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一、統(tǒng)計(jì)與概率改革的意義
統(tǒng)計(jì)與概率內(nèi)容的改革,對(duì)促進(jìn)初中數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化、結(jié)構(gòu)的合理化,推動(dòng)教育技術(shù)手段的現(xiàn)代化,改進(jìn)教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式等都有積極的作用。
1.使初中數(shù)學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)更加合理
現(xiàn)行初中數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容主要包括代數(shù)、幾何,統(tǒng)計(jì)含在代數(shù)之中。初中三年總課時(shí)大約500左右,代數(shù)約占258課時(shí),統(tǒng)計(jì)約占14課時(shí),幾何約 占228課時(shí)。從課時(shí)分配上可以看出,代數(shù)和幾何占有相當(dāng)?shù)姆萘?約占總課時(shí)的95%,統(tǒng)計(jì)僅占4%。代數(shù)、幾何屬于“確定性” 數(shù)學(xué),學(xué)習(xí)時(shí)主要依賴邏輯思維和演繹的方法,它們?cè)谂囵B(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力、邏輯思維能力和空間觀念方面發(fā)揮著重要作用。而統(tǒng)計(jì)與概率屬于“不確定性”數(shù)學(xué),要尋找隨機(jī)性中的規(guī)律性,學(xué)習(xí)時(shí)主要依靠辨證思維和歸納的方法,它在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和合作精神等方面更直接、更有效。統(tǒng)計(jì)、概率與現(xiàn)實(shí)生活密切聯(lián)系,學(xué)生可以通過實(shí)踐活動(dòng)來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的方法。
2.有效地改變教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式
轉(zhuǎn)變方式是學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)與概率的內(nèi)在要求。由于統(tǒng)計(jì)與概率中存在著大量的活動(dòng),學(xué)生需要通過親自參與活動(dòng)來學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)與概率的內(nèi)容,掌握數(shù)據(jù)處理的方法。這些活動(dòng)以有效地導(dǎo)致教師與學(xué)生地位的根本改變,促進(jìn)教師教學(xué)方法的改進(jìn)和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變。教師由知識(shí)的傳授者成為活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者、合作者,學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)的容器轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)者、主持者、參與者;傳統(tǒng)的傳授式教學(xué)已不能滿足教學(xué)的需要,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)探究。
二、處理統(tǒng)計(jì)與概率的基本原則
1.突出過程,以統(tǒng)計(jì)過程為線索處理統(tǒng)計(jì)與概率的內(nèi)容統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要任務(wù)是,研究如何以有效的方式收集和處理受隨機(jī)性影響的數(shù)據(jù),通過分析數(shù)據(jù)對(duì)所考察的問題作出推斷和預(yù)測(cè),從而為決策和行動(dòng)提供依據(jù)和建議。統(tǒng)計(jì)是一個(gè)包括數(shù)據(jù)的收集、整理、描述和分析(包括概率)的完整過程。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的這個(gè)特點(diǎn),初中階段的統(tǒng)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該反映這個(gè)完整的過程,以過程為線索設(shè)計(jì)整個(gè)初中的統(tǒng)計(jì)內(nèi)容。首先是數(shù)據(jù)的收集,然后是對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和描述,最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在具體內(nèi)容的處理上也應(yīng)突出統(tǒng)計(jì)的基本過程,讓學(xué)生經(jīng)歷收集數(shù)據(jù),整理數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論,利用結(jié)論進(jìn)行合理預(yù)測(cè)和判斷的統(tǒng)計(jì)過程。
2.強(qiáng)調(diào)活動(dòng),通過活動(dòng)體驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的思想,建立統(tǒng)計(jì)的觀念
統(tǒng)計(jì)與生活實(shí)際是密切聯(lián)系的,在收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)以及利用數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)、推斷和決策的過程中包含著大量的活動(dòng),完成這些活動(dòng)需要正確的統(tǒng)計(jì)思想觀念的指導(dǎo)。統(tǒng)計(jì)的學(xué)習(xí)要強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生從事簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)收集、整理、描述、分析,以及根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行判斷和預(yù)測(cè)等活動(dòng),以便滲透統(tǒng)計(jì)的思想,建立統(tǒng)計(jì)的觀念。
3.循序漸進(jìn)、螺旋上升式安排內(nèi)容
統(tǒng)計(jì)是一個(gè)包括數(shù)據(jù)的收集、整理、描述和分析的完整過程,這個(gè)過程中的每一步都包含著多種方法。例如,收集數(shù)據(jù)可以利用抽樣調(diào)查,也可以進(jìn)行全面調(diào)查;在描述數(shù)據(jù)中,可以用象形圖、條形圖、扇形圖、直方圖、折線圖等各種統(tǒng)計(jì)圖描述數(shù)據(jù)。對(duì)統(tǒng)計(jì)過程中的任意一步,教材不可能在一個(gè)統(tǒng)計(jì)過程中全面介紹,因此教材可以采用循序漸進(jìn)、螺旋上升的方式處理內(nèi)容,在重復(fù)統(tǒng)計(jì)活動(dòng)的過程中,逐步安排收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)內(nèi)容。這樣安排內(nèi)容不僅符合統(tǒng)計(jì)的特點(diǎn),也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)的過程是陌生的,這樣螺旋上升式安排內(nèi)容,可以使學(xué)生在重復(fù)統(tǒng)計(jì)活動(dòng)的過程中,不斷完善對(duì)統(tǒng)計(jì)的認(rèn)識(shí),逐步掌握統(tǒng)計(jì)分析的各種方法。
三、處理統(tǒng)計(jì)與概率時(shí)值得注意的幾個(gè)問題
1.統(tǒng)計(jì)與概率宜分別相對(duì)集中安排
概率是刻畫事件發(fā)生可能性大小的量,統(tǒng)計(jì)是通過處理數(shù)據(jù),利用分析數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)或決策的過程。從統(tǒng)計(jì)學(xué)內(nèi)在的知識(shí)體系看,概率是統(tǒng)計(jì)學(xué)的有機(jī)組成部分,在數(shù)據(jù)的分析階段,可以利用概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,從數(shù)據(jù)中得出結(jié)論,根據(jù)結(jié)論進(jìn)行預(yù)測(cè)或判斷。因此,在初中階段,可以把概率看成是統(tǒng)計(jì)過程的一個(gè)階段。
2.使用信息技術(shù),突出統(tǒng)計(jì)量的統(tǒng)計(jì)意義
信息技術(shù)的發(fā)展,使收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)變得更方便、更快捷。我們可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù),利用計(jì)算機(jī)軟件制作統(tǒng)計(jì)表,繪制各種統(tǒng)計(jì)圖以及進(jìn)行概率實(shí)驗(yàn),這是統(tǒng)計(jì)與概率在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因。在教材編寫和實(shí)際教學(xué)中,應(yīng)當(dāng)提供使用計(jì)算機(jī)處理一些內(nèi)容的方案,作為彈性處理,供有條件使用計(jì)算機(jī)的學(xué)?;?qū)W生選用。
3.淡化處理概念
雖然概率與統(tǒng)計(jì)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(yán)格定義,應(yīng)將重點(diǎn)放在理解概念的意義上來。例如概率的概念,在中學(xué)階段給出嚴(yán)格的定義是不可能的,也是沒有必要的,因此在編寫時(shí),可以通過大量的例子來說明,讓學(xué)生感受到概率是對(duì)隨機(jī)現(xiàn)象中規(guī)律性的一種刻畫,是對(duì)事情發(fā)生可能性大小的一種估計(jì)就可以了。
4.選材廣泛,文字?jǐn)⑹鐾ㄋ?、?jiǎn)潔
統(tǒng)計(jì)(包括概率)的現(xiàn)實(shí)生活素材是非常豐富的,編寫教材時(shí)應(yīng)當(dāng)充分挖掘,盡量從學(xué)生的生活實(shí)際出發(fā)來引出和呈現(xiàn)內(nèi)容,通過豐富的素材處理內(nèi)容。選材可以是學(xué)生感興趣的生活實(shí)際問題、社會(huì)問題或人與自然的問題 等,突出現(xiàn)實(shí)性與時(shí)代感。
