高职生物统计学教学改革

[摘 要]针对高职生物统计学教学中存在的问题，以统计思维培养为主线，以应用能力培养为导向，从课程定位、教学内容、教学方式、考核方式等方面进行了教学改革的探索，初步建立起以应用能力培养为导向的高职生物统计学教学体系，实现了传授知识、培养能力和提高素质的教学目标。

[关键词]高职;生物统计学;教学改革;应用能力;培养

[中图分类号] G710 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）07-0145-04

一、高职生物统计学教学改革的背景

生物统计学是运用数理统计学的原理和方法，分析生物现象，揭示生物现象背后所隐藏的内在规律和本质的科学。生物统计学是数学与生物学的交叉学科，属于应用统计学的范畴，要求学生学习时具有一定的数学知识基础和逻辑推理能力，这往往会令概率论与数理统计学知识较为薄弱的农林院校学生，尤其是高职生，产生畏惧心理。高职生普遍认为生物统计学理论抽象，概念公式多，数据分析过程复杂，理解记忆难度大，且理论学习与生产实践相脱节，但高职生也普遍反映生物统计学非常有用，毕业后无论是继续升学还是进行科研都用得上。因此，生物统计学被许多院校列为农林专业的基础课程。如何针对上述问题积极探索高职生物统计学的教学改革，以适应现代社会对技能型人才需求的变化，是一个亟须解决的问题。

二、高职生物统计学教学中存在的问题

（一）课程定位不够明晰

生物统计学涉及的统计分析方法较多，而不同研究目的、不同类型的资料所采用的分析方法也不尽相同。生物统计学课程的教学目标是培养学生的统计学基本技能，让学生理解统计分析方法背后所蕴含的统计思维，使学生能够灵活应用所掌握的统计学知识解决生产生活中的实际问题。调查显示，高职农林专业教师对该课程的定位不够清晰，导致学生在学习结束后仍然搞不清楚课程的学习目标。

（二）教学内容繁杂，重点不突出

生物统计学主要包括试验设计和统计分析两部分内容，二者密不可分。试验设计须以统计分析的基本原理为基础，而正确的试验设计又为统计分析提供了可靠的信息;统计分析只有建立在合理的试验设计与正确的数据采集的基础上，才能发挥作用，因此统计分析又对试验设计具有反馈作用。但目前生物统计学教学中存在的一个突出问题是忽视试验设计，只注重统计分析基本方法、基本原理的推导，把重点放在公式、原理和方法的应用上。

生物统计学担负着培养大学生统计思维的任务，引导他们从概率的角度来分析试验结果。而学生往往习惯于以“绝对”的方式来看待统计结果，不理解统计假设测验是建立在小概率原理基础上的，由样本统计量来推断总体参数时，其结论具有很大的可靠性，但又有一定的错误率[1]。

生物统计学涉及的数学公式多，课程内容枯燥、繁杂，不容易突出教学重点和实用性，师生普遍反映难教、难学、难记、难用。随着科学技术的进步，目前统计计算已经不再是生物统计学教学的重点，其重点是培养学生的统计思维，使学生能够灵活应用统计分析方法。

（三）教学方式较为单一，适用软件开发相对滞后

以教学方法和教学手段为核心的教学方式的现代化，是当前教学改革的重要内容，也是实施素质教育的重要环节。在教学方法上，目前仍以课堂讲授为主，缺乏足够的实践环节，教学基本上是“满堂灌”，而学生的学习样态则多为“上课记笔记，考前背笔记，考后全忘记”，无法充分调动学生学习的积极性和主动性。在教学手段上，与现代计算机技术应用相脱节，尤其是适合高职农林专业的应用软件较少，学生的实际应用能力偏弱。

目前，国内大多数高校已开展了生物统计学软件教学，但软件的应用现状比较混乱[2]。如应用Excel计算原始资料的特征数、正态分布的概率、变量间的相关关系等，具有数据输入格式简单、操作方便、结果可靠等优点;应用Excel统计分析功能来辅助理论教学，不仅能加深学生对统计学原理的理解，还可以提高学生应用理论知识分析数据的能力。生物统计学教学的重点是让学生理解统计的基本思想并正确应用对应的统计模型，有赖于Excel的自动重算功能，教学中应用Excel来演示手动计算的完整步骤，能加深学生对统计模型的理解。

