基于實驗數據分析的課程改革探索

段洪浪 蔣亞南 沈芳芳 劉文飛 吳建平

摘?要：實驗數據統計與分析兼具理論性和應用性特點，對自然科學領域科學研究具有重要意義。本文以該課程為例，從教學內容、教學方法以及考核方式等方面提出了教學改革的措施和對策，旨在提升教學質量，培養學生實踐能力，為讀者提供教學改革參考。

關鍵詞：實驗數據統計與分析;教學改革;理論實踐

實驗設計能力與數據分析能力是自然科學領域科研工作者必備的知識和技能，可為以后正常開展科研活動奠定堅實基礎。如何分析數據，篩選出準確可靠的信息，是科學界不斷探索的方向（宋明麗，2020）。然而，剛進入研究生階段學習的學生，對于如何設計實驗、開展實驗，如何獲取實驗數據、控制數據質量及其對數據進行分析等方面的能力還很欠缺，缺乏系統性訓練。相關實驗設計與數據分析能力的缺乏將不利于學生進一步開展科研活動。為此，在南昌工程學院水土保持與荒漠化防治專業碩士培養過程中，筆者引入了《實驗數據統計與分析》課程，該課程可作為研究生的必修課或者專業選修課。本文基于筆者幾年的課程教學實踐，對課程改革進行初步性的探索。

1 課程介紹

《實驗數據統計與分析》的課程定位是基于水土保持與荒漠化防治專業，引導研究生學習實驗設計的基本理論，并掌握實驗數據的獲取及分析能力。本課程從理論與實踐二者入手，兼具理論與實用雙重屬性。理論方面，講解實驗設計基本原理和數據統計分析的基本方法。實踐方面，利用Excel、Sigmaplot等軟件學習數據展示，利用SPSS軟件學習數據統計與分析。

2 教學改革初探

2.1 教學內容改革

目前沒有一本合適的教材能完全覆蓋本課程的教學內容。因此，本課程采用“參考書籍+網絡資源”相結合，為學生提供教學參考。比如李春喜老師主編的《生物統計學》和盧紋岱老師主編的《SPSS統計分析》都是本課程重要的參考書目。另外，互聯網技術飛速發展，知識的更新速度也明顯加快。為了獲取最新的教學資源，筆者引導學生充分利用各種網絡資源平臺，如慕課、精品在線課程及其他與實驗設計和數據分析相關的在線電子資源，緊跟時代發展的步伐。例如，華東師范大學周迎春教授主講的慕課《實驗設計與分析》是上海市重點課程建設項目，可為本課程提供很好的教學參考，同時也為學生提供自主學習的資源?？傊?，學生可以通過網絡資源在課前進行自主學習，對課堂上所要學習的內容有初步的理解，厘清能掌握的知識點和不懂的知識點，從而可以帶著問題在課堂上更有針對性學習（任丙忠等，2020;孟偉，2020）。當然，學生自主學習的前提是要有任務性。教師需要提前為學生布置網上自主學習的專題，明確自主學習的主要任務，讓學生帶著任務去教師推薦的網絡資源平臺學習，這樣才能做到有的放矢，目標明確。另外，在課堂上教師需要對學生的自主學習成果進行現場檢驗，比如邀請同學上臺進行所學內容的要點展示及感想心得分享等。只有通過“任務驅動—學習檢驗”相結合，才能達到更好的自主學習效果，提高學習質量。

當然，盡管以上各種教學資源可以為學生提供最基本的知識參考，然而相關內容或多或少與學生所學專業契合度方面有一定的差異。因此，這就可能導致學生學習效率不高、接受度不強等問題。因此，本課程在利用以上資源的同時，創新教學內容，即以學生所學專業為背景開展教學。比如，在講授實驗設計內容時，以學生即將或正在開展的水土保持或生態學實驗為例進行分析講解。在講授數據方差分析內容時，以學生實驗所搜集的數據為例講解。例如，研究坡度變化梯度與水土流失關系是水土保持專業研究生的研究內容。課堂上即以此實驗采集的數據為例，進行單因素方差分析，并進行多重比較，最終得出坡度梯度對水土流失量大小的影響，從而評價坡度與水土流失的關系。因此，貼近學生科研的課程內容具有更強的針對性，有助于學生更有效地掌握所學知識。

2.2 教學方法改革初探

當前，單純以教師講授的教學方法已經越來越受到詬病，主要存在學生參與度不高、缺乏主動思考、學習效率不高等問題。因此，教學方法改革一直是教育界的重要課題。研究生較之其他學歷階段的學生，需要具備更高的發現問題、分析問題和解決問題的素質。因此，教學方法也應該呈現多樣化。根據筆者幾年的理論學習和教學實踐，形成了以下幾種教學方法供讀者探討。

2.2.1 教師講授型

教師講授型，即以教師講授知識為主的教學方式，這也是當前教育界最普遍的教學方式。此種教學方法不受班級學生規模大小的影響。本課程中，對于基礎理論部分，以教師講授為主開展教學活動。例如，講授實驗設計內容時，對于實驗設計基本原理、實驗設計的基本類型，如隨機區組設計、拉丁方設計、正交設計等均需要教師主導講授。另外，生物統計基本原理、t檢驗和方差分析等也應由教師講授。通過教師的講授，能對各理論知識點進行深入剖析，闡明其背后的原理，因此，可有助于學生對知識點的理解和掌握。教師講授型教學方法在各階段教育中均占有舉足輕重的地位，是現代教育的主體。