統(tǒng)計(jì)與概率的內(nèi)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(xué)生的閱讀興趣、分散學(xué)生的注意力,要避免大段的文字?jǐn)⑹觥?/p>
關(guān)鍵詞:PBL;本科統(tǒng)計(jì)學(xué);數(shù)學(xué)建模;教學(xué)實(shí)驗(yàn)
中圖分類號(hào):G642.421文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3198(2012)01-0196-02
1 高校統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)存在的問題
統(tǒng)計(jì)學(xué)作為高等教育的一門基礎(chǔ)學(xué)科,在理、工、農(nóng)、醫(yī)以及經(jīng)管、教育類專業(yè)是一門廣泛性的基礎(chǔ)平臺(tái)課,包括概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論型基礎(chǔ)部分)和專業(yè)統(tǒng)計(jì)學(xué)(統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用型實(shí)踐部分)。但長(zhǎng)期以來,統(tǒng)計(jì)學(xué)沒有像其他公共課,如高等數(shù)學(xué)、大學(xué)外語等基礎(chǔ)平臺(tái)課那樣得到充分的認(rèn)識(shí)和應(yīng)有的重視。
與此同時(shí),國(guó)內(nèi)大中專院校統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)幾乎還沿循傳統(tǒng)的LBL(Lecture-Based-Learning)講述式教學(xué)方式,如今高校教師已經(jīng)慢慢的淡化了單純的舉例講解教學(xué)模式,推廣和發(fā)展了CAI多媒體輔助教學(xué)手段,不過基本的教學(xué)方式還是典型的填鴨式教育,其本質(zhì)并未隨著社會(huì)的進(jìn)步而有更為顯著的發(fā)展。
2 PBL教學(xué)模式簡(jiǎn)介
2.1 歷史發(fā)展
以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法PBL(problem-based learning),是基于現(xiàn)實(shí)世界中以學(xué)生為中心的教育方式,1969年由美國(guó)的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng),目前已成為國(guó)際上較為流行的一種教學(xué)方法。
與傳統(tǒng)的以講述為基礎(chǔ)的LBL教學(xué)法有很大不同,PBL強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主;PBL將學(xué)習(xí)與更大的任務(wù)或問題掛鉤,使學(xué)習(xí)者投入于問題之中;設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù),強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜、有意義的問題情景中,通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作協(xié)調(diào)來解決問題,從而感知隱含在問題背后的社會(huì)科學(xué)知識(shí),形成自主學(xué)習(xí)的能力、協(xié)作配合的精神和解決問題的技能。
2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及問題
PBL教學(xué)法在西方的教育中已取得良好的教學(xué)效果,是西方主流教學(xué)模式之一。以此類教學(xué)法出名的包括荷蘭頂級(jí)大學(xué)馬斯特里赫特大學(xué)等世界著名院校。在我國(guó),自20世紀(jì)90年代以來,國(guó)內(nèi)多所院校在本科生和研究生教學(xué)中對(duì)PBL教學(xué)法進(jìn)行了卓有成效的嘗試和探索,首先是從醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)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(shí),PBL教學(xué)法在教學(xué)實(shí)踐中存在的一些問題也逐漸被提出,如PBL教學(xué)法不能完全適應(yīng)國(guó)內(nèi)現(xiàn)行高等教育這一國(guó)情,大學(xué)新生因長(zhǎng)期受應(yīng)試教育和分本位等因素的影響,對(duì)新興教學(xué)模式的認(rèn)知以及對(duì)師生角色轉(zhuǎn)換的適應(yīng)性上存在一定的障礙,這也使得PBL這種具有先進(jìn)理念的教學(xué)模式的效果大打折扣。但隨著近年來大學(xué)生數(shù)學(xué)建模的深入人心,高校本科生廣泛參與隊(duì)員選拔、知識(shí)培訓(xùn)和活動(dòng)競(jìng)賽,有了這樣一個(gè)良好的平臺(tái),在本科統(tǒng)計(jì)學(xué)課程中引入PBL教學(xué)法是值得教學(xué)實(shí)驗(yàn)和探索研究的。
2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)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(huì)生活都離不開統(tǒng)計(jì)。英國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家哈斯利特說:“統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用是這樣普遍,在我們的生活和習(xí)慣中,統(tǒng)計(jì)的影響是這樣巨大,以致統(tǒng)計(jì)的重要性無論怎樣強(qiáng)調(diào)也不過分。”甚至有的科學(xué)有還把我們的時(shí)代叫做“統(tǒng)計(jì)時(shí)代”。
而統(tǒng)計(jì)學(xué)課程體系中所包含的概率論知識(shí)以及數(shù)據(jù)分析就與日常生活息息相關(guān).本科生受中學(xué)概率的熏陶,以及數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)的吸引,由教師合適的設(shè)定案例和身邊問題的啟發(fā)下,PBL的教學(xué)方式就水到渠成。
數(shù)學(xué)建模是在20世紀(jì)60年代進(jìn)入西方大學(xué)的,我國(guó)幾所大學(xué)也在20世紀(jì)80年代初將數(shù)學(xué)建模引入課堂。數(shù)學(xué)建模強(qiáng)調(diào)的就是發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、分析問題和解決問題,在三個(gè)同學(xué)的小組配合中發(fā)揮更大的作用,和PBL學(xué)習(xí)方式是一樣的,而作為數(shù)學(xué)建模的培訓(xùn)和參與方式也和PBL如出一轍。隨著高校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽知名度的提高,參賽隊(duì)伍也隨之迅猛擴(kuò)大,而這種教學(xué)和學(xué)習(xí)方式也會(huì)深入人心,也為在普通的教學(xué)中進(jìn)行PBL模式的推廣作了前期的宣傳和鋪墊。
筆者有幸作為數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的參與人,從2006年開始一直持續(xù)參與統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)和數(shù)學(xué)建模的助教工作,所以對(duì)于數(shù)學(xué)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(gè)平臺(tái),相應(yīng)的學(xué)習(xí)認(rèn)知方式來改進(jìn)或者更新現(xiàn)有的高校統(tǒng)計(jì)學(xué)公共課的教學(xué)方式和教學(xué)效果。這樣的可行性實(shí)踐是值得探索和嘗試的。
2.4 開展PBL教學(xué)的實(shí)踐方式
開展具體的PBL教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)主要包括問卷調(diào)查及班級(jí)選擇、問題設(shè)計(jì)及教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)考核及效果評(píng)價(jià)三個(gè)階段。
2.4.1 問卷調(diào)查及班級(jí)選擇
在課程開始之前,我們選擇了即將開始統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的本科二年級(jí)土木工程專業(yè)、通信工程專業(yè)和金融數(shù)學(xué)專業(yè)的487人進(jìn)行了問卷調(diào)查,見表1。
通過問卷調(diào)查,可知46.41%的學(xué)生“不了解統(tǒng)計(jì)學(xué)”,46.0%的學(xué)生“了解大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽”,82.14%的學(xué)生“希望教師補(bǔ)充社會(huì)案例”,73.92%的學(xué)生“希望進(jìn)行互動(dòng)式學(xué)習(xí)”。
測(cè)試的教學(xué)班最終選擇為2010級(jí)土木工程方向的124人,2個(gè)教學(xué)班。
2.4.2 問題設(shè)計(jì)及教學(xué)實(shí)踐
統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的內(nèi)容主要包括問卷設(shè)計(jì)、概率分布、假設(shè)檢驗(yàn)和應(yīng)用分析四部分,下面簡(jiǎn)單給出幾個(gè)部分的問題設(shè)計(jì)。
在統(tǒng)計(jì)學(xué)的第一部分:?jiǎn)柧碚{(diào)查的設(shè)計(jì),可以在課程起初留下作業(yè),讓大家每三人一組設(shè)計(jì)一個(gè)有關(guān)大學(xué)生旅游消費(fèi)方式的問卷調(diào)查,要求自我完成問卷制作和數(shù)據(jù)搜集,然后進(jìn)行匯總和評(píng)比,然后在正式的課堂上,利用理論教材對(duì)問卷設(shè)計(jì)的基本要求和順序進(jìn)行一一說明,讓大家逐漸的理解自己設(shè)計(jì)的問卷的缺陷,為什么同樣的問卷調(diào)查結(jié)果卻良莠不齊、響應(yīng)率差別大、樣本是否具有代表性等疑問。通過互動(dòng)交流和自我審視,學(xué)生會(huì)逐漸明白問卷設(shè)計(jì)的重要性和關(guān)鍵點(diǎn),也體會(huì)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)的有趣和難度。
