概率統計學習指導
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概率統計學習指導范文第1篇
一、統計與概率改革的意義
統計與概率內容的改革,對促進初中數學教學內容的現代化、結構的合理化,推動教育技術手段的現代化,改進教師的教學方式和學生的學習方式等都有積極的作用。
1.使初中數學內容結構更加合理
現行初中數學教學內容主要包括代數、幾何,統計含在代數之中。初中三年總課時大約500左右,代數約占258課時,統計約占14課時,幾何約 占228課時。從課時分配上可以看出,代數和幾何占有相當的份量,約占總課時的95%,統計僅占4%。代數、幾何屬于“確定性” 數學,學習時主要依賴邏輯思維和演繹的方法,它們在培養學生的計算能力、邏輯思維能力和空間觀念方面發揮著重要作用。而統計與概率屬于“不確定性”數學,要尋找隨機性中的規律性,學習時主要依靠辨證思維和歸納的方法,它在培養學生的實踐能力和合作精神等方面更直接、更有效。統計、概率與現實生活密切聯系,學生可以通過實踐活動來學習數據處理的方法。
2.有效地改變教師的教學方式和學生的學習方式
轉變方式是學習統計與概率的內在要求。由于統計與概率中存在著大量的活動,學生需要通過親自參與活動來學習統計與概率的內容,掌握數據處理的方法。這些活動以有效地導致教師與學生地位的根本改變,促進教師教學方法的改進和學生學習方式的改變。教師由知識的傳授者成為活動的組織者、引導者、合作者,學生由被動接受知識的容器轉變為活動學習的設計者、主持者、參與者;傳統的傳授式教學已不能滿足教學的需要,學生的學習方式由被動接受變為主動探究。
二、處理統計與概率的基本原則
1.突出過程,以統計過程為線索處理統計與概率的內容統計學的主要任務是,研究如何以有效的方式收集和處理受隨機性影響的數據,通過分析數據對所考察的問題作出推斷和預測,從而為決策和行動提供依據和建議。統計是一個包括數據的收集、整理、描述和分析(包括概率)的完整過程。根據統計的這個特點,初中階段的統計內容應該反映這個完整的過程,以過程為線索設計整個初中的統計內容。首先是數據的收集,然后是對收集到的數據進行整理和描述,最后對數據進行分析。在具體內容的處理上也應突出統計的基本過程,讓學生經歷收集數據,整理數據、描述數據和分析數據得出結論,利用結論進行合理預測和判斷的統計過程。
2.強調活動,通過活動體驗統計的思想,建立統計的觀念
統計與生活實際是密切聯系的,在收集數據、處理數據以及利用數據進行預測、推斷和決策的過程中包含著大量的活動,完成這些活動需要正確的統計思想觀念的指導。統計的學習要強調讓學生從事簡單的數據收集、整理、描述、分析,以及根據統計結果進行判斷和預測等活動,以便滲透統計的思想,建立統計的觀念。
3.循序漸進、螺旋上升式安排內容
統計是一個包括數據的收集、整理、描述和分析的完整過程,這個過程中的每一步都包含著多種方法。例如,收集數據可以利用抽樣調查,也可以進行全面調查;在描述數據中,可以用象形圖、條形圖、扇形圖、直方圖、折線圖等各種統計圖描述數據。對統計過程中的任意一步,教材不可能在一個統計過程中全面介紹,因此教材可以采用循序漸進、螺旋上升的方式處理內容,在重復統計活動的過程中,逐步安排收集數據和處理數據內容。這樣安排內容不僅符合統計的特點,也符合學生的認知規律。學生對統計的過程是陌生的,這樣螺旋上升式安排內容,可以使學生在重復統計活動的過程中,不斷完善對統計的認識,逐步掌握統計分析的各種方法。
三、處理統計與概率時值得注意的幾個問題
1.統計與概率宜分別相對集中安排
概率是刻畫事件發生可能性大小的量,統計是通過處理數據,利用分析數據的結果進行預測或決策的過程。從統計學內在的知識體系看,概率是統計學的有機組成部分,在數據的分析階段,可以利用概率進行統計分析,從數據中得出結論,根據結論進行預測或判斷。因此,在初中階段,可以把概率看成是統計過程的一個階段。
2.使用信息技術,突出統計量的統計意義
