“生物统计学”教学中运用智慧树平台的实践研究

金晓霞，陈 超，张欣欣，李 伟，于丽杰

（哈尔滨师范大学 生命科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025）

生物统计学是以数理统计学原理来研究、揭示生物现象的学科，是生物学的方法论和生物专业的工具性专业基础课，属于应用型学科。“生物统计学”是生物类专业包括生物科学和生物技术等的专业基础课［1］。“生物统计学”课程不仅可提供正确地整理分析数据从而得出客观、科学结论的方法，也可培养学生合理设计专业实验的能力和思辨性的思维方式，是生命科学领域研究人员、高校教师进行研究，以及学生进行毕业论文设计和未来进行科学研究所必须掌握的一门工具课程［2-4］。

成果导向教育（OBE）理念是国际上广泛认可的先进教育理念，这种理念与按照经济社会需求培养应用型人才目标相吻合。OBE理念下教育从传统的以教师为中心转变为以学生为中心，所有的教的目的、教学质量的好坏都以学生学习成果作为评价标准，所以，如何提高学生的学习成效显得尤为关键［5-7］。如何将OBE教育理念应用到“生物统计学”课程中，以提高学生的学习效果，是一个迫切需要解决的问题。

一、哈尔滨师范大学“生物统计学”在生物科学专业中的学科地位

“生物统计学”是我校生命科学与技术学院生物科学专业的专业必修课，本课程总学时48学时，3学分，共九章。通过该课程的学习，学生应该能够理解并运用生物统计学的基本概念、原理和理论，处理和分析生物学相关实验数据；针对生物界数量现象等生产实践问题，综合运用常规统计分析方法，能够提出问题、分析问题和解决问题；具备对生物科学问题进行探索的科学精神及树立从事科学研究的严谨态度。该课程与毕业要求学科素养中的“具有扎实的生物学基础知识、基本理论和基本技能。具备自主、合作和探究性学习的能力”高度相关，对培养目标中“具有成为卓越教师的职业理想和基本素质，具有个人职业发展规划能力”具有支撑关系。生物科学专业毕业生应能够从事生物教育事业，具有扎实的生物学及相关学科的理论基础、熟练的实验技能和创新意识，具有育人能力、发展思维和信息技术应用能力，成为能够从事中学生物学教学及相关研究、管理等工作的高素质专门人才。

二、“生物统计学”课程的课程目标及教学要求

（一）课程目标

生物统计学是一门应用统计方法或数学逻辑来搜集、整理、分析和解释生物界数量现象的科学方法，是生物科学工作者进行科学研究、指导生产实践的重要工具。

教学目标是培养学生针对生物科学问题进行试验或调查，并对试验结果进行科学的统计分析的能力，包括数据收集整理、分布特征描述、方差分析、回归及相关分析等，特别是培养学生利用样本数据推断总体数量特征的方法；同时培养学生的辩证思维及运用统计学思维分析客观问题的能力。知识目标：学生能够理解并运用生物统计学的基本概念、原理和理论，处理和分析生物学相关实验数据资料并得出科学结论。能力目标：学生能够针对生物学生产实践等问题，综合运用常规统计分析方法，能够发现问题、分析问题和解决问题。素质目标：学生具备正确的生命观念，以及对生物科学问题进行探索的科学精神和树立从事科学研究的严谨态度。

（二）教学要求

使学生在对统计学原理全面了解的基础上，熟悉和掌握收集、整理试验资料的方法，教师由浅入深地讲解如何运用生物统计方法对试验结果进行正确的分析，并通过对一些重要的统计公式推导及其应用条件的实例讲解，加深学生的认识和理解。按时布置各章节的习题、作业、讨论及阶段性测验等相关内容，这是使学生巩固知识、深入理解的重要环节。利用具有统计功能的计算器及统计学计算机应用软件的使用，简化学生的运算过程。

三、考核标准

本课程的考核标准包括三个部分：（1）平时成绩，含有课程参与度、课前预习、课后作业和阶段性测验，满分100分，在百分制总成绩中占比30%，最终计分时按比例折算。（2）期中考试，主要在课程进度半程时，对前面已经讲完的知识点进行考核。满分100分，在百分制总成绩中占比10%，最终计分时按比例折算。（3）期末考试，采用闭卷笔试，卷面满分100分，在百分制总成绩中占比60%，最终计分时按比例折算。其中期末考试、期中考试和平时成绩由教师按评分标准进行评价。

四、“生物统计学”课程教学中存在的问题

由于受到学时的限制，生命科学与技术学院“生物统计学”课程理论授课仅48学时，并且传统的灌输式教学不利于学生理解和消化烦琐复杂的统计学知识。学生的数学知识功底参差不齐，基础相对薄弱，使课堂教学的难度加大而且效果较差。虽然课堂教学中设置有提问、讨论和学生解答等过程，但是时间较短，参与的学生数有限、教师难以了解学生对课程知识内容的掌握情况，存在的疑惑，更难以区分学生因为个体差异而产生的对课程内容掌握程度的差异。因此，传统的课程教学模式与人才培养目标之间存在的矛盾日益突出，需要探索新的教学模式。

对于“生物统计学”教师来说，如何改变传统的教学方法，提高学生的兴趣和积极性，是值得进一步探究的问题。智慧树是目前国内较为成熟的教育现代化和互联网教育平台，其独特的“平台+内容+服务”三位一体的运行模式，帮助教师完成了教学发展培训，解决了师资紧缺的难题，取得了良好的教学效果［8］。