在統(tǒng)計(jì)學(xué)的第二部分:概率知識(shí),這部分相比較而言是易懂的,在課程開始之前留下任務(wù),發(fā)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行生活中的概率常識(shí)的搜集和展示工作,來鼓勵(lì)大家對(duì)高中知識(shí)的回憶和再利用,并且增加概率知識(shí)和社會(huì)生活的關(guān)聯(lián)度理解,其中老師可以推薦幾個(gè)搜索的渠道,比如網(wǎng)絡(luò)、紀(jì)錄片和書籍等。在正式的課堂中,可以組織一部分準(zhǔn)備比較充分的學(xué)生進(jìn)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(fā)現(xiàn)到的概率常識(shí)。而老師也可以適時(shí)的播放Discovery系列紀(jì)錄片“現(xiàn)實(shí)生活中的概率知識(shí)知多少?”,在充分的刺激和誘因下,學(xué)生的潛在學(xué)習(xí)能力和探索能力會(huì)不斷的被挖掘出來。
在統(tǒng)計(jì)學(xué)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(gè)人?”“生活中還有什么問題可以用回歸來解決呢?”鼓勵(lì)大家利用各種方式進(jìn)行查詢,來了解回歸分析的定義、由來、數(shù)學(xué)原理、案例分析和計(jì)算機(jī)的操作,同樣通過GALTON先生的生平和貢獻(xiàn),可以進(jìn)一步進(jìn)行美育和德育熏陶,塑造青年學(xué)生的社會(huì)良知和培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)真理的科學(xué)精神。
2.4.3 教學(xué)考核及效果分析
通過測(cè)試班一個(gè)學(xué)期的統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí),在課程結(jié)束的最后進(jìn)行了第二次問卷調(diào)查,見表2,可以發(fā)現(xiàn)有91.79%的學(xué)生“肯定PBL探索教學(xué)方式”,79.88%學(xué)生“希望以后繼續(xù)使用這種教學(xué)方法”,84.39%的學(xué)生“對(duì)授課教師滿意”,57.08%“愿意參加大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽”。
同時(shí),期末2個(gè)教學(xué)班的統(tǒng)計(jì)學(xué)考核成績(jī)基本呈現(xiàn)正態(tài)分布,和其他仍然采用LBL教學(xué)方式的對(duì)照組教學(xué)班成績(jī)大同小異,沒有顯著差異,這也說明雖然PBL的教學(xué)方式比較生動(dòng)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(jìn)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(xué)所獲得的動(dòng)手和實(shí)踐能力并沒有得到驗(yàn)證,這個(gè)仍需要進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)和分析。
3 總結(jié)
PBL教學(xué)法為學(xué)生們提供了一個(gè)從不同角度觀察問題的機(jī)會(huì),不僅提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),也利于職業(yè)探索、社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng),彌補(bǔ)了應(yīng)試教育在高校人才培養(yǎng)中的缺陷和不足,易獲得本科生及社會(huì)的認(rèn)可。
總之,PBL教學(xué)法是一種嶄新的教育理念,它的先進(jìn)性、科學(xué)性值得借鑒,但如何與我國(guó)現(xiàn)有的本科生教育模式相融合,進(jìn)一步建立符合我國(guó)本科生教育特點(diǎn)的教學(xué)新模式將是PBL 研究的重要課題。
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關(guān)鍵詞:生物統(tǒng)計(jì);教學(xué)實(shí)踐;立體化
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2013)18-0231-03
一、引言
“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是把數(shù)學(xué)的語言引入生命科學(xué)研究領(lǐng)域,將所研究的問題抽象為數(shù)學(xué)問題的過程,用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理和方法來分析和解釋生物界各種現(xiàn)象和試驗(yàn)調(diào)查資料,是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)分支。生物學(xué)研究實(shí)踐證明,只有正確應(yīng)用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理和分析方法對(duì)生物學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì),對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行客觀分析,才能得出科學(xué)的結(jié)論[1]。目前,從數(shù)量角度研究生命科學(xué)現(xiàn)象已經(jīng)為大多數(shù)生物學(xué)研究者所認(rèn)知,“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”為生物學(xué)的研究和探索提供了重要的方法和工具。
近年來,全國(guó)各高校生物學(xué)專業(yè)普遍加強(qiáng)了“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”的教學(xué)工作,使學(xué)生學(xué)習(xí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)收集與整理的方法,正確應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理分析和解釋數(shù)據(jù)資料,為進(jìn)一步學(xué)好專業(yè)課程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的特點(diǎn)
1.以數(shù)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)?!吧锝y(tǒng)計(jì)學(xué)”是在研究生物現(xiàn)象的過程中,與數(shù)學(xué)的發(fā)展相伴隨逐漸發(fā)展而來的。它把生命科學(xué)中的某些具體問題抽象為數(shù)學(xué)問題,以數(shù)學(xué)概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)[1],這其中就必然會(huì)涉及到排列、組合、積分、導(dǎo)數(shù)等數(shù)學(xué)知識(shí)。例如,大數(shù)定律是用樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)推斷估計(jì)總體參數(shù)的基礎(chǔ),需要掌握概率論的相關(guān)知識(shí);在推導(dǎo)直線回歸方程時(shí),回歸系數(shù)和回歸截距的計(jì)算,是建立在最小二乘法的基礎(chǔ)上,需要用到導(dǎo)數(shù)的計(jì)算;正態(tài)分布中變量的概率計(jì)算,需要了解積分的性質(zhì)[1]。盡管在“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程學(xué)習(xí)之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“高等數(shù)學(xué)”的相關(guān)知識(shí),但多數(shù)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)仍相對(duì)薄弱,由此對(duì)學(xué)習(xí)該門課程產(chǎn)生畏懼心理。加上很多學(xué)生沒有理解生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的內(nèi)涵,主觀上認(rèn)為該門課程就是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的,進(jìn)而導(dǎo)致厭學(xué)情緒。
2.概念術(shù)語多?!吧锝y(tǒng)計(jì)學(xué)”不同于生物學(xué)專業(yè)的其他課程,在學(xué)習(xí)過程中涉及很多概念術(shù)語,并且這些概念術(shù)語常成對(duì)出現(xiàn)[1]。例如,總體和樣本、變量與常數(shù)、參數(shù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)、效應(yīng)與互作、準(zhǔn)確性與精確性、頻率與概率、標(biāo)準(zhǔn)差與標(biāo)準(zhǔn)誤、因素與水平、相關(guān)與回歸、雙尾檢驗(yàn)與單尾檢驗(yàn)、棄真錯(cuò)誤與納偽錯(cuò)誤、假設(shè)檢驗(yàn)與區(qū)間估計(jì)等。如果不理解這些概念術(shù)語的含義,生搬硬套,在應(yīng)用時(shí)就會(huì)出錯(cuò),得出錯(cuò)誤的結(jié)果。
3.計(jì)算公式多?!吧锝y(tǒng)計(jì)學(xué)”是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,分析和解釋生命科學(xué)研究中數(shù)據(jù)資料數(shù)量上的變化,進(jìn)而做出符合科學(xué)實(shí)際的推斷。在學(xué)習(xí)過程中,必須要用到大量的計(jì)算公式[1,2]。如反映變異性的指標(biāo)有標(biāo)準(zhǔn)差和標(biāo)準(zhǔn)誤,二者的含義不同,計(jì)算公式也不同。在正態(tài)分布中,為了計(jì)算服從正態(tài)分布的變量的取值概率,通常要對(duì)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,在學(xué)習(xí)了變量標(biāo)準(zhǔn)化公式之后,接下來在應(yīng)用時(shí)還需要用到平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、平均數(shù)差數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、頻率的標(biāo)準(zhǔn)化、頻率差數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、成對(duì)數(shù)據(jù)差數(shù)平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化等公式。在直線相關(guān)與回歸分析中,需要掌握相關(guān)系數(shù)、回歸系數(shù)、回歸截距等計(jì)算公式。盡管目前有很多統(tǒng)計(jì)軟件可以直接對(duì)一些統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行計(jì)算,但學(xué)生們必須掌握和理解相關(guān)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算的原理和具體內(nèi)涵才能正確地應(yīng)用這些統(tǒng)計(jì)軟件。
