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生物統計學論文:生物統計學精品課教學創新論文
一、引言
隨著生物科學的發展,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然規律的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革
(一)加強電子課件及網絡平臺建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的6-7學時,降到現在的4學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性;(3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學
生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。 (三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保障有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
2世紀2年展起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用現代計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有5余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)多方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和科學嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展多方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀規律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,得出試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業論文(設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。公務員之家
精品課程是集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的課程。作為精品課程的載體,應具有的教師隊伍、的教學內容、的教學方法、的教材、的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統計學建設成體現現代教育教學思想、符合現代科學技術和適應社會發展進步的需要、能夠促進學生的發展而深受學生歡迎的一門課程。
生物統計學論文:SPSS生物統計學本科教學論文
一、SPSS軟件的基本特點以及數據文件的建立、導入與導出
李春喜教授主編的第五版生物統計學教材中,前一章內容分別為概論。結合SPSS特點,在講授本章內容的同時,SPSS上機實驗課應設置為SPSS軟件的界面介紹、基本特點和作用,數據的建立、導入與導出部分。SPSS軟件的特點與作用:SPSS(StatisticalPackagefortheSocialScienceorStatisticProductsandServiceSolution)軟件是于1968年由美國斯坦福大學(StanfordUniversity,USA)的三位研究生研發而成,并以此名創立SPSS公司。該軟件操作簡單,易學易用,具有較強的統計功能和強大的作圖功能,特別是能夠快速地完成大量的、煩瑣的、專業的和復雜的數據統計分析,是國際上認可的專業統計分析軟件之一。其可廣泛應用于統計分析(例如均值比較、相關分析、方差分析等)以及統計圖形(例如柱狀圖、散點圖、餅狀圖等)的制作和編輯。在介紹這些功能的同時,打開SPSS窗口,兼并介紹SPSS視圖窗口中標題欄、菜單欄、數據單元格顯示、工具按鈕、數據視圖和變量視圖的一些簡單用法。數據文件的建立:SPSS軟件打開之后,會進入數據編輯窗口,新建一組數據后可將變量依據實驗內容進行命名,并選擇輸入數據的基本變量類型(例如數值型、逗號型、句點型、科學計數型、日期格式型、美元型、定制貨幣型和字符串型等)。數據文件的導入與導出:SPSS可以導入SPSS(*.sav),Exce(l*.xls),dBASE(*.dbf),ASCⅡ(*.dat,*.txt),Access(*.mdb),Lotus(*.w*),Foxpro(*.dbc)等數據文件,以及各類SASS數據文件。即從菜單選擇File中選Open,彈出OpenFile對話框,文件框內顯示以選擇所需文件后綴類型,之后選擇對象,單擊打開(O)按鈕,或雙擊對象文件,從而將文件導入。同樣文件的導出通過File中的save/saveas(保存數據對話框),選擇保存路徑,鍵入文件名,確定數據類型,單擊保存(S)按鈕,其導出文件。
二、應用SPSS軟件的基本統分析
教學材料第二、三章內容為資料的整理與特征數的計算、概率和概率分布,結合教學內容SPSS上機實驗課應設置基本統計分析課程,該部分包括數據匯總報告和描述性統計分析兩方面的內容。基本統計分析可通過菜單欄的分析(Analyze)窗口進入,點擊分析欄之后,鼠標放置數據匯總報告(Reports)欄,即可顯示分層報告(OLAP—OnlineAna-lyticalProcessing)、數據匯總(CasesSummarize)、行匯總報告(ReportSummariesinRows)、列匯總報告選項(ReportSummariesinColumns)。其中分層報告主要用于中位數、較大值、最小值、方差、偏度系數等統計描述;數據匯總可用于對編輯窗口中的數據在結果窗口中羅列出來,以便瀏覽和打印,同時也可對數據的基本特征進行描述;行匯總報告可羅列原始數據,其格式是以觀察單位和統計量為行標目,以報告變量為列標目;列匯總報告主要用來生成按列顯示統計量計算結果的報告,同時也可以完成許多統計計算。當鼠標放置描述性統計分析(DescriptiveStatistics)位置后,選中響應的功能即可進入頻數分析(Frequen-cies)、描述性分析(Descriptives)、探索性分析(Ex-plore)、多維交叉表分析(Crosstabs)、比值分析(Ratio)窗口從而根據自己的目的進行響應的數據分析。
三、應用SPSS軟件的均值比較和方差分析
生物統計學基本知識熟悉之后,在隨后在課堂教學中會開始進行統計推斷和方差分析部分的內容。SPSS實驗課在此部分結合課堂教學相應的設置均值比較和方差分析上機內容。均值比較可通過菜單欄的分析(Analyze)窗口進入,點擊分析欄之后,鼠標放置數據均值比較(Com-pareMeans)上即可顯示相應分析欄:平均數基本分(Means)可用于定量資料的統計分析,按分組變量計算因變量的描述統計量值,如均值、方差、標準差、偏度、峰度等統計量,并顯示結果;單樣本T-test(One-SampleTTest)單樣本t檢驗主要用于樣本平均數和已知總體平均數的比較;獨立樣本T-tes(tInde-pendent-SamplesTTest)可用于檢驗兩個獨立樣本的總體平均數之間是否有顯著差異;配對樣本T-test(Paired-SamplesTTest)用于配對計量資料的比較,檢驗配對樣本差值的總體均數與0的差異有無顯著意義,以及配對樣本是否相關方差分析包括單因素方差分析和多因素方差分析。其中單向方差分析(One-WayANOVA)可通過均值比較(CompareMeans)進入,其用于隨機設計資料的多個樣本均數比較和樣本均數間的多重比較,也可進行多個處理組與一個對照組的比較。多因素方差分析可通過分析欄里的多因素方差分析(GeneralLinearModel)選項進入,進入之后會設置四個不同要求的選擇:單變量多因素方差分析(Univariate)可用于一個因變量受一個或多個自變量影響的方差分析;多因變量方差分析(Multivariate)主要用于多個因變量受一個或多個因素變量或協變量影響的方差分析;多因變量方差分析(Multivariate)對同一因變量進行重復測量的方差分析;混合效應分析(VarianceCompo-nents)用來估計每個隨機因素對因變量方差的貢獻。在分析過程中可根據不同的需要和要求,選擇相應的方差分析。
四、應用SPSS軟件的回歸和相關分析
在方差分析之后,李春喜教授主編的第五版生物統計學教材第七章內容為直線回歸和相關分析。根據課程設置,SPSS上機實驗課應設置為回歸分析和相關分析的內容。回歸分析包括線性回歸分析和可轉化的線性回歸分析。其中線性回歸分析包括一元、多元線性回歸,其可通過分析(Analyze)中的Regression選項進入,進入之后可通過選擇Linear選項進行數據的線性回歸分析;可轉化的線性回歸分析,是將非線性數據通冪指數、倒數、等轉化,轉化為可線性回歸的數據,從而進行分析,其可通過Regression里的CurveEstima-tion選項進入。相關分析是一種將客觀事物之間相互聯系反映到數量上,從而說明相關變量之間關系的一種分析。SPSS軟件中可通過分析(Analyze)中相關(Correlate)里的Bivariate選項進行二元變量的相關分析;當實驗要在進行排除其他變量影響下的兩變量相關分析時,可通過選擇相關(Correlate)里的PartialCorrelationAnaly-sis進行偏相關分析;而當研究問題涉及變量較多,眾多變量間的相似性和信息交疊使得我們難以從中提煉出主要信息時,可選擇相關(Correlate)里的Distances來進行距離分析。五、總結本人依據生物統計學的實際教學經驗,將李春喜教授所編生物統計學第五版教材的教學內容與SPSS統計學專業軟件的基本功能相結合,對不同章節的教學內容全部在SPSS軟件中進行操作應用。通過SPSS實驗教學與生物統計學課堂教學的相互照應,必將加深學生對本門的掌握程度,同時在以后的現實應用中也必會起到良好的效果。
作者:馬建輝 張黛靜 姜麗娜 邵云 單位:河南師范大學
生物統計學論文:生物統計學教學創新試析論文
摘要:根據21世紀對生物統計學課程的重新定位,在生物統計學精品課程建設中重點突出了教學方法和教學手段的改革,強化了學生能力的培養。
一、引言
隨著生物科學的發展,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然規律的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生本論文由整理提供物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐本論文由整理提供方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革
(一)加強電子課件及網絡平臺本論文由整理提供建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60-70學時,降到現在的40學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性;(3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒本論文由整理提供有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保障有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,本論文由整理提供許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。
在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
20世紀20年展起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用現代計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。超級秘書網
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有50余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)多方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和科學嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展多方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物本論文由整理提供栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀規律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,得出試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業論文(設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。
精品課程是集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的課程。作為精品課程的載體,應具有的教師隊伍、的教學內容本論文由整理提供、的教學方法、的教材、的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統計學建設成體現現代教育教學思想、符合現代科學技術和適應社會發展進步的需要、能夠促進學生的發展而深受學生歡迎的一門課程。
生物統計學論文:高校生物統計學論文
一、生物統計學課程的地位和作用
生物統計學是生物學學科不同專業學生都應該掌握的一門重要的工具課,是許多高等院校生物學、農學、醫學等專業的必修課程之一。它是現代生物學研究不可缺少的工具,是培養學生科學研究和綜合分析問題能力的重要課程,也是生物學等工作者必備的基礎,同時該課程又是其他專業課程的重要基礎。因此該課程在生物學、農學、林學、醫學、食品、環保等專業中占有十分重要的地位[12]。生物統計學需以生物材料進行研究,但通常所涉及的材料數量較大,很難也沒有必要全部參加試驗,必須通過科學的方法抽取有代表性的試驗個體進行試驗,以獲得相關的數據,實現由樣本推斷總體的重要功能。因此生物統計學與試驗設計緊密聯系,主要講授數據資料收集和整理的方法、數據資料的統計分析方法和手段以及在概率論的基礎上對統計結果做出科學的推斷,從而幫助我們認識研究對象的現象和本質[13]。因此,生物統計學已成為生物科技工作者必備的基礎,也有利于培養和提高大學生的科學研究能力以及獨立分析問題和解決問題的能力,是當代大學生系統的能力培養和的素質教育的具體體現。
