生物统计学实验反馈多因素比较研究

［摘 要］ 面向授课的多个专业的大二学生，开展了一项生物统计学实验学习问题的调查研究，以为教学设计和实践提供参考，不断提高教学效果。安徽师范大学于2020年和2021年收集了共计592份问卷，涉及生态学、生物科学、生物技术和生物制药4个专业。基于问卷高频问题和关注点，分析主要学习问题，并从专业、性别和年龄三个因素进行比较，为生物统计学实验的教学设计和实践、了解大二本科生（非数学和统计专业）的学习特点提供一定参考。

［关键词］ 大二学生；生物统计学实验；专业；性别；年龄

［基金项目］ 2020年度安徽省教育厅质量工程教学研究项目“‘以学生为中心’的生物统计学实验的教学设计与实践研究”（732019）

［作者简介］ 滕 涌（1989—），女，湖北来凤人，博士，安徽师范大学生态与环境学院副教授，主要从事生态环境、生物统计学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）12-0041-04 ［收稿日期］ 2022-04-20

引言

生物统计学实验课以理论课的基本原理和方法为基础［1-3］，与理论课相比，侧重实验问题的分析和方法应用，涉及具体的数据资料和相关统计分析软件操作［4］。早在20世纪90年代，我国一些教育工作者已开始探索开设生物统计学实验课，提出了一些重要的课程设计思想［5］。近些年来，国内外一些高校也陆续主持编著了一些相关教材［6-8］。当前，国内外生物统计学教育工作者对生物统计学理论教学方法与改革等进行了较为广泛和深入的探讨，然而生物统计学实验教学的相关研究还十分缺乏，基于CNKI检索的研究报道约10篇，国外相关研究报道也极其有限［9-10］，总体上还亟须开展大量生物统计学实验教学的相关研究。对授课学生开展此门课程的问卷调查，能较为全面和针对性地了解学生存在的普遍和个别学习问题，为此门课程的教学调整和改革提供参考，促进教学质量和效果的提升。此外，有大量研究发现，高校中普遍存在“大二病”现象，也被称为“二级低落”（教育界）和“大二低潮”现象（欧美国家），指学生进入大二期间出现的各种问题（思想、学业、感情、人际关系等方面）的统称［11-12］。因此，基于大二授课学生的反馈，从不同专业、性别和年龄等多因素分析其学习问题，对了解大二学生学习特点具有一定的参考意义。

一、问卷设计和分析方法

面向生态学、生物科学、生物技术、生物制药等多个专业的大二学生，我校于2019年开设了生物统计学实验课。基于生物统计学的主要内容，设计了一套数据采集与统计分析相结合的实验教学课件，教学过程采用室内与室外、线下和线上相结合的多种教学形式。在2020年和2021年，面向授课的多个专业的大二本科生发放问卷。问卷发放时间设定为生物统计学实验结课后和期末成绩录入前这一时间段，以引起学生的重视，促使学生认真作答。

在问卷内容设计方面采用填空项（姓名、级、专业、性别和年龄）和6道简答题2种形式。题目设定时使用了存在一定歧义的“学习问题”，学生可偏向回答“困难”或“案例”，从而收集所需的多方面的信息，尽可能减少了题量。其中6道简答题分别考查：（1）学生专业特点和常见的学习问题或案例，其问题为：“自己所学专业有哪些特点以及常见的学习问题有哪些？请谈谈自己的理解。”（2）在本门实验课程学习中的问题，其问题为：“在学习生物统计学实验课中，自己有哪些学习困难？”（3）学生关于4个实验内容存在的学习问题或本专业涉及的案例。问题分别为：“专业学习中遇到的做表和绘图的问题，请各举1～2例”“专业学习中需要判断和进行估算的问题，请各举1～2例”“专业学习中需要进行分类和比较的问题，请各举1～2例”“专业学习中需要回归分析来拟合其方程的问题，请各举1～2例”。

共收集592份问卷，其中生态学、生物科学、生物技术和生物制药专业的问卷量分别占13.3%、47.8%、30.5%和8.4%，男生和女生问卷量分别占28%和72%，年龄在17～19岁和20～23岁的学生分别占67.3%和32.7%。主要应用Microsoft Excel/Word 2016、Python（Visual Studio Code）整理数据、统计和绘制高频词云图，在高频词统计过程中，删除相同的词库以排除标题等信息干扰。

