基于Excel軟件的醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

王 玖，張中文，劉海霞，孫紅衛(wèi)，胡乃寶，羅文海

（濱州醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264003）

醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)是醫(yī)學(xué)高等院校重要的公共基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)邏輯思維，對提高其分析問題、解決問題能力具有重要意義。實(shí)驗(yàn)是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)的重要組成部分，通過對具體統(tǒng)計(jì)問題的分析處理，加深學(xué)生對統(tǒng)計(jì)理論的理解，提高統(tǒng)計(jì)分析素養(yǎng)。然而，目前高校醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果并不理想，存在的主要問題是學(xué)生數(shù)量多，特別是本科生數(shù)量多，而實(shí)驗(yàn)室和統(tǒng)計(jì)機(jī)房少。為了突破實(shí)驗(yàn)條件的限制，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，我們嘗試在醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以提高學(xué)生素質(zhì)和能力為出發(fā)點(diǎn)，引入Excel軟件，取得了較好的效果，現(xiàn)簡要介紹如下。

1 傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺陷

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以計(jì)算器為主要計(jì)算工具，雖然使用計(jì)算器能使學(xué)生熟悉完整的統(tǒng)計(jì)過程，但其需要花費(fèi)很多時(shí)間與精力對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，偏離了提高學(xué)生統(tǒng)計(jì)分析素養(yǎng)的目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，統(tǒng)計(jì)計(jì)算已能通過統(tǒng)計(jì)分析軟件來完成，不再是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程學(xué)習(xí)的最大障礙。

統(tǒng)計(jì)軟件方便快捷、準(zhǔn)確高效，節(jié)省了大量時(shí)間，使得教師把教學(xué)重心放在明確何種情況下采用何種統(tǒng)計(jì)方法以及如何對所得結(jié)果進(jìn)行解釋上。同時(shí)，課后作業(yè)不僅要求學(xué)生寫出完整的統(tǒng)計(jì)過程，還寫出分析思路，包括資料類型、設(shè)計(jì)類型、適用條件等，解決了學(xué)生不用計(jì)算器后對檢驗(yàn)過程、步驟生疏問題。

2 Excel軟件的優(yōu)勢

統(tǒng)計(jì)軟件使抽象的方法和公式變得具體，讓學(xué)生從繁瑣的手工計(jì)算中解脫出來，把精力和時(shí)間用于分析，拉近理論與實(shí)際的距離，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多專業(yè)知識(shí)。但這以學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)軟件為前提。在教學(xué)過程中要求學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握SAS、SPSS等統(tǒng)計(jì)軟件有很大難度，而且SAS、SPSS統(tǒng)計(jì)軟件價(jià)格昂貴，不適合在教學(xué)中應(yīng)用。因此，將Excel軟件應(yīng)用于醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)是一個(gè)很好的選擇，其安裝、操作簡單，內(nèi)置函數(shù)多且使用方便，公式、圖形等具有即改即見的特點(diǎn)。同時(shí)，Excel軟件能完成絕大多數(shù)統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)，中文界面，無需編程，且一般計(jì)算機(jī)均安裝了此軟件。

3 Excel軟件使用方法

對于醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一些抽象概念，如正態(tài)分布、標(biāo)準(zhǔn)誤等，僅憑教師口頭講述學(xué)生很難有深入的理解，在一定程度上影響了學(xué)生對知識(shí)的掌握和應(yīng)用。我們利用Excel軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將統(tǒng)計(jì)知識(shí)形象地演示出來，加深了學(xué)生的理解和記憶，取得了較好的教學(xué)效果。

在實(shí)驗(yàn)課上我們充分利用Excel軟件的統(tǒng)計(jì)分析工具、統(tǒng)計(jì)函數(shù)功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和運(yùn)算。例如，利用Excel函數(shù)功能可以方便進(jìn)行常用概率的計(jì)算，包括正態(tài)分布NORMDIST、二項(xiàng)分布BINOMDIST。同時(shí)，在教學(xué)中我們自行編制或引用了二十余個(gè)Excel實(shí)驗(yàn)，如Poisson分布電腦實(shí)驗(yàn)、二項(xiàng)分布電腦實(shí)驗(yàn)、正態(tài)分布電腦實(shí)驗(yàn)、t分布電腦實(shí)驗(yàn)、分層抽樣隨機(jī)效果、假設(shè)檢驗(yàn)功效、卡方分布、樣本含量的影響因素、樣本含量估計(jì)、置信區(qū)間電腦實(shí)驗(yàn)等，形象直觀地展示相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生理解統(tǒng)計(jì)的思想、模型和理念。

4 Excel軟件應(yīng)用實(shí)例

我們以正態(tài)分布實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析工具的應(yīng)用為例，簡要介紹Excel軟件的應(yīng)用。

4.1 正態(tài)分布實(shí)驗(yàn)

用Excel軟件演示正態(tài)分布實(shí)驗(yàn)，目的是理解正態(tài)分布均數(shù)（μ）與標(biāo)準(zhǔn)差（σ）兩個(gè)參數(shù)的意義。操作步驟：改變正態(tài)分布的均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差，觀察正態(tài)分布曲線的形狀與均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系。當(dāng)μ固定時(shí)，σ增大或減小，正態(tài)分布曲線有何變化規(guī)律？當(dāng)σ固定時(shí)，μ增大或減小，正態(tài)分布曲線將怎樣變化？實(shí)驗(yàn)操作界面見圖1。