二、生物統計學教學存在的主要問題
1.生物統計學教材方面。教材是體現教學內容和教學要求的知識載體,也是教學最基本的工具,它不僅是教師進行教學的依據,而且是學生獲取知識的重要資料,選擇適合教師和學生的生物統計學教材,能夠保障教學過程的順利進行,而且還能提高教學質量,達到良好的教學效果[14,15]。目前,國內所出版的生物統計學教材種類較多,各大高校由于教師和學生的情況不同,在教材方面的選擇和使用也不一樣。盡管如此,目前國內所出版的生物統計學教材主要包括兩大類。及時大類是傳統生物統計學的知識和內容,不涉及統計軟件的介紹和使用,這一大類教材包含兩小類,一類主要側重理論教學,過分強調課程體系的完整性和理論講授,注重公式的推導而忽視了實際應用例題的講解。這類教材忽略了對大學生統計思維和綜合分析問題能力的培養,因此有一定的缺陷。另一類是目前各大高校使用較多的生物統計學教材,該類教材雖然也存在一些必要的公式推導,但更側重于統計學理論與實際結合,清楚介紹每一個統計原理理論后,再通過具體實例分析和鞏固統計學的基本原理和基本方法,注重培養學生分析實際問題和解決實際問題的能力,因此這類教材比較適合現在生物科學等本科專業的使用。但這類生物統計學教材由于不涉及統計軟件的內容,也存在一定的不足。如果教師在授課過程中未涉及一些統計軟件的介紹和使用,那么即使學生掌握了相關的統計原理和方法,學生在復雜的試驗設計及龐大的數據面前可能也會束手無策,即使會計算,在復雜及龐大的數據計算中也可能會算錯,因此可能會得出相反的結論。第二大類統計教材是統計軟件的介紹和使用,如Excel軟件、SAS統計軟件、SPSS統計軟件、DPS統計軟件、R統計軟件等的介紹和使用。生物科學、技術等飛速發展的今天,這類統計軟件發揮了很大的優勢,給科技工作者帶來了極大的方便。但這類教材也存在一定的不足,它只注重統計過程的運算和統計,沒有統計原理的介紹,因此對沒有相關統計學知識或統計學基礎較差的學生或老師來說,即使按照教材上的步驟計算出相應的結果,但也不知道具體的含義,也不知道怎么分析。因此這類教材不適合大學本科生的教學。另外,這兩大類教材要么只注重數理統計方法的講授,要么只重視統計軟件的使用,而忽視了統計學中的數理統計分析方法是建立在正確的試驗設計以及所獲數據資料的基礎上才能發揮正確的作用,這是這兩大類生物統計學教材共同存在的不足之處。因此,目前市場上還未見有統計學理論與實際結合,試驗設計與統計原理相結合,統計軟件與統計學原理相結合的較為完善的生物統計學教材。筆者認為這類生物統計學教材是當前生物科學專業、生物技術專業、生物工程專業、農學專業、醫學專業、食品專業等本科專業較為適合的教材。
2.生物統計學與高等數學方面。①生物統計學與高等數學開課時間上的不一致性。國內許多高等學校生物科學等本科專業的培養方案中都把高等數學課程作為一門必修的基礎課,學生通過對該門課程的學習,系統獲得函數、極限、連續、導數、微積分及常微分方程等基礎知識,它為后續課程的學習和解決實際問題提供必不可少的數學基礎知識及常用的數學方法。而且,通過各個知識點的學習,逐步培養學生具有較為熟練的基本運算能力和自學能力,綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力。更重要的是,高等數學課程是學習生物統計學的關鍵,生物統計學中的許多原理和方法都需要高等數學中相應的知識作為基礎。②生物統計學與高等數學教學上的脫節性。高等數學課程作為生物科學本科專業一門必修的基礎課,各高校均認識到它在生物科學本科專業中的重要性。但長期以來,高等數學和生物統計學均作為兩名獨立的課程開設,一般情況下,高等數學課程由數學專業教師講授,由于數學專業的教師沒有生物學專業的相關知識,不清楚生物統計學課程的知識體系,只注重數學知識的推導、講授。因此所講授的知識內容之間通常存在許多不銜之處,形成了不利于生物統計學課程教學的知識的斷層。同樣,這也是生物統計學中教師難教,學生難學、難懂、難用的原因之一。
3.生物統計學教師知識結構和科研能力方面。常言道,學生需要一滴水,教師至少要有一桶水。生物統計學的教學,相對于其他課程而言,對教師的要求更高,不僅要求教師要有一定的數學知識,較為淵博的統計學知識,還要求教師要有較強的科研能力。教師只有具備一定的數學知識和淵博的統計學知識,才能很好把握生物統計學相關原理、理論、統計分析方法等。具備較強的科研能力,才能很好將生物統計學相關原理、理論、統計分析方法與實際相結合,才能很好地進行案例教學。4.考試制度方面。考試制度在高等教育中占有非常重要的地位,考試是教學質量評價的一項重要指標,它既是對教師教學質量的反映,也是對學生學習效果的檢驗。考試制度是否合理
,決定著教學質量的好壞以及學生學習積極性是否能得到較大限度地調動[16]。但是現階段我國許多高校的考試制度較為死板,缺乏合理性和靈活性。如在學期期末考試中規定一定數量的題型,當然,這種考試制度對于規范考試是必須的,但是應該根據具體課程而定,而不能一概而論。就生物統計學課程而言,如果規定一定數量的考試題型(比如四種題型),那么教師只能根據考試規定勉為其難考慮四種題型。比如說名詞解釋、填空、問答、計算這四種題型。很明顯,這種考試方式只是較為死板的考試,不能真證體現生物統計學課程的本質,不能很好考察學生對生物統計學原理的掌握及運用。
三、生物統計學教學策略
針對目前生物統計學存在的問題,筆者根據自己近十年的生物統計學教學實踐,就如何提高生物統計學的課堂教學效果,提出如下建議。
1.選擇合適的教材并優化教學內容。教材是教學最基本的工具,選擇適合的生物統計學教材,能夠保障教學過程的順利進行,并能提高教學質量。針對目前市場上的不同種類教材,結合學生的實際,選擇統計學理論與實際相結合,試驗設計與統計原理相結合,統計軟件與統計學原理相結合的生物統計學教材進行教學較為合適。據筆者過去的教學實踐,該課程授課內容不宜過多和過深,授課內容過多學生精力會分散,分不清重點,而過深則影響學生的接受效果[17]。因此應根據學生實際優化教學內容,堅持以試驗研究實例為線索,以科學的試驗研究方法為主線,理論原理和實際例子相結合,從試驗研究的選題和設計、試驗方案的制定和實施、試驗數據的收集和整理到試驗數據的統計分析,做出科學的推斷等,盡可能把抽象的統計學概念和原理轉變為具體的實例,提高學生的學習興趣,使其更好地理解和掌握所學的課程內容[7]。很好激發學生學習生物統計學課程的興趣,從而更好地提高教學效果和教學質量。
2.處理好高等數學和生物統計學的關系。高等數學作為生物科學本科專業的基礎課,是學習生物統計學的關鍵。一方面,高等數學一般在及時學年開設,因此生物統計學安排在第二學年開設為宜,這樣能避免高等數學和生物統計學課程開設在時間上形成的斷層,有利于學生對生物統計學的學習。另一方面,高等數學和生物統計學不應分別讓不同專業的教師講授,而均應由生物學專業教師講授,因為生物學專業的教師清楚生物統計學課程的知識體系,在講授高等數學時,能夠根據生物統計學的相關原理和內容,優化高等數學的教學內容,有側重點進行知識的講授。從而能避免生物統計學與高等數學教學在知識上的脫節性,也有利于學生對生物統計學的學習。
3.提高自身知識結構和科研能力,注重案例教學。生物統計學教材大多理論性強,內容枯燥,容易使學生產生厭煩感。照本宣科的傳統授課方法,更會使學生失去興趣,對于培養學生的獨立思考能力和創造能力十分不利。在現代教學中,教師既是知識的傳授者,也是教學活動的組織者,在教學過程中起到關鍵的作用,教師知識水平的高低直接影響學生的學習效果[18]。因此教師應不斷加強對生物統計學基本原理、基本理論和基本方法的學習與實踐。另外,教師還應不斷加強自身的科研能力,在教學過程中將自己的科研工作或生產實踐案例貫穿到教學中,以自身科研實例輔助教學,增加學生的學習興趣,培養學生的統計學思維以及對統計學的實際應用能力。
4.加強試驗設計的教學和實踐。試驗設計又稱為實驗設計,它以概率論和數理統計的原理和方法為理論基礎,科學地、經濟地設計研究方案的一項技術。一個良好的試驗設計,可以用最少的實驗次數,得到足夠的實驗數據,從而能減少人力、物力和財力的投入[6]。由于生物統計學理論性和實踐性較強,且涉及大量的數學公式、抽象的概念和復雜的內容。因此在生物統計學的教學中應充分調動學生學習的主動性,加強學生對生物統計學原理、知識的理解和綜合運用,強化學生綜合試驗設計的鍛煉及其應用。提高學生利用統計原理、方法分析和解決實際問題的能力。生物統計學教學中,一方面,教師應該有淵博的統計學知識及其豐富的科研經歷,另一方面,應讓學生走出教室,加強實踐,使學生不但能夠掌握統計分析的原理和方法,而且可以解決一些生產中的實際問題,真正達到生物統計學教學的目的。
5.改革傳統的考核方式,著力培養學生綜合運用生物統計學知識的能力。很多學校傳統的考試以閉卷筆試的考核方式為主,試卷內容主要測重基本概念、理論知識和方法的考核,期末考試成績基本決定了學期的成績,這種考試方式造成的結果是學生平時可以不聽課,考試前通過突擊,也能考合格,但考后就可能全忘了。更重要的是學生學完生物統計學,學期考試后,都不知道學了些什么,更不知道怎么用,到做畢業論文需用到統計學原理和知識時,很多學生不會用或者亂用。一些高校期末考試總評成績由平時成績、期中成績和期末成績三部分組成。這種方式在一定程度上重視了學生平時學習情況和期中考試成績,避免了期末考試成績基本決定了學期成績的弊端,但是某些高校規定了每門考試課必須有四種以上的題型,對于一般的學科而言,這種規定也許是可行的,但對于生物統計學而言,這種規定是不合理的。因為生物統計學的教學主要是培養學生綜合運用統計學原理和知識的能力,培養學生如何進行試驗設計、試驗數據的統計、分析以及對統計結果的解釋等。因此筆者認為,對于生物統計學的教學,教師應從學生的實際情況出發,以培養學生綜合運用統計學原理和知識為目標,合理講授統計學的相關內容。期末考試以開卷考試為宜,學期總評成績由平時成績、期中成績和期末成績三部分組成,考試題型只需考察計算題和試驗設計題兩種題型,即重點考察學生對基本知識的掌握程度及靈活運用統計學原理和方法解決實際問題的能力。生物統計學是一門理論性較強的應用學科,涉及的內容多、公式多、概念多,對學生而言,難懂、難記、更難用,而且很多學生不愿意學習。因此在生物統計學教學過程中,教師應從學生的實際情況出發,選擇合適的教材并優化教學內容,提高自身知識結構和科研能力,改變教學方法,加強試驗設計的教學和實踐,改革傳統的考核方式,著力培養學生綜合運用生物統計學原理和知識的能力為教學目標,充分調動學生學習生物統計學的主動性和積極性,同時增加學生上機學習統計軟件的操作,掌握EXCEL、SPSS、DPS等統計軟件的使用,提高學生利用生物統計學的原理和相關統計軟件解決實際問題的能力。
作者:張以忠鄧琳瓊工作單位:畢節學院地理與生命科學學院
生物統計學論文:創新生物統計學教學強化能力培養論文
編者按:本文主要從引言;二十一世紀對生物統計學課程的重新定位;教學方法和教學手段的改革;加強實踐教學,注重學生能力培養進行論述。其中,主要包括:實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標、生物統計作為數理統計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程、新世紀對生物統計學課程提出的新要求、生物統計學對大學生素質培養的作用、生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論、加強電子課件及網絡平臺建設、將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合、長期堅持教育教學方法及教學規律的研究等,具體請詳見。
摘要:根據21世紀對生物統計學課程的重新定位,在生物統計學精品課程建設中重點突出了教學方法和教學手段的改革,強化了學生能力的培養。
關鍵詞:生物統計學;精品課程;教學改革
一、引言
隨著生物科學的發展,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然規律的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位。
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革。
(一)加強電子課件及網絡平臺建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60-70學時,降到現在的40學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性;(3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保障有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。轉在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養。
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
20世紀20年展起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用現代計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有50余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)多方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和科學嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展多方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀規律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,得出試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業論文(設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。
