生物統(tǒng)計學(xué)精品課程建設(shè)的實踐與體會

摘　要：根據(jù)21世紀(jì)對生物統(tǒng)計學(xué)課程的重新定位，在生物統(tǒng)計學(xué)精品課程建設(shè)中重點突出了教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，強化了學(xué)生能力的培養(yǎng)。
　 　關(guān)鍵詞：生物統(tǒng)計學(xué)；精品課程；教學(xué)改革
　　一、引言
　　隨著生物科學(xué)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(xué)結(jié)論定量化 是人們長期追求探索的目標(biāo)；生物統(tǒng)計學(xué)是生物學(xué)科定量化的重要分析理論與方法，生物統(tǒng)計學(xué)是生物學(xué)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(xué)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(xué)科。因此，生物統(tǒng)計學(xué)是一門在實踐中應(yīng)用十分廣泛 的工具學(xué)科，它是生命科學(xué)各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)生命科學(xué)課程學(xué)習(xí)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(xué)領(lǐng)域的應(yīng) 用，是教學(xué)難度較大的一門課程。因此，在生物統(tǒng)計學(xué)精品課程建設(shè)過程中，針對各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的定位，因材施教，更新教育理念，加強實踐訓(xùn)練，在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行改革和大膽探 索。
　　二、二十一世紀(jì)對生物統(tǒng)計學(xué)課程的重新定位。
　　（一）新世紀(jì)對生物統(tǒng)計學(xué)課程提出的新要求。
　　二十世紀(jì)上半葉 農(nóng)業(yè)和遺傳統(tǒng)計學(xué)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(xué)、統(tǒng)計流行病學(xué)、隨機化臨床試驗學(xué)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(jì)里顯著提高了人類的期望壽命。
　　21世紀(jì)人類基因組，基因芯片等實驗科學(xué)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(xùn)練。
　　未來的生物統(tǒng)計學(xué)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(xué)越來越不同于其它數(shù)學(xué)領(lǐng)域，計 算機和信息科學(xué)工具至少和概率論一樣重要。
　　（二）生物統(tǒng)計學(xué)對大學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的作用。
　　生物統(tǒng)計學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)試驗的結(jié)果。
　　生物統(tǒng)計學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)不僅是試驗設(shè) 計與統(tǒng)計方法的教學(xué)，更重要的還是大學(xué)生思維方式的培養(yǎng)，這對提高大學(xué)生的素質(zhì)很有必要。
　　生物統(tǒng)計學(xué)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(xué)可提高大學(xué)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(xué)除讓學(xué)生弄清各種統(tǒng)計方法的內(nèi)涵外，還需要使學(xué)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(dá)到研究的最終目的，從而提高大學(xué)生 科學(xué)研究素質(zhì)。
　　三、教學(xué)方法和教學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)時的減少（由原來的60 - 70學(xué)時，降到現(xiàn)在的40學(xué) 時左右） ,如何深入淺出地引導(dǎo)學(xué)生入門，并使學(xué)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(xué)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(xué)效果。建設(shè)了一個生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)支撐平臺，現(xiàn)有課程簡 介、教學(xué)大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統(tǒng)計學(xué)》教材、課程錄像、實習(xí)指導(dǎo)、在線測試題、參考文獻(xiàn)、 其它教學(xué)資源等欄目，免費向全校師生開放。
　　（二）將多媒體教學(xué)優(yōu)勢與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律有機結(jié)合，用較少的學(xué)時得到良好的教學(xué)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(xué)生的認(rèn)知規(guī)律相結(jié)合，多媒體教學(xué)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，為新的“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(xué)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(xué)生講解，失去了傳統(tǒng)教學(xué)方法，老師邊講邊板書能給學(xué)生留下比較深刻印象的特點，缺乏吸 引力。
　　而多媒體在教學(xué)中只能充當(dāng)工具的角色，在教學(xué)過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學(xué)生的認(rèn)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(xué)方式，精煉教學(xué)內(nèi)容，模仿傳統(tǒng)教學(xué)書寫板書的過程，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易程度，采用逐字、逐句、逐段顯示教學(xué)內(nèi)容的動畫方式。在 課堂教學(xué)中，老師仍然保持傳統(tǒng)教學(xué)方法的教姿教態(tài)，在授課的過程中與學(xué)生保持互動，根據(jù)學(xué)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(jìn)行講解。這樣做既發(fā)揮了多媒體教學(xué)的特點，又充分照顧到學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，在內(nèi)容沒有縮減，學(xué)時減少近三分之一的情況下，仍然取得良好的教學(xué)效果。
　 　（三）長期堅持教育教學(xué)方法及教學(xué)規(guī)律的研究。