信息技術的發展,使收集數據和處理數據變得更方便、更快捷。我們可以通過計算機網絡收集數據,利用計算機軟件制作統計表,繪制各種統計圖以及進行概率實驗,這是統計與概率在各行各業得到廣泛應用的一個重要原因。在教材編寫和實際教學中,應當提供使用計算機處理一些內容的方案,作為彈性處理,供有條件使用計算機的學校或學生選用。
3.淡化處理概念
雖然概率與統計的概念不多,但有些概念給出定義是困難的,教材不必追求嚴格定義,應將重點放在理解概念的意義上來。例如概率的概念,在中學階段給出嚴格的定義是不可能的,也是沒有必要的,因此在編寫時,可以通過大量的例子來說明,讓學生感受到概率是對隨機現象中規律性的一種刻畫,是對事情發生可能性大小的一種估計就可以了。
4.選材廣泛,文字敘述通俗、簡潔
統計(包括概率)的現實生活素材是非常豐富的,編寫教材時應當充分挖掘,盡量從學生的生活實際出發來引出和呈現內容,通過豐富的素材處理內容。選材可以是學生感興趣的生活實際問題、社會問題或人與自然的問題 等,突出現實性與時代感。
統計與概率的內容雖然有大量的圖表,但也需要一定的文字語言解釋說明。為不影響學生的閱讀興趣、分散學生的注意力,要避免大段的文字敘述。
概率統計學習指導范文第2篇
關鍵詞：PBL；本科統計學；數學建模；教學實驗
中圖分類號：G642.421文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2012）01-0196-02
1 高校統計學教學存在的問題
統計學作為高等教育的一門基礎學科，在理、工、農、醫以及經管、教育類專業是一門廣泛性的基礎平臺課，包括概率論與數理統計（統計學的理論型基礎部分）和專業統計學（統計學的應用型實踐部分）。但長期以來，統計學沒有像其他公共課，如高等數學、大學外語等基礎平臺課那樣得到充分的認識和應有的重視。
與此同時，國內大中專院校統計學的教學幾乎還沿循傳統的LBL（Lecture-Based-Learning）講述式教學方式，如今高校教師已經慢慢的淡化了單純的舉例講解教學模式，推廣和發展了CAI多媒體輔助教學手段，不過基本的教學方式還是典型的填鴨式教育，其本質并未隨著社會的進步而有更為顯著的發展。
2 PBL教學模式簡介
2.1 歷史發展
以問題為導向的教學方法PBL（problem-based learning），是基于現實世界中以學生為中心的教育方式，1969年由美國的神經病學教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學首創，目前已成為國際上較為流行的一種教學方法。
與傳統的以講述為基礎的LBL教學法有很大不同，PBL強調以學生的主動學習為主；PBL將學習與更大的任務或問題掛鉤，使學習者投入于問題之中；設計真實性任務，強調把學習設置到復雜、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作協調來解決問題，從而感知隱含在問題背后的社會科學知識，形成自主學習的能力、協作配合的精神和解決問題的技能。
2.2 國內研究現狀及問題
PBL教學法在西方的教育中已取得良好的教學效果，是西方主流教學模式之一。以此類教學法出名的包括荷蘭頂級大學馬斯特里赫特大學等世界著名院校。在我國，自20世紀90年代以來，國內多所院校在本科生和研究生教學中對PBL教學法進行了卓有成效的嘗試和探索，首先是從醫學教育領域開展，然后漸漸的推廣到了其他課程，同樣也取得了較好的效果。
與此同時，PBL教學法在教學實踐中存在的一些問題也逐漸被提出，如PBL教學法不能完全適應國內現行高等教育這一國情，大學新生因長期受應試教育和分本位等因素的影響，對新興教學模式的認知以及對師生角色轉換的適應性上存在一定的障礙，這也使得PBL這種具有先進理念的教學模式的效果大打折扣。但隨著近年來大學生數學建模的深入人心，高校本科生廣泛參與隊員選拔、知識培訓和活動競賽，有了這樣一個良好的平臺，在本科統計學課程中引入PBL教學法是值得教學實驗和探索研究的。
2.3 統計學教學中PBL可行性問題
