以应用能力培养为导向的“生物统计学”课程教学改革

贾 莲，张 冬，吕琳琳，冯 淼，王 珍，张 博

（1.鞍山师范学院 化学与生命科学学院，辽宁 鞍山 114007；2.北方测盟测试技术（辽宁）有限公司，辽宁 沈阳 110024）

“生物统计学”是用数理统计的原理和方法分析和解释生物界各种现象和试验调查资料的科学，即将数理统计应用于生命科学研究和生产实践中的一门工具学科[1]。通过该课程的学习，可以使学生掌握试验设计方法和独立处理、分析试验数据的能力，从而为进一步学习其他课程及毕业论文设计的实施，乃至今后的科学研究工作奠定坚实的基础。目前，加强应用型人才培养是当前高等教育改革和发展的目标，不再仅强调理论学习，而更注重理论知识在各研究领域的应用[2-4]。“生物统计学”可以培养学生运用统计学方法分析和解决实际问题的能力，是提高大学生科技素质及综合能力的一个很重要的方面。

“生物统计学”是学校生物技术、生物科学（师范）、食品科学与工程、食品营养与检验教育（师范）专业必选课或专业基础课，32学时。以往“生物统计学”课程主要采用课堂讲授辅以多媒体的传统教学模式，虽然通过教师系统性、全面性的讲授，能够使学生掌握基本的统计原理和方法，但是在毕业设计中却不会运用统计软件进行数据的处理和分析，出现了严重的“重理论、轻实践”的现象，使得该课程的教学效果与教学目标达成度间还存在一定差距[5]。“生物统计学”不仅仅是数学，是应用统计学的一个分支，主要任务是对大量的生物学数据资料进行统计分析，而真正在数据处理和以后工作中需要运用的是统计软件操作，没有统计软件的实践教学，应用能力的培养就成了一句空话[6]。由此可见，从“生物统计学”课程特点和要求出发，创新教育理念，探索以应用能力培养为导向的课程教学改革，建立起以应用能力培养为核心的课程教学模式体系是一个迫切要解决的问题[7]。因此，在以应用能力培养为导向的教育理念下，对该课程的教学内容、教学方法和考核方式等进行了改革与探索，为实现“生物统计学”课程教学由理论到实践的有效跨越提供参考。

1 “生物统计学”课程教学的特点及面临的问题

“生物统计学”课程的教学内容多，概念多且难理解，公式推导过程繁琐复杂、计算量大，前后章节联系紧密，层层深入，因此对于数学基础薄弱的本科生而言是一门比较难学的课程[8]。传统“生物统计学”的教学注重理论知识讲解，主要将概率论及数理统计的原理和方法讲透彻，缺乏实践和应用教学，使学生的学习兴趣淹没于繁杂的计算推导公式中。近年来，在“生物统计学”课程的教学改革中也存在着过度倾向于实践教学的现象，忽略了统计学理论的教学，直接讲授统计软件的使用，忽视统计学原理及应用统计软件分析数据的前提条件，造成学生在运用软件过程中出现根本性的使用方法问题，或是不能对统计数据进行科学合理的解释[9]。此外，该课程的考核方式多以一纸试卷为主，考试内容侧重于大量繁琐的统计指标的计算，无法反映学生利用知识解决实际问题的应用能力。基于以上几个问题，如何在有限的学时内使学生在掌握统计学基本原理的基础上，加强学生应用统计学思想去解决实际问题的能力及统计软件的应用能力的培养，实现“知识传授为主”向“能力培养为主”教学的有效转型，是“生物统计学”课程教学改革过程中急需解决的问题。

2 “生物统计学”课程教学改革的探索

2.1 优化课程结构和教学内容

教师在制定新版人才培养方案时，将“生物统计学”课程结构进行了调整，授课时间为32学时，分成2个部分，其中理论讲授16学时，实践训练16学时。原来使用的教材是李春喜等编著《生物统计学第四版》，由于课程结构的变化，在原有教材基础上增订了李齐发主编的《生物统计学实验》，作为实践训练的参考教材。

由于“生物统计学”课程结构和学时数的变化，为了保证教学内容的完整性和应用能力培养的导向性，教师对课程内容进行了精心的调整，由于理论教学学时的大大缩减，不可能选取教材中的所有章节，因此授课内容以一元统计分析为主，注重学生对统计数据的规范表述，加强学生的统计思维训练，深化统计方法对生物学实验的指导作用。课程内容的调整具体体现在3个方面，一是注重常用统计方法的思想和适用原则的讲授（如完全随机化试验设计、配对设计、正交设计等试验设计方法，统计假设检验、方差分析的原理）；二是淡化公式的推演过程（计算过程采用Excel、SPSS等辅助软件进行演示）；三是删减与先修课程的重复部分（如特征数计算、概率基础知识等）。在实际教学中，教师结合实际生物学研究案例，提出问题、引发思考，再侧重讲授其中的统计思想和统计方法，帮助学生建立一种统计学思维，提高学生运用统计学思维去解决实际研究问题的能力。

