基于理論和實踐并重的《生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計》課程的教學(xué)改革

周榮艷 王德賀 陳輝

摘要：《生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計》是動物科學(xué)專業(yè)的一門重要的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程理論性和實踐性強，且公式繁多、內(nèi)容抽象，難以理解，在教學(xué)過程中存在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣差、對所學(xué)知識掌握不夠、理論和實踐不能有機結(jié)合等問題，通過分析存在的問題提出了教學(xué)改革的措施。

關(guān)鍵詞：《生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計》課程;教學(xué)現(xiàn)狀;教學(xué)改革

中圖分類號：G712 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1007-273X（2020）09-0044-02

《生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計》是統(tǒng)計學(xué)在生物科學(xué)應(yīng)用的一門學(xué)科，隨著數(shù)字農(nóng)業(yè)和精準畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，生物統(tǒng)計學(xué)在動物科學(xué)領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)實踐中已得到廣泛應(yīng)用，因此本課程的教學(xué)在提高動物科學(xué)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和綜合能力中起著非常重要的作用?！渡锝y(tǒng)計與試驗設(shè)計》是動物科學(xué)專業(yè)本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其學(xué)習(xí)目的是使學(xué)生掌握基本概念、統(tǒng)計分析原理與方法，培養(yǎng)學(xué)生分析并解決問題的能力以及邏輯思維能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和完成畢業(yè)論文奠定基礎(chǔ)，在拔尖創(chuàng)新型、復(fù)合應(yīng)用型以及應(yīng)用型卓越畜牧學(xué)人才培養(yǎng)中起著非常重要的作用。

生物統(tǒng)計學(xué)是應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個分支，以《高等數(shù)學(xué)》《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》和《線性代數(shù)》以及生物學(xué)尤其是動物科學(xué)專業(yè)相關(guān)知識為基礎(chǔ)，是統(tǒng)計學(xué)原理應(yīng)用于生物學(xué)規(guī)律研究的學(xué)科，但課程內(nèi)容包含的概念和原理比較抽象，公式繁多，分析方法較多[1，2]。掌握生物統(tǒng)計的原理和概念是應(yīng)用生物統(tǒng)計學(xué)進行調(diào)查或試驗設(shè)計以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的前提，因此為提高學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣和重要性的認識，并達到提高教學(xué)效果的目的，進行相關(guān)的教學(xué)改革是非常有必要的。

1 ?《生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計》課程教學(xué)中存在的問題

1.1 ?學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握程度不高

《生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計》包括統(tǒng)計分析方法和試驗設(shè)計兩個部分，其中統(tǒng)計分析方法分為描述統(tǒng)計和統(tǒng)計推斷兩部分，試驗設(shè)計包括調(diào)查設(shè)計和試驗設(shè)計。由于該課程內(nèi)容的特點是公式較多，較為枯燥，學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映難學(xué)、難記、難用，多數(shù)學(xué)生認為這門課在后續(xù)的學(xué)習(xí)中用不到，因此大多數(shù)學(xué)生為了應(yīng)付考試，機械地記憶，而不能很好地掌握所學(xué)的知識。

1.2 ?理論與實踐不能有機地結(jié)合起來

調(diào)查或試驗設(shè)計方法以統(tǒng)計分析方法的原理為依據(jù)，統(tǒng)計分析方法是科學(xué)合理解釋調(diào)查或試驗設(shè)計數(shù)據(jù)的工具，因此該課程具有較強的理論性和實踐性。通過實踐教學(xué)，要讓學(xué)生加深對理論知識的理解，提高學(xué)生運用知識的能力。但由于學(xué)生對統(tǒng)計軟件的應(yīng)用不夠熟練，再加上對理論知識的掌握程度較差，導(dǎo)致學(xué)生不能通過實踐教學(xué)將理論與實踐有機結(jié)合，也不能使所學(xué)的知識得到有效鞏固。此外，該課程是在大學(xué)第三學(xué)期開設(shè)，學(xué)生還未接觸到動物科學(xué)相關(guān)專業(yè)知識，對一些專業(yè)術(shù)語不理解，在分析例題和習(xí)題時，學(xué)生不能很好地理解理論知識在實踐中的應(yīng)用。