2.2.2 師生互動型

師生互動型，即教師與學生針對一個話題進行互動式交流、探討、演示等活動的教學方式。以本課程為例，在教師講授過程中，會根據教學內容與學生的反應，有計劃地提出一系列問題，引導學生展開深入討論，充分發表自己的看法，闡述自己的觀點。這種討論可以以個人發言的方式進行，也可以進行分組討論。最后教師根據討論情況進行點評和總結。這種模式提高了學生的參與度，調動了積極性，加深了理解。另外，在數據分析上機操作過程中，要充分注重“教師教+學生練”的有機結合。數據統計軟件與繪圖軟件的學習需要大量的上機練習。因此，教師在進行軟件操作演示后，要立即指導學生利用實驗數據進行軟件操作練習。通過具有針對性的練習，發現相關問題，討論出現問題的原因，并引導學生解決問題，最大程度幫助學生掌握軟件操作，從而提高學習質量。另外，教師還可以根據學習的實際情況，臨時增加一些練習任務，拓展學習內容，讓學生進一步掌握相關的軟件操作。經過教學實踐，學生們普遍對此比較歡迎，達到了很好的學習效果。但是，此種教學方法要求的學生規模不宜過大，最好能在20人以下，學生人數過多則達不到很好的互動交流效果。

2.2.3 學生主導型

學生主導型，即學生講授知識點的教學方式。學生主導型教學方法讓學生形成從“我聽課”到“我講課”的轉變，從“我來學”到“我想學”的轉變，從“被動的接受知識”到“主動的傳授知識”的轉變。根據費曼學習方法理論，判斷學生是否真正掌握所學內容的重要方法就是“想象你要把這個概念教授給一名新生”（王青，2018）。以本課程為例，課前將需要講解的知識點分配給學生，以便其對該知識點進行充分的準備，制作教學課件和其他相關教學內容，準備教學環節。課堂上，主講的學生引導所有人進行知識點的學習，并主導課堂，增加與其他學生交流互動。最后，教師對本節課主講的講授情況、學生的學習情況以及互動情況都加以評論、補充、總結，最終形成對教學內容的充分理解。學生主導型教學方法進一步提高了學生學習的主動性，督促學生充分掌握學習內容，并鍛煉了學生的講演能力和對課堂的把控，取得了良好的教學效果。同樣，學生主導型的班級規模也不宜過大。

2.3 考核方式改革初探

課程考核不僅要考核學生對理論知識點的掌握，還要求對知識點進行靈活應用。然而，傳統的考核方式基于應試教育思想，主要以期末閉卷考試為主，缺乏對師生教學效果真實評價（袁穎紅和周際海，2019）?？己朔绞蕉鄻踊乾F代教育改革的重要內容，很有必要在期末閉卷考試中加入其他考核方式，重點考查學生對知識點的應用能力（郭萍倩和張淑英，2013）。本課程的考核注重知識點的應用和發現問題-分析問題-解決問題的過程。因此，本課程的考核模式為“平時表現+課程論文”。平時表現主要體現在課堂出勤、交流發言、課程主導等方面，重點考查學生的學習過程。此考核方式可以有效提高課堂的出勤率和課堂的活躍程度，加強師生互動交流。而課程論文以學生自身的研究方向為背景，設計實驗，并將搜集的數據進行統計分析和圖表化展示。更重要的是，論文需要體現實驗設計的思想、數據分析過程以及圖表化操作流程，并最終得出結論。通過這一系列的考核，可以充分評價學生對理論知識與軟件應用的掌握程度，從而鍛煉學生發現問題—分析問題—解決問題的能力，并為自己即將開展的實驗和數據分析提供思路。

3 結語

研究生階段的學習需要更注重學生對知識點的應用及發現問題—分析問題—解決問題的能力培養，以期為以后工作實踐和學習深造奠定堅實的基礎。研究生的教育不同于本科生教育，教學方式需要改革創新。作為授課教師，需要轉變傳統的教學思想，順應高等教育改革發展潮流，積極推進研究生課程的教學改革。本文從教學內容、教學方法以及考核方式等方面闡述了筆者在《實驗數據統計與分析》課程中的改革初探，以期為讀者提供教學改革參考，為提升教學質量貢獻綿薄之力。

參考文獻：

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[5]袁穎紅，周際海.基于應用型人才培養的生態保護導論課程教學改革研究——以南昌工程學院為例[J].安徽農業科學，2019，47（3）：276-277，280.

[6]郭萍倩，張淑英.參與式教學在高校就業指導課中的應用與思考[J].宿州學院學報，2013，28（9）：120-123.

基金項目：江西省杰出青年基金項目（20192BCBL23016）;江西省高等學校教學改革研究課題（JXJG-19-18-8）

通訊作者：段洪浪（1984—?），男，四川資陽人，博士，副教授，主要從事生態學研究。