生物統(tǒng)計學精品課程建設(shè)的實踐與體會

　　摘要：根據(jù)21世紀對生物統(tǒng)計學課程的重新定位，在生物統(tǒng)計學精品課程建設(shè)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(yǎng)。

　　關(guān)鍵詞：生物統(tǒng)計學;精品課程;教學改革

　　一、引言

　　隨著生物科學的發(fā)展，只有定性的結(jié)論已不能滿足實踐的需要，實現(xiàn)生物科學結(jié)論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統(tǒng)計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法，生物統(tǒng)計學是生物學科應(yīng)具備的基本知識和素質(zhì)，與生命活動有關(guān)的各種現(xiàn)象中普遍存在著隨機現(xiàn)象，大到森林陸地生態(tài)系統(tǒng)，小至分子水平，均受到許多隨機因素的影響，表現(xiàn)為各種各樣的隨機現(xiàn)象，而生物統(tǒng)計學正是從數(shù)量方面揭示大量隨機現(xiàn)象中存在的必然規(guī)律的學科。因此，生物統(tǒng)計學是一門在實踐中應(yīng)用十分廣泛的工具學科，它是生命科學各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)生命科學課程學習和生物科研有重要作用。

　　同時，生物統(tǒng)計作為數(shù)理統(tǒng)計在生物學領(lǐng)域的應(yīng)用，是教學難度較大的一門課程。因此，在生物統(tǒng)計學精品課程建設(shè)過程中，針對各專業(yè)培養(yǎng)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(tǒng)計學課程的重新定位

　　(一)新世紀對生物統(tǒng)計學課程提出的新要求。

　　二十世紀上半葉農(nóng)業(yè)和遺傳統(tǒng)計學首先獲得了發(fā)展，在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的生物統(tǒng)計學、統(tǒng)計流行病學、隨機化臨床試驗學已經(jīng)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(chǎn)生出的巨量數(shù)據(jù)，需要新工具來組織和提取重要信息。

　　將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息需要統(tǒng)計理論和實踐方面的洞察力、技術(shù)和訓練。

　　未來的生物統(tǒng)計學將會與信息技術(shù)密切結(jié)合，較少側(cè)重傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計，而會更多注意數(shù)據(jù)分析，尤其是大型數(shù)據(jù)庫的處理。生物統(tǒng)計學越來越不同于其它數(shù)學領(lǐng)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(tǒng)計學對大學生素質(zhì)培養(yǎng)的作用。

　　生物統(tǒng)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(jié)論有很大的可靠性但有一定的錯誤率，這是統(tǒng)計分析的基本特點，因此在生物統(tǒng)計課程的學習中培養(yǎng)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(jié)果。

　　生物統(tǒng)計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結(jié)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(shù)涉及到的是隨機事件，因此，生物統(tǒng)計學不僅是試驗設(shè)計與統(tǒng)計方法的教學，更重要的還是大學生思維方式的培養(yǎng)，這對提高大學生的素質(zhì)很有必要。

　　生物統(tǒng)計學包括試驗設(shè)計和統(tǒng)計方法兩個有機聯(lián)系的組成部分。通過試驗設(shè)計的教學可提高大學生設(shè)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(shè)計方法等方面的內(nèi)容。通過統(tǒng)計方法的教學除讓學生弄清各種統(tǒng)計方法的內(nèi)涵外，還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統(tǒng)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(zhì)。

　　三、教學方法和教學手段的改革

　　(一)加強電子課件及網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)。

　　生物統(tǒng)計學是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計原理研究生物界數(shù)量變化的學科，而概率統(tǒng)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(xiàn)在的40學時左右) ,如何深入淺出地引導(dǎo)學生入門，并使學生在了解概率統(tǒng)計思想的基礎(chǔ)上，掌握常用統(tǒng)計分析方法的應(yīng)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(shù)，制作了與教材配套的課件，通過在課堂上把抽象內(nèi)容形象化與直觀化，收到了良好教學效果。建設(shè)了一個生物統(tǒng)計學教學網(wǎng)絡(luò)支撐平臺，現(xiàn)有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統(tǒng)計學》教材、課程錄像、實習指導(dǎo)、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(yōu)勢與學生的認知規(guī)律有機結(jié)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(guī)律相結(jié)合，多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如： (1)內(nèi)容多，幻燈片變換快，由照本宣科變?yōu)檎掌列�科，為新�?ldquo;滿堂灌”; (2)課件圖片多，內(nèi)容以展示為主，缺乏啟發(fā)性; (3)教學內(nèi)容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”) ,老師照著屏幕上的內(nèi)容給學生講解，失去了傳統(tǒng)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(guī)律緊密結(jié)合在一起。在制作課件時，采用啟發(fā)式教學方式，精煉教學內(nèi)容，模仿傳統(tǒng)教學書寫板書的過程，根據(jù)教學內(nèi)容的難易程度，采用逐字、逐句、逐段顯示教學內(nèi)容的動畫方式。在課堂教學中，老師仍然保持傳統(tǒng)教學方法的教姿教態(tài)，在授課的過程中與學生保持互動，根據(jù)學生在課堂上接受知識的能力，掌握屏幕上顯示內(nèi)容的速度，必要時輔以板書進行講解。這樣做既發(fā)揮了多媒體教學的特點，又充分照顧到學生的認知規(guī)律，在內(nèi)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(guī)律的研究。