4.課程內(nèi)容連貫性較強(qiáng)?!吧锝y(tǒng)計(jì)學(xué)”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(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)推斷的基礎(chǔ),平均數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)和區(qū)間估計(jì)是相互聯(lián)系的,單因素?cái)?shù)據(jù)資料方差分析的原理和方法是對(duì)多因素?cái)?shù)據(jù)資料進(jìn)行方差分析的基礎(chǔ)[1]。如果學(xué)生沒有掌握某一章節(jié)的內(nèi)容,很可能導(dǎo)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(xué)內(nèi)容的實(shí)踐與探索
針對(duì)“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程的特點(diǎn)和現(xiàn)狀,近年來,我們?cè)诮虒W(xué)過程中,圍繞教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程建設(shè)、考核方式等多方面進(jìn)行了實(shí)踐和探索,取得了較為理想的效果。
1.合理編排教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)效率。我校本科教學(xué)計(jì)劃調(diào)整后,“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程安排在第三學(xué)期,周學(xué)時(shí)為2,共36學(xué)時(shí)。學(xué)生在之前已學(xué)習(xí)了“高等數(shù)學(xué)”等公共課程,“植物學(xué)”、“動(dòng)物學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程,與本學(xué)期同時(shí)學(xué)習(xí)的還有“生物化學(xué)”。為適應(yīng)生命科學(xué)的發(fā)展和對(duì)生物學(xué)人才的培養(yǎng),我們按照“強(qiáng)化基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)、注重應(yīng)用、通俗易懂”的原則合理設(shè)計(jì)安排教學(xué)內(nèi)容[1]。在課堂講授時(shí),我們盡可能把抽象的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理與生命科學(xué)的前沿或?qū)W生們感興趣的事例進(jìn)行結(jié)合,并引導(dǎo)學(xué)生從專業(yè)知識(shí)的角度對(duì)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果做出科學(xué)的判斷和合理的解釋,這樣一方面使學(xué)生感受到生物統(tǒng)計(jì)學(xué)與生命科學(xué)的各專業(yè)都是緊密聯(lián)系的,另一方面學(xué)到的統(tǒng)計(jì)分析方法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則也可以指導(dǎo)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。
作為應(yīng)用性極強(qiáng)的課程,我們?cè)谡n堂授課時(shí)一般不過多討論數(shù)學(xué)原理,而主要偏重于統(tǒng)計(jì)原理的介紹和具體分析方法的應(yīng)用。在有限的課堂教學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi),對(duì)涉及到的數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)多是“拿來主義”,對(duì)于一些公式,通常只進(jìn)行概念上的介紹和公式上的簡(jiǎn)單推導(dǎo),對(duì)有些較復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)公式則只給出公式,并不要求學(xué)生掌握具體的推算過程,其目的是讓學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和統(tǒng)計(jì)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(jìn)行適當(dāng)刪減,做到重點(diǎn)突出、主次分明。比如講授方差分析一章時(shí),以單因素?cái)?shù)據(jù)資料的分析為例,重點(diǎn)介紹方差分析的基本原理、數(shù)學(xué)模型和分析步驟,對(duì)于二因素?cái)?shù)據(jù)資料的分析則啟發(fā)學(xué)生根據(jù)其基本原理和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推理,多因素?cái)?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(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用能力,實(shí)現(xiàn)以素質(zhì)教育為基礎(chǔ),以能力培養(yǎng)為本位的教學(xué)理念。
2.靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法。在教學(xué)過程中,我們根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,采用多種教學(xué)方法并重,對(duì)學(xué)生“授之以漁”而不是“授之以魚”[3],充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使教學(xué)相融。
問題導(dǎo)入法。在課堂講授時(shí),我們注重問題的創(chuàng)設(shè)。提供氛圍,啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并思考如何解決問題[4],使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人,教師則成為學(xué)生的協(xié)作者。例如,在方差分析一章講述時(shí),以單因素?cái)?shù)據(jù)資料為例[1],讓學(xué)生思考如何進(jìn)行多組平均數(shù)之間的比較。有的學(xué)生會(huì)提出,可以采用之前學(xué)習(xí)過的兩個(gè)樣本平均數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)的分析方法對(duì)多組數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí),我們引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生將所有的數(shù)據(jù)資料作為一個(gè)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(yàn)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(jì)量來表示組間變異和組內(nèi)變異的大小,進(jìn)而采用檢驗(yàn)對(duì)其二者的差異進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),由此和學(xué)生共同推導(dǎo)出方差分析的基本思想和分析步驟。這樣,既讓學(xué)生理解了方差分析的原理和應(yīng)用,也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
對(duì)比法。“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”中有很多概念都是成對(duì)出現(xiàn)的,其相應(yīng)的公式也有著許多形式上的共同點(diǎn),這就為我們進(jìn)行對(duì)比法講解提供了很好的素材。例如標(biāo)準(zhǔn)差與標(biāo)準(zhǔn)誤、直線回歸系數(shù)與直線相關(guān)系數(shù)、樣本平均數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)的檢驗(yàn)及檢驗(yàn)等[1]。對(duì)比法講授,既可以幫助學(xué)生記憶公式,也便于學(xué)生更好地理解公式的含義和具體應(yīng)用,做到舉一反三。
演繹法。“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”中有很多公式是前后聯(lián)系的,存在公式的變形,運(yùn)用演繹法教學(xué)可以讓學(xué)生更好地理解公式的來源和內(nèi)涵。例如變量的標(biāo)準(zhǔn)化公式,對(duì)于服從正態(tài)分布的變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換的公式(u=■)是核心,在理解這個(gè)公式含義的基礎(chǔ)上,對(duì)于各統(tǒng)計(jì)數(shù)(平均數(shù)、平均數(shù)差數(shù)、頻率、頻率差數(shù)、成對(duì)數(shù)據(jù)差數(shù)等)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換的公式自然也就推導(dǎo)出來了,從而避免了對(duì)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(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,在教學(xué)實(shí)踐中多采用多媒體課件進(jìn)行授課。多體媒體課件集文字、公式編輯、圖形、色彩、動(dòng)畫于一體,既可以插入圖片和例證,也可以實(shí)現(xiàn)公式推導(dǎo)的逐步展現(xiàn),圖文并茂,色彩豐富,省去了板書所占的時(shí)間,可以在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)增加教學(xué)內(nèi)容,增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)[4]。同時(shí),傳統(tǒng)的板書不能完全放棄,在講授過程中,適時(shí)穿插板書內(nèi)容,可以幫助學(xué)生更好地聯(lián)系已學(xué)知識(shí)。因此,在教學(xué)過程中,我們以多媒體教學(xué)為主,板書為輔,注重將這兩種教學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。
