SPSS統計軟件在提高生物統計學課程教學效果中的應用

譚啟玲，任 濤，黨麗娜，孫學成

(華中農業大學資源與環境學院，湖北武漢430070)

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SPSS統計軟件在提高生物統計學課程教學效果中的應用

譚啟玲，任 濤，黨麗娜，孫學成*

(華中農業大學資源與環境學院，湖北武漢430070)

結合SPSS統計軟件，從教學方法、數據分析實例等方面對農業高等院校的生物統計學相關課程的教學進行闡述，以說明通過SPSS統計軟件對生物統計學課程教學進行改革，能簡化繁瑣的統計計算過程，降低學生學習該課程的難度，提升學生數據分析的實際能力。

生物統計學；SPSS統計軟件；教學方法

計算機統計軟件已是科研人員對數據進行分析必選的工具[1-2]，農業院校的學生也需要利用計算機來處理試驗數據。與數據統計與分析相關的課程，如生物統計學等一直是農業院校的一門實踐性非常強的專業必修課程，是開展農業相關研究及試驗設計的基礎，有助于對試驗結果進行數據分析，以得出科學合理的結論，是需要將理論與實踐結合起來的一門應用性課程。該課程需要有高等數學、微積分、線性代數、概率論與數理統計等相關基礎知識，是農業院校大學生普遍覺得難學卻又必須掌握的一門課程。枯燥的理論、難記的公式、繁瑣的計算、統計結果的不易理解等，一直是學生學習該課程的難關，也加深了授課的難度與深度。

將SPSS(Statistical Product and Service Solutions)統計軟件與該課程的教學相結合，從傳統的注重計算過程到現在通過統計模塊的選擇來進行統計計算，明顯提升了教學效果，也是提高相關課程教學與學習效果的改革方法之一[3-4]。筆者通過計算機SPSS統計軟件的實踐教學淡化數據計算過程，加強數據類型的判斷、數據處理結果的分析，提高學生對生物統計學課程學習的興趣，牢固掌握數據分析的方法。1 傳統的教學方法與特點

傳統的生物統計學教學一般注重數據分析中的計算過程，這在過去用計算器計算的時代是得到正確結果的保障，卻并不適合各種統計軟件已非常成熟的今天。

1.1 注重理論的掌握 通常將基本概念、計算公式及推導步驟作為講授重點，并通過舉例來讓學生掌握統計計算的涵義及各部分所能解決的問題。這個過程中就包括繁瑣的公式及計算過程，每講解一個例題要花費較長時間。對于概率論與數據統計相關基礎知識薄弱的農業院校學生來說，實在是難于理解，從而導致農業院校學生對數據統計分析望而生畏。這種情況在農業院校的大學生中普遍存在，已嚴重影響學生對試驗數據的處理與分析。

1.2 需要記住繁瑣難記的公式 需要記住相應的計算公式才能進行正確的計算，會加重學生學習的負擔，并且因為這些公式極易忘記，所以學習效果不太理想。

1.3 強調計算過程 這是在傳統統計計算中保證結果正確的方式，而這個過程在統計軟件中已屬于后臺運算過程，并且只要模塊選擇正確，計算過程就會正確。

2 利用SPSS統計軟件的教學方式與特點

將SPSS統計軟件與生物統計學課程教學相結合，其教學方式就從過去的注重公式推導與數據計算變為強化數據模型選擇的教學方式[5]。其特點有以下幾個方面：①基礎理論的教學與模塊的選擇相結合：將數據統計中誤差的計算、假設檢驗、方差分析、回歸分析及聚類分析等主要統計分析方法的基礎理論與SPSS統計軟件中的模塊結合起來進行教學，讓學生在掌握相應統計分析方法理論的同時掌握SPSS統計軟件中的相應模塊；②不再需要記繁瑣難記的公式：因為這些公式都包涵在模塊的正確選擇中；③不再強調計算過程：因為這個過程在選擇了正確的模塊后，計算機會通過后臺運算迅速給出正確的結果，這個計算過程并不被關注。3 課程教學實例

湖北省黃棕壤N、P、K三大要素肥料大豆的盆栽試驗。試驗方案為三因素二水平的完全試驗方案(共8個處理)，N、P、K分別設不施肥和施肥兩個處理，各處理設5次重復，其產量結果如表1，試對N、P、K的肥效進行分析。

3.1 模塊的選擇 這個數據屬于三因素二水平(23)的完全試驗方案，三因素間存在交互作用，所以可以采用方差分析的模塊，并且需要進行N、P、K三因素的主效應、一級交互作用(N×P、N×K、P×K)以及二級交互作用(N×P×K)的計算，這樣在多重比較中，就需要采用Duncan或Turkey等多重比較方法，不能采用LSD的多重比較方法，因為Duncan或Turkey法是針對非獨立多因素試驗數據的多重比較，而LSD則是針對因素間是互相獨立試驗數據的多重比較。這個過程是結合方差分析的基礎理論知識，讓學生掌握在SPSS軟件中進行模塊選擇的方法。

3.2 數據計算 對于這組數據既可以得到單因素的主效應、因素的一級以及二級交互作用外，還需要對8個處理進行多重比較，以選出最優試驗方案。所以需要利用SPSS統計軟件中的模塊對這組數據進行二次計算，其中一次是對所有處理進行計算，一次是將處理分為主效應、一級以及二級交互作用進行計算。