通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以直觀地看到，改變均數(shù)μ時(shí)曲線的位置移動(dòng)，改變標(biāo)準(zhǔn)差σ時(shí)曲線的形狀發(fā)生變化。當(dāng)σ固定μ增大或減小時(shí)，正態(tài)分布曲線的形狀不變而位置向右或向左移動(dòng)；當(dāng)μ固定、σ增大或減小時(shí)，正態(tài)分布曲線的位置不變而形狀變平緩或陡峭。圖1的3條曲線顯示：隨著μ和σ的增大，正態(tài)分布曲線位置逐漸右移、形狀逐漸變平緩。

操作：改變均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差觀察正態(tài)分布概率密度曲線的變化

圖1 Excel軟件演示正態(tài)分布實(shí)驗(yàn)

4.2 數(shù)據(jù)分析工具

4.2.1 數(shù)據(jù)分析工具 Excel軟件的數(shù)據(jù)分析工具在統(tǒng)計(jì)工作中十分有用。安裝好Excel軟件后，一般在“工具”菜單中找不到數(shù)據(jù)分析選項(xiàng)，需要“加載宏”進(jìn)行安裝。

安裝數(shù)據(jù)分析工具的方法：（1）單擊“工具→加載宏”，彈出“加載宏”界面（在Excel 2007或Excel 2010軟件中點(diǎn)擊Office按鈕→Excel選項(xiàng)→加載項(xiàng)→確定）。（2）選中“分析工具庫”等，按“確定”按鈕，根據(jù)屏幕提示進(jìn)行安裝。如果Excel軟件不是完全安裝的，還需按照提示插入相同版本的Office光盤進(jìn)行安裝。（3）安裝完“加載宏”后，打開“工具”菜單，即可發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析選項(xiàng)。單擊菜單中的“工具→數(shù)據(jù)分析”，可彈出數(shù)據(jù)分析工具界面，如圖2所示。

圖2 Excel數(shù)據(jù)分析窗口

4.2.2 常用的數(shù)據(jù)分析方法（1）方差分析：單因素方差分析，用于完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的定量資料分析；（2）方差分析：可重復(fù)雙因素分析，用于析因設(shè)計(jì)資料的方差分析；（3）方差分析：無重復(fù)雙因素分析，用于隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)資料的方差分析；（4）相關(guān)系數(shù)：用于計(jì)算兩個(gè)變量之間的直線相關(guān)系數(shù)；（5）t檢驗(yàn)：雙樣本等方差，用于兩獨(dú)立樣本定量資料方差相等時(shí)的t檢驗(yàn)；（6）t檢驗(yàn)：雙樣本異方差，用于兩獨(dú)立樣本定量資料方差不等時(shí)的t檢驗(yàn)；（7）t檢驗(yàn)：平均值的成對二樣本分析，用于配對設(shè)計(jì)定量資料的t檢驗(yàn)。

4.2.3 數(shù)據(jù)分析實(shí)例 利用數(shù)據(jù)分析工具可快速完成常見的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)，如數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)描述、t檢驗(yàn)、方差分析、相關(guān)與回歸分析、抽樣、百分比排位、制作直方圖等。本文以單因素方差分析為例，說明分析工具的應(yīng)用方法。

例如，某人研究北京機(jī)關(guān)工作人員血脂水平，隨機(jī)抽取不同年齡男性受試者各10名，檢測其總膽固醇的含量，將結(jié)果輸入Excel工作表中（見圖3），判斷3個(gè)年齡組總膽固醇平均含量之間的差異是否具有顯著性。

圖3 3個(gè)年齡組的總膽固醇含量(mmol/L)

操作步驟：鼠標(biāo)指向菜單欄選擇“工具→數(shù)據(jù)分析→方差分析：單因素方差分析”，然后按對話框中提示進(jìn)行設(shè)置，其中輸入?yún)^(qū)域?yàn)锳1∶C11，單擊“確定”按鈕后，可得到如圖4所示的結(jié)果。由方差分析結(jié)果可知，F(xiàn)值為5.897，P值為0.008，小于0.05，說明3個(gè)年齡組的總膽固醇平均含量差異具有顯著性。

圖4 單因素方差分析結(jié)果

5 Excel軟件應(yīng)用效果

由于統(tǒng)計(jì)學(xué)中的大部分原理是通過數(shù)學(xué)形式表述出來的，具有高度抽象性，并且一部分計(jì)算是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的，學(xué)生感覺比較枯燥，缺乏學(xué)習(xí)積極性。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入Excel軟件，解決了學(xué)生無法用計(jì)算器進(jìn)行較為復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析問題，把精力和時(shí)間用于分析，從而在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多專業(yè)知識(shí)。統(tǒng)計(jì)軟件操作和統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析時(shí)間增多，充分體現(xiàn)了醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程重實(shí)用的特點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和分析、處理問題，進(jìn)而理解統(tǒng)計(jì)的基本思想與方法。我們以學(xué)過醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的學(xué)生為調(diào)查對象，采用座談會(huì)和問卷調(diào)查方法進(jìn)行隨機(jī)調(diào)查，98.0%的學(xué)生認(rèn)為有必要把Excel軟件作為醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助手段。總之，在醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入Excel軟件充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高了分析問題、解決問題能力。