論《田間試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析》“金課”的打造

張 真,李 勝,宿俊吉,栗孟飛,馬紹英

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070;3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,甘肅 蘭州 730070)

2018年8月,教育部專門印發(fā)了《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》,提出:“各高校要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容,淘汰‘水課’、打造‘金課’,合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度,切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量?！彼^“金課”可以歸結(jié)為“兩性一度”,即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[1]。

《田間試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析》(以下簡(jiǎn)稱《田統(tǒng)》)作為甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)、種子、資環(huán)、植保、園藝、草業(yè)、林學(xué)等植物生產(chǎn)類專業(yè)的必修課程之一,知識(shí)面廣,理論性、實(shí)用性強(qiáng)。并且它是每一個(gè)農(nóng)業(yè)科技工作者必須掌握的基本工具,對(duì)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、推動(dòng)農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展均具有舉足輕重的作用。因此,響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,以學(xué)生作為主體,將知識(shí)、能力與素質(zhì)有機(jī)融合在一起,使學(xué)生在獲得有效知識(shí)的同時(shí)能夠獲得良好的課程主觀感知,提高這門課程的“含金量”勢(shì)在必行!

《田統(tǒng)》的教學(xué)內(nèi)容主要包含“田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)”與“數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析”兩部分。通過課程教學(xué),可使學(xué)生掌握以下三方面的技能:第一,能夠制定合理可行的試驗(yàn)方案;第二,能夠科學(xué)的整理、描述所收集到的具有變異的資料,揭示出隱藏在內(nèi)部的規(guī)律性,并能根據(jù)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理正確選用統(tǒng)計(jì)分析模型,進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析,給出科學(xué)的結(jié)論;第三,能夠熟練應(yīng)用數(shù)據(jù)分析軟件繪制適宜的統(tǒng)計(jì)圖表、對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的統(tǒng)計(jì)分析。但《田統(tǒng)》學(xué)習(xí)過程中會(huì)涉及大量的數(shù)學(xué)公式以及一些抽象的概念,具有內(nèi)容多、公式多、概念多、難記、難理解(簡(jiǎn)稱“三多兩難”)等特點(diǎn)。針對(duì)以上教學(xué)目標(biāo)及課程特點(diǎn),從金課的“兩性一度”出發(fā),筆者對(duì)《田統(tǒng)》教學(xué)體系的建設(shè)提出以下改革思路。

一、改進(jìn)教學(xué)模式,豐富學(xué)習(xí)方式,強(qiáng)化課程創(chuàng)新性

(一)“學(xué)習(xí)金字塔”理論指導(dǎo)下的翻轉(zhuǎn)課堂

“學(xué)習(xí)金字塔模型”的研究成果來自美國(guó)緬因州的國(guó)家訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室,它是利用數(shù)字形式記錄了學(xué)習(xí)者通過采用不同學(xué)習(xí)方式,在兩周以后還能記住的內(nèi)容量(用平均保持率表示)。研究結(jié)果顯示:如采用聽講、閱讀、聲音、圖片、示范、演示等被動(dòng)學(xué)習(xí)方式,學(xué)習(xí)效果在30%及以下;而采用小組討論、實(shí)際演練、做中學(xué)、馬上應(yīng)用、教別人等主動(dòng)教學(xué)方式的學(xué)習(xí)效果均在50%以上[2]。筆者在該理論的啟發(fā)下采用了“角色翻轉(zhuǎn)”的課堂模式,學(xué)生滿意度高,教學(xué)效果好。

例如,“參數(shù)區(qū)間估計(jì)”是基于理論分布和統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)知識(shí)內(nèi)容的拓展,為了考查學(xué)生對(duì)學(xué)過內(nèi)容的理解和掌握情況及獨(dú)立探索學(xué)習(xí)的能力,把“參數(shù)區(qū)間估計(jì)”作為學(xué)生課后自學(xué)內(nèi)容,并以小組為單位,將學(xué)習(xí)成果在課堂上以板書或PPT形式進(jìn)行教學(xué)展示,還包括有其他小組向展示小組提問環(huán)節(jié),從而使學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)深入理解、融會(huì)貫通、舉一反三,同時(shí),也鍛煉了學(xué)生的語言組織及表達(dá)能力,并體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。

(二)案例式教學(xué)

