生物工程類專業(yè)生物統(tǒng)計學(xué)課程教學(xué)的思考與建議

◇安徽工程大學(xué)生物與食品工程學(xué)院 錢森和 李婉珍 王 洲 趙世光 李 闖

生物統(tǒng)計學(xué)是生物類本科專業(yè)的一門工具課，在學(xué)生進(jìn)行試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析乃至今后的科研工作中具有重要的作用；同時，生物統(tǒng)計學(xué)作為一門理論性和實用性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，要求授課教師具有較高的理論水平及應(yīng)用實踐能力。本文結(jié)合筆者多年的生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)實踐，對目前教學(xué)過程中存在的一些問題及其解決途徑提出了一些看法和建議，以期為教學(xué)同行能夠提供借鑒。

生物統(tǒng)計學(xué)（Biostatistics）是數(shù)理統(tǒng)計在生物學(xué)研究中的應(yīng)用，它是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法來認(rèn)識、分析和解釋生命過程中的各種現(xiàn)象和規(guī)律的一門科學(xué)[1]。生物統(tǒng)計學(xué)已成為生物工程類、農(nóng)業(yè)科學(xué)、畜牧學(xué)、生物與醫(yī)藥等學(xué)科中的重要應(yīng)用工具，亦成為這些專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的重要專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課[2]。學(xué)生通過該門課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握試驗設(shè)計的基本原則、數(shù)據(jù)的整理、統(tǒng)計推斷基本原理、差異顯著性分析、回歸分析等重要知識點(diǎn)，進(jìn)而使學(xué)生能夠用統(tǒng)計思維來分析和解決在專業(yè)學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、生活工作中的一些實際問題[3]。

生物統(tǒng)計學(xué)是我校生物工程和生物制藥專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這兩個專業(yè)人才培養(yǎng)均離不開實驗實踐教學(xué)過程，需要學(xué)生掌握專業(yè)人才培養(yǎng)方案中相關(guān)實驗操作技能，而這些實驗的設(shè)計、實驗結(jié)果的分析和結(jié)論的得出均與生物統(tǒng)計學(xué)知識緊密相關(guān)。因此，學(xué)生試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的能力的培養(yǎng)顯得尤為重要。筆者通過多年的生物統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)實踐，對生物統(tǒng)計學(xué)課程教學(xué)提出了一些自己的看法，以期為生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)同行提供參考。

1 目前生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)過程中存在的問題

1.1 課程教學(xué)目標(biāo)不夠清晰

課程教學(xué)目標(biāo)貫穿整個教學(xué)過程，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)支撐教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度，教師若不能高度把握整個課程教學(xué)內(nèi)容，將導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)無法達(dá)成。生物統(tǒng)計學(xué)是一門工具學(xué)科，其教學(xué)目標(biāo)不同于其他專業(yè)課程。因此，許多教師把該門課程的教學(xué)目標(biāo)定位為統(tǒng)計原理掌握、統(tǒng)計公式的推導(dǎo)等，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生是“高分低能”型，其實踐應(yīng)用能力較低，不能熟練掌握相關(guān)試驗設(shè)計，亦不能采用合理的統(tǒng)計方法對試驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.2 課程教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不突出

生物統(tǒng)計學(xué)的課程教學(xué)對教師的要求較高，要求教師能夠從課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)上站得較高。許多年青教師對課程內(nèi)容把握不夠，按照課本章節(jié)知識原原本本授課，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不夠突出，達(dá)不到應(yīng)有的教學(xué)效果，甚至在有限的學(xué)時內(nèi)不能夠完成教學(xué)內(nèi)容的講授。

1.3 教學(xué)形式較為單一，忽視“學(xué)生中心”導(dǎo)向

有效的教學(xué)形式能夠活躍課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)往往面對的是公式計算，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式不僅會忽視“學(xué)生中心”的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)，還會導(dǎo)致學(xué)生感到該門課程枯燥無味。

1.4 學(xué)生缺乏統(tǒng)計思維與學(xué)習(xí)興趣

由于學(xué)生之前未接觸相關(guān)統(tǒng)計學(xué)知識，初上生物統(tǒng)計學(xué)課程，缺乏統(tǒng)計思維，其學(xué)習(xí)思維大多停留在相關(guān)數(shù)學(xué)知識層面上。另外，統(tǒng)計學(xué)的學(xué)習(xí)是建立在數(shù)學(xué)和概率論課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上，對于地方性普通高校，數(shù)學(xué)和概率論是大多學(xué)生的薄弱學(xué)科，而生物統(tǒng)計學(xué)的學(xué)習(xí)要求學(xué)生將數(shù)學(xué)與概率論相關(guān)知識應(yīng)用到統(tǒng)計分析中去，導(dǎo)致學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)感到吃力，甚至失去學(xué)習(xí)興趣。

2 生物統(tǒng)計學(xué)課程教學(xué)的建議

2.1 注重學(xué)生統(tǒng)計思維的培養(yǎng)