3.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是一門應(yīng)用學(xué)科。我們?cè)诶碚摻虒W(xué)的同時(shí),安排了18個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課,主要目的是讓學(xué)生將課堂理論知識(shí)加以應(yīng)用并學(xué)會(huì)常用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件的使用。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)課在生命科學(xué)學(xué)院信息學(xué)實(shí)驗(yàn)室利用電子教室系統(tǒng)進(jìn)行,教師在主控機(jī)上邊講解邊操作,學(xué)生可以在自己的計(jì)算機(jī)上觀察到具體的執(zhí)行過程,之后可以自己進(jìn)行相應(yīng)的操作,然后以電子文檔的形式提交實(shí)驗(yàn)課作業(yè)。通過實(shí)驗(yàn)課教學(xué),一方面使理論知識(shí)密切聯(lián)系實(shí)踐,真正提高了學(xué)生的應(yīng)用能力;另一方面增強(qiáng)了學(xué)生的興趣,在實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生不僅鞏固了統(tǒng)計(jì)分析知識(shí),而且利用計(jì)算機(jī)來分析數(shù)據(jù)也為相關(guān)專業(yè)課實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析奠定了基礎(chǔ)。在運(yùn)用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí),學(xué)生們也深刻意識(shí)到,盡管統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件功能強(qiáng)大,但必須對(duì)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)有一定的認(rèn)知和理解,才能更好地使用這些軟件,由此也進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
4.課程資源的立體化建設(shè)。在教學(xué)過程中,我們注重加強(qiáng)課程資源的立體化建設(shè)。以教材為中心,我們編寫了與科學(xué)出版社《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第四版)配套的《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》,對(duì)每一章的內(nèi)容都配套了目的要求、內(nèi)容提要、難點(diǎn)評(píng)析、例題解析、習(xí)題解答和自我測(cè)驗(yàn)[5],以供學(xué)生在課下進(jìn)行學(xué)習(xí)和知識(shí)的擴(kuò)充。同時(shí),“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是河南師范大學(xué)校級(jí)網(wǎng)絡(luò)課程,學(xué)生可以通過瀏覽網(wǎng)頁進(jìn)行課程內(nèi)容學(xué)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)課程中,每章均示出了重點(diǎn)、難點(diǎn),便于學(xué)生自學(xué)或復(fù)習(xí)掌握;同時(shí),網(wǎng)絡(luò)課程中豐富生動(dòng)的圖表資料及實(shí)例分析也有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
5.考核采用筆試和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合?!吧锝y(tǒng)計(jì)學(xué)”的考核成績(jī)由期終閉卷筆試成績(jī)(占總成績(jī)的80%)和實(shí)驗(yàn)課成績(jī)(占總成績(jī)的20%)兩部分組成。其中,閉卷考試內(nèi)容偏重實(shí)用性、基礎(chǔ)性,避開需死記硬背、理論性強(qiáng)而無實(shí)際用途的題目和偏題怪題,并且盡量減少需要進(jìn)行計(jì)算的工作量,目的是考核學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)課則重點(diǎn)考查學(xué)生知識(shí)應(yīng)用和解決實(shí)際問題的能力。這種考核方式,一方面激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性,擺脫了學(xué)生死記硬背的單純應(yīng)試模式,另一方面也強(qiáng)調(diào)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,有助于提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。
四、小結(jié)
“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”是一門理論性和實(shí)用性都很強(qiáng)的學(xué)科,是現(xiàn)代生物學(xué)研究不可缺少的工具。在教學(xué)過程中,我們注重培養(yǎng)學(xué)生樹立統(tǒng)計(jì)學(xué)觀念,掌握如何運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理科學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn),正確應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法分析數(shù)據(jù)資料,培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計(jì)學(xué)推理思維能力,并能用專業(yè)知識(shí)對(duì)推斷結(jié)果加以闡釋。在教學(xué)過程中,我們強(qiáng)調(diào)以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,在培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)理論基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),更注重實(shí)踐教學(xué),積極引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題,切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。
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傳統(tǒng)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)過多強(qiáng)調(diào)理論的重要性,學(xué)生通過查找書后附表設(shè)計(jì)試驗(yàn)與手工計(jì)算,忽視了利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的能力培養(yǎng),不符合越來越重于計(jì)算機(jī)技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用生物統(tǒng)計(jì)方法的發(fā)展趨勢(shì)。在十分有限的32個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi),為使“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”的授課內(nèi)容不與“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”發(fā)生重復(fù)且更實(shí)用,筆者通過對(duì)現(xiàn)代應(yīng)用生物統(tǒng)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)軟件發(fā)展趨勢(shì)的課前調(diào)研,發(fā)現(xiàn)R軟件是一款功能全面又易學(xué)的統(tǒng)計(jì)軟件,含有許多新穎而又實(shí)用的統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)與假設(shè)檢驗(yàn)方法,完全可以滿足生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)需要,并且沒有版權(quán)問題。各種概率分布的計(jì)算,以及平衡不完全區(qū)組、拉丁方與正交表等試驗(yàn)設(shè)計(jì),都可以在R軟件中完成,使學(xué)生可以徹底擺脫手工查表與計(jì)算的煩惱。課后關(guān)于生物統(tǒng)計(jì)學(xué)與R軟件使用的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn),88.2%的學(xué)生認(rèn)為在修完“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程后仍很有必要學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)和統(tǒng)計(jì)軟件,92.8%的學(xué)生認(rèn)為自由軟件R作為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)軟件十分合適,還有86.7%的學(xué)生則認(rèn)為R語言的學(xué)習(xí)能夠?qū)斫饨y(tǒng)計(jì)原理有所幫助。
1統(tǒng)計(jì)軟件R的介紹