案例教學(xué)(Case Method)是一種讓學(xué)生把自己納入一些模擬或現(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景來進(jìn)行學(xué)習(xí)研討的一種教學(xué)方法,整個(gè)過程中,要求學(xué)生自己去思考、去創(chuàng)作,不但能最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,而且能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力[3]。我們?cè)凇短锝y(tǒng)》教學(xué)當(dāng)中也驗(yàn)證了這種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)。

例如,卡平方測(cè)驗(yàn)的應(yīng)用之一就是獨(dú)立性測(cè)驗(yàn),即根據(jù)某一質(zhì)量性狀的各個(gè)屬性類別與某一因素的各個(gè)水平利用統(tǒng)計(jì)次數(shù)法得來的次數(shù)資料判斷某一質(zhì)量性狀的各個(gè)屬性類別的構(gòu)成比與某一因素是否有關(guān),如種子是否滅菌與植株發(fā)病率是否有關(guān);殺蟲率與殺蟲劑種類是否有關(guān)等。但由于農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中試驗(yàn)對(duì)象是生物體材料,相關(guān)試驗(yàn)周期較長(zhǎng),需要空間較大,不便于開展《田統(tǒng)》實(shí)踐教學(xué),因此,我們以理論知識(shí)為依據(jù),將統(tǒng)計(jì)方法與實(shí)際生活聯(lián)系,采用案例式教學(xué),要求學(xué)生以小組為單位自行研討設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,將調(diào)查融入生活,變換試驗(yàn)因素及性狀,如抽樣調(diào)查并分析我校男生、女生對(duì)面食和米飯的喜好程度是否相同,即主食的喜好是否與性別相關(guān)。通過這種教學(xué)模式的引入,將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來,很大程度上提高了學(xué)生對(duì)這門課程的興趣,也提升了對(duì)理論知識(shí)的掌握和應(yīng)用水平,同時(shí)提高了學(xué)生獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。

(三)參與式教學(xué)

“參與式”教學(xué)是一種能夠激發(fā)學(xué)生興趣和自我探索的教學(xué)方式。在一些統(tǒng)計(jì)概念的教學(xué)中準(zhǔn)備一些“參與式”教學(xué)的素材,能夠讓學(xué)生更加深刻地掌握統(tǒng)計(jì)數(shù)和參數(shù)背后的真正含義。

例如,在開展“平均數(shù)與變異數(shù)”的教學(xué)內(nèi)容之前,要求同學(xué)們預(yù)習(xí)相關(guān)章節(jié)并以宿舍為單位收集身高及體重?cái)?shù)據(jù),并計(jì)算樣本的平均數(shù)、方差、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)。課堂當(dāng)中,會(huì)將結(jié)果收集并展示,告知學(xué)生通過這些數(shù)據(jù)能夠獲得哪些信息,該如何去理解和應(yīng)用。比如,平均數(shù)就是說明資料集中性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)量,可以作為資料的代表值,身高平均數(shù)最大的一組同學(xué)和身高平均數(shù)最小的一組同學(xué)同時(shí)站在講臺(tái)上,可明顯看出前者高于后者;變異數(shù)是說明資料離散程度的統(tǒng)計(jì)量,標(biāo)準(zhǔn)差最大的一組同學(xué)與標(biāo)準(zhǔn)差最小的一組同學(xué)站在一起比較,很明顯能夠看出變異數(shù)大的一組同學(xué)身高更加的參差不齊,而變異數(shù)小的一組同學(xué)高度比較均勻。再比如,從數(shù)據(jù)中選出一組身高變異系數(shù)大,但體重變異系數(shù)較小的學(xué)生站在前排,可以看出這組同學(xué)雖然身高參差不齊,但胖瘦卻很均勻,從而教授學(xué)生可以利用變異系數(shù)對(duì)于單位不同的試驗(yàn)指標(biāo)的離散程度大小進(jìn)行比較。通過這種方式,能夠使每位同學(xué)參與到教學(xué)過程,使學(xué)習(xí)內(nèi)容能夠更加直觀地呈現(xiàn)出來,一方面增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課程的趣味性,另一方面也降低了課程的難度,便于學(xué)生理解和接受。

(四)線上線下混合式教學(xué)

混合式教學(xué)是一種將線上的數(shù)字化在線教育與線下的課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法,強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,充分發(fā)揮學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性,并借助在線教育資源與信息技術(shù)促進(jìn)課程教學(xué),以達(dá)到更加有效的學(xué)習(xí)效果[4]。

