“生物統計學”案例教學與課程思政的融合探索

侯沁文,白海艷,劉阿克

（長治學院 生命科學系，山西 長治 046011）

高校是教育和培養人才的重要基地。2014年，習近平總書記在高校黨建工作會議上指出，辦好中國特色社會主義大學，要堅持立德樹人，把培育和踐行社會主義核心價值觀融入教書育人全過程[1]。2016 年習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出，要把思想政治工作貫穿教育教學全過程，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[2]。2019 年習近平總書記在學校思想政治理論課教師座談會上再次強調，辦好思想政治理論課，要全面貫徹黨的教育方針，解決好培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人這個根本問題[3]。2020 年教育部頒發了《高等學校課程思政建設指導綱要》，進一步強調把思想政治教育貫穿于高校人才培養體系，全面推進高校課程思政教育[4]。

《生物統計學》是利用數理統計方法研究生物現象規律的應用統計學課程[5]，是生物科學、環境生態工程、生物技術等專業的工具性課程。該課程具有理論與實踐雙重性，除對學生邏輯思維能力要求較高外，還要求必須與實際生物學問題相結合。開設此課程對學生的軟件操作、統計思維、數據過程分析、分析結果解釋與表達等綜合素質培養和提高至關重要。然而，目前在實際教學中常常存在一些問題：第一，在有限的課堂學習時間內，學生較難理解生物統計學原理，難以記住相關的統計學公式，不能較好掌握相應統計分析的方法，大部分學生因此產生學習上的畏難情緒；第二，利用統計學知識解決生物問題時，學生不知從何入手，缺乏應有的學習興趣，主動性不足；第三，教師教學方法單一，與學生互動效果實效性不高，影響教學效果。授課教師只注重教書，而忽視育人，使生物統計學課程思政教育明顯滯后，難以實現教書育人的目標[6]。因此，改革該課程的教學方法和手段勢在必行。

近年來，國家高度重視課程思政建設。為了響應黨中央號召，國內各高校積極推進課程思政，已有不少課程的相關教改研究工作相繼展開，而關于生物統計學案例教學中融入課程思政元素方面目前只有少數報道，且處于探索階段，充分挖掘空間仍很大[6-9]。鑒于此，文章根據地方本科院校學生和教學條件等實際情況，針對生物統計學教學中存在的問題，提出改進措施，并將思想政治教育融入專業課程教學中，提出建設生物統計學課程的新思路：從統計學發展歷史出發，培養學生“艱苦奮斗，永不言敗”的精神；從馬克思主義哲學思想出發，培養學生的辯證唯物主義思想；從概率思維角度出發，培養學生“選擇+努力”的人生哲理；從具體經典生物統計案例出發，喚醒學生的學習熱情，增長學生見識。教師篩選出學生們感興趣、易理解的生物學案例，引導學生主動參與教學過程，進行科學思維方法的訓練，學生有疑問，教師及時解答指導；教師創造條件走進學生的內心世界，激發學生“愛國愛家，根植于心”的情懷，認同并踐行社會主義核心價值觀，促使學生素質能力得到全面的發展。

1 生物統計學案例教學與課程思政探索

19 世紀中后期，案例教學（Case method）在美國已經被列為未來教學中的一種成功教育方法。然而直到上世紀80 年代，案例教學才由美國傳入我國，最初是由醫學院的教授依據不同病癥的診斷及治療進行案例教學[10]。案例教學法具有開放性和互動性特點，有助于激發學生學習興趣，提高教學效果。文章針對生物統計學課程性質以及地方本科院校學生特點，以課程思政理念為指導，選取與生物相關現象或問題的典型應用案例，將思政案例教學法引入到生物統計學的課程教學中。課前，教師根據《生物統計學》課程所要達到的教學目標，搜集大量典型案例，從中精選一部分與學生日常生產生活密切相關的案例，精心設計，融入思政元素作為教學素材；課中，教師和學生們一起去分析、思考、探索；課后，引導學生主動發現問題并進行分析，作出自己的判斷，實現自主學習。案例教學不但激發了學生學習《生物統計學》知識和方法的興趣，提高教師教學質量，高效完成了教學達成度目標，而且還加強了學生思想政治教育，激發了學生愛黨、愛國和愛人民的熱情，培養了學生“新時代要有新作為，新使命呼喚新擔當”的責任感，切實擔負起為中華民族偉大復興而努力奮斗的光榮使命。