二、普遍存在的主要学习问题

问卷反映的学习问题主要包括以下三个方面。

（一）学生在软件安装方面还存在困难

生物统计学实验与理论课相比，侧重软件应用与操作，软件安装是实验课前需要解决的首要问题。但是有些学生在此方面还存在问题，如有学生提出：“不是很会使用SPSS软件，需要在教师的指导下进行，数据收集相对比较容易。”“把数据粘贴到SPSS软件时出错，或者在软件运行时出不了结果，直接报错。对于相关软件的使用仍不是特别熟练，仍需进一步学习相应数据分析问题的方法。”

（二）学生对实验原理掌握不足

生物统计学分别开设理论和实验课程，由于时间和侧重点不同，实验课会进行简要介绍，不会太过深入。因此，学生普遍反映应更好地衔接和调整理论课和实验课教学时间、内容等。如有学生提出：“在使用软件分析数据时，由于以前没有接触过SPSS软件和Origin软件，使用起来比较困难，特别是Origin软件，软件的操作使用界面都是英文，只能硬记操作顺序。在使用SPSS软件进行分析时，不明白将哪个数据填入相应的变量框内，总而言之，还是对实验原理不够明确。”

（三）学生的软件操作不够熟练

生物统计学实验基于具体实验内容学习软件操作和应用，课堂教学属于软件入门性学习。事实上，每种软件的功能和应用范围不止于此，学生还需要结合今后遇到的具体问题不断探索研究。如有学生提出：“实验过程中的困难主要在于软件使用，对不同选择下对应的软件的不同功能不甚了解。”“Origin和SPSS软件专业性较强，目前只学会了实验课上教师教授的几种用法，难以使用软件分析课下遇到的具体问题。在选取实验样本时，经常不自觉地带入自己的主观判断，往往会影响实验结果。”

三、生物统计学实验学习问题的多因素差异分析

（一）不同专业的高频问题和关注点

基于相同的词汇排除库（问卷题中和反馈内容中参考意义不大的词），进行高频词汇统计和云图绘制（见图1）。研究结果显示，问卷的前30个高频词为分析、数据、比较、软件、分类、操作、知识、熟练、植物、关系、物种、指数、计算、技术、掌握、方法、特点、数量、竞争、木、胸径、生态学、差异、种群、测定、曲线、聚类分析、表格、SPSS和制作。其中，每个专业（生态学、生物科学、生物技术和生物制药）问卷的30个高频词分别占全部样本的30个高频词的66.7%（20个）、86.7%（26个）、80%（24个）和56.7%（17个），其占比与每个专业样本量大小具有一致性。未包含在全部样本的30个高频词中的不同专业的高频词具有一定的专业倾向，例如生态学专业，多涉及环境、生态样本等词。结果表明，专业的样本量越大，总体高频词也越能表明该专业的关注点，例如，生物科学专业样本量最大，其专业的高频词有26个包含在总体的30个关键词中。不同专业的学生问卷所反映的学习问题和所关注的研究案例具有一定的专业倾向。因此，样本量和专业特点都会对总体高频词产生一定的影响。