契合新課程改革精神,《田統(tǒng)》課程基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),開展了線上線下混合式教學(xué),主要是對(duì)線上教育平臺(tái)中的課程資源進(jìn)行了完善。首先,將每一章節(jié)的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容錄成小視頻(播放時(shí)間5min之內(nèi))支持學(xué)生課后復(fù)習(xí)鞏固,如果學(xué)生在課堂上沒有很好地掌握,課后也可通過觀看視頻查缺補(bǔ)漏。如“小概率事件實(shí)際不可能性原理”,是統(tǒng)計(jì)推斷的基本依據(jù),是貫穿各種假設(shè)檢驗(yàn)方法的指導(dǎo)思想,在小視頻中,講述如何利用該原理簡(jiǎn)單地解決科學(xué)問題,通過圖文并茂,形象生動(dòng)的事例,錄制了3分鐘26秒的小視頻;制作此類在線知識(shí)點(diǎn)小視頻共46個(gè),學(xué)生反饋良好。其次,將課后作業(yè)習(xí)題講解錄制成小視頻,可提高教師的工作效率及學(xué)生的學(xué)習(xí)效率;再次,學(xué)生在線提問,老師可及時(shí)獲知學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題并隨時(shí)答疑,促進(jìn)師生互動(dòng),為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供個(gè)性化的幫助和指引;最后,增加線上測(cè)試及討論環(huán)節(jié),為過程性考核提供依據(jù)。

(五)其他

首先,課程雖然具有“三多兩難”的特點(diǎn),但該課程作為一門工具,不應(yīng)過度注重于公式的推導(dǎo),而是引導(dǎo)學(xué)生如何正確地去理解、使用和分析,否則對(duì)于一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱學(xué)生,會(huì)削弱其學(xué)習(xí)興趣;其次,不要求學(xué)生千篇一律地大量抄寫筆記或者PPT內(nèi)容;該課程章節(jié)之間銜接性強(qiáng),應(yīng)給學(xué)生建立一個(gè)完善知識(shí)體系的框架,從每一章到每一節(jié)至每一個(gè)知識(shí)點(diǎn),有重點(diǎn)地切入,且在講授的過程中,要求學(xué)生應(yīng)專心聽、專心思考,先“吸收”,再通過相關(guān)練習(xí)去“消化”,“消化”后根據(jù)自己對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解用文字記錄,形成適合“自己的筆記”,這樣可以非常有效地加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的記憶,從“被動(dòng)學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)”。此外,在課程后期,針對(duì)學(xué)生所學(xué)專業(yè)選擇相關(guān)的高質(zhì)量科技論文,對(duì)其中的研究目的、意義,采用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法,數(shù)據(jù)的收集,以及文章中所采用的數(shù)據(jù)分析的方法、圖表的制作,結(jié)果的分析描述等方面結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行全面的剖析,這對(duì)于學(xué)生將來解決科學(xué)問題具有非常重要的意義和作用,同時(shí)能夠體現(xiàn)該課程的科學(xué)價(jià)值,使學(xué)生獲得良好的課程主觀感知。

二、建立多元評(píng)價(jià)考核體系,提高課程挑戰(zhàn)度

考試是教學(xué)的重要環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果并衡量教師教學(xué)效果的重要方式和渠道。傳統(tǒng)的考核體系主要包括期末成績(jī)(60%)、期中成績(jī)(10%)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)(20%)、平時(shí)成績(jī)(10%,由考勤、作業(yè)及課堂表現(xiàn)構(gòu)成),這種對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的真實(shí)表現(xiàn)并未全面客觀地體現(xiàn)出來。因此以人才培養(yǎng)目標(biāo)為核心內(nèi)容,在確保考核工作的科學(xué)合理、公平公正的基礎(chǔ)上,探討實(shí)施多元化、多維度、多角度的考核依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)尤為重要。

《田統(tǒng)》課程在線上線下混合式教學(xué)的基礎(chǔ)上,也對(duì)評(píng)價(jià)考核體系進(jìn)行了優(yōu)化:過程性考核成績(jī)比例占50%,綜合成績(jī)比例占50%。其中,綜合成績(jī)包括期中成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末成績(jī),分別占到10%、10%和30%。過程性考核成績(jī)反饋了線上學(xué)習(xí)的狀況,包括考勤、預(yù)習(xí)、視頻觀看、線上測(cè)試、討論次數(shù)等,此外,還反饋了線下翻轉(zhuǎn)課堂及課堂教學(xué)活動(dòng)的參與度及學(xué)習(xí)效果。