1.1 基于生物統計學發展歷史教育理念的思政案例教學

本研究深度挖掘生物統計學中一些生物典型案例，從統計學歷史典故、統計學家優秀事跡等角度出發對學生進行課程思政。

案例1：李景均先生（1912-2003），我國遺傳學家、生物統計學家，曾經擔任過北京大學農學院農學系主任，主講《遺傳學》、《田間設計》和《生物統計》三門課程。他的著作《群體遺傳學導論》是中國現代史上極少數在中國出版但在西方某個科技領域產生重大影響的專業書之一。在生物統計方面，他于50 年代中期提出臨床試驗的隨機/雙盲兩個原則，隨機雙盲對照實驗被公認為是評估藥物療效的黃金標準。他的《通徑分析入門》（1975 年）第一次系統論述了通徑分析的原理、方法和應用，《不平衡數據的分析》（1982 年）則推動了統計方法的發展。1940 年，李景均在美獲博士學位。此時的中國，正在侵華日寇的鐵蹄下遭受蹂躪。李景均先生毅然放棄在美國舒適的生活工作條件，毅然攜妻回國，施展才華、報效國家。原本他乘坐郵輪從美國到我國上海的，由于要避免遭受在太平洋水下游弋的日軍潛艇的攻擊，郵輪不得不多次改變航向，經歷51 天輾轉爪哇島后抵達九龍。到達九龍的第三天日本偷襲了珍珠港，并幾乎同時進攻香港。駐港英軍節節敗退。使得李景均被困在香港近兩個月。當時他只帶了旅行支票而無人愿意兌現，身無分文，十分窘迫，天天處于極度饑餓之中。在一個香港地下組織的幫助下，李景均跋山涉水、千辛萬苦到達廣東惠陽，再從惠陽再乘船坐車抵達桂林，花了整整38 天。不僅如此，在他的人生道路上，遇逆境百折不撓，處變不驚；在敵人淫威下，他錚錚鐵骨，威武不屈，充分展現了中國人的尊嚴。他本人從未在公開場合標榜過自己是一個愛國者，但其行動卻明白無誤地表明他是一個真正的愛國主義者，他的高尚風范和人格深深烙印在人們心中[11]。

1.2 結合生物統計教學內容滲透馬克思主義哲學思想

生物統計學課程中有很多常見術語、原理、方法、步驟等，借助這些教學內容，授課教師對學生進行辯證唯物主義思想教育，讓學生明白學好辯證法是深入理解統計術語、原理和思想的關鍵，以使學生在統計分析生物學問題時有深入的理解。

案例2：劉備臨終前以“勿以惡小而為之，勿以善小而不為”勸勉劉禪要進德修業，有所作為。這啟示我們，好事要從小事做起，積小成大，也可成大事；壞事也要從小事開始防范，否則積少成多，也會壞大事。所以，不要因為好事小而不做，更不能因為不好的事因為其小而去做。小善積多了就成為利天下的大善，而小惡積多了則“足以亂國家”，“只要功夫深，鐵杵磨成針”、“冰凍三尺非一日之寒”、“夏練三伏，冬練三九”、“臺上一分鐘，臺下十年功”、“千里之行，始于足下”、“愚公移山”、“世上無難事只怕有心人”、“水滴石穿”等俗語道出的都是同一個道理[12]。

下面就以統計學知識解釋“只要功夫深，鐵杵磨成針”案例。假設某鐵杵直徑為x 米，鐵杵1 次磨擦成為繡花針的概率為0.000000001，如果經過幾次或幾十次摩擦，甚至幾百上千次摩擦，鐵杵變為繡花針的可能性仍然非常小，但是我們堅信，只要鐵杵摩擦次數足夠多，最終一定會變為繡花針。現在令Ai 表示“鐵杵第i 次后，仍未磨成繡花針”，i=1000000000（1 億），則它連續1 億次摩擦未成繡花針的可能性用概率乘法公式，表示為：

P(A1 A2…A1000000000)=(0.999999999)10 00000000=0.3679，

鐵 杵 變 成 繡 花 針 的 可 能 性 為1-0.3679=0.6321，即為63.21%，所以如果鐵杵磨的次數越多，鐵杵變成繡花針可能性就越大。本例中1 億次磨擦鐵杵變成繡花針概率高達0.6以上，所以當鐵杵磨的次數到達一定的時候，鐵杵定會變成繡花針。這個道理告訴我們無論工作還是學習，不論它有多么困難，只要你能持之以恒、堅持不懈，最終一定會取得成功。