　　生物統(tǒng)計學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)中一些具體問題的應(yīng)用。因此在教學(xué)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(xué)時不允許，二是學(xué)生難以消化，得不到好的教學(xué)效果；如果只注重方法的講解，學(xué)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(xué)的重點放在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)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(xué)內(nèi)容的安排上采用“保干削枝”，即在學(xué)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(xué)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(xué)生掌握生物統(tǒng)計學(xué)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(xué)生亂套統(tǒng)計公式。
　　（四）密切跟蹤生 命科學(xué)發(fā)展的前沿動向，探索生物統(tǒng)計學(xué)解決前沿問題的理論與方法。
　　統(tǒng)計學(xué)在生物學(xué)中的應(yīng)用已有長遠(yuǎn)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(xué)各研究領(lǐng)域的平臺。現(xiàn)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)與生物信息學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)，注重學(xué)生能力培養(yǎng)。
　　生物統(tǒng)計學(xué)要不要開實驗課，怎樣開實驗課，一直存在爭議，在此認(rèn)為生物統(tǒng)計學(xué)不僅應(yīng)該開設(shè)實驗課， 而且還要將實踐教學(xué)的重點放在計算機技術(shù)和統(tǒng)計軟件的應(yīng)用上，讓學(xué)生不 僅掌握統(tǒng)計方法，而且加深對原理的認(rèn)識，獲得就業(yè)或升學(xué)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(xí)，擴(kuò)大學(xué) 生的視野，提高學(xué)生素質(zhì)。
　　20世紀(jì)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(xué)時數(shù)與達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)所需完成的教學(xué)內(nèi)容相比還是不足的。為此，可以通過標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計軟件的教學(xué)實習(xí)來達(dá)到以點帶面，擴(kuò)大學(xué)生視野，提高學(xué)生素質(zhì)。
　 　為此我們建立了一個專用于實習(xí)教學(xué)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(fù)責(zé)對上機的學(xué)生答疑。除按教學(xué) 計劃進(jìn)行的正常實習(xí)教學(xué)外，實驗室還對優(yōu)秀學(xué)生免費開放，鼓勵他們結(jié)合教師的科研活動，應(yīng)用所學(xué)生物統(tǒng)計學(xué)知識，學(xué)習(xí)新的生物統(tǒng)計學(xué)知識，掌握應(yīng)用計算機 解決生物統(tǒng)計學(xué)問題的技能。
　　（二）全方位、多層次的實踐教學(xué)。
　　為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，必須將本課程的實踐教學(xué)活動延伸到課堂教學(xué) 外，開展全方位、多層次的實踐教學(xué)。
　　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(xí)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(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)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(xué)科均有專業(yè)的 格局。雖然專業(yè)的學(xué)科歸屬不同，但有一點是相通的，其內(nèi)涵均屬于生命科學(xué)的范疇。以科學(xué)研究的方法進(jìn)行劃分，均屬于實驗科學(xué)。
　　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(xué)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(xué)的作法推廣到全院的所有專業(yè)，結(jié)合實驗課教學(xué)的改革，對發(fā)酵工藝學(xué)實驗、植物細(xì)胞工程實驗、食用菌實 驗、微生物學(xué)實驗等課程的內(nèi)容全部或部分改為用生物統(tǒng)計學(xué)指導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)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(xué)生使用統(tǒng)計學(xué)的方法對進(jìn) 行分析和討論，最后得出最佳試驗條件。
　　這樣的實驗教學(xué)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(xué)生解決實際問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力；從生物統(tǒng)計學(xué)角度看，將課程的教學(xué)實踐延伸到課程外，彌補了學(xué)時的不足，更重要的是 學(xué)生將自己學(xué)到的統(tǒng)計學(xué)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(xué)生課外科技活動中指導(dǎo)學(xué)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(xué)生采用恰 當(dāng)?shù)纳�物統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)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(xué)實踐，訓(xùn)練了學(xué)生的統(tǒng)計思維能力，使學(xué)生充分認(rèn)識到掌 握生物統(tǒng)計學(xué)這一工具的重要性和必要性，增強了學(xué)生學(xué)好用好這門工具的信心，提高了學(xué)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(xué)性、先進(jìn)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(xué)內(nèi)容、一流的教學(xué)方法、一流的教材、一流的教學(xué)管理等特點。與之相比，我們在生物 統(tǒng)計學(xué)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(xué)研究等方面加大力度，將生物統(tǒng)計學(xué)建設(shè)成體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學(xué)思想、符合現(xiàn)代科 學(xué)技術(shù)和適應(yīng)社會發(fā)展進(jìn)步的需要、能夠促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展而深受學(xué)生歡迎的一門課程。
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