作為課程的主題，人們的日常生活和一切社會生活都離不開統計。英國統計學家哈斯利特說：“統計方法的應用是這樣普遍，在我們的生活和習慣中，統計的影響是這樣巨大，以致統計的重要性無論怎樣強調也不過分。”甚至有的科學有還把我們的時代叫做“統計時代”。
而統計學課程體系中所包含的概率論知識以及數據分析就與日常生活息息相關.本科生受中學概率的熏陶，以及數據庫和計算機的吸引，由教師合適的設定案例和身邊問題的啟發下，PBL的教學方式就水到渠成。
數學建模是在20世紀60年代進入西方大學的，我國幾所大學也在20世紀80年代初將數學建模引入課堂。數學建模強調的就是發現問題、探索問題、分析問題和解決問題，在三個同學的小組配合中發揮更大的作用，和PBL學習方式是一樣的，而作為數學建模的培訓和參與方式也和PBL如出一轍。隨著高校數學建模競賽知名度的提高，參賽隊伍也隨之迅猛擴大，而這種教學和學習方式也會深入人心，也為在普通的教學中進行PBL模式的推廣作了前期的宣傳和鋪墊。
筆者有幸作為數學建模指導團隊的參與人，從2006年開始一直持續參與統計學教學和數學建模的助教工作，所以對于數學建模比賽的模式和賽題有了更多的思考，是否可以借助這個平臺，相應的學習認知方式來改進或者更新現有的高校統計學公共課的教學方式和教學效果。這樣的可行性實踐是值得探索和嘗試的。
2.4 開展PBL教學的實踐方式
開展具體的PBL教學實踐活動主要包括問卷調查及班級選擇、問題設計及教學實踐和教學考核及效果評價三個階段。
2.4.1 問卷調查及班級選擇
在課程開始之前，我們選擇了即將開始統計學課程的本科二年級土木工程專業、通信工程專業和金融數學專業的487人進行了問卷調查，見表1。
通過問卷調查，可知46.41％的學生“不了解統計學”，46.0％的學生“了解大學生數學建模競賽”，82.14％的學生“希望教師補充社會案例”，73.92％的學生“希望進行互動式學習”。
測試的教學班最終選擇為2010級土木工程方向的124人，2個教學班。
2.4.2 問題設計及教學實踐
統計學課程的內容主要包括問卷設計、概率分布、假設檢驗和應用分析四部分，下面簡單給出幾個部分的問題設計。
在統計學的第一部分：問卷調查的設計，可以在課程起初留下作業，讓大家每三人一組設計一個有關大學生旅游消費方式的問卷調查，要求自我完成問卷制作和數據搜集，然后進行匯總和評比，然后在正式的課堂上，利用理論教材對問卷設計的基本要求和順序進行一一說明，讓大家逐漸的理解自己設計的問卷的缺陷，為什么同樣的問卷調查結果卻良莠不齊、響應率差別大、樣本是否具有代表性等疑問。通過互動交流和自我審視，學生會逐漸明白問卷設計的重要性和關鍵點，也體會到了統計學的有趣和難度。
在統計學的第二部分:概率知識，這部分相比較而言是易懂的，在課程開始之前留下任務，發動學生進行生活中的概率常識的搜集和展示工作，來鼓勵大家對高中知識的回憶和再利用，并且增加概率知識和社會生活的關聯度理解，其中老師可以推薦幾個搜索的渠道，比如網絡、紀錄片和書籍等。在正式的課堂中，可以組織一部分準備比較充分的學生進行課堂演示，還可以通過情景劇表演來展示自己所搜集或發現到的概率常識。而老師也可以適時的播放Discovery系列紀錄片“現實生活中的概率知識知多少？”，在充分的刺激和誘因下，學生的潛在學習能力和探索能力會不斷的被挖掘出來。
在統計學的回歸分析部分，可以首先提出疑問：“什么是回歸？”“GALTON先生是怎樣的一個人？”“生活中還有什么問題可以用回歸來解決呢？”鼓勵大家利用各種方式進行查詢，來了解回歸分析的定義、由來、數學原理、案例分析和計算機的操作，同樣通過GALTON先生的生平和貢獻，可以進一步進行美育和德育熏陶，塑造青年學生的社會良知和培養發現真理的科學精神。
2.4.3 教學考核及效果分析
通過測試班一個學期的統計學學習，在課程結束的最后進行了第二次問卷調查，見表2，可以發現有91.79％的學生“肯定PBL探索教學方式”，79.88％學生“希望以后繼續使用這種教學方法”，84.39％的學生“對授課教師滿意”，57.08％“愿意參加大學生數學建模競賽”。
