，只占綜合成績的30%，致使學(xué)生偏重于學(xué)習(xí)概念、公式推導(dǎo)等理論知識，忽略了實際應(yīng)用操作。因此，筆者適當(dāng)調(diào)整了“生物統(tǒng)計學(xué)”課程筆試內(nèi)容，將有關(guān)概念解釋以及理論知識等內(nèi)容(選擇題、填空題、問答題)題型控制在筆試成績總分的50%左右；增加了統(tǒng)計圖表閱讀題(即通過統(tǒng)計圖表分析描述統(tǒng)計結(jié)果)，其比例控制在筆試成績總分的50%左右。另外，還提升了上機成績的比例，從占綜合成績的30%提升到40%，并且從“統(tǒng)計圖表表達、統(tǒng)計方法描述、實驗結(jié)果描述、討論部分描述”4個方面對學(xué)生進行綜合打分。最終，學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的綜合成績=期末成績50%+上機成績40%+考勤成績10%。

三、“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)改革的效果

隨著高校教學(xué)和科研需求不斷變化，“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇。教師要教好該門課程，不僅需要完善自身的科學(xué)素養(yǎng)和知識水平，而且還需要進一步探索符合自身專業(yè)背景需求的教學(xué)規(guī)律、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、完善考核體系，最終達到全面提高該課程的教學(xué)質(zhì)量、培育具有應(yīng)用型素質(zhì)人才的教學(xué)目標(biāo)。

(一)提高學(xué)生利用統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)的實踐能力

通過“生物統(tǒng)計學(xué)”課程上機實訓(xùn)，學(xué)生可以掌握具體的統(tǒng)計軟件(SPSS)使用技術(shù)和方法，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)包括實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)獲取、統(tǒng)計方法分析、統(tǒng)計結(jié)果讀取以及統(tǒng)計報告撰寫等基本技能。學(xué)生通過“生物統(tǒng)計學(xué)”課程的一系列實踐教學(xué)，能夠有效地提高學(xué)生正確利用統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)的實踐能力。

(二)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“生物統(tǒng)計學(xué)”課程的興趣

教師與學(xué)生是課堂教學(xué)活動的主體，教學(xué)過程也是教與學(xué)的互動過程，要達到教學(xué)目的必須注重教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)手段等各方面的協(xié)同。“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)改革有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中及時反饋問題，促使教師認識和改進教學(xué)的不足。同時，教師在與學(xué)生的交流過程中可以了解學(xué)生的知識背景、能力差異以及學(xué)習(xí)過程中碰到的問題，從而因材施教，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，促進師生的共同進步與發(fā)展。

總之，“生物統(tǒng)計學(xué)”課程教學(xué)改革工作必定是長期的、系統(tǒng)性的工作，仍需繼續(xù)努力，建設(shè)好具有自然保護區(qū)學(xué)院教學(xué)特色的“生物統(tǒng)計學(xué)”課程。

資助項目：北京林業(yè)大學(xué)2017年教育教學(xué)改革研究項目“‘認知—實踐—反饋’教學(xué)模式的探討——以‘生物統(tǒng)計學(xué)’課程為例”，項目編號BJFU2017JY061。