精品課程是集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的課程。作為精品課程的載體,應具有的教師隊伍、的教學內容、的教學方法、的教材、的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統計學建設成體現現代教育教學思想、符合現代科學技術和適應社會發展進步的需要、能夠促進學生的發展而深受學生歡迎的一門課程。
生物統計學論文:統計學思想與三型理論在生物醫學科研中的應用
【關鍵詞】 統計學; 生物醫學; 實驗設計; 統計分析
在生物醫學科研工作中,人們面對的是具有極大變異性的生物體,而研究具有變異性事物或現象的變化規律,離不開統計學的思維方法和技術手段,因此,統計學起著不可替代的作用。遺憾的是統計學的理論比較深奧,要考慮的問題非常多,應用時靈活性又非常大,每當實際工作者(包括科研工作者、臨床醫生、雜志編輯等)要運用較復雜的實驗設計知識和統計分析知識時,常感到心中無底,有時甚至望而生畏。問題的癥結并非出自于實際工作者本身,主要原因應該歸結于現行的醫學(或衛生)統計學教科書。因為傳統的統計學教科書中所寫的內容幾乎都是經過統計學工作者加工后的半成品,它們是一代又一代統計學工作者經過多年“修剪”出來的“標準型”。實際工作者拿著自己的問題(通常是披著假象的“表現型”),試圖通過比照這些“標準型”找到解決問題的辦法,但“表現型”與“標準型”之間常常并非一致,因此,盲目套用十有八九會出錯。要想不出錯,必須弄清每個“表現型”的本質(即問題的“原型”),倘若能將“原型”正確地轉變成對應的“標準型”,問題也就迎刃而解了。也就是說,一本好的統計學教科書應該明確講述與每個實際問題對應的前述“三型”(不能只講述“標準型”),實際工作者才可以少花時間和精力,學到統計學的精髓,才能 在生物醫學科研工作中發揮統計學的作用,真正達到提高統計學的應用水平和提高科研質量的目的。
1 時代呼喚正確的統計學思想
生物醫學技術日新月異,對統計學提出了越來越高的要求。時代呼喚正確的統計學思想,而不是照抄和盲目套用那些繁瑣的統計學公式。正確的統計學思想是什么?是用辯證的思維去觀察事物,是用透視的眼光去洞察事物,即能夠透過現象看本質的統計思維模式,概括起來為“八性”和“八思維”。 統計學在看待事物和處理問題時,離不開下列“八性”,即“延展性與概括性”、“隨機性與均衡性”、“系統性與代表性”和“自悖性與相合性”。同時,還離不開下列“八思維”,即“從靜態思維到動態思維”、“從正向思維到逆向思維”、“從簡單思維到復雜思維”和“從橫向思維到縱向思維”。
2 統計思維模式的“八性”和“八思維”
2.1 “八性”
2.1.1 延展性 人們所面對的研究對象的數目往往是無限大的,逐個加以研究幾乎不可能,有時具有很大的破壞性(如貴重的精密儀器設計質量的實驗研究),統計學告訴人們可以只研究其中很小一部分,由此去推論總體的規律性。例如,根據幾十人,最多幾百人的臨床試驗研究,就能決定一種新藥是否可以用于臨床診治某些疾病,這就是說統計學具有延展性。
2.1.2 概括性 統計學不是堆放全部數據的倉庫,而是抽象出數字特征,用以概括表達數據的內在規律性,不僅形象生動,而且言簡意賅。例如:測出一萬個正常成年人的血壓值,計算出平均值、標準差和95%正常值范圍和總體均值的95%置信區間,就等于掌握了這一萬個血壓數值的變化規律,這就是說統計學具有概括性。
2.1.3 隨機性 在自然界(特別是生物醫學研究)中,由于變異性的普遍存在,又由于通常無法研究總體中的全部個體,隨機抽樣研究是確保樣本具有代表性的重要措施。例如:每個正常成年人的血小板數值并非一樣,若將全國正常成年人的血小板數值都測量出來,自然就知道了全國正常成年人的平均血小板水平了,但測定的數量太大,費用、時間和人力都承受不起;若從全國各地隨機抽取(不是人為選取)最有代表性的一部分正常成年人,由他們的測定值也能較好地估計全國正常成年人血小板的平均水平,估計的結果是否足夠,主要取決于隨機化的效果(它體現了代表性的好壞)和樣本含量的大小,這就是統計學上十分強調的隨機性。
2.1.4 均衡性 與研究問題有關的因素往往很多,作為試驗分組的因素通常是反復挑選出來的為數較少的幾個,由它們決定的各小組之間在其他因素方面是否均衡一致,將直接關系到結論的正確性!例如,要考察一種新藥的療效如何,若試驗組患者使用新藥,對照組患者使用目前市面上治療該病好的藥,但由于患者入組時未進行嚴格的隨機化。結果發現,年齡大的患者比較保守,絕大多數都進入了對照組,試驗結果顯示,新藥療效優于對照藥療效,但這個結論卻令人懷疑,因為兩組患者在年齡上相差懸殊,況且,往往年齡大的患者病情較重、患病時間較長,難以治愈。所以,要使實驗研究的結果具有較高的可信度,組間的均衡性是不可忽視的,這就是統計學上特別強調的均衡性。
2.1.5 系統性 實際工作者在科研中經常“顧此失彼,丟三落四”,應當系統地地考慮問題,以免所做的研究工作前功盡棄。任何一項科研工作,從開始構思到得出結論,需要經歷很多步驟,其中任何一步考慮不周,都可能會使整個研究失敗。比如,實驗設計錯了或數據整理的格式錯了或統計分析方法選擇錯了或結果解釋錯了,都可能導致結論的錯誤,這就是說在統計學上考慮問題要、系統,方可得出正確結論。
2.1.6 代表性 統計學不單純是處理實驗數據的 學問,它更關注實驗數據的來源和專業含義。這意味著強調實驗數據的代表性如何,它肩負著誰的使命,它將為誰說話。更明確地說,實驗數據反映的信息是否、,將直接影響結果和結論的正確性。例如,若想通過抽樣調查了解全國正常成年人的身高的平均水平,若在北方地區與南方地區抽樣的人數與當地正常成年人的人口數不呈正比例,當北方地區抽取的人數占的比重大了,其身高數據的樣本平均值會明顯高于全國相應指標的平均水平,反之亦然。這就是說,樣本必須具有很好的代表性,在此基礎上,由足夠大的樣本去推論總體的規律性才不會出錯。
2.1.7 自悖性 統計學中的方法并非總是萬能的,有時不同方法處理同一個實際問題其結果是自相矛盾的;有時統計學結論與專業結論是不相容的。例如,Simpson(1951)提出的關于吸煙與否是否會導致肺癌發生的調查資料,不同的分析策略,將得到自相矛盾的結論[1~2]。
2.1.8 相合性 統計學不能脫離專業知識,應根據研究目的、設計類型、資料特點,選擇合適的方法描述和分析資料,整個過程應具有相合性。例如,有人為研究兩種檢測方法檢測同一批患者的血樣,看結果是否具有一致性,每次檢測都有4種可能的診斷結果,即正常、輕度病態、中度病態、重度病態,研究者將檢測結果寫成兩行,及時行是甲法檢測全部患者所得到的結果,第二行是乙法檢測全部患者所得到的結果,這樣記錄和整理資料,其統計分析方法也就跟著發生了改變,就不可能達到原先想達到的研究目的了。這就是說在統計學上應注意相合性。
2.2“八思維”
2.2.1 從靜態思維到動態思維 很多人習慣用靜態思維模式取代動態思維模式,因為靜態條件下,可使復雜問題變得非常簡單。事實上,這樣做在很多場合下得出的結論是經不起推敲的或經不起時間考驗的,更確切地說,其結果不具有“重現性”。例如:有人用某藥治療某病患者6人,治愈3人,便得結論:該藥對該病的治愈率為50%。請問錯在哪?很顯然,在如此小的樣本上,顯示出的藥物療效具有一定的偶然性,誰也沒有把握斷言,再用該藥治療該病患者100人,會有多少患者能夠被治愈。應當在較大范圍內選取較多的該病患者用此藥進行治療,并對所獲得的實驗結果進行統計學推斷,以95%以上的置信度推斷此藥對該病的治療效果如何,其結論才能令人信服。
2.2.2 從正向思維到逆向思維 統計學的教與學,一般都是從正面入手,學習者只知道一些常規的做法,但一碰到實際問題與所學的內容不一樣時就不知道該怎么辦,常常是生搬硬套。然而,當教學過程中,不僅從正面講授,還注意從反面揭示誤用統計學的案例,可使學習者“吃一塹長一智”,痛定思痛,立志認真學好統計學,轉被動學習為主動鉆研,勤于動腦,勇于實踐,效果必然明顯。這就是“逆向統計教學法”成功之奧秘。
2.2.3 從簡單思維到復雜思維 美國于1958年開始在外科手術中采用麻醉劑氟烷,到1962年突然掀起一場風波—— —麻醉劑氟烷有嚴重的副作用,導致部分患者病情惡化、發熱、肝臟大片壞死而死亡。這關系到麻醉劑氟烷能否繼續使用!這場風波產生于簡單思維,因為某些人僅根據部分病例的表現得出了虛假結論。后來進行大量調查研究,將各種混雜因素對結果的影響盡可能降到低限度,借助統計學考慮問題的均衡性和系統性,從而平息了風波,體現了復雜思維的價值。
2.2.4 從橫向思維到縱向思維 當人們希望了解事物的內在聯系時,不僅要進行橫斷面研究,還需要進行縱向追蹤研究。因為橫斷面研究只能揭示事物之間的靜態聯系,而且,有些觀察到的聯系可能帶有一定的假象,甚至說不清楚誰是原因,誰是結果。縱向追蹤觀察,則可以比較真實地展現事物內在的聯系和發展變化規律。例如,同時調查15~25歲的一群人的身體發育情況與對一群15歲的人連續觀察身體發育情況10年所得的兩批調查數據,其結果和結論可能相差很多,前者的結論僅供參考,若質量控制做得好,樣本足夠大,則后者的結論具有很高的可信度,對未來的研究和政策制定具有更大的指導意義。
3 統計學三型理論[3,4]
3.1統計學三型理論概述 進行生物醫學科研工作離不開統計學,而要想把統計學應用正確,又離不開正確的統計思想。正確的統計思想由前述的“八性和八思維”組成,其精髓是“透過現象看本質”。事實上,很多與統計學有關的實際問題,均以“表現型”的面貌呈現在人們的面前,表現型常常帶有假象,直接依據“表現型”去盲目套用傳統的統計學教科書上的“標準型”,十有八九會出錯,因此,要想正確運用統計學,必須弄清反映“表現型”本質的“原型”,將“原型”正確轉變成“標準型”后,就很少會出錯。這樣一種由筆者創立的可有效解決問題的新理論,被稱為“統計學三型理論”[3,4]。
3.2 統計學三型理論應用舉例 統計學三型理論聽起來好象很抽象,其實,它卻非常具體、實在。請看來自生物醫學科研的兩個簡單實例,不僅很容易理解這個理論,而且會發現此理論大有用武之地。
例1 某研究者希望考察A、B兩藥物升高白細胞的療效,以用藥前后白細胞的改變值作為評價 療效的指標,設計了如下的4個組,每組用20只小鼠,觀察白細胞的數值。第1組:空白對照組第2組:單用A藥組第3組:A、B藥聯合使用組第4組:第3組的空白對照組請問:這樣設計實驗錯在哪里?對差錯的辨析與釋疑 這位研究者給出了該實驗設計的“表現型”,它不能很好地實現原先的研究目的。事實上,沒有必要設置兩個空白對照組,白白地浪費了20只小鼠。事實上,要想揭示A與B藥聯合使用后是協同作用還是拮抗作用,不僅需要A、B藥聯合使用組和單用A藥組,還需要單用B藥組,故與本實驗研究對應的實驗設計的“原型”為下面的結構: 第1組:空白對照組 第2組:單用A藥組第3組:單用B藥組第4組:A、B藥聯合使用組若確實按此“原型”所決定的結構去做實驗,各組均有20個白細胞的改變值,如何對數據進行統計分析呢?很多人又盲目地去套用傳統的統計學教科書,認為這是一個“單因素4水平設計定量資料”,便不假思索地選用“單因素4水平設計定量資料的方差分析”處理此資料。這樣做仍是被表面現象迷惑住了,因為4個組可能會有三種情況,及時種是真正的單因素4水平設計;第二種是兩個或多個因素水平不組合而成的四個組;第三種是兩個各有 2水 平的因素的水平組合而形成的四個組。只有弄清究竟屬于這三種情況中的哪一種,才能選用合適的統計分析方法予以處理。本例屬于第三種情況,將這個“原型”正確地轉變成對應的“標準型”后,其結構見表1。
表1 A與B藥單用及聯合使用的實驗設計模式(略)
表1的結構在統計學上被稱為兩因素析因設計或2×2析因設計,若其定量資料滿足參數檢驗的前提條件(通常為獨立性、正態性和方差齊性),應選用兩因素析因設計定量資料的方差分析處理資料為宜,否則,需要尋找合適的變量變換方法,若變換后的數據滿足參數檢驗的前提條件,再對其使用前述方法處理。例2 某臨床醫生收集到一組臨床資料,見表2。該醫生用成組設計定量資料的 t 檢驗對表中的8組數據進行了兩兩比較,試問這樣做其錯誤的實質是什么?對差錯的辨析與釋疑 顯然,表中的定量測定結果受到兩個實驗因素(組別與時間)的影響,而成組設計定量資料的 t 檢驗通常只適合處理單因素兩水平設計(或叫成組設計)定量資料。換句話說,原作者將該資料人為地拆分成多個單因素兩水平設計定量資料,割裂了整體設計,每次分析資料的利用率很低,又無法考察因素之間的交互作用對測定結果的影響,故結論的可信度降低。其錯誤的實質是不認識該定量資料所對應的真正的實驗設計類型是什么,僅根據“表現型”去盲目套用統計學教科書上的“標準型”,從而犯了嚴重的錯誤。那么,該定量資料所對應的“原型”究竟是什么? 改變一下列表的格式,就很容易辨別出其“原型”,
“組別”是實驗分組因素,即全部患者被分成互相獨立的兩組,而每組中的每位患者都要在4個不同時間點上被重復觀測“胃電圖平均波幅”的數值,各組患者在“測定時間”這個因素上被重復觀測,而且,整個實驗涉及兩個實驗因素,故此表格所對應的實驗設計叫做“具有一個重復測量的兩因素設計”。表3的結構既是該實驗所對應的“原型”,也是其“標準型”。若其定量資料滿足參數檢驗的前提條件(通常為獨立性、正態性和方差齊性,但重復測量資料不滿足獨立性,需要用高級統計技術予以處理),應選用具有一個重復測量的兩因素設計定量資料的方差分析處理資料為宜,否則,需要尋找合適的變量變換方法,若變換后的數據滿足參數檢驗的前提條件,再對其使用前述方法處理。 值得一提的是,術前的測定結果在兩組中應相等,否則,沒有可比性。若確有差別,可將其視為“協變量”,采用具有一個重復測量的兩因素設計定量資料的一元協方差分析方法處理此資料更為妥當。 以上通過分析兩個簡單的實例可知,統計學三型理論與我們的日常生活和科研工作都密切相關,無論是簡單的還是復雜的與統計學有關的實際問題,幾乎都可運用此理論作出合理的解釋或找到正確的處理方法,有利于提高統計學的正確運用水平和科研工作的質量。
生物統計學論文:高校生物統計學實驗教學方法改革與實踐
高校生物統計學實驗教學方法改革與實踐
生物統計學是一門理論性、應用性和實踐性較強的專業基礎課,是數理統計的原理和方法在生物學中的應用[1]。學生科學研究能力的培養與生物統計學實驗教學密切相關,高校課程體系除把其作為專業基礎實驗課外,還把其作為素質教育中的重要課程。通過這門課程的系統學習,不僅能夠培養學生的邏輯思維能力,還能培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。實驗教學是培養學生理論聯系實際,提高創新意識和實踐能力的重要環節[2]。通過《生物統計學》實驗教學,可以培養大學生的歸納推理本文由論文聯盟//收集整理能力、科研能力,也為大學生畢業論文的設計以及畢業后的科學研究等奠定良好基礎,有利于培養學生的實踐能力和創新能力。以往,生物統計學以單純理論教學為主,不設或很少開設實驗課,其實驗教學有待進一步加強。因此,我們結合《生物統計學》的基本原理,利用計算機和統計軟件,開設了《生物統計學》實驗課,并嘗試對該課程的實驗教學方法進行探索和改革。