但从统计学的角度讲，Excel的统计分析功能具有一定的局限性，如利用其“数据分析”功能对数据资料进行方差分析时，其仅能列出方差分析表，而SPSS软件不仅能列出方差分析表，一旦检验差异显著，还可以给出多重比较的结果，十分方便用户对不同数据处理间的差异做出判断。SPSS软件不但功能强大，而且界面友好，用户只要掌握一定的Windows操作技能，在理解统计分析的基本原理后就可以上机操作。因此，SPSS软件成为应用最为广泛的一款统计分析软件。应用SPSS软件开展理实一体化教学，可有效提升学生分析复杂数据的能力，在培养符合社会发展需要的技能型人才方面发挥着重要的作用。可见，Excel和SPSS软件结合应用是未来实践教学的发展方向。

（四）实验教学与理论教学结合不够紧密

实验教学是理论教学的延续和完善，也是学生对理论知识及时巩固和应用的体现。尽管许多院校已建立了相应的计算机实验室，但受实验场地、经费等限制，实验课时偏少，时间安排也不够合理，实验教学效果不理想，而实验教学与理论教学的结合也不够紧密。

（五）考核方式不够多样化

生物统计学的考核方式不够多样化，主要采用闭卷笔试的形式来考查理论知识，这样的考核方式不能有效考查学生应用所学知识解决实际问题的能力。

三、高职生物统计学教学改革的措施

针对生物统计学理论性、实践性、应用性强的特点，我校对其开展了相应的教学改革，主要体现在统计分析方法的教学改革上，强调对统计分析的基本原理、适用条件和统计结果的正确解读，弱化其烦琐的计算过程，重点突出理论知识讲授与专业软件应用的有机结合。

（一）明晰课程定位

课程的准确定位是实现课程改革的第一步。生物统计学定位为农林专业的“工具课”和“方法论”，它不是一门纯理论性课程，而是一门应用型学科平台课[3]，其教学目标也不是把学生培养成统计学家，而是提升他们解决实际问题的技能。学习生物统计学主要是学习一种思想方法，而思想方法是没有专业限制的，适用于需要解决问题的所有领域，从而能有效激发学生的学习热情。

（二）精简教材，优化教学内容

大多数高职农林专业未开设概率论与数理统计学，因此，需要有针对性地选择合适的教材，并对教学内容做相应的调整与优化。概率论与数理统计学教材应遵循实用性、方法性、思想性、简明性等原则，着重介绍实用的统计分析方法和通用的统计思想，避免烦琐的数理推导和数学证明。鉴于此，应优先选择国家级规划教材，这类教材概念准确、内容精练、重难点突出。但目前市场上适合高职生且统计学原理与统计应用软件结合紧密的教材仍一书难求[4]。教师要考虑高职生的整体水平和个体差异，教学内容不宜过宽过深，应遵循数学逻辑合理编排教学内容，如压缩统计描述部分内容，增加定量分析和统计推断方面的内容;淡化统计分析基本原理、基本方法的演绎和推导，多讲原理和方法的应用前提和案例;少讲统计分析计算过程，多讲试验设计、统计分析结果的专业解释。

生物统计学各章节内容之间既相对独立，又环环相扣、逐步深入。利用思维导图可以让学生直观地了解生物统计学知识体系间的逻辑关系，使得教学内容体系化、系统化，有助于学生把厚书学薄，深刻领悟相关公式的来源、含义和相互关系，从而真正理解统计推断的基本原理和常用统计分析方法的适用条件，增强学生分析和解决实际问题的能力。