同時，期末2個教學班的統計學考核成績基本呈現正態分布，和其他仍然采用LBL教學方式的對照組教學班成績大同小異，沒有顯著差異，這也說明雖然PBL的教學方式比較生動有趣，但是作為新生的課堂名詞，在初期探索階段仍有很大的改良和進步空間，另外一方面，我們慣有的考核方式仍然是以筆試為主，而采用PBL教學所獲得的動手和實踐能力并沒有得到驗證，這個仍需要進行進一步的試驗和分析。
3 總結
PBL教學法為學生們提供了一個從不同角度觀察問題的機會，不僅提高了學生的科學素養，也利于職業探索、社會責任感的培養，彌補了應試教育在高校人才培養中的缺陷和不足，易獲得本科生及社會的認可。
總之，PBL教學法是一種嶄新的教育理念，它的先進性、科學性值得借鑒，但如何與我國現有的本科生教育模式相融合，進一步建立符合我國本科生教育特點的教學新模式將是PBL 研究的重要課題。
參考文獻
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概率統計學習指導范文第3篇
關鍵詞：生物統計；教學實踐；立體化
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）18-0231-03
一、引言
“生物統計學”是把數學的語言引入生命科學研究領域，將所研究的問題抽象為數學問題的過程，用數理統計的原理和方法來分析和解釋生物界各種現象和試驗調查資料，是應用統計學的一個分支。生物學研究實踐證明，只有正確應用生物統計學的原理和分析方法對生物學試驗進行合理設計，對數據資料進行客觀分析，才能得出科學的結論[1]。目前，從數量角度研究生命科學現象已經為大多數生物學研究者所認知，“生物統計學”為生物學的研究和探索提供了重要的方法和工具。
近年來，全國各高校生物學專業普遍加強了“生物統計學”的教學工作，使學生學習試驗設計和數據收集與整理的方法，正確應用統計學原理分析和解釋數據資料，為進一步學好專業課程奠定了堅實的基礎。
二、生物統計學課程的特點
1.以數學知識為基礎。“生物統計學”是在研究生物現象的過程中，與數學的發展相伴隨逐漸發展而來的。它把生命科學中的某些具體問題抽象為數學問題，以數學概率論和數理統計為理論基礎[1]，這其中就必然會涉及到排列、組合、積分、導數等數學知識。例如，大數定律是用樣本統計數推斷估計總體參數的基礎，需要掌握概率論的相關知識；在推導直線回歸方程時，回歸系數和回歸截距的計算，是建立在最小二乘法的基礎上，需要用到導數的計算；正態分布中變量的概率計算，需要了解積分的性質[1]。盡管在“生物統計學”課程學習之前，學生已經學習了“高等數學”的相關知識，但多數學生的數學基礎知識仍相對薄弱，由此對學習該門課程產生畏懼心理。加上很多學生沒有理解生物統計學的內涵，主觀上認為該門課程就是學習數學知識的，進而導致厭學情緒。
2.概念術語多。“生物統計學”不同于生物學專業的其他課程，在學習過程中涉及很多概念術語，并且這些概念術語常成對出現[1]。例如，總體和樣本、變量與常數、參數與統計數、效應與互作、準確性與精確性、頻率與概率、標準差與標準誤、因素與水平、相關與回歸、雙尾檢驗與單尾檢驗、棄真錯誤與納偽錯誤、假設檢驗與區間估計等。如果不理解這些概念術語的含義，生搬硬套，在應用時就會出錯，得出錯誤的結果。
3.計算公式多。“生物統計學”是應用統計學方法，分析和解釋生命科學研究中數據資料數量上的變化，進而做出符合科學實際的推斷。在學習過程中，必須要用到大量的計算公式[1，2]。如反映變異性的指標有標準差和標準誤，二者的含義不同，計算公式也不同。在正態分布中，為了計算服從正態分布的變量的取值概率，通常要對變量進行標準化處理，在學習了變量標準化公式之后，接下來在應用時還需要用到平均數的標準化、平均數差數的標準化、頻率的標準化、頻率差數的標準化、成對數據差數平均數的標準化等公式。在直線相關與回歸分析中，需要掌握相關系數、回歸系數、回歸截距等計算公式。盡管目前有很多統計軟件可以直接對一些統計量進行計算，但學生們必須掌握和理解相關統計量計算的原理和具體內涵才能正確地應用這些統計軟件。