1 優化實驗教學內容,注重能力培養
生物統計學實驗是培養大學生科研素質、試驗設計及其統計分析能力的基礎,其實驗教學內容的設置直接影響學生對生物統計學的理解程度,它在培養學生科研能力和應用技能方面起到重要作用。在實驗教學過程中,我們把常用的統計軟件和統計方法引入實驗教學中。根據生物統計學教學大綱,在教學過程中,優化整體設計,以完整性、系統性、實用性為原則,基礎實驗與應用實驗相結合,將生物統計學實驗課程設計為一個有機結合、互相連貫的整體。在《生物統計學》實驗教學過程中,我們利用計算機輔助實驗教學,從以下幾個方面開設實驗課:(1)《生物統計學》某章節理論知識講授完之后,利用計算機和相關統計軟件,開設相應的實驗課。(2)學生參與試驗設計和試驗數據統計分析。學生要在生產實踐或實驗室設計試驗,親自參與試驗數據的采集,并對試驗數據進行統計和分析,這樣有利于加深學生對所學內容的理解。
2 優化實驗結構,培養創新能力
根據生物統計學實驗教學大綱和課程要求,其實驗分為基礎性實驗、綜合性實驗、提高性實驗三個層次。基礎性實驗為及時層次,以實際案例驗證和再現基本原理為目的,加深學生對理論知識的掌握。例如按照例題借助計算機利用excel繪制常用統計圖以及進行數據描述統計分析設置為基礎性實驗。綜合性實驗為第二層次,理論和實踐分析相結合,以培養學生發現、分析、解決問題的能力為目的。例如利用excel進行統計假設檢驗、利用spss和sas軟件進行方差分析和回歸分析等為綜合性實驗。根據第二章試驗資料的整理與特征數的計算,讓學生利用excel對不同類型資料進行整理,繪制相關統計圖表,培養學生實際操作能力,并要求學生在實驗過程中要有探索意識,對培養學生的創造意識很有幫助。提高性實驗為第三層次,以設計試驗為目的,主要在開放實驗室進行。學生可根據專業特點、知識結構和興趣,設計試驗內容,教師指導學生查閱文獻、分析資料、提出假設,引導學生互相討論,激發學生的興趣,逐步完成試驗。在這一過程中,發展了學生的個性和主觀能動性,鍛煉了學生創新思維,培養了學生試驗設計及其統計分析的能力,為將來完成畢業論文設計和進行科學研究打下了堅實基礎。
3 運用多媒體技術和統計軟件,優化實驗教學方式
隨著多媒體技術的發展和多媒體設備的普及,多媒體課件在教學中的應用越來越廣泛。多媒體課件因其容量大、展示靈活,而且集圖像、音頻和視頻于一體,為教學創造了廣闊的空間。實驗教學過程中多媒體技術的適當應用可起到直觀教學的目
的[3]。為了提高實驗教學效果,我們將excel、spss、sas等 軟件與《生物統計學》實驗教學有機結合起來,在計算機上利用相關統計學軟件進行實踐操作,改革傳統的教學方法,顯著提高了《生物統計學》的教學效果,并有效提高了學生應用《生物統計學》解決實際問題的綜合能力。例如利用統計軟件開設回歸分析實驗教學時,創設情境,設置如下問題:(1)如何確定因變量與自變量之間的回歸模型;(2)如何根據樣本觀測數據,估計未知參數,檢驗回歸模型及;(3)在眾多的自變量中,讓學生判斷哪些變量對因變量的影響是顯著的,哪些變量的影響是不顯著的。
4 改革實驗教學考核方式,注重學生能力考查
成績考核是促進學生復習、鞏固所學知識, 并對教學效果進行檢查的重要方法[4]。生物統計學實驗教學的目的除了加深學生對理論知識的理解外,培養學生實踐能力和科研素質,更重要的是培養學生設計試驗的能力和統計分析能力。因此,我們制定出能反映學生能力的綜合評估指標:一是平時實驗考核,包括出勤、紀律、動手操作能力、團結協作、實驗完成時間等,占總成績的30%;二是實驗報告考核,占總成績的40%,每次實驗結束后5d交實驗報告,以班級進行批改,重點批閱實驗結果、討論與分析,若發現問題,及時糾正和解決。三是期末實驗考核,占總成績的30%。就是在期末時安排單獨的實驗操作考試,分為上機操作和筆試2個部分。上機操作考試要求學生在規定時間內上機進行實例操作分析,教師的評分以學生基本操作為主,并輔以相關理論問題進行提問,試探學生是否具有積極主動性和創新能力。筆試題包括基礎性實驗、綜合性實驗和提高性實驗的內容,涉及實驗原理、操作步驟、結果、討論與分析等方面,目的在考查學生對知識的掌握程度,能否靈活運用相關統計方法分析和解決問題等。
5 語結
教學改革是時展的要求,教育改革是社會發展的必然趨勢。實踐證明,開設《生物統計學》實驗教學后,培養了學生試驗設計的能力,使學生掌握了正確收集、整理試驗資料的方法、常見統計方法,最終目的是培養學生能利用生物統計方法對試驗資料進行正確的統計分析,得出科學合理的結論。
生物統計學論文:生物統計學精品課程建設的實踐與體會
摘 要:根據21世紀對生物統計學課程的重新定位,在生物統計學精品課程建設中重點突出了教學方法和教學手段的改革,強化了學生能力的培養。
關鍵詞:生物統計學;精品課程;教學改革
一、引言
隨著生物 科學 的 發展 ,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然 規律 的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新 教育 理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位。
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域, 計算 機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革。
(一)加強 電子 課件及 網絡 平臺建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60 - 70學時,降到現在的40學時左右) ,如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、 參考 文獻 、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如: (1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”; (2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性; (3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”) ,老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保障有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的 歷史 ,許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。
在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養。
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在 計算 機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
20世紀20年代 發展 起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而 電子 計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用 現代 計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有50余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)多方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和 科學 嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展多方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀 規律 ,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,得出試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業 論文 (設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計) 。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。
精品課程是集科學性、先進性、 教育 性、整體性、有效性和示范性于一身的課程。作為精品課程的載體,應具有的教師隊伍、的教學內容、的教學方法、的教材、的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統計學建設成體現現代教育教學思想、符合現代科學技術和適應社會發展進步的需要、能夠促進學生的發展而深受學生歡迎的一門課程。
生物統計學論文:生物統計學試驗設計教學改革思考
1《生物統計學與試驗設計》教學中面臨的突出問題
1.1課程較難,學生無法理解
長江大學農學院在二年級上學期開設該課程,是由于學生已經學習了《高等數學》、《線性代數》和《概率論》等該課程所必需的先修課程。但是大一學生整學期進行大類學習,農學相關的課程中僅僅學習了植物學,其他專業課基本沒有開設,導致學生對農學專業十分陌生。該課程的特點之一是需要接觸大量田間試驗的相關實例,而學生在這方面十分欠缺,因此在理解上存在很大困難。另外,學生們從未參與過科學研究活動,也沒有接觸過試驗設計,因此沒有重視該課程,認為學不學無關緊要。從考試情況來看,考試成績呈現正態分布,多數學生僅僅處于及格階段。學生對基本的計算方法已經掌握,但是對細節掌握不好;且只懂得如何進行簡單的統計分析,不懂得如何設計試驗,更不了解進行科學試驗需要經歷哪些步驟。
1.2課程抽象,理論繁瑣,公式復雜,學生毫無興趣
《生物統計學與試驗設計》是應用數理統計方面的原理和方法解釋生物學現象、解釋自然規律的學科,屬于應用統計學的一個分支。該課程中含有大量的公式、理論和概念,十分抽象,普通學生根本難以理解。因此,學生普遍反映該課程學習起來非常枯燥,學習積極性不高,甚至有很多學生根本不上課,考試復習時直接記憶書上的公式。此外,為了改善教學效果,往往會給學生留課后作業,幫助他們理解。但是,由于作業計算量大,需要花費大量時間,導致學生對該課的學習更無興趣。
2《生物統計學與試驗設計》教學改進思路
2.1改變教學思路,多讓學生參與科研,以科研帶動課程教學
《生物統計學與試驗設計》是一門與實踐聯系十分緊密的課程,因此在實踐中讓學生理解該課程的理論和試驗設計方法顯得十分必要,因此可以變抽象為具體,變繁瑣為簡單,收到非常好的教學效果。該課程總課時為60課時,其中理論課為50課時,實驗課為10課時。可以適當增加實驗課的比例,在實驗課上多講試驗設計,將理論課與實驗課融合起來,便于學生理解。此外,長江大學農學院連續多年來一直開展“兩基三段式”教學,許多學生在大一結束時就進入老師的團隊進行科學研究。對于這樣的學生,任課老師可以在他們的科研活動過程中與團隊老師共同指導,幫助他們正確設計試驗,順利開展科研,并且指導他們進行統計分析。對于沒有參加科學研究的同學,可以由參與科研的同學組成興趣小組,將研究過程對沒有參與科研的同學進行講解,幫助他們認識試驗設計、試驗過程及后期數據如何進行統計分析。此外,教師可以多給學生講解自己科研過程中的實例,幫助學生理解。如筆者曾從事了水稻粒型基因的挖掘工作,曾經構建了一些遺傳群體,并進行了不同材料之間的比較。該科研活動中需要用到的基本統計學方法包括統計描述(平均數和標準差等)、方差分析、t測驗、χ2檢驗和相關性分析等。可在教學過程中結合這些實例給學生講解,讓他們覺得這門課不是那么遙不可及,能為自己將來進行科學研究奠定基礎,由此增加他們的學習興趣。另外,在講解試驗設計過程中,教師可以穿插一些曾經科研過程中的經驗和教訓,讓學生明白怎么樣的試驗設計是好的,在設計過程中應注意哪些問題,避免以后犯錯誤,同時還可以起到活躍課堂氣氛的作用。
2.2針對課程特點,多種教學方法相結合,達到事半功倍的效果
《生物統計學與試驗設計》內容抽象,理論性強,枯燥無味,且公式繁瑣、計算量大,因此單一的教學方法很容易讓同學們注意力不集中,嚴重影響教學效果。在教學過程中,需要授課教師根據不同的教學內容采用多種不同的教學方法。目前,長江大學幾乎所有教室都安裝了多媒體。多媒體教學可以使學生們對生物試驗有直觀具體的認識,部分解決該課程抽象枯燥的缺點,而且可以加快教學進度,因此受到了學生的一致歡迎。在教學過程中,可以適當增加圖片、視頻等信息,增加學生的感官認識,便于學生理解,活躍課堂氣氛,增加學生的學習興趣。而在進行公式推導時,就要在黑板上一步步講解和演算,將推導過程詳細羅列出來,便于同學們掌握。在統計分析部分的講解中,要明確學生應該掌握的重點內容,即如何讀懂分析的結果,并根據結果解釋生物學現象,并指導農業生產實踐。在計算機高速發展的今天,統計學家已經開發出了數量龐大的統計軟件,這些軟件中具代表性的有Excel、SPSS和SAS等。應當加大軟件講解的力度,著力幫助學生深入理解數據統計分析的應用范圍和使用方法,使他們能正確使用軟件,并能讀懂軟件分析的結果,能根據結果對生物學現象進行解釋。此外,該課程的教學不能僅限于課堂,要逐步實行開放式教學。將教學教案等教學文件通過網絡平臺傳給學生,建立相關的QQ群,并主動告知自己的電子郵箱,方便與學生交流。同時要定期安排答疑,遇到學生反映較多的問題,還可以找集中的時間統一、詳細再講解一遍。
3結語
《生物統計學與試驗設計》理論性強,內容多,概念公式多,學生們普遍反映學習起來枯燥乏味,學習興趣不大,教學效果也不好。教師在教學過程中,要通過各種方式調動學生的積極性,將抽象的內容具體化,使學生易于接受。同時采用多種教學手段,幫助學生理解和掌握課堂上所講的內容。另外還要讓學生多參與科研,在科研中啟發他們對于該課程的認識,并將書本上的知識應用在實際科研過程中,以提高教學效率,改善教學效果。
作者:邱先進 張文英 李俊凱 單位:長江大學農學院 主要糧食作物產業化湖北省協同創新中心
生物統計學論文:高等師范院校生物統計學課程考核方式研究
摘要:“生物統計學”作為普通高等師范院校生物專業的專業基礎課程,有較強的實踐性和應用性.目前該課程的考核方式主要為試題考核,不能適應課程的發展.筆者通過多年的教學實踐,提出了把生物統計學的考核與學生的畢業論文結合起來,采用開放式考核的方式,考核學生對“生物統計學”課程的學習掌握程度.教學實踐證明:此種考核方式提升了學生對該門課程學習主動性和積極性,提高了學生的專業應用能力水平.