1.3 結合學生個人生活工作滲透“概率思維”

職場導師經常說的一句話：“選擇大于努力”。這里的“選擇”就是你要想辦法提高你的條件概率，選擇你能改變的勢能位置，你的勢能越大，你能獲得的成功就越大，這就是一種概率思維。對于一個學生而言，在他人生旅途的十字路口，應該順應時代潮流，選擇有利于個人發展的正確方向，在水多的地方挖井，梯子不要搭錯墻，不要以冒險為榮，要以概率思維去規劃自己的未來[13]。有人說人生就像拋硬幣一樣，很多事情由不得你。概率的本質是用數值表示某件事情發生的可能性，由于硬幣只有兩面，不是正面朝上，就是反面朝上，所以拋硬幣正面朝上的可能性用數值來表示，概率都是50%，但實際有限次數的統計結果可能不是50%。人生不是玩拋硬幣游戲，你的選擇不是只有正面和反面兩種選擇，在有限的生命中，只要你具有概率思維，遠離概率謬誤陷阱，你的勝算率會遠遠大于50%，你就會成為人生贏家。

案例3：LRRK2（Leucine-rich repeat kinase2）也被稱為dardarin，是由PARK8 基因編碼的一種蛋白激酶。LRRK2 基因編碼的蛋白包括一個富含亮氨酸重復（LRR）結構域，激酶結構域，一個DFG 樣基序，一個RAS 域，一個GTP 酶域，MLK-域和WD40 結構域。該蛋白質主要分布在細胞質中，但在線粒體外膜也有分布。LRRK2 蛋白的突變會引起帕金森癥和克羅恩病（Crohn's disease）。2006 年的一天，谷歌創始人布林測出自己LRRK2 基因突變，可是有他沒有選擇聽從命運的安排，而是采取了一系列的科學措施來降低患病的概率：通過調整飲食營養比例構成，養成良好運動習慣，將患病率從50%降到了25%；通過捐贈推動神經學發展、大數據探究預防和治療方法，最終將患病風險降低到了10%以內。概率思維雖然不能完全消除布林患病的可能，但他把大概率事件變成了小概率事件，這就是概率思維高手積極改變自己人生命運的作為和例證[14]。

1.4 結合生物典型案例踐行課程思政理念

2013 年8 月習近平總書記在全國宣傳思想工作會議上強調：“明者因時而變，知者隨事而制。”啟發學生不要死搬硬套，要根據事情發展的新情況、新形勢，不斷更新自我認知，永葆思維的靈活性，做一個真正的智者[15]。生物統計學的貝葉斯理論學派認為概率不是固定不變的，而是隨著人對事物認知不斷加深的過程，可以基于人的主觀感受進行修正。

案例4：《狼來了》，選自《伊索寓言》。從前，在一個僻靜遙遠而又淳樸的山村里，有一個小孩，每天都會趕著成群的羊到山間的草叢里吃草。因為山里經常會有狼出沒，所以村民對狼的警惕性很高。有一天，他閑的無聊，想要做點“刺激”的事情，于是在山上喊：“狼來了！狼來了！”，山下的村民聞聲便拿起“武器”沖出去打狼，可是到了山上，并沒有發現狼的蹤跡，村民奇怪而又無奈地回去了；第二天小孩故伎重施，又一次欺騙村民，喊到“狼來了，狼來了”；到了第三天，狼果真來了，可此時，無論小孩怎么喊叫，也沒有人上山來救他，最后羊群被狼所“追殺”。

在此故事中，記事件A 為“小孩說謊”，記事件B1 為“小孩的話可信”，B2 為“小孩的話不可信”，且P(B1)=0.85，P(B2)=0.15。用貝葉斯公式來求這個小孩說慌后，村民對小孩的可信度P(B1|A)，(即小孩說謊的條件下，小孩的話可信的可能性，在這個計算過程中，需要知道P(A|B1)，P(A|B2)，前者解釋為在小孩說話可信(B1)的條件下孩子說謊(A)的可能性；后者解釋為在小孩說話不可信(B2)的條件下孩子說謊(A)的概率。

