运用教学动画优化医学统计学教学*

吴 骋 罗 虹 马修强 陆 健 贺 佳△

医学统计学是医科院校的公共必修课程，其教学效果的好坏直接影响到医学生统计思维的养成和今后从事医学科学研究的能力〔1〕。目前，很多教师都积极地尝试医学统计学的教学改革，将多媒体技术、统计软件等引入课程教学，取得了一定的效果。多媒体技术在高校的医学统计学教学中效果明显，特别是对学生分析问题、解决问题的思维拓展及综合能力的培养有很好的促进作用〔2〕。但国内的大部分教学改革研究仍然局限于多媒体幻灯，对于医学统计学教学动画的研究与应用较少〔3－7〕。国外已经开发了一些医学统计学教学动画，但是存在着语言差异、知识点涵盖不全、内容分散等问题，难以满足国内教学的需要。针对上述问题，笔者运用Flash Action Script 3.0设计和开发了医学统计学主要知识点的教学动画并将其用于医学统计学授课。本文结合授课中的难点与重点，对教学动画的设计理念与优化教学中所起的作用进行介绍。

运用教学动画直观呈现抽象的理论，增强学生对难点知识的理解

医学统计学以概率论为理论基础，一些知识点需结合概率分布的理论进行讲解，特别是从基本的统计描述到参数估计，第一次引入概率分布的概念，学生常常觉得理解起来很困难。而概率分布又是统计推断的理论基础，其掌握的好坏直接关系到后续知识的理解。针对这一难点，笔者将原始资料的收集、频率分布、概率分布、概率分布的特征、界值等知识点制作于一个教学动画中，帮助学生直观地将知识相结合，实现从样本层面上的频率分布到总体层面上的概率分布之间的转变。笔者目前已设计开发的能贯穿多个知识点的教学动画包括:主要的分布类型(如正态分布、t分布)、均数的抽样实验等。

以正态分布为例，共设计了4个页面的动画。其中，第一页首先以例子引入，显示一组大样本计量资料(该资料服从正态分布)。第二页显示该资料对应的频率密度直方图，并在该页中设置了按钮“增加样本量，并减小组距”，使用者连续点击该按钮后，频率密度直方图中的直方会不断变细，最终细到一条直线，而其顶端则连接成了一条光滑的曲线。通过点击画面下方的三个按钮，可以分别显示出概率密度曲线、均数，给出“正态分布(normal distribution)”的名称，如图1(a)所示。由此，将频率分布直观地过渡到了概率分布。在反应正态分布的曲线变动与参数之间的关系时，在引入正态分布后，该动画中的第三页笔者就设计了正态分布的两个参数与曲线形状的关系动画。设置了参数μ、σ的某个变动范围，以滑竿表示，使用者可以拖动游标，使均数μ在(－∞，+∞)范围内取值，而曲线的位置也随之在0的左右变动;同样，对于标准差σ，可以在［0，+∞)范围内取值，其值改变时，画面中的曲线形状会随之变化。如图1(b)所示。借助该页动画，生动、直观地展现了位置参数μ、形状参数σ与正态曲线之间的关系。第四页则结合授课内容，通过按钮点击的方式分别显示了标准正态分布中的两个重要界值及曲线下的面积。如图1(c)所示。借助4页动画的展现将原始资料与正态分布，正态分布的特点与标准正态分布的主要界值等知识点紧密联系在一起，既可以帮助学生实现知识的过渡与联系，又可以增强其对难点知识的理解。

利用教学动画启发思考，加强学生对知识点的识记

统计学是处理数据的科学与艺术，其知识的良好掌握离不开运算和对基本原理的理解，而通过动画可以将枯燥的数字直观化，将抽象的原理形象化，增强学生对统计知识的理解。例如，在讲解均数与中位数时，虽然可以通过给出一组偏态分布的资料，分别计算两者的值，反映均数与中位数受每个观测值取值大小的影响程度，以此对比两者的特点，但总是不够形象。针对该知识点，笔者设计了这样的教学动画:以数轴上的散点表示原始观测值，并且设置一个可变动的最大值，允许用鼠标拖动改变。当使用者向右侧拖动鼠标，即改变了原始观测值的最大值，均数会随之越变越大，而中位数的位置则保持不变。通过这一动画，直观地反映了均数受原始观测值影响大，而中位数反映的是观测值的中间位置，当数据呈偏态分布或有极端值时，中位数能较好地代表数据的集中趋势。该动画使学生对这两个平均数指标的特点与适用范围一目了然。