關鍵詞:生物統計學;開放式考核;畢業論文
0引言
當前,我國的高等教育正處在改革和發展的關鍵時期,高等教育如何才能更好地適應新時代的發展和需要,這是每一個從事高等教育的人必須認真思考的問題.深化高等教育綜合改革的工作也在有序推進.高校應該在人才培養模式和實踐教學等關鍵環節進行綜合改革,高校教師應該加強教學研究和教學改革工作,對人才培養模式進行改革.其中,課程教學內容、教學方法以及考核方式等方面的改革尤顯重要.下面將對普通高等師范院校“生物統計學”課程如何改革考核方式進行一些探討.
1“生物統計學”課程的地位和作用
“生物統計學”是一門應用數學,是高等師范院校生物學專業本科生的專業基礎課程.該課程要求學生能夠運用統計學原理和方法來分析和解釋生物學界的各種現象,對實驗所獲得的數據能進行科學分析,從而做出符合實際的推斷,生物統計學已成為生物科學研究所必需的重要手段.實驗設計本身并不是生物統計學的內容,但是,只知道統計分析方法,而不知道如何設計符合統計學要求的實驗,知識并不系統、.因此,多數統計學教材都加入了實驗設計的內容.通過學習實驗設計的內容,可以使學生掌握正確的數據收集、整理和分析的方法,并掌握常用的實驗設計方法(簡單實驗設計、單因素實驗設計、兩因素實驗設計、多因素實驗設計),為完成其他專業課程的學習、畢業論文以及以后從事科學研究工作奠定基礎,這對學生分析和解決問題能力的培養起著重要的作用.按照目前高等教育綜合改革對人才培養模式的要求,學生應該具備較強的綜合能力,而這些能力需要通過扎實的科技知識訓練和系統的能力培養來實現.此外,生物統計學也是培養和提高大學生科技素質的一個很重要的方面.由于生物統計學要求學生具有一定的數學基礎和較好的邏輯推理能力,普通高等師范院校的生物學專業雖然在大一時開設了高等數學這樣的基礎課,但是,數學基礎仍然相對較差,所以,該課程一直被認為是生物學專業具難度的課程之一.
2“生物統計學”課程考核方式現狀分析
課程考核是教學的必要環節,既能檢驗學生對知識的掌握程度,又可以衡量教師的教學效果.現階段我國許多高校的考試制度缺乏合理性和靈活性,如在課程的期末考試中規定必須要通過完成試卷的方式來考核,有的高校還規定必須具有一定數量的題型.傳統的考核方式主要以考試(閉卷或開卷)為主,試題的內容主要體現在基本概念、基本原理和相關的統計分析方法的應用,期末考試成績基本決定了課程的學期綜合成績.但是,不同的課程有不同的特點和要求,就生物統計學課程而言,考試的考核方式雖然可以通過讓學生完成相應題目來考察學生對生物統計學原理的掌握及運用能力,但是,完成試題的過程需要使用計算器進行大量的運算,而在實際運用環節中,很少會使用計算器進行計算,都是通過相關的統計軟件來進行統計分析.由此可見,通過完成試卷來考核的方式與實際應用脫節,缺乏合理性.此外,由于普通高等師范院校生物相關專業學生數學基礎稍顯薄弱,所以,這種傳統的完成試題的考核方式會導致學生的考試分數不理想,不及格的學生比例較高.從生物統計學的教學目標來看,主要由試卷考核來評價學生的學習效果顯得不夠.前述考核方式可能還存在以下一些不足之處:首先,部分高校的課程總評成績由考勤成績、平時成績和期末成績三部分組成,各部分所占比例不同.
這種考核方式在一定程度上重視了學生的課題出勤率和平時完成作業的情況,避免了期末考試成績在課程學期總成績起主要作用的弊端.但是,部分同學在平時完成課后作業的過程中,由于沒有學會相應的知識,無法獨立完成作業,于是采用抄襲的方法來完成作業,這樣就無法通過完成作業的過程來鞏固相應的理論知識.其次,與多數課程一樣,部分學生平時不認真學習,考前通過突擊復習,即便考試通過,但是對知識掌握不牢靠,一段時間后就會忘記所學知識,當然更談不上會運用統計學知識來解決生物學問題,到做畢業論文需用到統計學知識時,很多學生顯得毫無頭緒.第三,學生雖然掌握了統計學的基本理論知識,但缺乏基本的統計思維能力和實踐經驗,對理論知識不能靈活運用,也不能舉一反三.這樣的一些考核方式將學生引向了一種為了應付考試而學習的軌道,學生為了完成試題,需要花大量時間去進行計算,理論與實踐脫節,當然會限制學生學習主動性和積極性的發揮.對于“生物統計學”這種注重分析和應用能力并且實踐性較強的課程而言,這樣的考核方式不夠靈活,也不能使學生有較好的學習效果.
3“生物統計學”課程考核方式的改革探索
高等教育綜合改革要求改變人才培養模式,培養出創新性人才是當下時代的需求.這樣就要求學生擁有較強的學習能力以及運用所學的專業知識解決實際問題的能力.課程的考核是教學活動的必要環節,靈活合理的考核方式能很好地促進學生鞏固教材上的學習內容,并培養其解決實際問題的能力.為了達到上述教學目標,對生物統計學課程進行考核方式的改革是必要的.在教學工作中,可以根據高等教育綜合改革的具體要求,按照教學目標,對考試觀念、內容和形式等方面進行改革,充分發揮考核的功能.改變傳統的課程總成績的測評方式,將考勤成績、平時成績、統計軟件應用成績、期末考核成績相結合而綜合考核.考勤成績可以督促學生進入教室聽課;平時成績可以督促學生通過完成作業來加強對所學理論知識的掌握,只是,要避免學生為了平時作業的成績較好而去抄襲作業的情況發生;統計軟件的應用已經普及,通過統計軟件應用這個項目的考核,可以督促學生掌握相應的統計軟件的使用方法;期末考核內容可以結合學生之前學過的專業知識以及將要進行的畢業論文內容,學生可以查閱有關參考資料后選擇一個小的研究課題,獨立設計實驗,并能夠獨立完成相關的統計分析內容,給予合理的生物學解釋.生物統計學的教學主要是培養學生如何進行實驗設計,如何收集并整理數據,并能用相關的統計分析方法分析出結果,得出相應的專業解釋的能力.因此,教師首先要轉變觀念,認識到大趨勢下進行高等教育綜合改革的必要性,認識到人才的培養模式要有所調整,認識到教學改革的重要性.
對于生物統計學的教學,教師應根據學生的知識基礎和學習能力,因材施教,以培養學生綜合運用統計學原理和知識為目標,重點培養學生運用統計學原理和方法解決實際問題的能力.傳統的用試卷進行考試的方法的實際應用價值并不是太大,這種考核方式要求學生使用計算器等工具進行大量的計算.而隨著計算機技術的發展,相關的統計軟件可以完成基本統計分析,因此這種傳統的考核方式的實際應用價值并不太大.同時,由于該門課程本身較難,可能會導致學生花了太多的時間復習應考卻并不能及格.大學生科學研究素養的培養主要體現在如何發現科學問題以及如何對所要研究的課題進行設計和實施兩個方面.而生物統計學的教學正好可達到這一培養目標.“生物統計學”的教學內容包括實驗設計和統計分析方法兩塊大的內容.通過實驗設計內容的學習,可培養學生獨立設計研究課題的能力(實驗因素與水平的選擇、實驗設計方法的選擇);
通過統計學原理和相關統計分析方法的學習,培養其利用統計學知識解決生物實際問題的能力.上述兩個方面綜合起來,還可以培養學生的邏輯思維能力,鍛煉其科研能力.因此,考核方式和內容就應該通過改革來反應學生對這些能力的運用能力,摒棄單純以理論知識的難度、深度和完成試卷的好壞來衡量學生對知識的掌握程度的做法.經過在普通高等師范院校多年的生物統計學教學實踐,筆者提出如下針對期末考核方式的改革內容:可以采用開放式考核的方式,擯棄傳統的試卷考試的方法.把生物統計學的考核與學生的畢業論文結合起來,畢業論文的前面一部分工作通過課程考核的方式來完成,讓學生自己擬定實驗計劃書(包括題目選取、文獻查閱、設計實驗等).由于學生并沒有實際開展實驗,只能通過文獻中的數據,列出相應的統計分析方法的計算步驟,再運用統計學軟件進行統計分析.
通過這種開放式的考核,可以使學生在結合應用實際的基礎上掌握相應的統計分析方法,綜合培養學生的多方面能力,達到能夠獨立進行相應的統計分析的目的.到了畢業論文的實驗部分完成后,對數據的整理以及統計分析方法的應用就能輕車熟路,達到較好的學習效果.具體內容可以從如下方面進行考慮:結合教材的兩個大的方面的內容,統計分析和實驗設計,讓學生自己編制實驗計劃書,計劃書包括選題、國內外研究動態、實驗目的、預期結果、實驗方法、實驗設計(重點內容)、確定統計方法,并從文獻中收集相關的數據來進行統計分析,列出分析步驟,運用統計軟件進行分析,對結果進行解釋.通過上述考核內容,還可以引導學生樹立良好的學術道德觀念.學生選題后進行實驗設計時知道需要遵循的隨機、重復、設置對照等原則,通過這個過程,應該認識到實驗所獲得的數據是分析問題、解釋問題的基礎,所獲得的任何數據和結果一定要經得起別人的檢驗,不能為了得到理想的結果而去修改或者編造數據.這對他們今后從事科學研究或其他方面的工作保持良好的道德操守影響深遠.
4結語
經過幾年的教學實踐,結果表明,通過以上考核方式的改革,學生沒有了應付試卷的壓力,學習的主動性和積極性都會有所提升.在完成期末考核內容的過程中,也鍛煉了學生運用生物統計學原理和統計分析方法解決生物學實際問題的綜合能力.此外,還能提高學生的邏輯思維能力和獨立分析能力,使其具備基本的科研能力.今后,該課程的考核方式還需要進行如下的完善:更深層次將該課程考核與學生畢業論文進行融合,具體與學生的論文指導教師進行溝通,確定選題的大方向;可以將統計軟件應用能力的考核與期末考核的內容結合起來,讓學生上機分析從文獻中獲得的數據并給予適當的生物學解釋.