R語言是一門比較新的計(jì)算機(jī)語言,源自S語言(S-Plus軟件中使用)與Scheme語言。基于GNU協(xié)議的自由軟件R提供了一種使用R語言進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與圖形展示的計(jì)算機(jī)環(huán)境,整合有許多統(tǒng)計(jì)工具包[1]。R語言最初由新西蘭奧克蘭大學(xué)統(tǒng)計(jì)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(tǒng)計(jì)學(xué)家和計(jì)量愛好者的喜愛,被國(guó)外大量學(xué)術(shù)與科研機(jī)構(gòu)采用,其應(yīng)用范圍涵蓋了計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、實(shí)證金融學(xué)、空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)和生物信息學(xué)等諸多領(lǐng)域,已經(jīng)成為主流軟件之一。2009年1月7日,《紐約時(shí)報(bào)》記者AshleeVance題為“DataAnalystsCaptivatedbyR’sPower的文章[2]在科技版發(fā)表之后,引起了統(tǒng)計(jì)軟件R與SAS之爭(zhēng),可見R在統(tǒng)計(jì)學(xué)界和業(yè)界的影響力。
相對(duì)于其它統(tǒng)計(jì)軟件,R的主要特色在于:1)R語言具有自由、免費(fèi)、開放源代碼及統(tǒng)計(jì)模塊齊全的特征;2)R語言是徹底面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)計(jì)編程語言,R中所有計(jì)算結(jié)果都可以作為對(duì)象保存起來,供進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)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(kuò)展性非常強(qiáng)。世界各地的CRAN鏡像網(wǎng)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(jīng)濟(jì)學(xué)家HalVarian所說,R最優(yōu)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(shí)際你是站在巨人的肩膀上。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2008年12月13日~14日“第一屆中國(guó)R語言會(huì)議”在中國(guó)人民大學(xué)召開時(shí),共有近70家單位150余人參加;2009年12月召開的第二屆中國(guó)R語言會(huì)議則在北京和上海設(shè)有兩個(gè)分會(huì)場(chǎng),共有90多家單位300余人參加。參會(huì)的人員主要來自高校和科研機(jī)構(gòu),包括在校學(xué)生、高校老師、科研所研究員等。
2統(tǒng)計(jì)教學(xué)中R軟件的使用現(xiàn)狀
由于R強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)計(jì)算與圖形展示功能,以及自由免費(fèi)與開放源代碼的特點(diǎn),目前國(guó)外許多大學(xué)統(tǒng)計(jì)相關(guān)專業(yè)都將R作為教學(xué)軟件。據(jù)筆者調(diào)查,國(guó)內(nèi)高校教學(xué)中統(tǒng)計(jì)軟件的使用現(xiàn)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(yè)軟件,仍有部分高校在統(tǒng)計(jì)教學(xué)中沒有結(jié)合與講授統(tǒng)計(jì)軟件。國(guó)內(nèi)只有很少一部分高校使用R軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)教學(xué),但是已有48所(不含重復(fù))國(guó)內(nèi)高校的教師或在校學(xué)生參加過R會(huì)議。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),江西農(nóng)業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)人民大學(xué)、華東師范大學(xué)、暨南大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)等高校已將R語言作為統(tǒng)計(jì)相關(guān)課程上機(jī)實(shí)習(xí)的計(jì)算機(jī)軟件。其中江西農(nóng)業(yè)大學(xué)自2005年開始,就在生物工程與生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程中采用自由軟件R作為教學(xué)輔助工具,并取得了良好的教學(xué)效果[3]。
3生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)與R使用的調(diào)查分析
當(dāng)前,數(shù)據(jù)分析處理幾乎全是使用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)軟件完成,在統(tǒng)計(jì)方法的實(shí)際應(yīng)用過程中,人們往往不會(huì)關(guān)注理論推導(dǎo)與計(jì)算過程,而是注重統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的解釋。對(duì)于非數(shù)理統(tǒng)計(jì)專業(yè)的學(xué)生,統(tǒng)計(jì)教學(xué)過程中不應(yīng)過多強(qiáng)調(diào)理論的重要性,從而忽視了統(tǒng)計(jì)思想和數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)。通過課后關(guān)于生物統(tǒng)計(jì)學(xué)與R軟件使用的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn),參與調(diào)查的34位學(xué)生中有30位學(xué)生(88.2%)認(rèn)為在修完“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程后仍很有必要學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)。而沒有開設(shè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的2003~2005級(jí)學(xué)生的畢業(yè)論文中,嚴(yán)重缺乏統(tǒng)計(jì)分析與假設(shè)檢驗(yàn)。這充分說明了,純粹的統(tǒng)計(jì)方法與理論教學(xué),越來越不符合借重于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展趨勢(shì)。
問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn),有96%的學(xué)生認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)與R語言都非常有用,畢業(yè)后無論是繼續(xù)深造還是參加科研或管理工作都能用得上,同樣有96%的學(xué)生在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的課程結(jié)束后會(huì)選擇繼續(xù)學(xué)習(xí)R語言,有80%的學(xué)生認(rèn)為R語言上級(jí)實(shí)習(xí)的16學(xué)時(shí)不夠用,且有92.8%的學(xué)生認(rèn)為R軟件作為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)軟件十分合適,86.7%的學(xué)生認(rèn)為R語言的學(xué)習(xí)能夠?qū)W(xué)習(xí)與理解統(tǒng)計(jì)原理有所幫助,67.6%的學(xué)生認(rèn)為C語言的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)對(duì)學(xué)好R語言有所幫助。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院程新等主持的教學(xué)研究課題“基于自由軟件平臺(tái)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)踐教學(xué)研究”,對(duì)兩個(gè)年級(jí)共233人分別采用R和SPSS教學(xué)效果的比較分析發(fā)現(xiàn),采用R進(jìn)行教學(xué),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高了學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)的能力,教學(xué)效果比SPSS有了顯著提高[3]。因此,可以認(rèn)為使用R軟件作為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)軟件是十分合適的。
此外,本次問卷調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)76.5%的學(xué)生認(rèn)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(xué)生認(rèn)為R語言的一些統(tǒng)計(jì)函數(shù)特別是繪圖函數(shù)的參數(shù)設(shè)置比較麻煩,學(xué)習(xí)有困難;有81.8%的學(xué)生認(rèn)為很有必要組織出版關(guān)于R語言與生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的參考書。與市場(chǎng)上隨處可見的關(guān)于SPSS或SAS軟件的圖書相比,由于R軟件是一款比較新的統(tǒng)計(jì)軟件,且是自由軟件,目前關(guān)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(lián)網(wǎng)上搜索到4本與R語言有關(guān)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(yīng)用》(2006年7月,科學(xué)出版社出版);王斌會(huì)主編的《R語言統(tǒng)計(jì)分析軟件教程》(2007年1月,中國(guó)教育文化出版社出版);薛毅等著的《統(tǒng)計(jì)建模與R軟件》(2007年4月,清華大學(xué)出版社出版);湯銀才主編的《R語言與統(tǒng)計(jì)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(xì)介紹了R語言的基礎(chǔ)與使用方法,適宜作為關(guān)于R語言的工具書。但是由于這4本書中均未涉及到試驗(yàn)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代應(yīng)用生物統(tǒng)計(jì)方法等方面的內(nèi)容(實(shí)際上,試驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中占有十分重要的地位),不宜作為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的上機(jī)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書。而且CRAN網(wǎng)站上有多種關(guān)于試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其統(tǒng)計(jì)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(guó)內(nèi)愈來愈旺盛的市場(chǎng)需求,筆者認(rèn)為有關(guān)出版社很有必要組織出版關(guān)于“現(xiàn)代應(yīng)用生物統(tǒng)計(jì)方法在R語言中的實(shí)現(xiàn)”的教參或工具書。
