基于专业课程融合的案例式教学模式实践

程新 李昆太 黄林

[摘 要]将案例式教学模式引入生物统计学课程，并将教学内容与本专业其他课程深度融合，不仅可以提高学生综合应用多门课程知识和技能的综合能力，还可以提高学生的自主学习能力和实践能力，进而提升学生独立分析问题和解决问题的综合素质。

[关键词]生物统计学；案例式教学；专业课程融合；教学改革

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）10-0093-03

生物统计学是生物工程及其他相关专业的一门重要基础课程，主要讲授研究中常用的试验设计、统计方法以及搜集和整理、分析和解释试验结果的科学方法[1]。掌握生物统计学的知识并运用它去解决实际工作中出现的问题，对于生物学及相关研究领域的学生来说，具有十分重要的意义[2]。当前，生物统计学教学存在教学课时少、知识点多且分散、与实践结合不紧密、学生无法将所学内容与专业课程相联系等问题。如果按照传统照本宣科式课堂授课模式，不仅会割裂教学内容的关联和交叉，同时也会忽视课程之间的相互促进作用，无法使学生掌握综合性分析和解决问题的能力，难以达到培养应用型创新型人才的目标。

近年来，如何提高专业课程教學效果的有关研究不断涌现。自2015年开始，江西农业大学生物科学与工程学院开始在生物统计学课程教学中采用与专业课程相融合的案例式教学模式，即通过案例式教学将生物统计学课程中零散的知识点进行融会贯通，使学生能够通过若干教学实例综合掌握学科中所需要使用的统计方法和统计原理，缩短学习周期，提高实践能力。同时，在案例设计中贯彻多学科交叉融合的理念，结合学生所学专业课程来设计教学案例。此模式不仅提高了学生的学习积极性，同时也收到了促进学生专业学习的良好效果。

一、教学模式的设计与优化

（一）理论教学课程的精简与优化

在学生课程体系不断被修正的基础上，我院生物统计学课程的教学时间不断被压缩，其中理论课时从45个课时逐步压缩到32个课时，实验课程的时间也大大减少。在如此短的时间内，很难完整地讲授生物统计学课程的全部内容。为了在现有基础上实现课程教学的良好运行，我们对原有的教学内容进行了精简和优化，重新编写了教学大纲，并根据生物工程、生物技术等专业的特点，适当删除了部分与专业内容相关但不密切的内容（如非参数检验、百分数资料分析等），并增加了一些与发酵工程等专业核心课程密切相关的内容（如生物过程非线性拟合等）。

考虑到现有教材基本上都是以统计方法为授课重点，缺乏与学生专业课程的融合，我们在编写教学内容时，将部分学科前沿内容，例如转基因食品的安全评价、微生物组学大数据分析、发酵过程的数学建模等，有机地融入课程教学中，使学生能清晰地了解本课程在专业中的应用，达到了提高学生实践能力的目的。这种与专业相融合的教学内容，与其他课程也紧密相连，学生的学习热情和主动性大大提高。

（二）教学内容的单元化与案例式教学设计

传统教学模式中，教学内容是以统计方法来区分章节并进行讲授的。教学单元均以某一具体统计方法为核心，侧重于讲解统计方法的计算过程和结果分析，教学过程虽然具体但是缺乏实践性和综合性。为了确保在有限的课时内完成生物统计学的教学任务，我们首先将本课程内容划分为“数据的整理与描述”“数据的假设检验”“试验设计”3个大型单元，然后再将每个大单元细分为若干个小型教学单元，在每个单元中引入1-2个专业课程实例，并以此为基础展开课程教学。

我们在单元化教学的基础上，自行设计了若干个教学案例，每个案例都与专业课程深度融合，并构成一个完整的独立教学单元。在教学单元中，尽量将试验设计、统计描述（含图表的构建）、假设检验、统计软件分析等内容融合在一个教学案例中，从而在单元化教学的基础上进一步提高学生的综合分析能力。以“试验设计”大单元中“多因素试验设计”小单元为例，我们选择了正交设计和响应面设计这两种目前在专业中最常用的试验设计方法作为教学内容，与生物工程专业试验（三）课程相结合，针对实验课程中的微生物发酵培养基教学实例，与学生探讨分别采用这两种设计方法的优缺点以及在优化培养基研究中的应用，并选择1-2篇典型的研究论文作为模版，与学生讨论其分析过程和计算结果。在这种模式下，生物统计学的内容不再是一个个孤立的知识点，而是一个生动的完整示范。通过本案例的学习，学生不仅对生物统计学课程有了深入的了解，同时对专业课程的学习充满了信心。

（三） 以统计分析应用为核心的教学模式

目前大部分教材在讲述试验数据分析过程时，还是以公式的推导和计算过程为主，并辅以查表推断（如t-检验、F检验等）等环节，片面强调分析过程本身在统计学教学中的地位，而忽略在统计软件普及化的今天，统计教学的重点应该从计算过程转向统计方法的理解和选择，以及对结果的合理化解释。

为此，我们将统计分析软件引入课堂教学，并从实用性和方便性的角度，分别进行了以DPS软件[3]和R语言[4]为基础的实践教学。对于具体统计环节，首先讲授其基本统计原理，在此基础上结合专业内容提出实例，引导学生运用理论知识进行分析，然后借助统计软件演示具体分析过程和结果，并加以适当的解释。在此环节中，学生可以从大量枯燥的计算中解放出来，进而专注于对生物统计学核心内容的学习。对于课本中大量出现的计算公式以及统计过程推导，则重点给学生讲解统计分析的思路以及原理，以便加深学生对统计方法的理解，但在此过程中并不强调公式的记忆和背诵。