作者:陳光升 單位:綿陽師范學院生命科學與技術學院
生物統計學論文:高校生物統計學課程教學改革探究
摘要:分析目前高校傳統教學模式下生物統計學教學之不足以及理論課程與社會實踐之間的差距,提出在課程整合模式下生物統計學課程的改革措施,指出在教學中融入多元化的概念,推進課程形式、教學模式和教學資源三個方面的有效整合。在教學中逐步實現新的教學模式,為提高學生素質提供保障。
關鍵詞:課程整合;生物統計學;素質能力
一、生物統計學的教育現狀
隨著生命科學研究的飛速發展,生物統計的重要性日趨彰顯。2014年LinkedIn對全球超過3.3億用戶的工作經歷和技能進行分析,在公布的最受雇主喜歡及關注的25項技能中,統計分析和數據挖掘位列榜首。生物統計學是運用概率論和數理統計的原理和方法,分析和解釋生物界各種現象和實驗調查資料的一門學科[1],是眾多高等院校中生物學、醫學、藥學和農學等專業的必修課程。生物統計學的教學內容前后章節關系密切,環環相扣,層層深入,具有內容多、公式多、概念多的特點。學生在學習中感到晦澀難懂,容易產生難學、厭學的思想。同時,目前生物統計學的教育還存在一些不足之處:(1)試驗設計在教學中所占比例不足。生物統計學與試驗設計是緊密結合在一起的,主要向人們講授了從事科學研究的試驗方法和對收集到的試驗結果進行分析整理的方法。凱爾文勛爵(LordKelvin)曾說過:“當你能夠衡量你所談論的事物,并能以數字來表達它時,可以說你對它有了一些了解;而當你不能衡量或不能用數字表達時,你對它的知識就是膚淺的和不能令人滿意的”。由此可見,生物統計學作為量化事物的工具和手段在科學研究中發揮著重要的作用。然而,目前該課程的設置上忽視了新形勢下的教學導向,偏重統計基本方法和基本理論的介紹,忽視了試驗設計的介紹。(2)生物統計學理論和社會實踐的脫節,學生缺少將統計理論應用到實踐中的能力。在生物統計學的教學實踐中,教師偏重理論知識的講解,使得教學內容空洞而枯燥。同時,在課程設置中未將生物統計學與專業實踐課聯系在一起教學,使得學生脫離了社會實踐,導致學生的學習積極性不高。(3)生物統計學和醫學基礎課之間的分離。在課程設置上,沒有將這兩個學科整合在一起,學生既沒有形成自己的知識框架,又沒有將生物統計學的知識應用到醫學基礎課的學習中。
二、課程整合理論對生物統計學教學的啟示
基于上述課程設置及教育中的問題,南方醫科大學生物統計學系在多年的教學實踐中總結構建了“課程整合”體系。早在19世紀末20世紀初,在杜威(JohnDewey)發起的進步教育運動中,就有了一種綜合課程的思想,他強調在理論與實踐中倡導課程整合。ParkW.J.在參考了各類界定的基礎上,認為整合的課程是超越單門學科有目的地組合知識、觀點和探究問題,以達到學習者對學習內容更深層的理解[2]。根據目前生物統計學的教學環境和條件,深化生物統計學課程整合涉及到課程形式、教學模式和教學資源三個方面。
(一)課程形式的整合
以南方醫科大學的五年制臨床醫學本科課程設置為例(其它學校基本類似),主要分為公共基礎課程、專業基礎課程、專業課、公共選修課和實踐教學五類。公共課程包括大學語文、外語和體育等;專業基礎課程為學生必須掌握的專業基本理論、基本知識和基本技能的課程;專業課指從事本專業或相近專業工作所需的相關課程和專業學習的延伸課程,主要培養學生從事相應領域臨床實踐的初級思維和能力;公共選修課為面向全校所有本科專業開設的選修課程;實踐教學分為課內和課外實踐教學環節,主要培養學生的實踐能力和科研能力。在課程整合中主要有:(1)生物統計學的理論課程和實踐教學課程的整合,其主要目的是使學生對生物統計將來的應用領域有一個大概了解,能夠正確理解和合理解釋應用領域的問題,面對統計咨詢對象時能和其它專業人士進行較好的溝通。(2)整合生物統計學中的應用軟件和專業基礎課程,如SPSS軟件與生物統計學,STATA軟件與流行病學,RevMan和循證醫學等,通過在一個學期同時開設兩門課程,使學生充分感受到應用軟件的實用性,有助于對一些抽象的計算方法的理解,提高學習興趣進而提高學習效率。
(二)教學模式的整合
南方醫科大學生物統計學系實施了導師制教育,每位導師指導3到6名本科生,從三年級開始指導學生參加科研活動和統計咨詢與數據處理實踐。導師制教育的實施整合了理論教學和實踐教學,這種教學模式變教師“主講”為“主導”,學生“被動”為“主動”。導師制教育是運用任務驅動法,以實際案例為主線,教師為主導,學生為主體的教育方法,最終目的是培養學生實際應用統計學知識的能力[3]。學生在實際案例的教學情境下學習統計學有多重好處:及時,豐富的生活案例或科研案例激發了學生學習統計學的興趣,驅動著學生進行不斷學習,培養了學生的文獻查閱能力、團體合作的能力、克服困難的能力,以及在解決案例后的自我認同感。第二,案例教學可以激發學生的主觀能動性。在這樣的教學模式整合中,突出了學生主體的地位。學生在老師和同學的幫助下,在完成各項小任務的過程中,逐步完善各個主題的知識體系的構建,促進知識的吸收和應用。第三,案例教學培養了學生思考、分析和解決問題的能力,鍛煉了學生的邏輯思維,激發了學生的科研興趣。幾年的實踐表明導師制教育的執行不僅提高學生專業統計學軟件的學習成績,同時學生真正學會了生物統計學的應用能力,能夠有機地將理論和實踐相結合,達到了較好的教學效果。
(三)教學資源的整合
生物統計學教學資源整合包括:教材資源的整合和網絡資源的整合兩方面。教材資源的整合要考慮到教材的規范性、性、時代性和針對性,使學生在學習中舉一反三,有效地發揮學生學習的主動性和自主性。在教材的選擇采納上,除了使用中文的本科生規劃教材外,還選取了部分英文教材如《FundamentalsofBiostatistics》(RosnerB,2006,6thEdit)、《UsingMultivariateStatistics)(TabachnickBG&FidellLS,2007,5thEdit)等。網絡資源的整合為生物統計學的教學提供了豐富的資源和空間,利用“微信墻”增強學生的參與和互動,突出因材施教和個性發展。同時,利用網絡資源,按照“自評他評結合、堂內堂外結合”的原則,綜合運用現代先進技術,注重對學生日常學習表現作出發展性評價,逐步推動形成性評價體系建設。
三、結束語
醫學課程改革中的“學科細分”和“課程整合”并不矛盾,課程整合的主要目的是消除各學科教學間的壁壘,促進學術的交流;同時,課程整合有利于促進教師之間的交流和合作。在高等醫學院校,我們要著眼于未來,實現基礎與臨床、醫學與人文、公共衛生與臨床醫學的有機整合。
作者:關 穎 張國霞 單位:南方醫科大學
生物統計學論文:生物統計學精品課程建設實踐體會
摘要:根據21世紀對生物統計學課程的重新定位,在生物統計學精品課程建設中重點突出了教學方法和教學手段的改革,強化了學生能力的培養。
關鍵詞:生物統計學;精品課程;教學改革
一、引言
隨著生物科學的發展,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然規律的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位。
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革。
(一)加強電子課件及網絡平臺建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60-70學時,降到現在的40學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性;(3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保障有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。
在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養。
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
20世紀20年展起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用現代計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有50余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)多方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和科學嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展多方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀規律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,得出試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業論文(設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。
精品課程是集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的課程。作為精品課程的載體,應具有的教師隊伍、的教學內容、的教學方法、的教材、的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統計學建設成體現現代教育教學思想、符合現代科學技術和適應社會發展進步的需要、能夠促進學生的發展而深受學生歡迎的一門課程。
本文關鍵詞:生物統計學精品課程教學改革
生物統計學論文:對提升《生物統計學》教學效果的思考
摘要:生物統計學是生物醫學類專業及研究中不可或缺的工具,然而由于其教學內容抽象、實踐性強,從而增加了教學難度。本文分析了生物統計學課程的基本特點和教學要求,從教學內容、教學方法和課程考核等方面進行總結,以期提高生物統計學的教學水平和學生的綜合素質。
關鍵詞:生物統計學;教學效果;案例教學
生物統計學(Biostatistics)學是概率論和數理統計的原理和方法在生命科學領域的重要應用,它貫穿于生物醫學研究流程的始終,不僅提供試驗設計、數據收集整理和數據描述的基本方法,還提供合理選擇統計分析方法以及對統計結果的分析與應用的重要原則[1]。因此,生物統計學是生物醫學類各專業的重要基礎課和必修課。該課程旨在培養學生具備統計思維,正確選擇、應用統計方法解決生物醫學研究中遇到的問題。通過該課程的學習,能為學生后續課程學習、畢業設計及科研論文撰寫打好基礎,也有利于培養學生的科學素養以及運用數學工具分析和解決問題的能力,從而大大提高學生的綜合素質[2]。但生物統計學有很強的理論性和實踐性,教學內容包含大量復雜的數學公式和抽象概念,需要學生具備一定的數學基礎和邏輯推理能力。與其他專業課相比,普遍反映授課難度大、學生積極性不高、遺忘快。因此,必須針對該課程特點,改革教學體系、教學方法和考核方式,達到激發學生學習興趣,培養學生熟練掌握并靈活運用常用試驗設計和統計分析方法的目的。作者結合自己近年來的教學實踐,分析教學過程中存在的問題,就如何提高生物統計學的教學效果淺談自己的體會,為提升生物統計學的教學質量提供一定的參考。
一、生物統計學的教學體系建立
課程體系和教學內容直接反應課程的教學目的和培養目標,是培養學生學習能力、提高教學質量的核心環節。在生物統計學教學體系建立過程中,我們綜合考慮課程特色和教學要求,從理論教學和實踐應用環節入手,組織整合教材內容,精心提煉生物醫學研究中的實際問題,以期給予學生在生物統計學的學習和應用中以科學、合理的引導。首先,理論教學是整個教學體系構建的基礎,而教材則是教學體系是否完整而有效的基礎與核心。作為教學內容的載體,教材是學生獲取知識的來源,也是教師教學的依據,它是貫穿教學活動的重要因素,因此,教材的選擇將直接影響教學質量和效率。在教材選擇方面我們主要考慮了教學內容覆蓋的性,在教學中指定李春喜主編的《生物統計學》(第五版)作為教材,根據本科教學的實際需求選擇部分內容進行詳細講解。同時,授課教師歸納和融合其他參考書的教學內容,透徹理解教學內容的內在邏輯聯系,打造適合本專業的理論教學體系。
其次,生物統計學課程具有很強的實踐性。因此,實踐教學體系是生物統計學教學的另一關鍵,也是檢驗課程實際效果的最終標準。在教學過程中,我們將計算機技術和統計軟件引入生物統計學的實踐教學,向學生介紹Excel、SAS、SPSS等經典統計軟件的特點,在不同章節教學中穿插具體統計方法的統計軟件實現,講解利用統計軟件進行統計分析的步驟,達到將抽象統計理論與直觀形象操作相結合的目的。統計軟件引入生物統計學教學既體現信息技術時代的特點,又適應了高素質應用型人才培養的要求[3]。另一方面,我們以具體的科研案例為基礎,指導學生運用生物統計學知識自主進行實驗設計和數據分析,并將實驗方案和統計方法運用到學科競賽等課外科技活動中,不僅鞏固了學生對知識的理解,也提升科技作品的檔次。在畢業論文環節,加強對學生論文中統計學方法運用的培訓和規范化要求,提高畢業論文的質量。這些實踐教學活動使學生把所學的知識真正運用于解決實際問題。
二、多元化教學,提高生物統計學教學效果
