基于SAS軟件的生物統計實驗自主學習模式探究

王 萍 ， 董 斌

(安徽農業大學 理學院， 安徽 合肥 230036)

生物統計學內容抽象，計算繁瑣，要使學生能夠對所學的統計知識融會貫通，用統計思想去分析解決實際問題，就需要利用統計軟件開設生物統計實驗課.以理論教學為基礎，統計軟件為工具的實驗教學，可以大大提高教學效果.首先，計算機演示使學生對于統計學概念和分析方法有了直觀了解；其次，在學生理解統計方法原理的基礎上，培養學生使用統計軟件分析數據的技巧，訓練其統計思維能力；最后，為學習其他課程、閱讀專業文獻、從事科研打下必要的統計基礎.以應用性知識為主的實驗教學，注重系統性和完整性，強化實踐性教學和專業技能訓練，并要根據實際需要，改革教學內容，提高實驗教學在教學計劃中的比重，以培養學生獨立工作的能力和實踐操作能力.

1 精選教輔軟件

大量統計軟件的出現使生物統計學從數據計算中解放了出來，學生能在理解掌握理論知識的同時，簡單快速地進行數據分析.生物統計學、生物信息學、基因組測序以及生物學各個領域的迅猛發展，海量數據迅速增加，未來的生物統計學的計算分析將會更多關注大型數據的分析提煉，這更加需要統計軟件的支持.而教學軟件的選擇，更是一個決定教學策略和影響教學效果的重要因素.

在眾多的統計軟件中，EXCEL軟件是最直觀易懂的一款，具有通用性和兼容性，操作簡單，但是在國際上認可度不高，許多試驗設計分析麻煩，如裂區設計，正交設計等.目前，國際上認可度較高的一款軟件是SAS軟件.SAS功能強大，內容豐富，生物統計學中所有的數據分析和試驗設計基本都可以利用SAS實現，而且無論是結論格式，還是圖形表現都很精美、直觀.在SAS中，把大部分常用的數據計算的算法作為標準過程調用，用戶僅需要指出過程名及其必要的參數即可[1].這一特點使得SAS編程變得十分簡單.SAS9.3版本中文界面友好，使用方便，結果簡單易看，對于初學者更為適用.在SAS軟件中，既有程序命令，又有非程序命令，結論一致.程序命令只需在程序編輯器里面編好程序，點擊運行即可.SAS窗口有一些非編程的視窗，可以進行菜單式操作，操作簡單.相對而言，編程方法更加靈活，可以根據實際問題的需要設計程序.在我們生物統計教學軟件選擇中，理論課講解Excel的簡單應用，實驗課講解SAS，它們的有機結合可以大大提高教學效果.

2 生物統計實驗在SAS軟件中的實施

2.1 設計合理的實驗教學大綱

在當前實驗教學課時少、課程內容量大的現實情況下，如何合理構建課程體系是不容忽視的.因此，在實驗教學大綱的設定上，篩選教學內容，通過選擇典型案例，由淺入深地設置實驗問題，讓學生通過軟件操作，形成分析報告，既要體現理論性和基礎性，又要突出應用性和實踐性，要做到強化基礎、突出重點、注重應用.在生物統計實驗課程安排上，包含三大部分：試驗設計、統計分析和圖表制作.

首先，試驗設計是進行科學試驗的前提，只有正確的試驗設計才能保障試驗的可行性.如果自己進行設計，方法麻煩且隨機性也不是很好實現.常用到的簡單設計比如隨機區組實驗、裂區試驗、拉丁方試驗等利用PLAN命令就可以實現.稍微復雜的設計，如正交設計、響應面設計、D最優設計等可以利用非編程視窗的菜單命令ADX或者解決方案中的試驗設計實現.

其次，統計分析是整理、分析試驗數據的過程.這部分的安排上，我們從基礎的描述性統計到稍微復雜的方差分析和多元統計，都有涉獵.試驗設計的數據，大部分調用ANOVA和GLM命令即可，這部分內容可以在實驗設計之后進行講解.在分析多個變量之間關系時，內容有多項式回歸、通徑分析、曲線回歸等，大部分都可以調用CORR和REG過程.

最后，統計圖表是對數據進行統計描述的最直觀表現.SAS有極為強大的繪圖工具.SAS的許多程序，如UNIVARIATE、GCHART、GPLOT、PLOT、G3d等都可以實現.圖表制作這部分內容既可以單獨講解，也可以穿插各個過程講解.

2.2 實驗教學重統計思想的培養，課后考核鍛煉學生的科學素養

由于SAS軟件結果輸出的圖表較多，學生對輸出結果的理解有一定的難度，輸出結果的解釋更是一個重點內容.學生上機實驗利用軟件可以方便快捷實現數據計算，但軟件只是工具，淡化了統計思想，如果統計理論不加以講解，將不利于學生掌握統計方法和理解統計分析結果.故在實驗課之前要加強理論教學，強化學生對統計思想的理解，才可以更好地進行數據挖掘.教師在教學過程中要體現實效性，結合相應的案例，進行軟件驗證實驗，加強直觀理解，增強學習的目的性.

