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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,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現(xiàn)生物科學結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)計學是生物學科應具備的基本知識和素質(zhì),與生命活動有關的各種現(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)計在生物學領域的應用,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)轉化為信息需要統(tǒng)計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統(tǒng)計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統(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果。
生物統(tǒng)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(shù)涉及到的是隨機事件,因此,生物統(tǒng)計學不僅是試驗設計與統(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)計學包括試驗設計和統(tǒng)計方法兩個有機聯(lián)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(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)絡平臺建設。
生物統(tǒng)計學是應用概率論和數(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學生入門,并使學生在了解概率統(tǒng)計思想的基礎上,掌握常用統(tǒng)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(nèi)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(tǒng)計學教學網(wǎng)絡支撐平臺,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、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)檎掌列疲瑸樾碌摹皾M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。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域上扮演著不可或缺的角色。轉在課程建設中,隨時注意納入生物統(tǒng)計學在前沿領域研究應用的內(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(tǒng)計軟件的應用上,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。而電子計算機技術的誕生與發(fā)展,使得復雜的數(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,通過計算機軟件將統(tǒng)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(tǒng)計輸出結果與有關解釋,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?,F(xiàn)共有50余臺電腦,并連接到校園網(wǎng)。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(yōu)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(tǒng)計學知識,學習新的生物統(tǒng)計學知識,掌握應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)相關內(nèi)容加入了試驗設計方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的相關內(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?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(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)基礎課或?qū)I(yè)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(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學生選用正確的實驗設計和數(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(設計)中要求學生采用恰當?shù)纳锝y(tǒng)計學方法進行設計與分析,寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設計)。
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(tǒng)計學建設成體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學思想、符合現(xiàn)代科學技術和適應社會發(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。
參考文獻:
[1]何風華,李明輝。生物統(tǒng)計學多媒體教學的探索與實踐[J].江西教育學院學報(綜合),2004,25(6):25~27