4結(jié)論
根據(jù)調(diào)查結(jié)果與科研工作的經(jīng)驗(yàn),筆者認(rèn)為統(tǒng)計(jì)的思想或意識(shí)比統(tǒng)計(jì)理論與方法更重要,使用統(tǒng)計(jì)軟件R進(jìn)行生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué),可使學(xué)生不再陷入繁瑣的統(tǒng)計(jì)查表與計(jì)算過程中,從而增強(qiáng)統(tǒng)計(jì)思想和數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:生物統(tǒng)計(jì)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(shí)踐的需要,實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)結(jié)論定量化是人們長(zhǎng)期追求探索的目標(biāo);生物統(tǒng)計(jì)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(jì)學(xué)是生物學(xué)科應(yīng)具備的基本知識(shí)和素質(zhì),與生命活動(dòng)有關(guān)的各種現(xiàn)象中普遍存在著隨機(jī)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(jī)因素的影響,表現(xiàn)為各種各樣的隨機(jī)現(xiàn)象,而生物統(tǒng)計(jì)學(xué)正是從數(shù)量方面揭示大量隨機(jī)現(xiàn)象中存在的必然規(guī)律的學(xué)科。因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門在實(shí)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(duì)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(shí),生物統(tǒng)計(jì)作為數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(jì)學(xué)精品課程建設(shè)過程中,針對(duì)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(qiáng)實(shí)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(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的重新定位。
(一)新世紀(jì)對(duì)生物統(tǒng)計(jì)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(jì)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(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)流行病學(xué)、隨機(jī)化臨床試驗(yàn)學(xué)已經(jīng)成為攻克人類疾病的一個(gè)里程碑。這在過去的半個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jì)理論和實(shí)踐方面的洞察力、技術(shù)和訓(xùn)練。
未來的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)將會(huì)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(jì),而會(huì)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(jì)學(xué)越來越不同于其它數(shù)學(xué)領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)大學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的作用。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是通過樣本來推斷和估計(jì)總體,這樣得到的結(jié)論有很大的可靠性但有一定的錯(cuò)誤率,這是統(tǒng)計(jì)分析的基本特點(diǎn),因此在生物統(tǒng)計(jì)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(yàn)的結(jié)果。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是通過個(gè)別的試驗(yàn)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(jiǎn)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(jī)事件,因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅是試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)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(duì)提高大學(xué)生的素質(zhì)很有必要。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)方法兩個(gè)有機(jī)聯(lián)系的組成部分。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)可提高大學(xué)生設(shè)計(jì)研究課題試驗(yàn)方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗(yàn)因素與水平以及試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法等方面的內(nèi)容。通過統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)除讓學(xué)生弄清各種統(tǒng)計(jì)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(jì)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(qiáng)電子課件及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理研究生物界數(shù)量變化的學(xué)科,而概率統(tǒng)計(jì)的理論和思維方法對(duì)本科生來說有一定的難度,加之課程學(xué)時(shí)的減少(由原來的60-70學(xué)時(shí),降到現(xiàn)在的40學(xué)時(shí)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(jì)思想的基礎(chǔ)上,掌握常用統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用及使用條件是課程的教學(xué)難點(diǎn)。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(gè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái),現(xiàn)有課程簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材、課程錄像、實(shí)習(xí)指導(dǎo)、在線測(cè)試題、參考文獻(xiàn)、其它教學(xué)資源等欄目,免費(fèi)向全校師生開放。
(二)將多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律有機(jī)結(jié)合,用較少的學(xué)時(shí)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(diǎn)。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點(diǎn)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(huì)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(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(diǎn),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(diǎn)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(shí),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(dòng)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(dòng),根據(jù)學(xué)生在課堂上接受知識(shí)的能力,掌握屏幕上顯示內(nèi)容的速度,必要時(shí)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(diǎn),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(shí)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(zhǎng)期堅(jiān)持教育教學(xué)方法及教學(xué)規(guī)律的研究。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論基礎(chǔ)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),從這個(gè)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(jì),生物統(tǒng)計(jì)學(xué)更主要強(qiáng)調(diào)的是概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(gè)“度”的把握問題,如果將概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理講得太多,一是學(xué)時(shí)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(huì)誤入亂套公式的歧途。經(jīng)過將教學(xué)的重點(diǎn)放在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)掌握統(tǒng)計(jì)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(shí)減少很多的情況下,將一些次要的統(tǒng)計(jì)方法去掉,也要保證有足夠的學(xué)時(shí)講授理論分布與抽樣分布、統(tǒng)計(jì)假設(shè)測(cè)驗(yàn)等方面的內(nèi)容,讓學(xué)生掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中所蘊(yùn)含的概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想精髓,從而避免學(xué)生亂套統(tǒng)計(jì)公式。