在生物學(xué)研究中，統(tǒng)計分析的目的是科學(xué)的認(rèn)識和解釋未知的自然現(xiàn)象與規(guī)律，而不是停留在對單純數(shù)據(jù)資料的分析，更不是數(shù)學(xué)中的加減乘除，這就要求學(xué)生們在生物統(tǒng)計學(xué)學(xué)習(xí)過程中必須具備一定的統(tǒng)計思維。統(tǒng)計思維是統(tǒng)計學(xué)在運(yùn)作過程中形成的思維模式，是一種對給定數(shù)據(jù)及與數(shù)據(jù)有關(guān)的圖與表潛意識的反映；面對與數(shù)據(jù)信息有關(guān)的問題時，能本能的從統(tǒng)計的角度進(jìn)行思考，或是當(dāng)遇到有關(guān)問題時，能夠主動的去收集數(shù)據(jù)資料，并通過統(tǒng)計分析揭示數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的內(nèi)在規(guī)律[4]。從某種意義上說，統(tǒng)計思維是統(tǒng)計學(xué)學(xué)習(xí)的靈魂，教師在生物統(tǒng)計學(xué)課程教學(xué)過程中，需要充分考慮到學(xué)生的統(tǒng)計思維的培養(yǎng)，使學(xué)生意識到該門課程學(xué)習(xí)的真正應(yīng)用價值。這就要求教師在授課時能夠提前設(shè)計好課堂形式和內(nèi)容，能夠結(jié)合日常生活實例深入淺出的講明白統(tǒng)計分析的過程及其作用，使學(xué)生能夠感觸到生物統(tǒng)計學(xué)的學(xué)習(xí)不僅僅能夠應(yīng)用于生物學(xué)試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析，還能應(yīng)于生活和工作中的方方面面。

2.2 淡化公式推演，以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力為導(dǎo)向

生物統(tǒng)計學(xué)是數(shù)理統(tǒng)計的分支學(xué)科，是數(shù)理原理和概率論在統(tǒng)計分析中的應(yīng)用[5]，學(xué)生碰到數(shù)學(xué)問題和概率問題時往往就會產(chǎn)生畏懼的心理，從而對該門課程的學(xué)習(xí)造成心理負(fù)擔(dān)。因此，教師在該門課程的教學(xué)過程中應(yīng)把握好課程教學(xué)目標(biāo)，不應(yīng)把統(tǒng)計公式的來龍去脈作為教學(xué)的重點(diǎn)，而應(yīng)注重統(tǒng)計方法的實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生實際分析問題和解決問題的能力。典型的例子就是正態(tài)分布和t分布的概率密度函數(shù)，其函數(shù)公式較為復(fù)雜，授課時不必去推導(dǎo)其函數(shù)公式的來源，因為在實際統(tǒng)計分析時不需要通過該函數(shù)的積分去計算概率，統(tǒng)計學(xué)家已經(jīng)繪制了u分布的累計概率表、u值表和t值表。意識到這點(diǎn)，在教學(xué)過程中就能夠使復(fù)雜問題簡單化，消除了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的畏懼心理，達(dá)到了使學(xué)生快樂學(xué)習(xí)的目的。

2.3 精講與泛講相結(jié)合

作為工科專業(yè)，均需要開展“工程認(rèn)證”[6]。為了滿足“工程認(rèn)證”的需要，專業(yè)課程的學(xué)時受到了較大的影響，許多專業(yè)課的學(xué)時被壓縮到32學(xué)時，如何能夠在有限的學(xué)時內(nèi)完成該門課程的教學(xué)，這對專業(yè)課教師是新的挑戰(zhàn)。因此，教師需要高度把握課程內(nèi)容體系，做到精講與泛講相結(jié)合。在生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)過程中，課程的前部分教學(xué)內(nèi)容較為重要，是將學(xué)生從一個沒有統(tǒng)計思維意識的真空狀態(tài)引入到如何應(yīng)用統(tǒng)計分析的過程。如統(tǒng)計的基本思想、假設(shè)檢驗的基本方法、方差分析的基本思想與方法等都需要精講；學(xué)生掌握了這些基本的原理與方法后，對于其他不同數(shù)據(jù)的假設(shè)檢驗和方差分析就會套用基本原理與方法，這時只需做到泛講即可。有時，通過精講之后，也可以將泛講內(nèi)容留給學(xué)生課后完成同樣能夠達(dá)到較好的教學(xué)效果。

2.4 線上線下混合式教學(xué)