五、“生物统计学”与智慧树平台相结合的教学实践

（一）教学前的准备工作

智慧树的使用需要具备电脑、智能手机和无线网络。在“生物统计学”课程开课之前，教师通过电脑登录智慧树的官网（https://www.zhihuishu.com/），并注册教师账户，创建“生物统计学”课程和班级，可以生成课程号二维码，邀请同学们加入，最好按照实际上课的班级分别创建不同的课程，这样便于之后的课堂管理和成绩统计。教师可以利用手机端发布学习资源、学习任务（任务、作业和考试，其中考试题的设置目前只能在电脑端操作）、训练题库和作业考试等。学生可以利用手机实时收到课程PPT和教师推送的作业与考试等内容。在上课前，教师在智慧树平台提前给学生推送相关资料，包括课件PPT、预习资料、教学视频等，还有智慧树平台的一些优质视频课程资源，如：“生物统计与试验设计”课程由西北农林科技大学的郑惠玲教授等人授课。

（二）授课中的交流与互动

在“生物统计学”授课过程中，教师可以利用智慧树平台的“群聊”功能进行签到、投票、随机点名、抢答、课堂答疑及头脑风暴等互动环节，提高学生的课程参与度与兴趣度，还可以利用翻转课或直播课进行回答讨论和作业考试等教学过程。教师可以利用案例教学法、翻转课堂和引导式教学等多种方式，组织学生进行课堂讨论，培养学生探究问题和解决问题的能力。

（三）课后知识的总结和巩固

课堂教学之后，教师根据学生在课堂上的表现进行多种形式的巩固练习，如作业和测验等。可以利用智慧树平台资源，根据每章节的重点和难点布置相关的作业题，并根据课程进度安排进行4～5次阶段性测验和1次期中考试，与期末考试共同构成学生最终的课程成绩。

（四）具体实施的案例

以本学院2018级生物科学专业4～6班92名学生学习“方差分析”知识单元为例。上课前一周，教师将课件PPT和授课视频上传到智慧树平台，并提出课前问题：针对三组或三组以上的平均数进行差异显著性比较时，之前所讲解的差异显著性检验方法是否可行，为什么？学生可以提出自己的观点，如有的学生认为可以进行成组数据的t检验；有的同学认为不可以。请学生各自说明和辩论为什么可以、为什么不可以，因为之前所讲解的内容都是两组数据的t检验等，老师在课堂教学时给予解释，说明不能用之前所讲的两组数据t检验的原因与弊端，所以需要引入针对3组或3组以上平均数之间相互比较的新的检验方法，从而提出本章的内容“方差分析”。

在课堂教学时，利用智慧树的“自定义投票”或者“快速投票”环节，了解学生对以往知识的掌握情况，并通过“随机点名”的方式提问，从而了解学生的想法和思路。教师再以“不同培养液浇灌苜蓿造成产量的差异”案例为大家讲解为不能用之前学过的方法进行多组数据的差异显著性检验，并进一步回顾之前学过的“Ⅰ型错误”的概念，加深学生对已学知识的理解。之后，根据此案例引入新的方法——方差分析，并讲解方差分析的原理和具体检验过程，但是不用占用过多时间进行复杂公式的推导，而是要把其原理和应用讲清楚。在讲解过程中，随时利用“随机点名”的方式提高学生动脑分析问题的能力和课程的参与度。对于一些复杂的推导过程可以不要求学生记忆，只要学生掌握此方法的实际运用环境和具体分析问题的能力即可，并对差异显著的结果表示方式进行讲解，即多重比较。针对多重比较，主要讲解LSD法和Duncan法，讲解完方差分析的原理之后，利用具体的实例讲解使学生加深印象和提高实际运用能力。对于方差分析的实际应用，在课程后半部分对统计学分析软件SPSS中的方差分析部分进行讲解，尤其强调如何对统计软件分析的结果进行科学的阐述，有利于本科生今后参加校级、省级乃至国家级的各类各级生物学相关竞赛，不但可以拓宽学生的眼界和视野，如果学生毕业论文涉及试验类的课题，通过本课程数据分析的学习还可以提高毕业论文的层次和水平，最终达到提升学生毕业后的实践创新能力的目的，与培养应用型人才的目标相契合。

课后教师布置作业题，如：小白鼠在接种三种不同菌型伤寒杆菌后的存活日数，试问三种菌型的平均存活日数是否有显著性差异？如果有显著性差异，那么这种差异又存在于哪些菌型之间？通过作业题的练习，提高学生吸收和巩固新知识的能力。本班级共有92名学生，该题满分为10 分，学生提交作业后的平均分为9.76 分，说明教学班级学生能够较好地理解此知识点的内容。

本学期课程结束后，分析利用智慧树平台结合课堂教学的混合教学模式发现，学生课程的参与度较好，提高了自学能力，表现为平时成绩和期末成绩有所提高。学生的平时成绩和学习进度可以通过智慧树网络平台下载到相关数据，如图1所示。平时学习进度在75～100%的学生占大部分，为92%，而学习进度在75%以下的学生所占比例较小。平时成绩也能统计出来在90～100分数区间的学生占85%，而在80～90分数区间的学生占12%，在60～80分数区间的学生占3%，没有60分以下的学生（图2）。

图1 学生学习进度分布饼图

图2 学生平时成绩分布饼图

通过以上实践可以看出，利于智慧树平台实施混合式教学，在一定程度上改善了生物科学专业“生物统计学”传统教学中存在的问题，对提高课程教学质量和学生的学习效率具有较好的作用。智慧树平台可以搭建起师生之间的桥梁，提高学生课堂的参与度和学习效果，合理利于该平台对课程教学改革具有一定的推动作用，有利于高校生物科学专业应用型人才的培养。