傳統的生物統計教學以教師課堂理論講授為主,教學活動以教師為中心,有利于教師掌控課程內容和進度,但教學效果主要取決于教師個人的課堂組織和語言表達能力。由于生物統計學教學內容枯燥,抽象概念多、關聯度高,公式多且難記憶,學生在被動聽課的過程中易產生厭學情緒,學習積極性不高,對知識的掌握效果欠佳。同時,單一的講授教學使學生在課后除完成習題外,無任何其他檢測手段,難以達到學以致用的效果,學生也難于感受該課程的現實意義。從教學實踐中也發現,依靠傳統教學模式,盡管教師和學生都投入了大量時間和精力,學生不會靈活應用相關知識來解決實際問題。在課程結束一到兩年后,學生會遺忘學過的大部分知識,面對畢業設計和生產實踐中遇到的問題一籌莫展。因此,必須采用多元化的教學形式,利用豐富的教學內容和富于變化的教學手段來吸引學生注意力,提高教學效率的目的。
(一)板書教學
板書教學作為傳統教學手段,在講授大數定理、中心極限定理、方差分析的分解等重要的統計學原理和相關公式的證明和推導時,可以留給學生足夠的時間理解和消化講授的知識,學生可在在老師的引導下積極思考,因而在理論教學時具有其他教學手段難以比擬的優勢。
(二)多媒體教學
隨著計算機技術的普及,多媒體教學手段在高校教學中已被廣泛使用。多媒體教學能給予學生直觀的圖形、圖像,能使得一些抽象的問題形象化,這對于生物統計學這樣抽象概念眾多的課程來說顯得非常重要,通過我們精心制作的生物統計學課程教學課件,學生能多角度地直接觀察對象,更好的理解抽象的生物統計學概念;而通過搭配課件中不同的背景、文字、圖片、視頻等內容,使得課件圖文聲像并茂,能多角度調動學生的情緒、注意力和興趣,提高學生的學習興趣,能有效地突破教學難點。我們還利用多媒體教學交互性好的特點,基于本校課堂互動系統,要求學生接入該系統在線實時答題,師生共同批改檢查并進行當堂評價,使大部分學生能在課內理解掌握重要知識點,有效解決了知識缺陷累加的問題。此外,在目前還沒開設課內上機實驗的情況下,我們還利用多媒體課件進行演示實驗,如:隨機抽樣分布中的隨機數生成,介紹Excel、SAS、SPSS等統計軟件在統計推斷、方差分析、一元回歸等方面的應用,講解利用上述統計軟件進行統計圖表繪制的要求和流程等,讓學生清晰、直觀的掌握抽象的概念及過程,提高學生分析和解決問題以及呈現研究數據的綜合能力。
(三)案例式教學
案例教學法起源于19世紀20年代,由美國哈佛商學院所倡導。該方法將工作中的真實情景加以典型化處理,形成供學生思考分析的教學案例,學生通過課前/后獨立學習和課堂討論的方式主動參與教學過程。在生物統計學課程中我們遵照“提出問題―學生思考―尋求解決―理論講授―實踐運用”的思路實施案例教學法。在講授前將要分析講解的案例分發給學生,讓學生在課后預先尋求解決方案,課堂上先由學生講述自己的解決方案,然后再由教師分析講授相關原理和正確方法。案例式教學可引導學生通過獨立思考、分析案例,獲取解決方案的學習過程,真正認識到生物統計學課程的重要性,形成正確的統計思維。此外,基于案例的教學模式重視教師與學生的雙向交流。學生要對材料進行消化并查閱各種資料提出解決問題的方案;而教師要對學生的解決方案給以引導,并不斷整合新的教學內容,對教師也提出更高的要求。在生物統計學中引入案例教學是提高教學效果的一種有效手段[4]。
三、改革考核方式,培養學生綜合能力
作為評定學生對所學知識掌握程度的依據,考試是教學中的一個重要環節,它可以促進學生系統總結已學知識,也是教師了解教學效果最有效的方法。目前,生物統計學的考核方式多以期末閉卷考核為主,考察內容側重于基本概念、理論和計算。這種考核方式下學生平時聽課作業不認真,考前突擊也能通過考試;即使是掌握了知識點的學生也可能不會靈活解決科研中的實際問題。因此,我們改革考核方式,結合平時含書面作業、案例分析口頭講述和期末考試綜合評定學生成績。期末考試形式為“一紙開卷”,學生可以將自己認為重要的知識點梳理后歸納至“一紙”上供考試時參考。考試內容加入大量案例分析內容,更為靈活。實踐證明,上述考核方式促使學生把主要精力放在用統計分析方法解決實際問題的方向上,提高解決實際問題的能力,同時也大大減輕了學生的學習負擔。
四、總結
綜上,我們在生物統計學的教學中不斷系統提煉教學內容,注意多種教學方法結合,通過靈活多樣的教學手段調動學生學習的主動性,積極與學生互動,使學生由“被動式學習”轉向“主動式”、“創新式”學習。通過不斷探索和嘗試,我們積累了一些經驗,教學效果也得到了學生的肯定。但我們也深知,生物統計學為生物醫學類學科中重要而特殊的一門工具學科,對教師的綜合素質有著較高的要求,要進一步提升教學質量仍然任重道遠。在今后的教學中,我們將努力提高自身科研素養和教學技能,優化教學過程,努力建立適合本專業特色和實際需要的教學體系,為提高該課程的教學質量而繼續努力。
生物統計學論文:生物統計學課程形成性考核方法分析
摘要:生物統計學屬于重點和難點課程。傳統考核模式嚴重忽略了學習過程的考核,本文把形成性考核與傳統考核模式進行對比,總結了形成性考核方法的優點,并針對目前形成性考核方法在生物統計學課程的應用實踐做出了分析。
關鍵詞:生物統計學;考核方式;形成性考核
生物統計學課程是一門專業基礎課,由于課程涉及數理統計知識和計算分析方法較多,同時,它又不僅僅是數學公式的堆積,而是統計理論在生物學領域中的應用,需要根據不同的研究群體和試驗設計選擇不同的處理方法,因此歷來是學生學習難度較大的一門課。該課程結課考核時考試結果往往不理想,學生對知識的掌握常常不到位,考試成績及格率相對偏低。但是該課程卻有著重要的意義,學生普遍反映研究生期間的學習過程以及畢業論文中數據的處理分析經常會用到這部分基礎理論知識。
分析其課程不如人意的影響因素有很多,其中學生不注重平時的練習,對學過的統計分析方法不理解、不掌握,生搬硬套公式是一個很重要的原因。究根結底,與該課程以前所采用的傳統的課程考核模式不無關系。
傳統的“一考定乾坤”的成績考核模式明顯已不適應現在高等教育的形勢和人才培養的需求[1],尤其是對生物統計學這種理論與實際分析結合的課程。如果只是通過一次考試來進行評價,學生若平時再不注重知識的積累,很容易在復習的時候出現心理負擔過重、課程理解難度加大等問題。如果在教學過程中采取形成性考核,則可以對學生的學習過程進行督促和考察,能夠真正發揮考核的評定、檢測、診斷、反饋、引導和激勵等功能,達到教學和考核互相支撐、緊密配合、有機結合,提高人才培養質量。從2006年開始,我們在生物統計學教學考核中采用形成性考核方式。本文就形成性考核在生物統計學教學中的應用做了初步的探索分析,并發現問題,總結經驗,提出進一步改進的建議。
一、形成性考核方法介紹
所謂課程形成性考核,是指依據一定的標準,按照一定的程序和方法,定期或不定期對學生課程學習過程的狀況進行考核和評價,并將考察和評價的結果作為評定學生課程學業成績依據的過程[2]。
與傳統的考試考核模式相比較,形成性考核具有以下優點:(1)更注重學習過程的考核,將過程與效果緊密結合起來。(2)考核機會更多,避免了傳統考核模式重期末、輕平時的缺點,能及時發現學生學習問題,并給予其補救機會,最終調動其主動性和積極性,促使其更認真學好功課,杜絕部分學生鋌而走險在考試中舞弊的僥幸心理。(3)考核形式多元化。傳統的考核模式往往形式單一,絕大部分為開(閉)卷考試。而形成性考核可以在平時開放的學習環境下融合各種各樣的考核方式,鼓勵學生自發學習。也就是說,課程形成性考核是對學生學習過程的考核,能更、更客觀、更公正地反映學生學習的狀況,其將過程考核結果與課程終結性考核結果相結合,能更合理地對學生課程學習過程和課程學業成績進行評定。課程形成性考核是現代教育教學過程中的重要環節,能夠加強學習過程控制,督促學生學習,提高學習效率;反饋教學信息,及時調整教學節奏和方法,提高教學質量;、客觀地評定學生課程學習效果和成績。
二、生物統計學課程形成性考核實踐
在生物統計學課程教學過程中,我們采用的具體的課程考核方式很多,按照類型劃分,主要有平時作業考核、平時課程學習表現考核、階段性小測驗考核、特別作業考核、實踐性作業考核、期中期末考試等。其考核最終成績計算方法為:最終成績=(平時與小測驗總成績×30%+期中成績×40%+期末成績×30%)×率+其他加分。其中,平時作業考核是在每一章學習結束后下發這一章的作業,并規定交作業的期限,按照作業完成的數量及質量進行評分,實行推遲24小時交作業,成績扣除10%的懲罰。平時課程學習表現考核是根據學生在學習過程中的出勤率、學習態度、課堂表現等各方面的情況評定其成績。如果課堂發言積極,與教師互動較多,給予一定的獎勵,包括加分或書籍、禮物等物質上的。同時,鼓勵學生走上講臺,親自體會“臺上一分鐘,臺下十年功”的辛勞,使之珍惜教師的勞動以及得來不易的學習機會。階段性小測驗考核是在教學過程中在課堂上隨機進行的小測驗,以檢查學生學習過程中的情況,并可兼做出勤考察用。具體根據課程教學內容安排的實際情況確定,次數不宜過多,結合課程內容需要進行。特別作業考核,一般是在期中考試后進行的,以自愿為原則參與考核,主要目的在于給予期中考試成績不理想的同學一次補救的機會。其內容一般是針對該課程所學內容或對課程本身的某一方面談談感想或是給學生一個實際問題要求運用統計知識給出一套解決方案。這種考核方式可以促進學生對課程的思考,并激起學生學習的興趣和動力。根據學生完成作業的質量,考慮給其成績加上0~2分。實踐性作業考核,和特別作業考核相似,一般也是在期中考試后,期末考試前進行的。一般是提供給學生一些原始數據,如幾個班的學生成績資料,某養殖場的生產性能測定數據等,讓學生運用所學的統計分析知識進行分析,并嘗試形成書面論文。按照學生分析結果的正確性及論文寫作質量,考慮給其期末成績加上0~2分。期中、期末考試與傳統考核模式基本相同,采取閉卷考試、統一閱卷的方式進行。此外,為了激發學生對生物統計學的興趣,我們還特意設計了一項激勵機制,給出了一個復雜的期中考試成績的補救公式。
之所以給出如此復雜的公式,就是為了引導學生思考如何把學到的知識應用到生活和學習中去,以融會貫通。期中考試的補救成績將替代原期中考試成績,鼓勵那些在期中考試中成績不理想的學生繼續努力學習提高成績。
如果采用形成性考核,則教學工作量會呈數倍增長。我們采取的解決辦法是吸納汲取研究生力量。研究生參與作業批改、教學和答疑也是我們采用的一種方式。一來借鑒研究生同學本科學習的經驗,對本科生進行學習過程教育,起到另一種言傳身教的作用;二來創造更多的研究生與本科生之間的交流機會,促使研究生在獨立完成課題的同時,完成知識輸入到知識產出的過程,培養發展的綜合素質。
基于以上分析,我們的形成性考核的內容涵蓋了學生學習過程和結果的各方面,包括學習態度、學習能力和學習效果。其中,學習態度主要指學生課程學習的積極性、主動性和自主性,這從出勤、完成作業的時間和質量以及期中考試后是否采取補救措施的角度進行衡量;學習能力主要指學生選擇學習資源、學習媒體、學習方式與方法進行課程學習的合理性與有效性水平;學習效果主要指學生獨立完成課程學習內容、課程作業、課程實踐環節的質量以及課程考試的成績。學習態度、學習能力、學習效果三方面的課程形成性考核,較符合生物統計課程教學實際。
三、目前形成性考核方法實施過程中的問題及原因分析
通過幾年來生物統計學課程的形成性考核方法的持續實施,督促學生加強平時的練習,指導學生自主學習,加深了學生對基礎知識的理解,激發了學習興趣及主動性,提高了學生自主探究能力。學生普遍反映生物統計學課程的恐懼心理已經不復存在,并且該課程的及格率也大大提高。學困生更加積極認真學習,許多的學生甚至開始學習閱讀國外生物統計學課本,并與教師交流,教學相長。但是其中也發現了一些問題,那就是一直存在著平時作業率普遍偏高,而期中、期末考試成績較低的不合理的情況。
為什么會產生這種情況?通過對形成性考核的構成內容進行分析,發現平時書面作業考核方式占據了形成性考核內容的大部分,但是由于這種開卷類考試本身就存在互相參考或抄襲不容易被發現的缺點,因此書面作業成績存在一定水分,只能反映大多數學生對所學內容的掌握情況。而且我們安排作業答疑,鼓勵同學針對作業進行討論,助長了一部分學生被動學習的惰性。此外,本著大學生自尊心強的前提,對不按時交作業或者抄襲的同學,沒有采取措施進行嚴格的處理。
四、對形成性考核方法實施過程的幾點建議
1.分組考核。可以將每班同學隨機分成小組(好男、女混合),以小組為單位安排平時作業或課堂小測驗,各小組的作業題不同,增加學生抄寫作業的難度。同時,又培養了學生之間交流和團隊合作能力。
2.校驗考核。在期中考試后,對那些平時作業率比較好而期中成績不理想的同學,進行一項小測試,測試內容為以前各次作業中的原題,以推測其是否有抄作業的行為。對抄寫平時作業的同學進行嚴肅的處罰,如降低平時成績、增加學習任務等。
3.答疑考核。建議把每次作業的答疑合理地組織管理起來,這是一個能很好地動態反映學生在學習過程中的學習態度和努力的過程,及時發現和正確引導被動學習的學生。
4.行為考核。如果實際情況允許的話,可以要求學生在交作業時,把寫作業過程中的演算紙一并交上,這是一個很好的防止學生抄襲作業的方法。
生物統計學論文:高校《生物統計學》課程教學改革、探索與實踐
摘要:生物統計學是科學研究和實踐的重要工具,具有較強的理論性和實踐性。為提高生物統計學教學,本文從課程定位、現狀分析及教學內容、教學方法、教學實踐以及考核方式等方面進行了改革的探索與實踐,以期起到拋磚引玉的作用。
關鍵詞:生物統計學;教學改革;探索
生物統計學是數理統計在生物學中的應用,是進行搜集、分析和解釋生物學數據的一門學科。近年來,生物統計學的教學工作在各高校生物類專業中普遍得到了重視。但該課程與數理統計聯系密切,內容抽象,原理復雜,教師感到難教,學生感到難學。本文筆者結合自己的多年的教學實踐及對統計學的理解和體會,在分析目前教學現狀和問題的基礎上,就如何順應科學發展,探索改革生物統計學課程的教學內容和教學方式,激發學生的學習熱情,提高課堂教學效果。談談自己的一些體會和探索。