图1 正态分布的动画

另外，在相关系数的介绍中，笔者借鉴了一些优秀的国外教学动画〔8〕，制作了相关系数的动画，动画中的样本例数可以在〔0，500〕范围内调整，相关系数r可在〔－1，1〕之间调整。随着相关系数r取值的改变，动画左侧的散点分布会随之变动，见图2。教学过程中，该动画的演示将相关系数r的大小、符号与两变量之间相关性强弱、方向之间的关系直观、形象地展现给学生，增强了学生对相关系数的理解与记忆。

图2 相关系数的动画

对于统计学方法与基本原理的介绍，笔者多采用单一知识点的动画形式进行展现，帮助学生加深对方法的理解与记忆，目前已开发的该类教学动画包括:均数与中位数、常用变异指标、方差分析、相关分析、决定系数、真假相关等。

借助教学动画完成练习，提高学生的学习兴趣

知识的掌握与技能的形成，必须通过一定的练习来实现。特别是对于医学统计学这样一门方法繁多的课程，课后练习与作业往往是学生学习过程中的必要环节。在教学中笔者发现，学生对于统计知识的动画演示具有极强的兴趣，非常希望能将教学动画拷贝回去自己进行学习和复习。如果在统计方法介绍的动画中灵活设置，能让学生利用动画完成课后的练习与作业将进一步提高其学习兴趣，加深对知识的理解。因此，在一些教学动画中，笔者特别设置了开放的数据录入窗口，可以让学生借助动画完成作业。例如，回归分析的教学动画中，学生点击“清除数据”按钮，可使动画变成空白状态，再点击“输入数据”按钮，即可弹出数据录入框，如图3(a)所示;在录入框中输入欲进行回归分析的每一组观测值，其中自变量X在前，因变量Y在后，两者以“，”分割。录入数据后，“输入数据”按钮会变成“确认输入”按钮，点击后数据即被存储，如图3(b)所示;进行后台运算，动画中将同时输出所拟合的回归直线与回归方程，如图3(c)所示。借助这样的教学动画，减少了数学运算与绘图，使学生能更多地进行相应统计方法的练习，有效地提高其学习兴趣与学习效率。目前已开发应用的具有数据录入功能的教学动画包括:方差分析、回归分析、真假相关等。

信息技术为教育研究带来了新的契机，如何借助现代化的手段深化医学统计学教学改革，设计、开发与管理更有效的数字化教学资源已成为研究热点〔9〕。通过在护理、临床、公共事业管理等专业本科教学班次中的应用动画教学发现:在医学统计学课堂教学中合理地运用教学动画，不但能充分启发学生的思维，调动其积极性，也能激发学生的学习热情，培养其运用统计知识的综合能力，获得了学生的普遍好评。

图3 回归分析的动画

另外，笔者还构建了医学统计学多媒体教学素材管理信息系统〔10〕，实现了对教学动画等多媒体素材的系统管理，便于教师对教学动画的使用与交流。对于医学统计学课程而言，以动画的方式展现知识点、阐述难点，使抽象的知识形象化、生动化，帮助学生完成练习与作业，对于提高课程的教学质量与效率，培养学生的统计思维都具有积极地促进作用。

1．马修强，孟虹，陆健，等．某高校博士研究生对《医学统计学》的认知及需求现状分析．中国卫生统计，2009，26(5):531-532．

2．王俊明，史宝林，徐峥嵘，等．医学统计学多媒体课件的教学效果．医学研究与教育，2011，28(1):96-98．

3．史宝林，王俊明，杨辉，等．医学统计学多媒体教学课件的制作．河北北方学院学报(医学版)，2010(6)．

4．彭欣，白淑敏．医学统计学多媒体教学的实践与思考．医学理论与实践，2006，19(1):116-117．

5．马修强，陆健，吴骋，等．医学统计学教学改革探索．西北医学教育，2008，16(2):292-294．

6．乌建平，姚艳，陈福英．医学统计学双语多媒体教学的探讨．卫生职业教育，2007，25(24):87-88．

7．管红云，刘治民，陈青山．多媒体与SPSS在医学统计学教学中的应用．山西医科大学学报(基础医学教育版)，2005，7(2):143-145．

8．Hoffmann T，Russell M．Flash of Correlation Coefficient．Technology and Assessment Study Collaborative，Boston College，2003．

9．吴骋，王志勇，金志超，等．《〈医学统计学〉多媒体教学资源管理信息系统》的开发与应用．中国卫生统计，2011，28(2):215-216．

10．王劲松．医学统计学多媒体教学系统的开发．数理医药学杂志，2000，13(3):283-284．