2 ?教學(xué)對策

2.1 ?教學(xué)內(nèi)容模塊化

為了讓學(xué)生清晰地認識該課程的教學(xué)內(nèi)容，了解各個模塊之間的區(qū)別與聯(lián)系，增強學(xué)生對課程知識體系的認知，在學(xué)習(xí)過程中做到心中有數(shù)，將課程教材內(nèi)容進行優(yōu)化與組合，根據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)人才培養(yǎng)路線圖梳理出能力培養(yǎng)要素相對應(yīng)的知識點，形成5個知識模塊（圖1），除生物統(tǒng)計認知模塊外，其他4個模塊又分為理論知識模塊與實踐應(yīng)用模塊，理論知識模塊主要側(cè)重原理和步驟講解，實踐應(yīng)用模塊側(cè)重于實例分析和原理應(yīng)用。此外，借助高效的可視化工具-思維導(dǎo)圖，基于生物統(tǒng)計及試驗設(shè)計課程內(nèi)容特點，除統(tǒng)計軟件模塊外，以思維導(dǎo)圖形式清晰表示各知識模塊，幫助學(xué)生增加對課程整體構(gòu)架的把握，提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣和效率，增強學(xué)生正確選擇和應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法的能力，進而提高學(xué)生解決實際問題的能力。

2.2 ?優(yōu)化教學(xué)手段

將R語言、Minitab軟件等應(yīng)用于教學(xué)，輔助學(xué)生對基本概念、基本理論的理解。在實際教學(xué)過程中，在有限學(xué)時內(nèi)學(xué)生難以理解抽象的理論知識，本課程引用R語言的Shiny交互式Web應(yīng)用程序[3-5]，編寫Shiny網(wǎng)頁程序并以交互式網(wǎng)頁展示出來（圖2），學(xué)生可以自行操作，通過改變參數(shù)以圖形形式直觀展示結(jié)果，幫助學(xué)生理解和掌握理論知識，同時，學(xué)生能夠親自實踐，可以加深對所學(xué)理論知識中有關(guān)概念與參數(shù)的理解。Shiny是基于R語言搭建的用戶友好型的交互式網(wǎng)頁應(yīng)用，能夠從使用者那里接收輸入、控制信息，并在網(wǎng)頁中展示、反饋需要的信息。Shiny網(wǎng)頁程序由ui和server兩部分組成。通過編寫網(wǎng)頁程序可以在網(wǎng)頁上展示生物統(tǒng)計學(xué)中抽象的理論知識，使其動態(tài)可視化。同時，國內(nèi)外學(xué)者開發(fā)的統(tǒng)計教學(xué)應(yīng)用程序應(yīng)用于教學(xué)中的效果得到明顯提高。

2.3 ?改革實踐教學(xué)模式

實踐教學(xué)是理論教學(xué)的補充與延伸，通過實踐教學(xué)可加強對理論知識的認識與理解，為生物統(tǒng)計知識的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[6]。為培養(yǎng)學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實踐的能力，采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和翻轉(zhuǎn)課堂[7-9]方式，以小組匯報方式進行實踐教學(xué)。首先教師給每個小組安排任務(wù)，并將相關(guān)實踐教學(xué)視頻上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，課堂上學(xué)生先對每個實驗課上所用的理論知識進行簡要介紹，然后利用SPSS軟件進行演示，并對輸出結(jié)果進行講解。通過翻轉(zhuǎn)課堂的實施，學(xué)生對統(tǒng)計知識的理解得到加強，能熟練使用統(tǒng)計軟件，理論應(yīng)用于實踐的能力得到提高，同時也培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決問題的能力。

3 ?結(jié)語

《生物統(tǒng)計與試驗設(shè)計》課程的教學(xué)改革，讓學(xué)生能夠有效地鞏固所學(xué)理論知識 ，加深對理論知識的理解，能夠熟練操作SPSS統(tǒng)計軟件，并能完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和解釋，在一定程度上提高了教學(xué)效果，學(xué)生對理論知識的掌握和實踐應(yīng)用能力得到了提高，同時，也培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決問題的能力。

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