一、生物統計學課程的地位
生物統計學是許多高等院校生物類專業學生開設一門必修課程,是進行現代生物學研究必不可少的工具,是培養學生科學研究和綜合分析問題能力的重要課程。生物統計學主要講授實驗設計方法、數據資料收集和整理的方法、數據資料的統計分析方法以及在概率論的基礎上對實驗結果做出科學的統計推斷,從而認識研究對象的現象和本質。因此,生物統計學已成為生物科學研究所必備的工具,能夠培養和提高大學生的科學研究素養以及獨立分析和解決問題的能力。
二、教學現狀分析
(一)教學手段單一,學生缺乏興趣
生物統計學是用數理統計的原理和方法來分析和解釋生物界的各種隨機現象,是搜集、分析和解釋數據的一門科學。該課程中的理論抽象、概念和公式多而復雜,難以理解和記憶,導致課程的學習枯燥而單調。在教學過程中,教師是知識的傳播者,是學習活動的組織者,而學習的主體是學生,教學的一切活動都必須以學生的主動性、積極性為出發點。多數高校教師在教學過程中,一般只講授書本理論知識,忽視學生統計思維的培養,導致結課后學生對統計的理解只停留在書本中有關數據的搜集、整理、分析和推斷的案例,而面對實際問題,很難利用統計原理和方法來解釋和分析。這樣很難培養學生的學習熱情和興趣。
(二)課程設置不合理,實踐能力較差
多數高校在第三學期開設本門課程,學生雖然已經學過了高等數學,有了一定數學基礎和分析歸納問題的能力,但相關專業課程尚未學習,對案例中一些專業術語不熟悉,在用專業方面的例子講解知識點時學生理解存在困難。學生在第八學期才進行畢業設計和論文寫作,需要實驗設計與統計方法解決實際科研問題,但有關統計學知識“歸還”授課老師,“重新”學習統計理論和方法進行分析問題的難度較大。筆者對農學專業166名學生2004~2005學期學生期末考試成績和試卷進行分析,從中可以了解學生對該課程各知識點的理解和掌握程度,也為進一步改進教學手段和提高教學效果提供參考依據。考試采用閉卷形式,題型有名詞解釋、填空題、判斷題、簡答題,計算分析題。可以統計出學生成績在各分數段的分布情況。
通過分析可以看出學生成績基本呈正態分布,說明學生基本掌握了本課程的主要內容。通過對試卷各題型分析,可以發現試卷中學生的名詞解釋和簡答題得分較多,且變異系數較小,說明學生對這兩部基本內容掌握較好;而填空題、判斷題和計算題分析題得分較少,變異系數相對較大,說明學生對本課程內容的廣度和深度掌握較差,且學生間存在明顯差異。分析原因,主要有以下幾方面:一是學生掌握了統計學的基本理論知識,但對理論知識不能靈活運用,缺乏實踐和統計思維能力;二是知識點掌握不細致,導致填空題失分嚴重;三是審題不細,答非所問;四是難點沒有很好理解掌握,不能舉一反三,靈活運用。
(三)實踐課時少,軟件應用差
受本課程大綱規定學時限制,目前生物類專業的課堂理論教學與統計軟件上機試驗不能有機結合。目前隨著生物科學的快速發展,各類統計軟件被廣泛開發和應用,比如Excel表統計分析工具、SAS、SPSS、R語言和DPS數據處理軟件等,各高校一般都是對各種統計軟件進行簡單的說明講授,而不是針對不同專業學生選擇合適的軟件進行深入的講解,是學生理解并掌握一類軟件,并能靈活運用。導致課堂所學內容與科研實踐不能緊密結合,學生利用軟件分析解決科學問題的能力不能顯著提高。
三、生物統計教學的改革和探索
(一)明確培養目標,優化教學大綱
生物統計是一門理論性和實用性都較強的專業基礎課,該課程的教學目標應適應科技發展:培養學生掌握常用的科學試驗設計方法,能運用所學的統計理論進行設計試驗,對所得的實驗數據進行收集、整理和統計分析,并得出科學的結論。在理論知識方面,主要講述生物統計學的基本原理、試驗設計的基本原則、常用實驗設計方法、理論分布和抽樣分布,統計推斷和方差分析理論,常用實驗設計的統計分析方法等基本知識。在技能技巧方面,應選擇合適的統計軟件,讓學生理解并掌握上機操作所學統計軟件的使用方法。
(二)改革教學方法,提高教學效果
“生物統計學”內容枯燥,公式繁多,理論抽象,單一的教學形式很容易使學生對該課程產生厭煩情緒,因此,早授課過程中,應針對不同的教學內容,改革教學方法,豐富教學手段,提高學生的注意力,培養學生的學習興趣。
1.結合傳統與現代教學手段以提高課程教學效果。根據本課程的特點和大綱要求,在課堂上,教師應借助各種現代教學手段以保障在有限的學時內完成大量的教學內容,并取得較好的教學效果。筆者認為“生物統計學”授課教師可將現代教學手段與傳統板書教學結合,在推導講解重點公式和理論時使用傳統板書,幫助學生理解課程的重點難點,而使用多媒體介紹基本概念和展示圖、表等信息。充分發揮利用兩種不同教學方式的優勢,以提高課堂學生的互動和學習興趣,從而提高教學效果的目的。
2.加強案例教學,增強課堂教學趣味性。在理論課程的教學過程中,根據授課內容引入具體的案例,引導學生通過分析具體案例,深入淺出的將理論知識傳授與實踐能力培養相結合,加深對理論知識的理解和把握。“生物統計學”課程與數學及生物學其他課程聯系緊密,理論抽象,難點較多,學生很難直接理解和掌握,如果教師在講授過程中,將一些和講授內容有關的有趣的、生動的、特別是學生學習生活中的案例引入課堂進行講解和分析,幫助學生更好地理解理論知識和概念,調動學生的學習熱行,增強課堂的趣味性。
3.加強實踐教學,提高學生的科研素養。“生物統計學”是一門應用性和實踐性很強的學科。在教學過程中,應加強實踐教學這一環節,理論聯系實際,結合科研訓練,引導學生把生物統計學的理論知識運用到實驗、實習等科研活動中。課堂上重點講解理論知識及統計分析方法的同時,有針對性地對科研中的案例利用合適的統計軟件進行演示分析。同時對各統計軟件如SPSS、Excel、DPS等統計軟件的特點和應用條件,深入淺出地講解演示如何進行實際案例的數據分析,從而達到將抽象統計理論與實際工作相結合的目的。
(三)不斷提高授課教師自身的統計素養
在課堂上,教師起主導作用,是教學活動的組織者和知識的傳授者。作為“生物統計學”的授課教師應具有扎實的高等數學、數理統計基礎;熟練的計算機操作和軟件應用能力;較強的邏輯思維和科學研究實踐能力。教好這門課教師必須不斷提高自身的綜合素質,首先,教師應根據這門課教學的特點和不同專業學生的需求,將統計學的應用能力和學生的素質培養目標,充分發揮教師的主導作用,調動培養學生主動學習的熱情和興趣。其次,教師要注意自身的學習,不斷提高科研素養和專業實踐能力。
(四)改革傳統考核方式,提高學生應用能力
考核是衡量教師教學效果和學生知識掌握程度的一種重要方式。傳統的考核方式主要以閉卷考試為主,側重課程基礎知識和技能的理論性考核。生物統計學的教學是培養學生綜合運用統計學原理,進行試驗設計、試驗數據的統計、分析以及對統計結果解釋的能力。因此筆者認為考核中除了理論知識外,還應加強學生的對理論知識應用性的考察。由此可將考核方式分為三部分:理論知識考核,以閉卷考試方式為主,權重占總成績的50%;而為統計思維和應用能力考核,學生利用所學的統計學理論知識和相關軟件,根據具體實驗目的和要求,獨立完成實驗的設計,并在計算機上對數據資料進行整理、分析和統計推斷,得出結論,權重占總成績的40%;是平日成績的評析,根據學生的出勤率、作業和課堂表現做出考核,權重占總成績的10%。通過考核方式改革,希望達到能夠考察學生對基本知識的掌握程度及靈活運用統計學原理和方法解決實際問題的能力的目的。同時對教師的教學效果給予一個的綜合評價。
四、結語
對于生物統計學的教學,教師應從學生的實際情況出發,優化教學內容,提高自身知識結構和科研能力,加強實踐教學,改革教學手段和考核方式,培養學生綜合運用統計學原理和知識為目標,充分調動學生學習生物統計學的主動性和積極性。作為該課程的專業教師,還應緊跟時展,更新教學能容,主動學習有關本課程的新知識和技能,為提高該課程的教學質量,培養適應社會需求的統計學專才。
生物統計學論文:注重應用能力培養的生物統計學課程建設
摘 要: 生物統計學是現代生物科學研究和生產實踐不可缺少的工具。該課程教學多強調公式記憶和推導,而忽略生物統計的應用特點,且缺乏足夠的實踐環節,導致學生對生物統計學的實際應用能力偏低。本研究通過以案例教學和專題訓練的形式培養學生統計學思維和實際應用能力,把傳授知識、培養能力和提高素質有機結合起來,使學生在畢業論文設計、“大創”及我校“太陽鳥”等項目中,較熟練地應用生物統計學的基本原理和方法解決遇到的實驗設計和數據分析等問題,以達到良好的教學效果。
關鍵詞: 應用能力培養 案例教學 專題訓練 生物統計學
1.引言
生物統計學是關于生物科學研究中資料的搜集、整理和分析的科學[1],是現代生物科學研究和生產實踐不可缺少的工具[2],其在農學、生態學、環境科學等相關學科廣泛用于認識、推斷和解釋各種現象。該課程的教學目的是使學生根據數理統計的基本原理,設計科學實驗、正確處理和分析實驗數據,并結合專業知識對實驗結果做出科學合理的分析和解釋[3]。通過該課程教學,不僅可以培養學生科學運用統計學的方法分析和解決問題的能力,而且可以培養學生探索問題的能力,激發學生的開拓創新精神[4]。
2.生物統計學課程改革的背景
業已成為高等院校生物學及相關專業的必修專業基礎課的生物統計學,相對于其他數學課程其應用性比較強,且教學難度較大[3]。近年來,教學人員在生物統計學教學改革方面進行了一系列探索,取得了一定經驗[5],[6]。但仍然存在很大不足:如關注生物統計本身的數學屬性,過分強調公式的記憶和推導,而忽略其應用性特點;知道生物統計學是應用型學科,卻缺乏足夠的實踐環節,導致學生對生物統計學的實際應用能力偏低[7];21世紀生物科學交叉學科和跨學科的發展,對生物統計學課程提出了新要求,當前生物統計學教育卻遠遠滯后[8]。因此,更新教育理念、建立以應用能力培養為導向的生物統計學課程教學體系,是培養社會對人才需求的一個急待解決的問題[9]。
3.生物統計學課程改革設計
按照高等教育課程改革的基本要求,結合生物統計學教學設計的基本原則,借鑒信息化和項目教學設計方法,探索基于典型案例和專題的生物統計教學模式,實現“教、學、做”一體化教學設計。該模式由“案例教學”和“專題訓練”兩個環節組成,下面介紹該模式的具體實施方案。
3.1通過案例教學培養學生統計學思維
在教學過程中筆者發現學生沿用中學學習方式學習生物統計學,碰到數學公式總要刨根問底,而常常會忽視這些公式、概念的實際應用。因此,在教學中通過案例教學方式,有意識地引導學生確立統計思維,使學生真正學會生物統計課程中相關概念和公式的統計意義,而不是公式本身。并打破傳統章節安排形式,以案例形式串聯各個知識點。案例選擇上,注重以應用能力培養為導向,淡化理論的完整性,突出應用性、實踐性,促進學生把課堂知識學習由感性認識提高到理性認識,培養學生解決實踐問題的能力。如從講述如何比較兩個人的身高,進一步講述如何比較兩個班級所有學生的身高,在此基礎上給學生引入平均值、方差、假設檢驗等統計學基本理論和公式。在此基礎上,引入中日韓平均身高的案例,為什么韓國人的平均身高要高于中國人和日本人?引起學生興趣,讓學生分析可能的原因;隨后講解統計量的概念,指出該案例在統計學上是錯誤的,因為沒有考慮地理區域因素,且采樣方法是有錯誤,等等。以案例教學的方式,向學生演示各種統計分布特點和推導方式,在此基礎上著重講述各種統計參數、統計量的意義和適用范圍,逐步培養學生統計思想,使學生真正學會生物統計課程中相關概念和公式的統計意義,并能在實際工作中靈活應用。
3.2專題訓練培養學生應用能力
開展相關生物統計學應用專題,專題數據來自于生物技術專業教師的研究課題相關的研究成果,使學生應用這些數據能獨立完成數據統計和結果分析,達到與本專業教師的科研項目相結合的目的。以生物統計學主要教學內容“資料整理與特征數的計算”、“統計推斷”、“方差分析”、“直線回歸與相關分析”、“實驗設計”為設計主線,設計的專題訓練為“生物專業技術試驗數據預處理與分析”、“兩種施氮條件對隱子草根系的影響”、“不同鹽堿梯度下吳屯楊長勢分析”、“吳屯楊與新疆楊培育經濟效益分析”、“羊草愈傷組織誘導與成分分析”、“不同菌肥對蔬菜品質的影響”等。在實際教學過程中,首先由筆者講述一兩個專題,專題講述內容為:研究目的、研究意義、實驗設計、原始資料的收集、資料處理、數據分析、圖表制作和結論等。目的是使學生在統計學思維的基礎上,初步建立科學的思維方式,讓他們對科研工作過程有一定了解。然后將學生分為若干學習小組,讓每組學生選擇一個專題,進行專題訓練(實驗數據來自于具體教師科研的部分實際數據)。根據專題訓練要求,將專題訓練分為實驗設計、數據收集與處理、數據分析、總結報告等五部分,具體專題根據難易程度可以細分。所有專題研究均要求撰寫有一定水平的研究報告,小組中每位同學都有上講臺講述的機會,向課堂其他同學講述,如何設計實驗、如何提出異常數據、采用何種分析方法、如何得出具體結論,等等,期間由老師點評他們在訓練中的優點和不足。學生通過組成興趣小組開展專題研究,初步實現從被動接受知識向提升應用能力和創新潛能的轉變。
4.結語
通過案例教學方式培養學生的統計思維、以專題訓練形式培養學生應用能力,建立以應用能力培養為導向的生物統計學課程案例教學和實踐教學體系,將傳授知識、培養能力和提高素質有機結合,使學生可以較熟練地應用生物統計學的基本原理和方法解決生物學生產和科研中遇到的實際問題。該模式的教學結果在本科生畢業論文設計、“大創”項目及校級“太陽鳥”創新項目等項目中,學生的試驗設計、試驗結果的處理和分析都得到了良好反饋。