(四)密切跟蹤生命科學(xué)發(fā)展的前沿動(dòng)向,探索生物統(tǒng)計(jì)學(xué)解決前沿問題的理論與方法。
統(tǒng)計(jì)學(xué)在生物學(xué)中的應(yīng)用已有長(zhǎng)遠(yuǎn)的歷史,許多統(tǒng)計(jì)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(jì)是一個(gè)極重要的跨生命科學(xué)各研究領(lǐng)域的平臺(tái)?,F(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(jì)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(shí)注意納入生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在前沿領(lǐng)域研究應(yīng)用的內(nèi)容,增強(qiáng)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(chǎng)解決實(shí)際問題的能力。
四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),注重學(xué)生能力培養(yǎng)。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)要不要開實(shí)驗(yàn)課,怎樣開實(shí)驗(yàn)課,一直存在爭(zhēng)議,在此認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅應(yīng)該開設(shè)實(shí)驗(yàn)課,而且還要將實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用上,讓學(xué)生不僅掌握統(tǒng)計(jì)方法,而且加深對(duì)原理的認(rèn)識(shí),獲得就業(yè)或升學(xué)的必備計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)技能,提高解決復(fù)雜問題的能力。
(一)開展統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)習(xí),擴(kuò)大學(xué)生的視野,提高學(xué)生素質(zhì)。
20世紀(jì)20年展起來的多元統(tǒng)計(jì)方法雖然對(duì)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(jì)算工作量大,使得這些有效的統(tǒng)計(jì)分析方法一開始并沒有能夠在實(shí)踐中很好推廣開來。而電子計(jì)算機(jī)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(jì)算技術(shù),通過計(jì)算機(jī)軟件將統(tǒng)計(jì)方法中復(fù)雜難懂的計(jì)算過程屏障起來,讓用戶直接看到統(tǒng)計(jì)輸出結(jié)果與有關(guān)解釋,從而使統(tǒng)計(jì)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(shí)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(jì)軟件的教學(xué)實(shí)習(xí)來達(dá)到以點(diǎn)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(gè)專用于實(shí)習(xí)教學(xué)的生物統(tǒng)計(jì)電腦實(shí)驗(yàn)室?,F(xiàn)共有50余臺(tái)電腦,并連接到校園網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)室配備有指導(dǎo)教師,負(fù)責(zé)對(duì)上機(jī)的學(xué)生答疑。除按教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行的正常實(shí)習(xí)教學(xué)外,實(shí)驗(yàn)室還對(duì)優(yōu)秀學(xué)生免費(fèi)開放,鼓勵(lì)他們結(jié)合教師的科研活動(dòng),應(yīng)用所學(xué)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí),學(xué)習(xí)新的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí),掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決生物統(tǒng)計(jì)學(xué)問題的技能。
(二)全方位、多層次的實(shí)踐教學(xué)。
為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)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(shí)踐教學(xué)活動(dòng)延伸到課堂教學(xué)外,開展全方位、多層次的實(shí)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(dòng)物營(yíng)養(yǎng)等課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)中,根據(jù)相關(guān)內(nèi)容加入了試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)科學(xué)。
掌握正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,從不確定性數(shù)據(jù)中挖掘事物的客觀規(guī)律,是實(shí)驗(yàn)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(shí)踐教學(xué)的作法推廣到全院的所有專業(yè),結(jié)合實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改革,對(duì)發(fā)酵工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)、食用菌實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)等課程的內(nèi)容全部或部分改為用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)指導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),把過去單一的實(shí)驗(yàn)流程、樣品觀察或檢測(cè)實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樵囼?yàn)條件的優(yōu)化試驗(yàn),提出在不同條件下對(duì)樣品測(cè)定的比較試驗(yàn)設(shè)計(jì)、單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)試驗(yàn)結(jié)果要求學(xué)生使用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)進(jìn)行分析和討論,最后得出最佳試驗(yàn)條件。
這樣的實(shí)驗(yàn)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)I(yè)課的角度看,改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型、綜合性實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)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(jì)學(xué)角度看,將課程的教學(xué)實(shí)踐延伸到課程外,彌補(bǔ)了學(xué)時(shí)的不足,更重要的是學(xué)生將自己學(xué)到的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí),轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力,知識(shí)得到很好的內(nèi)化。
此外,在學(xué)生課外科技活動(dòng)中指導(dǎo)學(xué)生選用正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中要求學(xué)生采用恰當(dāng)?shù)纳锝y(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析,寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。
通過這樣的教學(xué)實(shí)踐,訓(xùn)練了學(xué)生的統(tǒng)計(jì)思維能力,使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)這一工具的重要性和必要性,增強(qiáng)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(duì)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(diǎn)。與之相比,我們?cè)谏锝y(tǒng)計(jì)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(duì)伍建設(shè)、科學(xué)研究等方面加大力度,將生物統(tǒng)計(jì)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(huì)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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