4.課程內容連貫性較強。“生物統計學”的課程內容是承上啟下、前后連貫的[1，2]。例如，概率分布是學習統計推斷的基礎，平均數的假設檢驗和區間估計是相互聯系的，單因素數據資料方差分析的原理和方法是對多因素數據資料進行方差分析的基礎[1]。如果學生沒有掌握某一章節的內容，很可能導致后面的許多內容聽不懂、難理解，陷入越聽越聽不懂的惡性循環。
三、教學內容的實踐與探索
針對“生物統計學”課程的特點和現狀，近年來，我們在教學過程中，圍繞教學內容、教學方法、課程建設、考核方式等多方面進行了實踐和探索，取得了較為理想的效果。
1.合理編排教學內容，提高教學效率。我校本科教學計劃調整后，“生物統計學”課程安排在第三學期，周學時為2，共36學時。學生在之前已學習了“高等數學”等公共課程，“植物學”、“動物學”等專業基礎課程，與本學期同時學習的還有“生物化學”。為適應生命科學的發展和對生物學人才的培養，我們按照“強化基礎、突出重點、注重應用、通俗易懂”的原則合理設計安排教學內容[1]。在課堂講授時，我們盡可能把抽象的統計學原理與生命科學的前沿或學生們感興趣的事例進行結合，并引導學生從專業知識的角度對統計分析的結果做出科學的判斷和合理的解釋，這樣一方面使學生感受到生物統計學與生命科學的各專業都是緊密聯系的，另一方面學到的統計分析方法和試驗設計原則也可以指導學生后續專業課程的學習。
作為應用性極強的課程，我們在課堂授課時一般不過多討論數學原理，而主要偏重于統計原理的介紹和具體分析方法的應用。在有限的課堂教學時數內，對涉及到的數理統計知識多是“拿來主義”，對于一些公式，通常只進行概念上的介紹和公式上的簡單推導，對有些較復雜的統計公式則只給出公式，并不要求學生掌握具體的推算過程，其目的是讓學生對統計學原理和統計分析方法有較全面的了解。在章節內容上，根據具體情況進行適當刪減，做到重點突出、主次分明。比如講授方差分析一章時，以單因素數據資料的分析為例，重點介紹方差分析的基本原理、數學模型和分析步驟，對于二因素數據資料的分析則啟發學生根據其基本原理和數學模型進行推理，多因素數據資料的方差分析則只介紹基本原理，其目的是培養學生對所學理論知識的應用能力，實現以素質教育為基礎，以能力培養為本位的教學理念。
2.靈活運用多種教學方法。在教學過程中，我們根據教學內容，采用多種教學方法并重，對學生“授之以漁”而不是“授之以魚”[3]，充分調動學生學習的積極性和主動性，使教學相融。
問題導入法。在課堂講授時，我們注重問題的創設。提供氛圍，啟發學生發現問題并思考如何解決問題[4]，使學生成為學習的主人，教師則成為學生的協作者。例如，在方差分析一章講述時，以單因素數據資料為例[1]，讓學生思考如何進行多組平均數之間的比較。有的學生會提出，可以采用之前學習過的兩個樣本平均數假設檢驗的分析方法對多組數據進行兩兩的比較，而這又引發了一些新的問題。如何解決這些問題呢？這時，我們引導啟發學生將所有的數據資料作為一個整體來考慮，將數據的總變異按照其變異來源剖分成處理引發的變異（組間變異）和試驗誤差引發的變異（組內變異），并利用反映變異特性的方差這一統計量來表示組間變異和組內變異的大小，進而采用檢驗對其二者的差異進行顯著性檢驗，由此和學生共同推導出方差分析的基本思想和分析步驟。這樣，既讓學生理解了方差分析的原理和應用，也培養了學生分析問題和解決問題的能力。
對比法。“生物統計學”中有很多概念都是成對出現的，其相應的公式也有著許多形式上的共同點，這就為我們進行對比法講解提供了很好的素材。例如標準差與標準誤、直線回歸系數與直線相關系數、樣本平均數假設檢驗的檢驗及檢驗等[1]。對比法講授，既可以幫助學生記憶公式，也便于學生更好地理解公式的含義和具體應用，做到舉一反三。
演繹法。“生物統計學”中有很多公式是前后聯系的，存在公式的變形，運用演繹法教學可以讓學生更好地理解公式的來源和內涵。例如變量的標準化公式，對于服從正態分布的變量進行標準化轉換的公式（u=■）是核心，在理解這個公式含義的基礎上，對于各統計數（平均數、平均數差數、頻率、頻率差數、成對數據差數等）進行標準化轉換的公式自然也就推導出來了，從而避免了對這些公式的死記硬背。