另外,我校雙六十政策(最終成績(jī)和期末成績(jī)必須均達(dá)到60分)的落實(shí)也推動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使期末成績(jī)顯著上升,掛科率明顯降低。

三、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)在高等教育教學(xué)中具有重要的作用,是理論教學(xué)的補(bǔ)充與延伸,是深化課堂知識(shí)不可缺少的環(huán)節(jié)。教學(xué)過程中,學(xué)生在掌握了試驗(yàn)的要求、目的、性質(zhì)和步驟的基礎(chǔ)上,親自參與試驗(yàn)實(shí)施的整個(gè)過程,這樣對(duì)學(xué)生今后從事相關(guān)工作將有很大的幫助。

因此,在新的課程體系建設(shè)中,我們將之前配套在課程中的6課時(shí)實(shí)驗(yàn)分離出來,形成具有單獨(dú)課程代碼的《田間試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)》,共16學(xué)時(shí),由兩大部分構(gòu)成:田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施和基于Excel、SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用,前者包括田間試驗(yàn)計(jì)劃的制訂、試驗(yàn)地的準(zhǔn)備和區(qū)劃、田間試驗(yàn)的觀察記載和常規(guī)的取樣測(cè)定方法等;后者包括數(shù)據(jù)整理、錄入與統(tǒng)計(jì)描述、資料的整理、統(tǒng)計(jì)圖的制作、t檢驗(yàn)、方差分析、卡平方檢驗(yàn)及直線回歸分析等。使學(xué)生學(xué)以致用,既能動(dòng)手參與又能動(dòng)腦參與,凸顯學(xué)習(xí)的能動(dòng)過程[5]。

四、將思政教育思路融入課程教學(xué)中,思政育人

高校教師的職責(zé)是教書育人,即講授專業(yè)知識(shí)的同時(shí),注重德育元素的融入與滲透,發(fā)揮課程的隱性思政教育功能,從而達(dá)到大學(xué)立德樹人的根本目的,包括引領(lǐng)學(xué)生熱愛專業(yè)、誠(chéng)實(shí)守信、學(xué)術(shù)規(guī)范、重視實(shí)踐、尊重客觀規(guī)律,不弄虛作假等。

《田統(tǒng)》課程旨在培養(yǎng)的統(tǒng)計(jì)素養(yǎng),一是使學(xué)生建立專業(yè)自信,強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感,如開講第一課,我們會(huì)告知學(xué)生進(jìn)行農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的目的是解決我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中目前及將來所面臨的實(shí)際問題,發(fā)展我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,這也是農(nóng)業(yè)工作者的使命與責(zé)任,也是我們的初心;二是注重制定試驗(yàn)方案的合理性、可行性及科學(xué)性,體現(xiàn)專業(yè)素養(yǎng),如我們強(qiáng)調(diào),僅僅掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,沒有夯實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)作為指導(dǎo),就只能紙上談兵罷了,所以要注重課程之間的關(guān)聯(lián)性;三是試驗(yàn)實(shí)施過程中具備認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作態(tài)度,由于試驗(yàn)結(jié)果是要指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的,試驗(yàn)過程的不嚴(yán)謹(jǐn)就會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)論,而錯(cuò)誤的結(jié)論就會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受創(chuàng);四是收集數(shù)據(jù)時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)求真的務(wù)實(shí)態(tài)度;五是處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)具備精益求精的工匠精神;六是分析數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)具備唯物辯證的科學(xué)思維;七是解釋數(shù)據(jù)時(shí)需要理性實(shí)證的謹(jǐn)慎探索。這些都是農(nóng)業(yè)人必備的基本科學(xué)素養(yǎng)。

五、教學(xué)反思

筆者認(rèn)為,檢驗(yàn)課堂質(zhì)量的重要依據(jù)及本質(zhì)為“是否能夠喚起學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴望,學(xué)生是否收獲到實(shí)實(shí)在在的知識(shí),學(xué)到的內(nèi)容對(duì)大學(xué)生今后的發(fā)展是否有用,學(xué)生是否能感知到其價(jià)值”,這是至關(guān)重要的,而非通過課程的“過度包裝”,打造華而不實(shí)的教學(xué)過程嘩眾取寵,所以過程固然重要,但過于注重表面上的“熱鬧”,反而會(huì)忽略教學(xué)的本質(zhì)[6],本末倒置,何談提高課程含金量!