[2]洪偉,吳承禎,陳輝,等。精品課程建設的核心:學科、隊伍建設與科學研究[J].高等農(nóng)業(yè)教育,2004,6:50~51.
[3]崔相學。提高學生統(tǒng)計分析素質(zhì)的實踐與探討[J].成都中醫(yī)藥大學學報(教育科學版),2004,6(2):67~68.
[4]鄧華玲,傅麗芳,孟軍,等。概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的改革與實踐[J].大學數(shù)學,2004,20(1):34~37.
同時,生物統(tǒng)計作為數(shù)理統(tǒng)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(tǒng)計學精品課程建設過程中,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)轉化為信息需要統(tǒng)計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統(tǒng)計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統(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果。
生物統(tǒng)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(shù)涉及到的是隨機事件,因此,生物統(tǒng)計學不僅是試驗設計與統(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)計學包括試驗設計和統(tǒng)計方法兩個有機聯(lián)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(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)絡平臺建設。
生物統(tǒng)計學是應用概率論和數(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學生入門,并使學生在了解概率統(tǒng)計思想的基礎上,掌握常用統(tǒng)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(nèi)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(tǒng)計學教學網(wǎng)絡支撐平臺,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、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)檎掌列疲瑸樾碌摹皾M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。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(tǒng)計學在前沿領域研究應用的內(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(tǒng)計軟件的應用上,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。而電子計算機技術的誕生與發(fā)展,使得復雜的數(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,通過計算機軟件將統(tǒng)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(tǒng)計輸出結果與有關解釋,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?,F(xiàn)共有50余臺電腦,并連接到校園網(wǎng)。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(yōu)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(tǒng)計學知識,學習新的生物統(tǒng)計學知識,掌握應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)相關內(nèi)容加入了試驗設計方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的相關內(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?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(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)基礎課或?qū)I(yè)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(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學生選用正確的實驗設計和數(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(設計)中要求學生采用恰當?shù)纳锝y(tǒng)計學方法進行設計與分析,寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設計)。