板書與多媒體課件并行。隨著電子技術、計算機技術和網絡技術的發展，在教學實踐中多采用多媒體課件進行授課。多體媒體課件集文字、公式編輯、圖形、色彩、動畫于一體，既可以插入圖片和例證，也可以實現公式推導的逐步展現，圖文并茂，色彩豐富，省去了板書所占的時間，可以在有限的課堂教學時間內增加教學內容，增強師生之間的互動[4]。同時，傳統的板書不能完全放棄，在講授過程中，適時穿插板書內容，可以幫助學生更好地聯系已學知識。因此，在教學過程中，我們以多媒體教學為主，板書為輔，注重將這兩種教學方法進行有機的結合。
3.加強實驗教學，注重理論與實踐的結合。“生物統計學”是一門應用學科。我們在理論教學的同時，安排了18個學時的實驗課，主要目的是讓學生將課堂理論知識加以應用并學會常用統計學軟件的使用。生物統計學實驗課在生命科學學院信息學實驗室利用電子教室系統進行，教師在主控機上邊講解邊操作，學生可以在自己的計算機上觀察到具體的執行過程，之后可以自己進行相應的操作，然后以電子文檔的形式提交實驗課作業。通過實驗課教學，一方面使理論知識密切聯系實踐，真正提高了學生的應用能力；另一方面增強了學生的興趣，在實驗課中學生不僅鞏固了統計分析知識，而且利用計算機來分析數據也為相關專業課實驗數據的分析奠定了基礎。在運用計算機統計軟件進行數據分析時，學生們也深刻意識到，盡管統計學軟件功能強大，但必須對相關的統計學知識有一定的認知和理解，才能更好地使用這些軟件，由此也進一步激發了學生課堂學習的動力。
4.課程資源的立體化建設。在教學過程中，我們注重加強課程資源的立體化建設。以教材為中心，我們編寫了與科學出版社《生物統計學》（第四版）配套的《生物統計學學習指導》，對每一章的內容都配套了目的要求、內容提要、難點評析、例題解析、習題解答和自我測驗[5]，以供學生在課下進行學習和知識的擴充。同時，“生物統計學”是河南師范大學校級網絡課程，學生可以通過瀏覽網頁進行課程內容學習。在網絡課程中，每章均示出了重點、難點，便于學生自學或復習掌握；同時，網絡課程中豐富生動的圖表資料及實例分析也有助于學生對知識點的理解。
5.考核采用筆試和實驗相結合。“生物統計學”的考核成績由期終閉卷筆試成績（占總成績的80%）和實驗課成績（占總成績的20%）兩部分組成。其中，閉卷考試內容偏重實用性、基礎性，避開需死記硬背、理論性強而無實際用途的題目和偏題怪題，并且盡量減少需要進行計算的工作量，目的是考核學生對已學內容的掌握和應用。實驗課則重點考查學生知識應用和解決實際問題的能力。這種考核方式，一方面激發了學生學習的積極性與主動性，擺脫了學生死記硬背的單純應試模式，另一方面也強調了學生解決實際問題的能力，有助于提高學生綜合運用知識的能力。
四、小結
“生物統計學”是一門理論性和實用性都很強的學科，是現代生物學研究不可缺少的工具。在教學過程中，我們注重培養學生樹立統計學觀念，掌握如何運用統計學原理科學設計試驗，正確應用統計分析方法分析數據資料，培養學生統計學推理思維能力，并能用專業知識對推斷結果加以闡釋。在教學過程中，我們強調以教師為主導，以學生為主體，充分調動學生學習的主動性和積極性，在培養學生扎實理論基礎知識的同時，更注重實踐教學，積極引導學生去發現問題、分析問題、解決問題，切實培養學生的應用能力。
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概率統計學習指導范文第4篇
傳統的生物統計學教學過多強調理論的重要性,學生通過查找書后附表設計試驗與手工計算,忽視了利用計算機軟件進行試驗設計和數據統計分析的能力培養,不符合越來越重于計算機技術的現代應用生物統計方法的發展趨勢。在十分有限的32個學時內,為使“生物統計學”的授課內容不與“概率論與數理統計”發生重復且更實用,筆者通過對現代應用生物統計方法和統計軟件發展趨勢的課前調研,發現R軟件是一款功能全面又易學的統計軟件,含有許多新穎而又實用的統計分析技術與假設檢驗方法,完全可以滿足生物統計學的教學需要,并且沒有版權問題。各種概率分布的計算,以及平衡不完全區組、拉丁方與正交表等試驗設計,都可以在R軟件中完成,使學生可以徹底擺脫手工查表與計算的煩惱。課后關于生物統計學與R軟件使用的問卷調查發現,88.2%的學生認為在修完“概率論與數理統計”課程后仍很有必要學習生物統計學和統計軟件,92.8%的學生認為自由軟件R作為生物統計學的教學軟件十分合適,還有86.7%的學生則認為R語言的學習能夠對理解統計原理有所幫助。