2.2 建立线上线下混合式的教学模式

建立以超星泛雅网络教学平台和学习通APP为依托的线上课程，在平台上构建课程框架，上传导学教案、教学课件和教师录制的教学视频等资料。在课前，教师发布预习课件和教学视频，让学生完成预习任务[10]，如在讲授“资料整理与特征数计算”这一章节中的“特征数计算”这部分内容时，由于此部分内容与学生先修课程重复，教师将涉及“算术平均数、中数、众数、极差、方差、标准差等特征数计算及推导过程”的内容安排给学生，学生可以自行观看教学课件和教学视频完成学习。在课中，教师对此部分学习情况进行总结，不再花费时间重复讲解，而是侧重介绍这些特征数在实际研究案例中的适用条件和意义，有效地提高了授课效率，实现了对理论教学学时压缩的有效弥补。在课后，教师根据本章节所学内容设置课后作业、自测题等，学生也可以利用平台内的教学课件、教学视频对课程内容进行回顾和复习，提高学生的自主学习能力，达到较好的学习效果。

2.3 增加统计软件上机实践训练

结合理论教学内容，增加上机实践训练16学时，共设置5项实训项目（见表1）。实践教学在学校计算中心教室进行，教室可满足每人一台计算机的实践教学活动，计算机均安装了Excel、SPSS等基本数据处理分析软件，采用教师与学生同步演练的方式进行实践训练课程教学。在实践训练中，通过线上教学平台发放实际科学研究案例的数据资料供学生练习，为实践训练课程教学提供了良好的拓展实践平台。

在上机实训课程教学过程中，教师首先带学生回顾所涉及的基本统计分析方法的原理，结合教材上例题或实际科研案例中获取的数据资料进行演示操作，根据统计学原理对统计结果进行分析解释。演示结束后，教师给出科研案例数据资料，让学生操作统计软件进行演练，并结合理论知识对统计结果进行分析讨论，如在讲授完“试验数据的收集与整理”这一章节理论内容后，开设“数据资料的整理与分析”的实践训练课程，结合研究案例，利用Excel制作统计图、统计表，指导学生进行数据编辑与整理；在完成“统计推断”这章理论教学内容后，安排实训课程，指导学生利用SPSS软件进行数据分析，尤其注意在进行假设检验时要根据给出案例中研究目的、样本容量大小及样本数的多少（单样本、独立样本、配对样本），指导学生根据统计学原理选择合适的分析工具（u检验、t检验或者方差分析），确定正确的检验方法。通过一系列的实践训练课程，可以使学生掌握具体的统计软件SPSS使用技术和方法，包括实验设计、数据统计分析、统计结果解释、统计图表制作及报告撰写等基本技能，有效地提高学生正确利用统计软件分析数据的实践能力。

“生物统计学”实践训练学时分配见表1。

表1 “生物统计学”实践训练学时分配

2.4 建立全过程无纸化考核体系

利用超星学习通教学平台实施全过程无纸化考核的方法，注重多样化的考核方式，把数据处理分析的全部内容纳入考核成绩之中，充分体现对应用能力的评价。在教学实践中，将期末总成绩设置成3个部分，包括平时成绩占20%，期末理论知识考核占40%，上机实训考核占40%。平时成绩的考查过程包括4个方面，一是课上利用平台签到功能进行考勤（占5%）；二是利用平台建设题库抽题进行随堂练习、选人回答问题、主题讨论等课程活动（占5%）；三是课后在平台上发布作业，计算题采取拍照上传至平台，根据作业批改情况给出成绩（占5%）；四是每讲完一个章节在平台上设置章节测验（占5%）。学习通平台会统计出学生出勤、作业、参与课堂活动和章节测验等情况，并按照成绩权重设置给出分数，作为平时成绩的主要参考依据。期末理论知识考核通过学习通平台进行无纸化考核，主要以客观题为主，包括填空题、选择题、判断题，涵盖了所学章节中的“生物统计学”基本术语、概念、相关统计学方法的思想原理及简单的计算分析等内容，通过从在平台上建设的题库进行随机组卷，组出5套试卷随机发放后进行随堂考核，平台自动阅卷，教师复核，给出理论知识考核成绩。上机实训考核在学校计算中心教室进行，要求90 min完成3道SPSS操作试题，并将每一操作步骤截图粘贴至word答题模板中。考核时，利用学习通平台发放试题（研究案例数据资料），让学生按照对数据进行相应的统计处理，从数据的理论分析、数据编辑录入、分析工具选择、处理步骤到统计结果生成，以及对统计结果进行解释得出结论判断等多方面考核学生从理论分析到实际应用能力整个过程的掌握程度。

3 结语

建立一种以应用能力培养为导向的“生物统计学”课程教学体系，将传授知识、培养能力和提高素质有机结合，使学生可以较熟练地应用“生物统计学”的基本原理和方法解决生物学生产和科研中遇到的实际问题。在教学内容的设计上，注重统计思想、统计原理的讲授，并将其与应用案例分析结合起来，使学生在课堂上接触到大量的实际研究问题，学生感到学有所用，激发了学习兴趣和求知欲，有利于培养学生独立分析和解决各种生物学问题的能力。将线上线下混合式的教学模式应用到“生物统计学”的课程教学中，弥补传统教学中的局限和不足，可有效调动学生学习的积极性，提高学生自主学习能力。教师与学生上机同步演练的实践教学方式，不仅改善了“生物统计学”纯理论教学的枯燥，还强化了学生对统计学原理、方法及应用的理解，学生可以掌握常用的统计软件SPSS的使用技术和方法，实现理论教学与实践训练的有机融合，有效地提高了学生正确利用统计软件分析数据的实践能力。建立一种全过程性无纸化的考核体系，把数据处理分析能力、统计软件的实践操作过程融入到考核体系中，可以充分体现出对应用能力水平的考核评价。