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(tǒng)計學建設成體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學思想、符合現(xiàn)代科學技術和適應社會發(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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根據(jù)生物統(tǒng)計學學科的發(fā)展特點,加強生物統(tǒng)計的實踐技能訓練和素質(zhì)培訓對于幫助學生牢固掌握生物統(tǒng)計這門基礎工具以及今后參加科研工作具有重要的作用和意義。為培養(yǎng)該專業(yè)學生具有較強的實踐動手能力和科學研究素質(zhì),進行一系列的、創(chuàng)新性的課程體系改革和特色實驗體系的構建非常必要。中國計量學院生命科學學院教學團隊在多年的教學實踐中總結構建了生物統(tǒng)計學科的“能力素質(zhì)培訓”課程體系,經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn),能夠較好地提高教學效果,激發(fā)學生的學習熱情。
1生物統(tǒng)計學課程改革現(xiàn)狀
1.1生物統(tǒng)計學課程特點生物統(tǒng)計學的教學內(nèi)容前后章節(jié)關系密切,環(huán)環(huán)相扣,層層深入,并且需要較好的概率論和數(shù)學基礎。同時,由于公式多、概念多、計算多,學生感到枯燥無味,難懂,而且部分統(tǒng)計概念容易混淆,比如:u分布和t布、標準差和標準誤等。學生對概念掌握的難度大,直接影響了學生對統(tǒng)計知識的掌握和運用,使得很多學生的計算結果是有偏差的。此外,統(tǒng)計分析方法多而且難,各種分析方法又有特定的適用范圍和使用特點,課程學時少,每章節(jié)的內(nèi)容都講不透,使得學生一知半解,不會應用。
1.2生物統(tǒng)計學課程目前存在的問題因生物統(tǒng)計學課程的特點決定了其與其他課程相比還有很大的差距,存在一些不容忽視的問題:①拘泥于舊的教學模式,不能科學規(guī)劃該課程新形勢下的教學導向和編排,忽視試驗設計,只注重統(tǒng)計分析基本方法、基本原理;②教師對素質(zhì)教育在課堂上的要求不清晰,自身知識結構和科研能力弱;③重課堂講授,少課外實訓,尤其是與科研活動相結合的實訓活動和統(tǒng)計分析;④對學生素質(zhì)能力教育意識薄弱,教學環(huán)境營造意識缺乏。
2能力素質(zhì)培養(yǎng)體系的設計
針對生物統(tǒng)計課程的特點以及對學生實際操作能力和素質(zhì)的要求,中國計量學院生命科學學院經(jīng)過多年實踐,對生物統(tǒng)計學課內(nèi)教學學時(51學時)進行合理安排,并充分利用開放實驗室平臺,結合學校的開放實驗項目等,增加了課外綜合實訓(2周)的進程。將整個生物統(tǒng)計的課程教學分為3個階段(圖1):①理論教學階段,30學時,生物統(tǒng)計學基礎理論和方法的教學,給學生打好結實的統(tǒng)計學基本理論知識的基礎;②教學實驗階段,18學時,操作技能和相關統(tǒng)計軟件的教學與培訓,培養(yǎng)學生的統(tǒng)計分析能力;③綜合實訓階段,3學時+2周,結合專業(yè)知識的科研活動及統(tǒng)計分析,培養(yǎng)學生實際應用能力和科研能力。在進行基礎理論和方法-實驗操作技能-綜合實踐分析能力3個階段的學習和訓練的同時,注重學生或然性歸納推理思維和科學研究素質(zhì)的教育。
3課程體系的實施
3.1教學團隊的組建為更好地實施能力素質(zhì)培養(yǎng)體系,筆者整合資源,優(yōu)勢互補,組建教學團隊,使生物統(tǒng)計學課程形成了一支素質(zhì)優(yōu)良,年齡、專業(yè)、學歷結構合理,理論知識和技能水平并重,思維活躍、團結合作、能適應專業(yè)發(fā)展需要的專業(yè)教師隊伍。在教學、實踐和科研等各方面都具有扎實的工作基礎。主要人員教學經(jīng)驗豐富,注重對中青年教師的培養(yǎng)。4名成員分別畢業(yè)于浙江大學、上海大學、江南大學等著名學府,學緣結構合理。課程組配備主講教師2人,實踐環(huán)節(jié)教師2人,可以穩(wěn)定、高水平地開設該課程。課程組教師嚴謹治學,愛崗敬業(yè),無私奉獻,注重教書育人、言傳身教,甘于在教學第一線默默耕耘,具有強烈的事業(yè)心、責任感和團結協(xié)作精神,在生物統(tǒng)計學課程教學工作及研究生培養(yǎng)及科研工作中都發(fā)揮了重要作用。
3.2精選教學內(nèi)容強化以“實際應用為導向”的知識點選擇原則,試驗設計和統(tǒng)計分析并重,強調(diào)試驗設計的重要性,擴大充實試驗設計方法的應用技術,如正交設計、趨勢面分析的設計等。對那些實際應用價值不大的章節(jié),實行適當?shù)暮喜⒑蛣h節(jié)。有機結合試驗設計與統(tǒng)計分析,注意統(tǒng)計分析對試驗設計的反饋作用。統(tǒng)計分析既是在試驗設計的基礎上進行,又對試驗設計具有反饋作用,而這些反饋信息將有助于提高試驗效率,更新試驗進程。注重案例講解,理論結合實踐。利用科研成果豐富教學內(nèi)容,將教學與科研相結合,多講原理和方法的實踐應用案例,少講統(tǒng)計分析基本方法、基本原理的推導;多講試驗設計、統(tǒng)計分析結果的專業(yè)解釋和剖析反饋信息,少講統(tǒng)計分析計算過程。
選擇常用的統(tǒng)計軟件SAS和DPS,以及常用的且包含較多統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析功能的Excel軟件,結合統(tǒng)計教學的內(nèi)容和各統(tǒng)計軟件的特點,制訂統(tǒng)計實驗教學的主要教學項目。實驗使用的數(shù)據(jù)資料為經(jīng)典數(shù)據(jù)和最新的科研實驗數(shù)據(jù),讓學生在對經(jīng)典生物學相關規(guī)律(如遺傳學三大定律等)進行探討的同時跟蹤學科前沿,提高學生的操作能力和處理實際資料的能力,有利于學生掌握各種復雜的生物統(tǒng)計方法,也有利于拓展教學內(nèi)容。