二、实验教学改革

实验是课程教学的重要组成部分，生物工程及相关专业所开设的实验课程大都以动手实操的内容为主，主要用来培养学生的实践能力。而生物统计学课程的实验主要以上机操作的形式出现，这一点与其他实验课程有较大的区别，同时严重压缩的实验课时（生物工程专业16个课时，生物技术和生物科学专业8个课时）也给实验教学带来极大的困难。为了更好地激发学生的学习热情和积极性，我们参考其他课程的实验教学经验，从以下几个环节入手，对实验教学的内容和过程进行改革。

（一）实验教学内容的改革

按照一般统计学实验教学模式，实验教师主要负责讲授软件的操作过程，而学生则被动地进行机械式操作，并对结果给出模板式的解释，缺乏独立思考的时间及身临其境的感觉，最终导致教学效果的下降[5]。为了更好地激发学生的学习热情，我们结合专业特色自行编写了实验指导书，并对实验课程的内容和教学方式进行了全新的修订。

按照理论课程的教学模式，我们首先将实验内容编为若干个实例，在每个实例中安排1-3个不同的知识点让学生进行实践。以统计图形的绘制为例，我们先设定一个调查类课题，然后搜集目前发表的若干论文和网络示范中出现的各类图形给学生做参考，分析不同图形在表述结果上的优点和缺点，并让学生根据自己的理解选择合适的图表类型，利用Origin或Excel等软件进行绘制，最后结合专业文献阐述在绘制图形时所要注意的问题。在此模式下，学生有身临其境应用统计学知识于科研实践的感觉，其参与意识和主观能动性比机械式模仿更强。

（二）改革實验教学模式

我们参照翻转课堂等教学模式[6]，将实验课程的教学分为课前、课中和课后三个阶段。在实验课程正式开始前，先将实验指导书等学习资料通过网络发给学生，让学生进行预习并将不理解的部分记录下来，待正式实验教学时加以重点练习。在正式实验教学过程中，主要采取“个人练习+小组讨论”的教学模式，一方面锻炼学生的软件操作能力，另一方面让学生在小组讨论中互相协作解决自主学习中产生的问题，提高学生自主分析和解决问题的能力。此外，在课后安排答疑，对于实验中的个别问题再次进行讲解，加深学生的认识和理解。教学模式参见图1。在此教学模式下，学生成为教学活动的主体，而教师则充分发挥引导和激励的作用，鼓励学生自主发现并解决问题，增强学生的自豪感和自信心，使实验教学效果大为提高。

三、考核方式的改进

传统的课程考核方式一般采用平时成绩（20%）+期末考试成绩（80%）的方式来进行。这种考核方式过于强调最终的考试成绩，缺少对学习过程的考核，因此容易造成学生平时不努力、考前突击的状态，无法收到良好的学习效果。于是，我们在考核过程中突出了多样化和过程性的原则[7]，采取“平时成绩（20%）+课程测试（20%）+期末考试（60%）的”考核方式，在课程的中间阶段安排两次课堂闭卷测试，并将考试成绩计入总分，以促进学生的过程学习。这个考核方式参见表1。

与此同时，为了更好地考核学生的实践能力与应用能力，我们对学生进行考查时树立了“以能力测试为核心”的考核观念，即在课程测试和期末考试时，适当减少一些单纯记忆性、背诵性的试题，而有意识地增加一些综合性实例分析，特别是与专业课程相结合的综合性实例，让学生能够将学习重点放在实践应用上，锻炼学生的思维方式和科研素养，也为学生将本课程内容应用于毕业设计等环节打下基础。

四、结语

新的教学模式下，学生的学习过程及教师的角色定位均与传统教学模式有较大的差异。从学生的角度来说，新模式有大量的独立思考或讨论等环节，有利于大幅度提高学生的学习积极性，同时与专业课程相结合的案例式教学方式也使得学生的参与热情大大提高。从教师的角度来说，新的教学模式对教师的要求大大提高。一方面，教师要结合学生的专业特点设计教学案例，而不是简单地将课本内容照搬进课堂；另一方面，为了提高教学效果，教师要阅读大量的参考教材和参考文献以便紧跟科研前沿，从而可以开展学生更为感兴趣同时也更能促进学生了解专业的案例教学，这无疑对教师的教学水平提出了更高的要求。此外，由于此模式是在教材基础上的二次凝练，因此需要教师对教学内容有更为深入的了解，这就促进了教师教学水平的提升。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 袁文业，彭惠茹，张洪亮，等.基于网络教学平台的“生物统计学”教学改革及实践效果分析[J].中国农学通报，2011（4）： 478-482.

[2] 石建州，周索，赵金兵.畜牧专业本科生《生物统计学》教学方法改革探讨[J].家畜生态学报，2016（1）： 94-96.

[3] 甘桂兰，程新，李昆太.DPS数据处理软件在发酵培养基优化中的应用[J].中国酿造，2008（21）： 69-71.

[4] 程新，魏赛金，江莉，等.统计软件R及其在《生物统计学》实验教学中的应用[J].统计教育，2008（4）： 29-31.

[5] 刘佳，杜金柱，吴冼.翻转课堂统计实验教学设计与应用研究[J].内蒙古财经大学学报，2016（4）： 96-100.

[6] 曾明星，蔡国民，覃遵跃，等.基于翻转课堂的研讨式教学模式及实施路径[J].高等农业教育，2015（1）： 76-81.

[7] 张坤，庞凌霄.高等职业教育思想政治理论课考核模式[J].教育与职业， 2016（7）： 98-99.

[责任编辑：庞丹丹]