　　生物統(tǒng)計學的理論基礎(chǔ)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計，從這個層面上講，它有非常濃的數(shù)學味道，但是它又有別于概率論與數(shù)理統(tǒng)計，生物統(tǒng)計學更主要強調(diào)的是概率論及數(shù)理統(tǒng)計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應(yīng)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(shù)理統(tǒng)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(jīng)過將教學的重點放在教學中引導(dǎo)學生重點掌握統(tǒng)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(dǎo)。在教學內(nèi)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(tǒng)計方法去掉，也要保證有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統(tǒng)計假設(shè)測驗等方面的內(nèi)容，讓學生掌握生物統(tǒng)計學中所蘊含的概率論及數(shù)理統(tǒng)計的思想精髓，從而避免學生亂套統(tǒng)計公式。

　　(四)密切跟蹤生命科學發(fā)展的前沿動向，探索生物統(tǒng)計學解決前沿問題的理論與方法。

　　統(tǒng)計學在生物學中的應(yīng)用已有長遠的歷史，許多統(tǒng)計的理論與方法也是自生物上的應(yīng)用發(fā)展而來，而且生物統(tǒng)計是一個極重要的跨生命科學各研究領(lǐng)域的平臺�，F(xiàn)在基因組學、蛋白質(zhì)組學與生物信息學的蓬勃發(fā)展，使得生物統(tǒng)計在這些突破性生物科技領(lǐng)域上扮演著不可或缺的角色。

　　在課程建設(shè)中，隨時注意納入生物統(tǒng)計學在前沿領(lǐng)域研究應(yīng)用的內(nèi)容，增強課程的活力，提高教師和學生面向生物產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)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(yǎng)

　　生物統(tǒng)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(tǒng)計學不僅應(yīng)該開設(shè)實驗課，而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術(shù)和統(tǒng)計軟件的應(yīng)用上，讓學生不僅掌握統(tǒng)計方法，而且加深對原理的認識，獲得就業(yè)或升學的必備計算機統(tǒng)計技能，提高解決復(fù)雜問題的能力。

　　(一)開展統(tǒng)計軟件的實習，擴大學生的視野，提高學生素質(zhì)。

　　20世紀20年代發(fā)展起來的多元統(tǒng)計方法雖然對于處理多變量的種類數(shù)據(jù)問題具有很大的優(yōu)越性，但由于計算工作量大，使得這些有效的統(tǒng)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(shù)的誕生與發(fā)展，使得復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作變得非常容易，所以充分利用現(xiàn)代計算技術(shù)，通過計算機軟件將統(tǒng)計方法中復(fù)雜難懂的計算過程屏障起來，讓用戶直接看到統(tǒng)計輸出結(jié)果與有關(guān)解釋，從而使統(tǒng)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(shù)與達到培養(yǎng)目標所需完成的教學內(nèi)容相比還是不足的。為此，可以通過標準的統(tǒng)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(zhì)。

　　為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統(tǒng)計電腦實驗室。現(xiàn)共有50余臺電腦，并連接到校園網(wǎng)。實驗室配備有指導(dǎo)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，實驗室還對優(yōu)秀學生免費開放，鼓勵他們結(jié)合教師的科研活動，應(yīng)用所學生物統(tǒng)計學知識，學習新的生物統(tǒng)計學知識，掌握應(yīng)用計算機解決生物統(tǒng)計學問題的技能。

　　(二)全方位、多層次的實踐教學。

　　為了進一步培養(yǎng)學生實際動手能力和科學嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外，開展全方位、多層次的實踐教學。

　　在原綿陽農(nóng)專期間，主要在作物育種、作物栽培、動物營養(yǎng)等課程實驗與實習中，根據(jù)相關(guān)內(nèi)容加入了試驗設(shè)計方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的相關(guān)內(nèi)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(nóng)科專業(yè)變成了理、工、農(nóng)三大學科均有專業(yè)的格局。雖然專業(yè)的學科歸屬不同，但有一點是相通的，其內(nèi)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(shè)計方法，從不確定性數(shù)據(jù)中挖掘事物的客觀規(guī)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(nóng)科專業(yè)上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業(yè)，結(jié)合實驗課教學的改革，對發(fā)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(nèi)容全部或部分改為用生物統(tǒng)計學指導(dǎo)學生自主進行實驗設(shè)計，把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變?yōu)樵囼灄l件的優(yōu)化試驗，提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設(shè)計、單因素試驗設(shè)計、多因素試驗設(shè)計、正交試驗設(shè)計、均勻試驗設(shè)計，對試驗結(jié)果要求學生使用統(tǒng)計學的方法對進行分析和討論，最后得出最佳試驗條件。

　　這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用，從專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)�業(yè)課的角度看，改驗證性實驗為設(shè)計型、綜合性實驗，增強了學生解決實際問題的能力，培養(yǎng)了學生創(chuàng)新思維的能力;從生物統(tǒng)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(tǒng)計學知識，轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力，知識得到很好的內(nèi)化。

　　此外，在學生課外科技活動中指導(dǎo)學生選用正確的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析方法，提升科技作品的檔次;在畢業(yè)論文(設(shè)計)中要求學生采用恰當?shù)纳�物統(tǒng)計學方法進行設(shè)計與分析，寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設(shè)計) 。

　　通過這樣的教學實踐，訓練了學生的統(tǒng)計思維能力，使學生充分認識到掌握生物統(tǒng)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(fù)雜的生命現(xiàn)象中挖掘事物客觀發(fā)展規(guī)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優(yōu)秀課程。作為精品課程的載體，應(yīng)具有一流的教師隊伍、一流的教學內(nèi)容、一流的教學方法、一流的教材、一流的教學管理等特點。與之相比，我們在生物統(tǒng)計學精品課程的建設(shè)上，才剛剛起步，今后還要在教材建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、科學研究等方面加大力度，將生物統(tǒng)計學建設(shè)成體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學思想、符合現(xiàn)代科學技術(shù)和適應(yīng)社會發(fā)展進步的需要、能夠促進學生的全面發(fā)展而深受學生歡迎的一門課程。

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