（二）不同性别的学生存在问题偏向

所有专业男生和女生问卷的30个高频词分别占全部样本30个高频词的86.7%（26个）和90%（27个），其占比与样本量大小也具有一致性。同时，未包含在全部样本30个高频词的不同性别的高频词有一定程度的性别倾向。男生问卷的30个高频词缺少的4个词为“指数、差异、测定和聚类分析”（全部样本30个高频词中的词），额外的词为“公式、种类、基础和测量”，女生问卷缺少的3个词为“表格、SPSS和制作”，额外的词为“处理、影响和检验”。其中，20岁以上的男生和女生问卷的30个高频词均占全部样本30个高频词的86.7%（分别为全部样本量的14.2%和18.4%），20岁以下的男生和女生的占比则分别为86.7%和90%（分别为全部样本量的13.9%和53.5%）。此外，生态学、生物科学、生物技术、生物制药专业的男生问卷的30个高频词分别占全部样本30个高频词的53.3%（占全部样本量的5.7%）、73.3%（7.6%）、70%（11.7%）和43.3%（3%），女生则占全部样本的66.7%（7.6%）、90%（40.2%）、76.7%（18.8%）和50%（5.4%）。其高频词占比情况与样本量大小也一致。同时，未包含在全部样本30个高频词中的词，相同性别不同专业其重复率较低。例如，生物科学专业男生问卷未包含的高频词，分别与生物技术和生物制药专业男生问卷的词有1个词（种类）和3个词（公式、熟悉、种类）重复，生物技术和生物制药专业则有2个词（种类、处理）重复。结果表明，不同专业的男生或女生的高频内容同时具有一定的专业偏向性。

（三）不同年龄的学生存在不同的侧重点

不同年龄段（小于20岁和大于等于20岁）学生问卷的30个高频词分别占全部样本30个高频词的96.7%和90%，其占比与样本量大小（分别为67.3%和32.7%）也具有一致性。未包含在全部样本30个高频词中的词，小于20岁的词为“影响”，其高频词缺少全部样本30个高频词中的“SPSS”。大于等于20岁的词为“处理、公式和检验”，其高频词缺少全部样本30个高频词中的“聚类分析、表格和制作”。结果显示，大于等于20岁学生的高频词较为侧重算法、检测方法和软件等相关问题，小于20岁学生稍显模糊。

不同专业大于等于20岁和小于20岁的问卷不同，生态学专业其30个高频词分别占全部样本30个高频词的56.7%（17个）和66.7%（20个），分别占全部样本量的5.7%和7.6%；生物科学专业分别为83.3%（25个）和86.7%（26个），分别占全部样本量的14.2%和33.6%；生物技术专业分别为73.3%（22个）和80%（24个），分别占全部样本量的10.1%和20.3%；生物制药专业分别为43.3%（13个）和50%（15个），分别占全部样本量的2.5%和5.9%。不同年龄段未包含在全部样本30个高频词的词具有一定的专业偏向。

男生大于等于20岁和小于20岁问卷样本量不同，分别占全部样本量的14.2%和13.9%，但其30个高频词占全部样本30个高频词的比例相同（86.7%），未包含在全部样本30个高频词中的4个词不重复且具有一定的偏向性（“公式、选择、检验、标准”“基础、种类、测量、理论”）。女生大于等于20岁和小于20岁问卷的高频词占比分别为86.7%和90%，与其样本量大小（18.4%和53.5%）具有一致性，但未包含的词的关注点较为相似（“处理、理论、米、检验”和“理论、检验、影响”）。

四、总结与展望

围绕学生常见的问题和专业特点，以及可能遇到的数据资料，对近两年的生态学、生物科学、生物技术、生物制药专业的大二本科生开展问卷调研工作，收集了592份问卷。并基于问卷，分析了不同专业、性别和年龄的学生对生物统计学实验的主要学习问题差异。此项问卷结果显示：（1）学生存在的普遍问题为：在软件安装等方面还存在困难、对实验原理的掌握还存在一定困难、应用软件进行分析时操作还不够熟练；（2）不同专业的学生反映的学习问题和所关注的研究案例具有一定的专业倾向，同时，专业的样本量越大，总体高频词也越能体现专业的关注点，因此，样本量和专业特点都会对总体高频词产生一定的影响；（3）问卷中不同专业的男生、女生关注的问题，具有一定的专业偏向和性别倾向；（4）问卷中大于等于20岁学生较为侧重算法、检测方法和软件等相关问题，小于20岁学生稍显模糊；不同专业和性别的不同年龄段高频词也具有一定程度的偏向。

研究结果在一定程度上反映了不同专业、性别和年龄的大二学生的学习特点，为此门课程的教学提供一定参考。对于非数学专业和统计专业的学生及生物统计学实验课程特点而言，不同因素的差异性也具有一定的针对性。总体上，随着教学环境和学情的不断变化，如何使学生乐意学、学得好并最终学以致用，还有很长的路要走，还需要不断探索和深入研究教学方法。