（三）改进教学方式

1.改进教学方法

传统的教学中，教师是教学活动的“主角”，学生的主体地位没能得到充分体现，教师仅重视知识传授，而忽视了学生实际能力的培养，久而久之，学生失去了学习的兴趣。而现代教学中，教师既是知识的传授者，又是教学活动的组织者，教师秉持“道而弗牵，强而弗抑，开而弗达”的教学原则，重点培养学生独立获取知识、解决问题的能力。教师在传授知识的同时，应注重学生学习方法的培养，让学生由“学会”向“会学”转变。教师在教学的过程中，应适时设疑，引导学生及时归纳、总结所学知识;学生在学习的过程中，既是知识的载体，又是认知的主体，因此教师应改变“灌输式”教学，更多地采用启发式、讨论式、案例式教学法，激发学生学习的主动性和创造性，最终取得“引而不发，跃如也”的教学效果。

案例教学法是一种以案例为基础的教学方法。教师根据教学目标，以真实的案例为材料，引导学生把学习知识与应用知识结合起来，增强学生的知识应用与迁移能力，同时结合课堂讨论与辩论，达到“学生画龙，教师点睛”的目的。教师可借助SPSS软件进行真实有效的案例教学，利用其强大的数据分析功能，把学生从烦冗的公式记忆和大量的数据运算中解放出来，使学生的注意力转移到对统计分析方法的理解和对统计分析结果的合理解读上。下面以单因素随机区组设计资料的方差分析为例，说明SPSS软件在生物统计学教学中的实际应用。

例如马铃薯密度试验，设4个种植密度分别为D1、D2、D3、D4，3次重复，共计12个小区，小区面积为21 m2，随机区组排列（如表1）。用新复极差法（SSR法）测验4个种植密度的产量平均数间的差异显著性。

可以看出，借助SPSS软件将抽象枯燥、逻辑性强的理论知识与专业的案例结合起来进行讲解，可以培养学生利用统计资料发现问题、分析问题和解决问题的能力，极大地简化了平方和与自由度的分解、方差计算、多重比较等过程。此外，SPSS软件还具有完整的绘图功能，可以直观地呈现不同处理效应间的差异。

2.改革教学手段

目前，高职教师大多是根据教学大纲设计生物统计学的教学内容，使用多媒体课件开展教学。多媒体具有信息量大、内容丰富、图文并茂的特点，教师在教学中适时适量地使用多媒体，有助于学生理解学习内容，增强教学效果。

然而，多媒体教学中教师是教学活动的主体，学生只是被动的受体，这可能会带来一些弊端，如内容多以展示为主，幻灯片切换快，由“照本宣科”变成“照屏宣科”，成为新的“满堂灌”，未能突显学生的主体地位。传统的启发式教学中，教师边讲解边板书，而多媒体教学则常常满屏显示教学内容，缺乏启发性，不利于学生统计思维的培养，因而多媒体只能作为教学工具。在教学过程中，若信息量过大易造成学生思维跟不上教学进度，对此教师应结合学生的认知规律合理使用多媒体课件。在制作多媒体课件时，教师应模仿传统教学的板书，动画式分步演示教学内容。

教学中如果仅采用传统的板书方式，学生也能较好地掌握基本知识和原理，但应用能力不足;而仅采用多媒体教学方式，虽然学生的应用能力有所提高，但容易忽视基本知识和原理。因此，在生物统计学教学中，教师应将传统教学与多媒体教学有机结合，充分发挥两种教学方式的优势：在讲授基本知识和原理时配合板书，以增进与学生的互动;在讲授应用性知识时合理使用多媒体，以节约板书的时间，扩大课堂容量。

（四）加强实践教学，提高学生解决实际问题的能力

实践教学是培养学生理论联系实际、提高学生创新意识和实践能力的重要环节。传统的生物统计学教学“纸上谈兵”的多，实验课开设不足，导致理论教学与实践应用脱节。不同于传统的生物统计学教学对数理统计学理论的过多强调，现代生物统计学教学强调计算机技术在实践中的应用。统计软件的应用使得烦琐的数据分析变得简单、快捷而准确，是生物统计学发展的必然趋势[5]。将统计软件引入生物统计学教学中，既体现了信息时代的特点，又适应了高素质技能型人才培养的需求。在运用计算机统计软件进行数据分析时，学生深刻地意识到，虽然统计软件功能强大，但必须对统计学原理有一定的理解，才能灵活应用软件。统计软件的应用进一步激发了学生学习统计学理论知识的主动性。