3.3采用靈活多樣的教學方法實行形式多樣的教學方式,提高教學效果。如,采用精講與泛講有機結合的啟發(fā)式教學,突出重點,分解難點,循序漸進,進行啟發(fā)式教學。比如,精講試驗設計和方差分析這兩大生物統(tǒng)計的核心內(nèi)容,泛講顯著性測驗的基本原理這一難點,由于顯著性檢驗的基本思想貫穿在每一種統(tǒng)計方法之中,所以先概括性地介紹一下有關基礎內(nèi)容,使學生對原理有一個輪廓性的了解,然后在隨后的教學內(nèi)容里(如F測驗、Χ2測驗等章節(jié))逐步加深講授,反復強調(diào),使學生們能夠熟練使用。實行計算機結合傳統(tǒng)模式的互補教學方式,將有些章節(jié)制成圖文并茂的多媒體課件。利用傳統(tǒng)的教學手段(靠粉筆板書、陳列數(shù)據(jù)、書寫公式)在統(tǒng)計學公式的演算、推導方面的優(yōu)點,加大使用計算機的頻率,這種傳統(tǒng)教學與多媒體教學相結合的方式,在有限的教學時間內(nèi)盡可能多地講授相關的教學內(nèi)容[3],使學生能夠輕松地解決實際問題,增強其自信心和使用生物統(tǒng)計學的愿望。同時,也借鑒滾動式教學方法[4],以解決教學內(nèi)容連貫、學生復習時間少等問題。
3.4改革實驗教學理念利用計算機和統(tǒng)計軟件等先進教學手段進行實驗,有利于將學生從繁瑣的計算中解放出來,把注意力放到對問題的討論、分析和評價統(tǒng)計結論上去,而生命科學行業(yè)正需要“懂設計,會分析”的人才。因此,在實踐教學中,重點引導學生選擇合理的設計方法和正確的統(tǒng)計方法,正確理解統(tǒng)計結果的意義,掌握評價和分析這些數(shù)據(jù)的方法,將獲得的統(tǒng)計結論結合生物專業(yè),去發(fā)展并闡述其內(nèi)在規(guī)律。
建立綜合實訓體系。綜合實訓體系既要考慮學生的專業(yè)知識背景和實驗室條件,又要考慮不同知識的融會貫通,因此必須注重實訓項目設置的可行性和有效性,綜合鍛煉學生的研究能力和知識運用能力。綜合實訓過程:結合生命科學和生物計量等專業(yè)背景,給出3~5個選題方向,學生自由組隊(3~5人),在選題方向內(nèi)確定選題,專題陳述選題依據(jù)、意義,教師指導修訂并確定選題;學生討論確定人員分工,查閱資料確定技術路線并開題,教師審核技術路線提出修改意見,最終確定實驗方案;組織實施實踐項目,總結實驗結果,以論文和PPT形式匯報實驗結果;教師綜合評定學生實驗成績。課內(nèi)3學時主要用于實驗結果的匯報。
3.5科學合理的考核辦法有學者針對生物統(tǒng)計學課程公式、概念多的特點,提出“一紙式”考試方式[3],但仍是以期末考試成績?yōu)橹饕獩Q定因素的終結式考核方法。本課程組改革傳統(tǒng)考試方法,采用平時成績(課堂表現(xiàn)+平時作業(yè))、實驗報告成績、期末考試成績(開卷)和綜合實訓成績相結合的“全程評價、綜合評定”的考核方式。減小學生生記硬背的壓力,加大對學生靈活應用能力的考核??己朔椒ㄖ芯C合實訓的考核必須綜合考慮學生在綜合實訓各個環(huán)節(jié)的表現(xiàn),根據(jù)學生查閱文獻、設計方案、實施實驗、論文總結和結果匯報等各環(huán)節(jié),建立實驗室使用考查、學生評價和教師評價相結合的綜合評定方法。建立信息反饋機制,開通多種溝通途徑和平臺,課前、課內(nèi)、課后實時反饋信息,及時調(diào)整和優(yōu)化綜合實訓體系。
關鍵詞:生物統(tǒng)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(tǒng)計學”是把數(shù)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(shù)學問題的過程,用數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法來分析和解釋生物界各種現(xiàn)象和試驗調(diào)查資料,是應用統(tǒng)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(tǒng)計學的原理和分析方法對生物學試驗進行合理設計,對數(shù)據(jù)資料進行客觀分析,才能得出科學的結論[1]。目前,從數(shù)量角度研究生命科學現(xiàn)象已經(jīng)為大多數(shù)生物學研究者所認知,“生物統(tǒng)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(yè)普遍加強了“生物統(tǒng)計學”的教學工作,使學生學習試驗設計和數(shù)據(jù)收集與整理的方法,正確應用統(tǒng)計學原理分析和解釋數(shù)據(jù)資料,為進一步學好專業(yè)課程奠定了堅實的基礎。
二、生物統(tǒng)計學課程的特點
1.以數(shù)學知識為基礎。“生物統(tǒng)計學”是在研究生物現(xiàn)象的過程中,與數(shù)學的發(fā)展相伴隨逐漸發(fā)展而來的。它把生命科學中的某些具體問題抽象為數(shù)學問題,以數(shù)學概率論和數(shù)理統(tǒng)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(shù)等數(shù)學知識。例如,大數(shù)定律是用樣本統(tǒng)計數(shù)推斷估計總體參數(shù)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(shù)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(shù)的計算;正態(tài)分布中變量的概率計算,需要了解積分的性質(zhì)[1]。盡管在“生物統(tǒng)計學”課程學習之前,學生已經(jīng)學習了“高等數(shù)學”的相關知識,但多數(shù)學生的數(shù)學基礎知識仍相對薄弱,由此對學習該門課程產(chǎn)生畏懼心理。加上很多學生沒有理解生物統(tǒng)計學的內(nèi)涵,主觀上認為該門課程就是學習數(shù)學知識的,進而導致厭學情緒。