1統計軟件R的介紹
R語言是一門比較新的計算機語言,源自S語言(S-Plus軟件中使用)與Scheme語言。基于GNU協議的自由軟件R提供了一種使用R語言進行統計分析與圖形展示的計算機環境,整合有許多統計工具包[1]。R語言最初由新西蘭奧克蘭大學統計系教授RossIhaka和RobertGentleman合作編寫,由于這兩位“R之父”的名字都是以R開頭,所以就稱之為R語言。R自1993年誕生以來,深受統計學家和計量愛好者的喜愛,被國外大量學術與科研機構采用,其應用范圍涵蓋了計量經濟學、實證金融學、空間統計學、統計遺傳學和生物信息學等諸多領域,已經成為主流軟件之一。2009年1月7日,《紐約時報》記者AshleeVance題為“DataAnalystsCaptivatedbyR’sPower的文章[2]在科技版發表之后,引起了統計軟件R與SAS之爭,可見R在統計學界和業界的影響力。
相對于其它統計軟件,R的主要特色在于:1)R語言具有自由、免費、開放源代碼及統計模塊齊全的特征;2)R語言是徹底面向對象的統計編程語言,R中所有計算結果都可以作為對象保存起來,供進一步統計分析與圖形展示之用;3)R軟件體積小,更新速度快;4)R的擴展性非常強。世界各地的CRAN鏡像網站上有許多志愿者提供的非常豐富的工具包,供下載使用。正如Google首席經濟學家HalVarian所說,R最優美的地方是你能夠修改很多前人編寫的工具包的代碼做各種所需的事情,實際你是站在巨人的肩膀上。
據統計,2008年12月13日~14日“第一屆中國R語言會議”在中國人民大學召開時,共有近70家單位150余人參加;2009年12月召開的第二屆中國R語言會議則在北京和上海設有兩個分會場,共有90多家單位300余人參加。參會的人員主要來自高校和科研機構,包括在校學生、高校老師、科研所研究員等。
2統計教學中R軟件的使用現狀
由于R強大的統計計算與圖形展示功能,以及自由免費與開放源代碼的特點,目前國外許多大學統計相關專業都將R作為教學軟件。據筆者調查,國內高校教學中統計軟件的使用現狀比較混亂,多是采用SPSS或SAS軟件,也有使用S-Plus、Matlab、Minitab、Stata、Eviews、Origin、DPS、MSExcel等商業軟件,仍有部分高校在統計教學中沒有結合與講授統計軟件。國內只有很少一部分高校使用R軟件進行統計教學,但是已有48所(不含重復)國內高校的教師或在校學生參加過R會議。
據不完全統計,江西農業大學、清華大學、中國人民大學、華東師范大學、暨南大學、中國地質大學(武漢)等高校已將R語言作為統計相關課程上機實習的計算機軟件。其中江西農業大學自2005年開始,就在生物工程與生物技術專業的學生的生物統計學課程中采用自由軟件R作為教學輔助工具,并取得了良好的教學效果[3]。
3生物統計學教學與R使用的調查分析
當前,數據分析處理幾乎全是使用計算機統計軟件完成,在統計方法的實際應用過程中,人們往往不會關注理論推導與計算過程,而是注重統計分析結果的解釋。對于非數理統計專業的學生,統計教學過程中不應過多強調理論的重要性,從而忽視了統計思想和數據處理能力的培養。通過課后關于生物統計學與R軟件使用的問卷調查發現,參與調查的34位學生中有30位學生(88.2%)認為在修完“概率論與數理統計”課程后仍很有必要學習生物統計學。而沒有開設生物統計學課程的2003~2005級學生的畢業論文中,嚴重缺乏統計分析與假設檢驗。這充分說明了,純粹的統計方法與理論教學,越來越不符合借重于現代計算機技術的生物統計學發展趨勢。