新冠疫情的發(fā)生給高校教師教學(xué)模式和方法帶來新的變革。疫情期間，線上教學(xué)代替了傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)，這為后疫情時代的教學(xué)模式提供了思考，便產(chǎn)生了線上線下混合式教學(xué)模式[7]。許多教師認(rèn)為線上線下混合式教學(xué)就是一部分教學(xué)內(nèi)容通過線上講授，另一部分內(nèi)容在線下講授。其實線上線下教學(xué)模式也可以是線下以課程內(nèi)容講授為主，線上（教學(xué)平臺）進(jìn)行輔導(dǎo)、答疑以及布置和批改作業(yè)等為輔，這不僅節(jié)省了課堂教學(xué)時間，提高了教學(xué)效果，還能通過平臺增加與學(xué)生交流的機(jī)會。線上平臺教學(xué)資源的建設(shè)是混合式教學(xué)的前提，將生物統(tǒng)計學(xué)的大綱、教案、電子課件等教學(xué)資源整合后導(dǎo)入線上平臺，并根據(jù)每次線下教學(xué)內(nèi)容設(shè)置相應(yīng)的課后作業(yè)，設(shè)置要求學(xué)生在一定時間內(nèi)完成作業(yè)。教師可以直接在平臺上批改作業(yè)，采用線上平臺輔助功能分析作業(yè)中存在的問題，并在線上平臺上針對性輔導(dǎo)和答疑。另外，也可在線上平臺上設(shè)置一定量的不同教學(xué)拓展內(nèi)容，供學(xué)生們自主選擇作答，達(dá)到因材施教，個性化教學(xué)目標(biāo)。

2.5 問題導(dǎo)向式教學(xué)法貫穿教學(xué)過程

在生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)過程中，采用問題導(dǎo)向式教學(xué)方法會收到較好的教學(xué)效果。問題導(dǎo)向式教學(xué)法主要是教師在授課過程中首先針對教學(xué)內(nèi)容設(shè)計好問題，采用提問的方式積極引導(dǎo)學(xué)生思考，督促學(xué)生課堂注意力集中，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的一種教學(xué)方法[8]。

生物統(tǒng)計學(xué)中的知識模塊之間是層層遞進(jìn)的關(guān)系，內(nèi)容之間的邏輯性較強(qiáng)，非常適合采用問題導(dǎo)向式教學(xué)法。如多個平均數(shù)的檢驗?zāi)懿荒懿扇檢驗或T檢驗，會引發(fā)學(xué)生對采取U檢驗或T檢驗在多個平均數(shù)檢驗中的局限性進(jìn)行思考，同時也使學(xué)生掌握了多個平均數(shù)檢驗應(yīng)該采用什么方法檢驗。另外，如在講授實驗設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時，要使學(xué)生明白試驗設(shè)計的目的是什么、為什么要采用試驗設(shè)計、對于一個特定的試驗采取哪一種試驗設(shè)計、試驗設(shè)計遵循怎樣的原則、試驗結(jié)果采用哪種統(tǒng)計分析方法等，讓學(xué)生帶了這些問題來學(xué)習(xí)，使學(xué)生會更好的掌握和應(yīng)用試驗設(shè)計相關(guān)重要知識，并在今后的實踐中會準(zhǔn)確采取相關(guān)試驗設(shè)計及其結(jié)果分析的方法。

2.6 基礎(chǔ)理論知識與統(tǒng)計分析軟件教學(xué)并重

在教學(xué)過程中曾碰到學(xué)生問老師為什么不直接教授統(tǒng)計分析軟件的使用，其實這是不現(xiàn)實的，學(xué)好生物統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)理論知識是采用統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析的前提，沒有理論知識的支撐，首先應(yīng)用不好統(tǒng)計分析軟件；另外，對統(tǒng)計分析軟件輸出的結(jié)果也無法正確解釋。當(dāng)然，統(tǒng)計分析軟件的學(xué)習(xí)使用也很重要，現(xiàn)代的統(tǒng)計分析不再依靠手工計算，因為其不僅計算繁瑣，而且還容易出錯。對統(tǒng)計分析軟件使用的教學(xué)也需要有針對性，因為現(xiàn)有的統(tǒng)計分析軟件很多，如SPSS、SAS以及DPS等軟件[9]，若采用多種軟件進(jìn)行教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生對統(tǒng)計軟件使用的混淆。筆者在教學(xué)過程中一直采用SAS統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行教學(xué)，因為SAS統(tǒng)計分析軟件是統(tǒng)計分析中一款功能較為強(qiáng)大的權(quán)威軟件。學(xué)生通過幾次SAS課程的學(xué)習(xí)和操作實踐，基本能夠掌握SAS的基本應(yīng)用。另外，教師可以將主要的統(tǒng)計分析方法編好SAS程序發(fā)給學(xué)生，學(xué)生在今后的數(shù)據(jù)分析時可以直接調(diào)用相關(guān)程序，替換原有數(shù)據(jù)即可進(jìn)行結(jié)果分析。

3 結(jié)束語

生物統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)效果的提升是一個循序漸進(jìn)的過程，在教學(xué)過程中不斷積累教學(xué)經(jīng)驗，創(chuàng)新教學(xué)方法、探索符合新時代大學(xué)生實際的教學(xué)方式。同時，也需要教師在課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)及其知識面上站得高，理清知識點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，注重學(xué)生的接受能力及統(tǒng)計思維的培養(yǎng)，這樣才能使學(xué)生靈活應(yīng)用生物統(tǒng)計學(xué)知識正確的設(shè)計試驗并分析試驗結(jié)果，亦能使學(xué)生采用生物統(tǒng)計學(xué)的方法分析生活和工作中的一些具體問題，提高其對自然與社會中不確定性事物的思辨能力。