2.概念術語多?!吧锝y(tǒng)計學”不同于生物學專業(yè)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(xiàn)[1]。例如,總體和樣本、變量與常數(shù)、參數(shù)與統(tǒng)計數(shù)、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(qū)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(tǒng)計學”是應用統(tǒng)計學方法,分析和解釋生命科學研究中數(shù)據(jù)資料數(shù)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(tài)分布中,為了計算服從正態(tài)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(shù)的標準化、平均數(shù)差數(shù)的標準化、頻率的標準化、頻率差數(shù)的標準化、成對數(shù)據(jù)差數(shù)平均數(shù)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(shù)、回歸系數(shù)、回歸截距等計算公式。盡管目前有很多統(tǒng)計軟件可以直接對一些統(tǒng)計量進行計算,但學生們必須掌握和理解相關統(tǒng)計量計算的原理和具體內(nèi)涵才能正確地應用這些統(tǒng)計軟件。
4.課程內(nèi)容連貫性較強?!吧锝y(tǒng)計學”的課程內(nèi)容是承上啟下、前后連貫的[1,2]。例如,概率分布是學習統(tǒng)計推斷的基礎,平均數(shù)的假設檢驗和區(qū)間估計是相互聯(lián)系的,單因素數(shù)據(jù)資料方差分析的原理和方法是對多因素數(shù)據(jù)資料進行方差分析的基礎[1]。如果學生沒有掌握某一章節(jié)的內(nèi)容,很可能導致后面的許多內(nèi)容聽不懂、難理解,陷入越聽越聽不懂的惡性循環(huán)。
三、教學內(nèi)容的實踐與探索
針對“生物統(tǒng)計學”課程的特點和現(xiàn)狀,近年來,我們在教學過程中,圍繞教學內(nèi)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(nèi)容,提高教學效率。我校本科教學計劃調(diào)整后,“生物統(tǒng)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(shù)學”等公共課程,“植物學”、“動物學”等專業(yè)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(fā)展和對生物學人才的培養(yǎng),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(nèi)容[1]。在課堂講授時,我們盡可能把抽象的統(tǒng)計學原理與生命科學的前沿或?qū)W生們感興趣的事例進行結合,并引導學生從專業(yè)知識的角度對統(tǒng)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(tǒng)計學與生命科學的各專業(yè)都是緊密聯(lián)系的,另一方面學到的統(tǒng)計分析方法和試驗設計原則也可以指導學生后續(xù)專業(yè)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(shù)學原理,而主要偏重于統(tǒng)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(shù)內(nèi),對涉及到的數(shù)理統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)計學原理和統(tǒng)計分析方法有較全面的了解。在章節(jié)內(nèi)容上,根據(jù)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(shù)據(jù)資料的分析為例,重點介紹方差分析的基本原理、數(shù)學模型和分析步驟,對于二因素數(shù)據(jù)資料的分析則啟發(fā)學生根據(jù)其基本原理和數(shù)學模型進行推理,多因素數(shù)據(jù)資料的方差分析則只介紹基本原理,其目的是培養(yǎng)學生對所學理論知識的應用能力,實現(xiàn)以素質(zhì)教育為基礎,以能力培養(yǎng)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(jù)教學內(nèi)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(diào)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(chuàng)設。提供氛圍,啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)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(xié)作者。例如,在方差分析一章講述時,以單因素數(shù)據(jù)資料為例[1],讓學生思考如何進行多組平均數(shù)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(shù)假設檢驗的分析方法對多組數(shù)據(jù)進行兩兩的比較,而這又引發(fā)了一些新的問題。如何解決這些問題呢?這時,我們引導啟發(fā)學生將所有的數(shù)據(jù)資料作為一個整體來考慮,將數(shù)據(jù)的總變異按照其變異來源剖分成處理引發(fā)的變異(組間變異)和試驗誤差引發(fā)的變異(組內(nèi)變異),并利用反映變異特性的方差這一統(tǒng)計量來表示組間變異和組內(nèi)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(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力。