問卷調查中發現,有96%的學生認為生物統計學與R語言都非常有用,畢業后無論是繼續深造還是參加科研或管理工作都能用得上,同樣有96%的學生在生物統計學的課程結束后會選擇繼續學習R語言,有80%的學生認為R語言上級實習的16學時不夠用,且有92.8%的學生認為R軟件作為生物統計學的教學軟件十分合適,86.7%的學生認為R語言的學習能夠對學習與理解統計原理有所幫助,67.6%的學生認為C語言的學習基礎對學好R語言有所幫助。江西農業大學生物科學與工程學院程新等主持的教學研究課題“基于自由軟件平臺的生物統計學實踐教學研究”,對兩個年級共233人分別采用R和SPSS教學效果的比較分析發現,采用R進行教學,激發了學生的學習積極性,提高了學生掌握統計學知識的能力,教學效果比SPSS有了顯著提高[3]。因此,可以認為使用R軟件作為生物統計學的教學軟件是十分合適的。
此外,本次問卷調查中還發現76.5%的學生認為R語言的入門很容易且R軟件安裝使用起來非常方便;有63.9%的學生認為R語言的一些統計函數特別是繪圖函數的參數設置比較麻煩,學習有困難;有81.8%的學生認為很有必要組織出版關于R語言與生物統計學的參考書。與市場上隨處可見的關于SPSS或SAS軟件的圖書相比,由于R軟件是一款比較新的統計軟件,且是自由軟件,目前關于R語言或R軟件的圖書非常少。截至到2009年底只能夠在互聯網上搜索到4本與R語言有關的圖書,分別是孫嘯等著的《R語言及Bioconductor在基因組分析中的應用》(2006年7月,科學出版社出版);王斌會主編的《R語言統計分析軟件教程》(2007年1月,中國教育文化出版社出版);薛毅等著的《統計建模與R軟件》(2007年4月,清華大學出版社出版);湯銀才主編的《R語言與統計分析》(2008年11月,高等教育出版社出版)。這些書籍均以較大的篇幅詳細介紹了R語言的基礎與使用方法,適宜作為關于R語言的工具書。但是由于這4本書中均未涉及到試驗設計與現代應用生物統計方法等方面的內容(實際上,試驗設計的內容在生物統計學中占有十分重要的地位),不宜作為生物統計學的上機實習指導書。而且CRAN網站上有多種關于試驗設計及其統計分析的R工具包,如AlgDesign、crossdes、conf.design、DoE.base、FrF2等可以自由下載使用。因此,基于R軟件在國內愈來愈旺盛的市場需求,筆者認為有關出版社很有必要組織出版關于“現代應用生物統計方法在R語言中的實現”的教參或工具書。
4結論
根據調查結果與科研工作的經驗,筆者認為統計的思想或意識比統計理論與方法更重要,使用統計軟件R進行生物統計學教學,可使學生不再陷入繁瑣的統計查表與計算過程中,從而增強統計思想和數據處理能力的培養。
概率統計學習指導范文第5篇
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可靠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，也要保證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，實驗室還對優秀學生免費開放，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）全方位、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，開展全方位、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，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優秀課程。作為精品課程的載體，應具有一流的教師隊伍、一流的教學內容、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、能夠促進學生的全面發展而深受學生歡迎的一門課程。
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