設P(A|B1)=0.1，P(A|B2)= 0.6，小孩第一次說謊，村民對他的信任度是

這個數據表明，村民對小孩的信任度由原來的0.85 下降到0.486，所以下降后

P(B1)=0.486，P(B2)=0.514。

當小孩第二次說謊時，村民對他的信任度為

此時的數據說明，村民對小孩的信任度由0.486 下降到0.136，所以下降后

P(B1)=0.136，P(B2)=0.864。

小孩第三次喊“狼來了”，村民對他的信任度則為

上述數據表明，前兩次村民對小孩的信任度分別由0.85 下降到0.486，再降至0.136，此時概率仍大于0.05，是大概率事件，所以村民仍選擇相信小孩的話。第三次信任度由0.136 下降到0.026，此時概率小于0.05。所以第三次聽到喊聲時，再也沒有村民相信放羊小孩。

此案例告訴我們，在待人接物、為人處事上要講究誠信，在做生意的時候也應該講究誠信。以誠信輔助職場，這樣才能贏得客戶或者對手的信任，這樣的生意才會長久。誠信，是每一個人的第二個“身份證”，是做人的基本準則，同勤儉節約一樣，是中華民族的傳統美德。誠實，就是忠誠老實，待人接物真誠、不掩飾、不造作；守信，則是信守諾言，講求信用。誠實守信是為人之本，誠實即不愛慕虛榮，不夸大其詞，不能為了“義氣”，就隨便答應別人的請求，答應朋友的事情之前應考慮自己的實際能力，一旦答應了，就應該盡全力去完成，這樣才能不失信于人，才能值得別人信任，才能得到別人的尊重，信人者人自信。

1.5 結合生物統計教學內容滲透“化繁為簡”

有智慧的人，化繁為簡；愚癡的人，化簡為繁。威廉·奧卡姆是14 世紀邏輯學家，出生于英格蘭的薩里郡奧卡姆，因此又被稱為奧卡姆的威廉。他提出了一條“奧卡姆剃刀”原理，其大意是：大自然不做任何多余的事。正如他在《箴言書注》中所提到的：“切勿浪費較多東西去做，用較少的東西，同樣可以做好的事情”。“奧卡姆剃刀”被后人概括為“如無必要，勿增實體”，即“簡單有效原理”。“奧卡姆剃刀”出鞘以后，被當作科學研究和理性思維的一條原則，成就了一位又一位杰出的科學家，如哥白尼、牛頓、愛因斯坦等，都在“削”去理論或客觀事實上的累贅之后，才“削”出了精煉得無法再精煉的科學結論。這就是化繁為簡的魔力。拉爾夫·愛默生曾說過：“簡單，就是偉大的事情。”很多先進的儀器，使用起來是很方便的；最高明的辦法，操作起來也從不讓人糾結。把事情簡單化，表達意思就會更明確，處理問題就能勢如破竹，行動起來就能避免拖泥帶水，所取得的效果也會更好。所以，把事情簡單化，是一種了不起的思維能力。

可見，“多”不一定就是好。很多時候，“多”是累贅，“多”是畫蛇添足，“多”只會使你更忙，更沒章法。在工作中，我們也應該學會把復雜的事情簡單化，這樣在更好地幫助我們走出困境的同時，也大大地提高了工作效率，一舉兩得。只有化繁為簡，才能領略生活的真諦，才能面對真實的內心。只有學會化繁為簡，才能站在更高的層面看世界。化繁為簡是一種能力，是一個由熟練掌握、不斷累積、在寬廣的知識面與豐富的人生閱歷的基礎之上，慢慢磨練出來的能力。

案例5：在一定條件下，對某種物體或現象觀察的結果，我們稱之為資料（Data）。在生物學調查或試驗中，能夠搜集到大量的原始數據。這些資料在未整理之前，內容繁雜，一般表現為雜亂無章的數字。面對零亂無序的數據，總是讓人不摸頭腦，無處下手，望而卻步。統計分析就是要依靠這些資料來揭示隱藏在數據背后的規律，因此只有通過整理分析，進行歸類，才能使其系統化，列成統計表，繪出統計圖，計算出平均數、方差及變異系數等特征數，使其化繁為簡，以便簡單直接地對實驗數據進行描述和展示，然后利用樣本統計量去推斷總體的特征，揭示隱藏在現象背后的規律。

2 結語

生物統計學課程教學過程中高效地把課程思政元素融入案例教學，既要追求教學內容不斷更新、教學方法不斷改進，逐步提高學生專業能力水平，使學生有突破性成就，達成教書目標；又要教師以身作則，把正確的價值觀、人生觀、行為規范等方面內容潛移默化地滲透給每一個學生，達成育人目標。在教學過程中堅持學生中心、產出導向、持續改進，構建生物統計學課程育人體系，充分發揮生物統計學課程育人功能，實現“立德樹人”的教學目標。