對比法。“生物統(tǒng)計學”中有很多概念都是成對出現(xiàn)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(shù)與直線相關系數(shù)、樣本平均數(shù)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(tǒng)計學”中有很多公式是前后聯(lián)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(nèi)涵。例如變量的標準化公式,對于服從正態(tài)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(tǒng)計數(shù)(平均數(shù)、平均數(shù)差數(shù)、頻率、頻率差數(shù)、成對數(shù)據(jù)差數(shù)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(wǎng)絡技術的發(fā)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(xiàn)公式推導的逐步展現(xiàn),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(nèi)增加教學內(nèi)容,增強師生之間的互動[4]。同時,傳統(tǒng)的板書不能完全放棄,在講授過程中,適時穿插板書內(nèi)容,可以幫助學生更好地聯(lián)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?!吧锝y(tǒng)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(tǒng)計學軟件的使用。生物統(tǒng)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(tǒng)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(zhí)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(yè)。通過實驗課教學,一方面使理論知識密切聯(lián)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(tǒng)計分析知識,而且利用計算機來分析數(shù)據(jù)也為相關專業(yè)課實驗數(shù)據(jù)的分析奠定了基礎。在運用計算機統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析時,學生們也深刻意識到,盡管統(tǒng)計學軟件功能強大,但必須對相關的統(tǒng)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(fā)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(tǒng)計學》(第四版)配套的《生物統(tǒng)計學學習指導》,對每一章的內(nèi)容都配套了目的要求、內(nèi)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(tǒng)計學”是河南師范大學校級網(wǎng)絡課程,學生可以通過瀏覽網(wǎng)頁進行課程內(nèi)容學習。在網(wǎng)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(wǎng)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?!吧锝y(tǒng)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(nèi)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(nèi)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(fā)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(diào)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(tǒng)計學”是一門理論性和實用性都很強的學科,是現(xiàn)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(yǎng)學生樹立統(tǒng)計學觀念,掌握如何運用統(tǒng)計學原理科學設計試驗,正確應用統(tǒng)計分析方法分析數(shù)據(jù)資料,培養(yǎng)學生統(tǒng)計學推理思維能力,并能用專業(yè)知識對推斷結果加以闡釋。在教學過程中,我們強調(diào)以教師為主導,以學生為主體,充分調(diào)動學生學習的主動性和積極性,在培養(yǎng)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(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題,切實培養(yǎng)學生的應用能力。
參考文獻:
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關鍵詞:生物統(tǒng)計學;教學效果;課堂效率
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2017)06-0182-02
Study on Improving Teaching Efficience on Biology Statistics
Fang Ming et al.
(College of Life Science and Technology,Heilongjiang August First Land Reclamation University,Daqing 163319,China)
Abstract:Biology statistics is an fundamental professional classes in life and technology college and very important status in agricultural practice.However,current teaching methods existed many problems.Therefore,the article reformed three aspects of theory and practice and test so as to improve class efficiency and teaching effects.
