基于SAS软件的生物统计实验自主学习模式探究

王 萍 ， 董 斌

(安徽农业大学 理学院， 安徽 合肥 230036)

生物统计学内容抽象，计算繁琐，要使学生能够对所学的统计知识融会贯通，用统计思想去分析解决实际问题，就需要利用统计软件开设生物统计实验课.以理论教学为基础，统计软件为工具的实验教学，可以大大提高教学效果.首先，计算机演示使学生对于统计学概念和分析方法有了直观了解；其次，在学生理解统计方法原理的基础上，培养学生使用统计软件分析数据的技巧，训练其统计思维能力；最后，为学习其他课程、阅读专业文献、从事科研打下必要的统计基础.以应用性知识为主的实验教学，注重系统性和完整性，强化实践性教学和专业技能训练，并要根据实际需要，改革教学内容，提高实验教学在教学计划中的比重，以培养学生独立工作的能力和实践操作能力.

1 精选教辅软件

大量统计软件的出现使生物统计学从数据计算中解放了出来，学生能在理解掌握理论知识的同时，简单快速地进行数据分析.生物统计学、生物信息学、基因组测序以及生物学各个领域的迅猛发展，海量数据迅速增加，未来的生物统计学的计算分析将会更多关注大型数据的分析提炼，这更加需要统计软件的支持.而教学软件的选择，更是一个决定教学策略和影响教学效果的重要因素.

在众多的统计软件中，EXCEL软件是最直观易懂的一款，具有通用性和兼容性，操作简单，但是在国际上认可度不高，许多试验设计分析麻烦，如裂区设计，正交设计等.目前，国际上认可度较高的一款软件是SAS软件.SAS功能强大，内容丰富，生物统计学中所有的数据分析和试验设计基本都可以利用SAS实现，而且无论是结论格式，还是图形表现都很精美、直观.在SAS中，把大部分常用的数据计算的算法作为标准过程调用，用户仅需要指出过程名及其必要的参数即可[1].这一特点使得SAS编程变得十分简单.SAS9.3版本中文界面友好，使用方便，结果简单易看，对于初学者更为适用.在SAS软件中，既有程序命令，又有非程序命令，结论一致.程序命令只需在程序编辑器里面编好程序，点击运行即可.SAS窗口有一些非编程的视窗，可以进行菜单式操作，操作简单.相对而言，编程方法更加灵活，可以根据实际问题的需要设计程序.在我们生物统计教学软件选择中，理论课讲解Excel的简单应用，实验课讲解SAS，它们的有机结合可以大大提高教学效果.

2 生物统计实验在SAS软件中的实施

2.1 设计合理的实验教学大纲

在当前实验教学课时少、课程内容量大的现实情况下，如何合理构建课程体系是不容忽视的.因此，在实验教学大纲的设定上，筛选教学内容，通过选择典型案例，由浅入深地设置实验问题，让学生通过软件操作，形成分析报告，既要体现理论性和基础性，又要突出应用性和实践性，要做到强化基础、突出重点、注重应用.在生物统计实验课程安排上，包含三大部分：试验设计、统计分析和图表制作.

首先，试验设计是进行科学试验的前提，只有正确的试验设计才能保障试验的可行性.如果自己进行设计，方法麻烦且随机性也不是很好实现.常用到的简单设计比如随机区组实验、裂区试验、拉丁方试验等利用PLAN命令就可以实现.稍微复杂的设计，如正交设计、响应面设计、D最优设计等可以利用非编程视窗的菜单命令ADX或者解决方案中的试验设计实现.

其次，统计分析是整理、分析试验数据的过程.这部分的安排上，我们从基础的描述性统计到稍微复杂的方差分析和多元统计，都有涉猎.试验设计的数据，大部分调用ANOVA和GLM命令即可，这部分内容可以在实验设计之后进行讲解.在分析多个变量之间关系时，内容有多项式回归、通径分析、曲线回归等，大部分都可以调用CORR和REG过程.

最后，统计图表是对数据进行统计描述的最直观表现.SAS有极为强大的绘图工具.SAS的许多程序，如UNIVARIATE、GCHART、GPLOT、PLOT、G3d等都可以实现.图表制作这部分内容既可以单独讲解，也可以穿插各个过程讲解.

2.2 实验教学重统计思想的培养，课后考核锻炼学生的科学素养

由于SAS软件结果输出的图表较多，学生对输出结果的理解有一定的难度，输出结果的解释更是一个重点内容.学生上机实验利用软件可以方便快捷实现数据计算，但软件只是工具，淡化了统计思想，如果统计理论不加以讲解，将不利于学生掌握统计方法和理解统计分析结果.故在实验课之前要加强理论教学，强化学生对统计思想的理解，才可以更好地进行数据挖掘.教师在教学过程中要体现实效性，结合相应的案例，进行软件验证实验，加强直观理解，增强学习的目的性.