生物統計學屬于工具性、實用性強的課程，因此，應把考核學生應用統計方法的能力和綜合分析問題的能力作為重點，必須轉變傳統的以試卷為中心的考核方式，尤其是對于初學SAS的學生來說，命令很難記牢.我們采取撰寫課程小論文的方式考核學生的學習效果.具體而言，由教師指定試驗案例數據，學生根據問題的特點，選擇適用的統計方法，利用SAS軟件整理分析、加工處理數據，從問題出發，對于獲得的信息進行歸納總結，撰寫相應的實驗報告，總結試驗結論整理成課程論文.最終成績通過綜合學生的課程論文、實驗報告、課堂表現而獲得，這一考核方式不僅能公平、公正地評價學生，而且能充分檢驗學生的學習效果，為以后撰寫畢業論文打好基礎.

3 應用SAS軟件培養學生自學能力

3.1 自主學習的必要性

在教師指導下，學生根據自己的學習實際自覺制訂學習計劃，選擇學習方式，進行自我反饋的自主學習過程，不只是實現了知識的傳遞，尤為重要的是突出學生的主體性，實現了行為和意識上的自主.大學教育不只是傳授知識，更重要的是教會學生自主學習.授人以魚不如授人以漁，自主學習是一種能力，“會學”比“學會”更重要.

SAS軟件功能強大，而其操作以編程為主，雖然SAS程序模式化，但對于非計算機專業的學生來說，短期內很難熟練掌握.隨著統計方法的發展和SAS軟件的實時更新，課堂教育已遠遠不能滿足社會需求，要想熟悉掌握生物學領域中的SAS應用，就不能局限于課堂上教師講解的皮毛，自主學習有著至關重要的意義和價值.

3.2 生物統計實驗SAS軟件中自主學習的策略

(1)充分利用課外資源和SAS幫助.互聯網的普及和計算機技術在教育領域的應用，使自主學習教學模式變得可行和現實.教師幫助學生制訂學習計劃，指導學生整合利用網絡資源、文獻庫、課外書進行自我調節，不僅是鞏固課堂所學知識的需要，更是一個自我積累、自我提高的過程.同時鼓勵學生課下使用SAS軟件和學到的統計學方法，分析和解決他們感興趣的實際問題.通過閱覽期刊資料，可使學生對所學專業形成初步認識，消除專業方向的模糊認識，且可以深刻體會統計方法在專業領域的數據處理功效，使學生增強對從事農林、動物科學行業工作的信心.網絡上面資源豐富，既有電子書，又有許多生物學和統計學領域的網站，既可以改變學生填鴨式的松弛心理，又可以實現網上交流，遠程解決疑難問題.

在我們利用SAS軟件分析生物統計試驗數據時，不可避免會出現錯誤，或者沒有見過相應的程序或者模塊，一個很簡單的解決辦法就是利用SAS幫助.SAS幫助菜單是學習SAS軟件的最好的使用說明書，還附有簡明的例子.同時，SAS版本推陳出新，教師有必要對不同版本的SAS軟件的功能和操作變化補充一些說明文字，不斷充實和更新教學內容.同時對學生上機過程可能常出現的問題，教師要進行總結描述，詳細講解.

(2)指導學生進行個性化的自主學習.在指導學生制定學習計劃時，不能采用一種模式，要根據其知識掌握程度和自我需求，體現學生個體差異，遵循循序漸進的原則，通過多方交互引導，逐步培養、提高學生的自主學習能力.

我們安排生物統計實驗，遵循由易到難，由淺到深的教學規律，按照學生能力可以分為三層次：第一層次為基礎驗證實驗，目的是讓學生了解SAS簡單應用，加深理論理解；第二層次為數據分析和試驗設計實驗，目的是培養學生利用SAS軟件數據分析和試驗設計的能力；第三層次為綜合應用實驗，目的是培養學生利用數據揭示試驗結果的能力.三個層次實驗循序漸進，互為補充.教師針對這三個層次，增強學科適應性，精心選擇相應的案例，提出相應的要求，學生在學習內容上就有了選擇的空間.學生在自我學習時，應當實事求是，進行自我規劃和時間管理，按照知識水平進行自我預習和強化復習，進行自我評價，按照學習要求進行效果考核.自主學習過程中，學生要培養自我總結的能力，如方差分析中的MODEL語句的定義方法，循環語句的輸入格式，圖形制作的方法等等.

4 小結

本文結合自身的教學經歷，針對生物統計實驗過程中存在的問題，探討了自主學習模式的必要性及其策略，以期為生物統計實驗教學提供一種新思路.加強生物統計學實驗教學，是專業發展的需要,應在不斷地實踐過程中逐步提升和完善.在生物統計學的實驗教學過程中，學生通過改變學習方式，利用SAS軟件簡化計算，拓展知識范圍，提高自身競爭力，還能體會到自主學習的成就感，提高基本科研素養.教師要更新知識，掌握學科前沿，更要堅持學習，改變傳統觀念，才能更好地服務于生物統計實驗的教學.

參考文獻：

[1]汪海波. SAS統計分析與應用從入門到精通[M]. 北京：人民郵電出版社, 2010.

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[4]曹陽,張羅漫. SPSS 9.0軟件教學的經驗與體會[J]. 中國衛生統計,2001，18(3)：181-182.

[5]明道緒.生物統計附試驗設計(第4版)[M].北京:中國農業出版社，2012.