Key words:Biology statistics;Teaching effects;Teaching efficience
生物y計學是高等院校農(nóng)學、動物科學以及生命科學專業(yè)的必修課程之一,生命科學的快速發(fā)展、大量數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)使得生物統(tǒng)計學重要性日益凸顯,但是在課堂教學實踐上存在嚴重問題,筆者在課堂實踐中感受到,傳統(tǒng)的“滿堂灌”授課方式在生物統(tǒng)計學中教學效果不好,因此,本文針對生物統(tǒng)計學課程目前存在的問題,從課程基本理論、實驗、考核方式等方面進行改進和完善,優(yōu)化教學方法,改革教學方式,提高教學質(zhì)量和教學效果。
1 改善教學方法,提高課堂學習效率
1.1 完善課程資料,豐富課堂活動 學習“生物統(tǒng)計學”課程需要具備一定的高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率與數(shù)理統(tǒng)計知識,對于農(nóng)業(yè)大學普通本科生來說,由于在大一階段學得不夠詳細深入,學起來難度較大。教師在黑板上寫滿數(shù)學大公式,枯燥乏味,學生數(shù)學基礎差,聽不懂課,缺乏課堂互動,久而久之,教師授課缺乏動力,形成惡性循環(huán)。因此教師需要在授課風格、內(nèi)容、學習方法等多方面做必要的調(diào)整[1]。首先要激發(fā)學生的學習興趣,強調(diào)本門課程在生產(chǎn)和科研中的地位和作用,使學生意識到課程的重要性,激發(fā)學生的求知熱情;其次教師需要重視課件的質(zhì)量。課件要求生動、形象的展示教學內(nèi)容,需要突出教學重點,在教學方法、版書設計等方面精心設計,精心準備上課資源,包括PPT、論文、Word和Excel、SPSS 等。要讓課件的內(nèi)容富有新鮮感,將知識性與趣味性結合起來。講解內(nèi)容需要具有詳細的操作步驟,能夠促進學生理解和操作。
1.2 推薦簡單實用統(tǒng)計軟件,簡化繁冗程序 目前統(tǒng)計學上國際通用的軟件包主要有SAS、SPSS等,功能強大;但針對農(nóng)科院校的本科生而言,難以理解,而且是英文界面,結合多年教學經(jīng)驗,圍繞教學目標逐步展開學習。研究者向?qū)W生推薦EXCEL,它基本能滿足本科教學的需要,操作簡便,建議在教學中推薦使用。
1.3 教學手段和方式方法的多樣化 在課程講授中要根據(jù)不同的教學內(nèi)容采用不同的教學方式和方法。對于統(tǒng)計學基本理論,以講授為主,講清楚基本概念,說明其意義及應用條件。對于統(tǒng)計分析方法,引導學生運用數(shù)理統(tǒng)計原理探究問題和方法,培養(yǎng)學生的統(tǒng)計思維能力[2]。對于以文字敘述為主且容易理解的內(nèi)容,指導學生自學,組織課堂討論,以學生為主體,可以使學生的自學能力、思維能力增強,培養(yǎng)學生總結歸納和表達的能力。在授課過程中更多地創(chuàng)造機會讓學生參與教學過程,老師多提出問題,讓學生與教師多進行良性互動,可以使學生的文字及口頭表達能力得到全面提高。每次授課結束后,布置一定量的課后習題,督促學生及時復習所學知識,從而對所學內(nèi)容得到鞏固和提高[3]。
2 優(yōu)化實驗內(nèi)容,注重培養(yǎng)學生操作能力
生物統(tǒng)計學實驗教學主要是培養(yǎng)學生綜合運用基本理論和方法解決實際問題的能力。通過理論課上的講授和練習后,學生基本全能掌握所學內(nèi)容,但練習的內(nèi)容與實踐相脫節(jié),所以實驗課的內(nèi)容以綜合性、設計性實驗為主,充分發(fā)揮學生的主觀能動性和綜合分析及解決問題的能力。實驗課前,教師將要求學生熟悉實驗內(nèi)容[4]。上課時,學生根據(jù)內(nèi)容上機操作學習,要求學生書寫操作步驟,教師現(xiàn)場進行答疑,課后教師認真批閱電子版的實驗報告后,再將學生的問題、成績及評語反饋給學生。若實驗中學生出現(xiàn)共性問題,教師則先將問題給學生講解清楚再進行下節(jié)課的學習。通過師生之間的不斷交流,教師可以及時掌握學生學習情況,有利于教師不斷調(diào)整教學方法及進度以達到更好的教學效果。由此可見,通過各種相關的教材、網(wǎng)絡、學院科研成果等方面的積累,收集大量的案例數(shù)據(jù),建立富有學科特色的案例素材庫,將實驗內(nèi)容與專業(yè)實驗相結合,促進科研成果向教學資源的轉化,豐富生物統(tǒng)計學的實驗內(nèi)容。教學內(nèi)容的增加,開闊了學生視野,很多學生通過查閱文獻,根據(jù)實驗室條件,選定因素、水平可以獨立設計試驗和進行數(shù)據(jù)處理[5]。
3 改革考試方式
考試能夠直接反饋教學效果,《生物統(tǒng)計學》的教學內(nèi)容主要包括理論知識和綜合應用兩大部分,考試主要圍繞理論知識和實際操作能力兩個方面展開[6]。準確反映學生對于《生物統(tǒng)計學》的掌握程度。將理論知識與實際應用的比例應調(diào)整為5∶5,平時成績與期末成績的比例調(diào)整為3∶7或4∶6,降低考試的偶然誤差。增加命題的多樣化,重點考察學生基本知識的掌握程度及解決實際問題的能力,通過考察軟件操作等方式來測試學生對統(tǒng)計知識的運用能力。
由此可見,本研究針對生物統(tǒng)計學課程實踐性、應用性強的特點和目前教學中存在的問題,采取了理論教學與實驗教學緊密結合、強化軟件應用教學、制作多媒體課件輔助教學、改革考核方式以及建設開放式數(shù)量分析實驗室等多種措施,增強了學生學習生物統(tǒng)計學的興趣,進一步培養(yǎng)了學生運用生物統(tǒng)計方法分析和解決問題的能力,取得了較好的教學效果。在今后的生物統(tǒng)計學實驗教學中,教師需要與時俱進,根據(jù)教學和科研需要,不斷更新教學內(nèi)容,采用先進的教學模式、教學方法和考核手段,使學生積極、快樂地學到知識,培養(yǎng)了學生邏輯思維能力、語言表達能力和自學能力,同時提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
參考文獻
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