生物统计学属于工具性、实用性强的课程，因此，应把考核学生应用统计方法的能力和综合分析问题的能力作为重点，必须转变传统的以试卷为中心的考核方式，尤其是对于初学SAS的学生来说，命令很难记牢.我们采取撰写课程小论文的方式考核学生的学习效果.具体而言，由教师指定试验案例数据，学生根据问题的特点，选择适用的统计方法，利用SAS软件整理分析、加工处理数据，从问题出发，对于获得的信息进行归纳总结，撰写相应的实验报告，总结试验结论整理成课程论文.最终成绩通过综合学生的课程论文、实验报告、课堂表现而获得，这一考核方式不仅能公平、公正地评价学生，而且能充分检验学生的学习效果，为以后撰写毕业论文打好基础.

3 应用SAS软件培养学生自学能力

3.1 自主学习的必要性

在教师指导下，学生根据自己的学习实际自觉制订学习计划，选择学习方式，进行自我反馈的自主学习过程，不只是实现了知识的传递，尤为重要的是突出学生的主体性，实现了行为和意识上的自主.大学教育不只是传授知识，更重要的是教会学生自主学习.授人以鱼不如授人以渔，自主学习是一种能力，“会学”比“学会”更重要.

SAS软件功能强大，而其操作以编程为主，虽然SAS程序模式化，但对于非计算机专业的学生来说，短期内很难熟练掌握.随着统计方法的发展和SAS软件的实时更新，课堂教育已远远不能满足社会需求，要想熟悉掌握生物学领域中的SAS应用，就不能局限于课堂上教师讲解的皮毛，自主学习有着至关重要的意义和价值.

3.2 生物统计实验SAS软件中自主学习的策略

(1)充分利用课外资源和SAS帮助.互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使自主学习教学模式变得可行和现实.教师帮助学生制订学习计划，指导学生整合利用网络资源、文献库、课外书进行自我调节，不仅是巩固课堂所学知识的需要，更是一个自我积累、自我提高的过程.同时鼓励学生课下使用SAS软件和学到的统计学方法，分析和解决他们感兴趣的实际问题.通过阅览期刊资料，可使学生对所学专业形成初步认识，消除专业方向的模糊认识，且可以深刻体会统计方法在专业领域的数据处理功效，使学生增强对从事农林、动物科学行业工作的信心.网络上面资源丰富，既有电子书，又有许多生物学和统计学领域的网站，既可以改变学生填鸭式的松弛心理，又可以实现网上交流，远程解决疑难问题.

在我们利用SAS软件分析生物统计试验数据时，不可避免会出现错误，或者没有见过相应的程序或者模块，一个很简单的解决办法就是利用SAS帮助.SAS帮助菜单是学习SAS软件的最好的使用说明书，还附有简明的例子.同时，SAS版本推陈出新，教师有必要对不同版本的SAS软件的功能和操作变化补充一些说明文字，不断充实和更新教学内容.同时对学生上机过程可能常出现的问题，教师要进行总结描述，详细讲解.

(2)指导学生进行个性化的自主学习.在指导学生制定学习计划时，不能采用一种模式，要根据其知识掌握程度和自我需求，体现学生个体差异，遵循循序渐进的原则，通过多方交互引导，逐步培养、提高学生的自主学习能力.

我们安排生物统计实验，遵循由易到难，由浅到深的教学规律，按照学生能力可以分为三层次：第一层次为基础验证实验，目的是让学生了解SAS简单应用，加深理论理解；第二层次为数据分析和试验设计实验，目的是培养学生利用SAS软件数据分析和试验设计的能力；第三层次为综合应用实验，目的是培养学生利用数据揭示试验结果的能力.三个层次实验循序渐进，互为补充.教师针对这三个层次，增强学科适应性，精心选择相应的案例，提出相应的要求，学生在学习内容上就有了选择的空间.学生在自我学习时，应当实事求是，进行自我规划和时间管理，按照知识水平进行自我预习和强化复习，进行自我评价，按照学习要求进行效果考核.自主学习过程中，学生要培养自我总结的能力，如方差分析中的MODEL语句的定义方法，循环语句的输入格式，图形制作的方法等等.

4 小结

本文结合自身的教学经历，针对生物统计实验过程中存在的问题，探讨了自主学习模式的必要性及其策略，以期为生物统计实验教学提供一种新思路.加强生物统计学实验教学，是专业发展的需要,应在不断地实践过程中逐步提升和完善.在生物统计学的实验教学过程中，学生通过改变学习方式，利用SAS软件简化计算，拓展知识范围，提高自身竞争力，还能体会到自主学习的成就感，提高基本科研素养.教师要更新知识，掌握学科前沿，更要坚持学习，改变传统观念，才能更好地服务于生物统计实验的教学.

参考文献：

[1]汪海波. SAS统计分析与应用从入门到精通[M]. 北京：人民邮电出版社, 2010.

[2]盖均镒.试验统计方法[M].北京：中国农业出版社，2010.

[3]庞维国. 论学生的自主学习[J]. 华东师范大学学报(教育科学版),2001，20(2)：78-79.

[4]曹阳,张罗漫. SPSS 9.0软件教学的经验与体会[J]. 中国卫生统计,2001，18(3)：181-182.

[5]明道绪.生物统计附试验设计(第4版)[M].北京:中国农业出版社，2012.