表1 N、P、K肥對大豆產量的影響

3.3 SPSS軟件的計算結果與解讀 由表2可知，P、K肥對大豆產量有極顯著的增產效應，而N肥對大豆的增產效應不顯著；N、P、K肥間的一級交互作用以及二級交互作用都不顯著。

表2 主體間效應的檢驗(對每個因素效應的計算結果)

Table 2 Test on main body effect(calculation results of each factorial effect)

源SourceIII型平方和III-typequadraticsumdf均方MeansquareFSig.校正模型Cali-brationmodel549.658a1149.9695.9040N6.40016.4000.7560.392P384.4001384.40045.4150K84.100184.1009.9360.004NP9.02519.0251.0660.311PK7.22517.2250.8540.363NK1.22511.2250.1450.706NPK0.90010.9000.1060.747重復Repetition56.383414.0961.6650.186誤差Error236.998288.464總計Total139672.88040校正的總計Correctedtotal786.65539

由表3可知，在這個試驗中，處理對大豆產量有極顯著的增產效應，但到底哪幾個處理有顯著的增產效果，則需要進行多重比較。

將表4對SPSS統計軟件輸出的多重比較結果轉換為字母標注的多重比較結果，見表5。

表3 主體間效應的檢驗(對總的處理效應的計算結果)

Table 3 Test on main body effect (Calculation results of total treatment effect)

源SourceIII型平方和III-typequadraticsumdf均方MeansquareFSig.校正模型Cali-brationmodel549.658a1149.9695.9040處理Treatment493.275770.4688.3250重復Repetition56.383414.0961.6650.186誤差Error236.998288.464總計Total139672.88040校正的總計Correctedtotal786.65539

表4 對所有處理產量的多重比較結果(Duncan法，P<0.05)

表5 字母標注的多重比較結果

注：圖中不同字母表示差異顯著性達5%水平。

Note：Different letters indicated significant differences at 5% level.

由上表可知，NK、NP、P、PK、NPK這5個處理都較對照顯著增產，而N、K處理相對于對照增產效應不顯著；其中產量最高的試驗處理為PK及NPK處理。

3.4 結論 從以上的3步分極及計算過程可知，結合SPSS來進行試驗設計與數據分析課程的教學，只需要將數據的模塊選擇正確，再對輸出的數據結果進行正確的解讀，就很容易得到一個相對比較復雜的試驗設計數據的統計分析結果。

4 課程教學效果

通過2015年兩個班兩種不同教學方法的教學，以非實名進行了相應的調查與數據分析。結果表明，結合SPSS統計軟件進行實踐教學班的學生，能很好地對試驗數據歸類并選擇正確的統計軟件模塊，而傳統重視理論的教學班的學生實際處理和分析數據的能力顯著要低。2016年全部采用結合SPSS統計軟件進行理論與實踐相結合的教學方法，大部分學生都掌握了最基本的數據處理與分析方法，哪怕是概率論與數據統計相關基礎較差的學生，雖然在數據處理理論知識的掌握方面可能還不是非常牢固，但他們實際處理和分析數據的能力有了很大的提升，其在結業考試中的不及格率從過去的5%～7%下降到目前的1%左右。因為在利用SPSS統計軟件進行課程教學的過程中，可以不再用到這些理論基礎知識，只需要他們能對數據類型進行正確的歸類，在SPSS軟件上選擇正確的數據分析模塊，能對數據分析結果進行正確解讀，就能很好地進行諸如概率計算、假設檢驗、方差分析、相關與回歸分析、協方差分析等基礎的數據處理。建議在農業高等院校的試驗設計與數據分析相關課程教學中，都能結合統計軟件進行教學，因為現在的大學生需要掌握的是實際處理數據的能力，而非數據分析的理論知識。

[1] 蔡朝陽，韓秀梅，吳國學，等.統計分析軟件SPSS在化探數據處理中的應用[J].礦床地質，2010(29)：635-636.

[2] 張曉冉.統計分析軟件在科研與教學中的作用[J].教學研究，2003，26(1)：74-75，94.

[3] 姚玉昌，滕小華，趙騫，等.有效結合SPSS統計軟件，提高《生物統計學》教學效果[J].黑龍江畜牧獸醫科技版，2012(8)：161-162.

[4] 楊潔，劉娟.《統計分析軟件應用》課程教學方法及教學實踐的探討[J].沈陽師范大學學報(自然科學版)，2013，31(2)：257-259.

[5] 張群，李繼云.基于SPSS統計軟件實踐教學改革路徑探討[J]． 經濟研究導刊，2015(19)：235-236.

Application of SPSS Statistical Software in Improving the Teaching Effect of Course Biostatistics

TAN Qi-ling, REN Tao, DANG Li-na, SUN Xue-cheng*

( College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Hubei 430070)

Combining with the SPSS statistical software, teaching of agriculture university course Biostatistics was elaborated from the aspects of teaching method, data analysis and so on. Teaching of course Biostatistics was reformed by SPSS statistical software, which could simplify the complicated statistical calculation process, reduce the learning difficulty of students in the course, and promote the college students to master the skill of data analysis.

Biostatistics; SPSS statistical software; Teaching method

華中農業大學2014年度教學研究項目(2014B14)。

譚啟玲(1966- )，女，湖北松滋人，副教授，博士，從事柑橘營養診斷與施肥方面的研究以及生物統計學相關教學工作。*通訊作者，副教授，博士，從事植物鉬營養機理研究以及農產品品質安全相關的教學工作。

2016-09-02

S-01

A

0517-6611(2016)31-0245-02