高職生物統計學教學改革
——以應用能力培養為導向

張梅芳 楊忠文 李雄軍 陳 曦

大理農林職業技術學院，云南 大理 671003

一、高職生物統計學教學改革的背景

生物統計學是運用數理統計學的原理和方法，分析生物現象，揭示生物現象背后所隱藏的內在規律和本質的科學。生物統計學是數學與生物學的交叉學科，屬于應用統計學的范疇，要求學生學習時具有一定的數學知識基礎和邏輯推理能力，這往往會令概率論與數理統計學知識較為薄弱的農林院校學生，尤其是高職生，產生畏懼心理。高職生普遍認為生物統計學理論抽象，概念公式多，數據分析過程復雜，理解記憶難度大，且理論學習與生產實踐相脫節，但高職生也普遍反映生物統計學非常有用，畢業后無論是繼續升學還是進行科研都用得上。因此，生物統計學被許多院校列為農林專業的基礎課程。如何針對上述問題積極探索高職生物統計學的教學改革，以適應現代社會對技能型人才需求的變化，是一個亟須解決的問題。

二、高職生物統計學教學中存在的問題

（一）課程定位不夠明晰

生物統計學涉及的統計分析方法較多，而不同研究目的、不同類型的資料所采用的分析方法也不盡相同。生物統計學課程的教學目標是培養學生的統計學基本技能，讓學生理解統計分析方法背后所蘊含的統計思維，使學生能夠靈活應用所掌握的統計學知識解決生產生活中的實際問題。調查顯示，高職農林專業教師對該課程的定位不夠清晰，導致學生在學習結束后仍然搞不清楚課程的學習目標。

（二）教學內容繁雜，重點不突出

生物統計學主要包括試驗設計和統計分析兩部分內容，二者密不可分。試驗設計須以統計分析的基本原理為基礎，而正確的試驗設計又為統計分析提供了可靠的信息；統計分析只有建立在合理的試驗設計與正確的數據采集的基礎上，才能發揮作用，因此統計分析又對試驗設計具有反饋作用。但目前生物統計學教學中存在的一個突出問題是忽視試驗設計，只注重統計分析基本方法、基本原理的推導，把重點放在公式、原理和方法的應用上。

生物統計學擔負著培養大學生統計思維的任務，引導他們從概率的角度來分析試驗結果。而學生往往習慣于以“絕對”的方式來看待統計結果，不理解統計假設測驗是建立在小概率原理基礎上的，由樣本統計量來推斷總體參數時，其結論具有很大的可靠性，但又有一定的錯誤率。

生物統計學涉及的數學公式多，課程內容枯燥、繁雜，不容易突出教學重點和實用性，師生普遍反映難教、難學、難記、難用。隨著科學技術的進步，目前統計計算已經不再是生物統計學教學的重點，其重點是培養學生的統計思維，使學生能夠靈活應用統計分析方法。

（三）教學方式較為單一，適用軟件開發相對滯后

以教學方法和教學手段為核心的教學方式的現代化，是當前教學改革的重要內容，也是實施素質教育的重要環節。在教學方法上，目前仍以課堂講授為主，缺乏足夠的實踐環節，教學基本上是“滿堂灌”，而學生的學習樣態則多為“上課記筆記，考前背筆記，考后全忘記”，無法充分調動學生學習的積極性和主動性。在教學手段上，與現代計算機技術應用相脫節，尤其是適合高職農林專業的應用軟件較少，學生的實際應用能力偏弱。

目前，國內大多數高校已開展了生物統計學軟件教學，但軟件的應用現狀比較混亂。如應用Excel計算原始資料的特征數、正態分布的概率、變量間的相關關系等，具有數據輸入格式簡單、操作方便、結果可靠等優點；應用Excel 統計分析功能來輔助理論教學，不僅能加深學生對統計學原理的理解，還可以提高學生應用理論知識分析數據的能力。生物統計學教學的重點是讓學生理解統計的基本思想并正確應用對應的統計模型，有賴于Excel 的自動重算功能，教學中應用Excel 來演示手動計算的完整步驟，能加深學生對統計模型的理解。

但從統計學的角度講，Excel 的統計分析功能具有一定的局限性，如利用其“數據分析”功能對數據資料進行方差分析時，其僅能列出方差分析表，而SPSS 軟件不僅能列出方差分析表，一旦檢驗差異顯著，還可以給出多重比較的結果，十分方便用戶對不同數據處理間的差異做出判斷。SPSS 軟件不但功能強大，而且界面友好，用戶只要掌握一定的Windows 操作技能，在理解統計分析的基本原理后就可以上機操作。因此，SPSS軟件成為應用最為廣泛的一款統計分析軟件。應用SPSS 軟件開展理實一體化教學，可有效提升學生分析復雜數據的能力，在培養符合社會發展需要的技能型人才方面發揮著重要的作用。可見，Excel 和SPSS 軟件結合應用是未來實踐教學的發展方向。

（四）實驗教學與理論教學結合不夠緊密

實驗教學是理論教學的延續和完善，也是學生對理論知識及時鞏固和應用的體現。盡管許多院校已建立了相應的計算機實驗室，但受實驗場地、經費等限制，實驗課時偏少，時間安排也不夠合理，實驗教學效果不理想，而實驗教學與理論教學的結合也不夠緊密。

（五）考核方式不夠多樣化

生物統計學的考核方式不夠多樣化，主要采用閉卷筆試的形式來考查理論知識，這樣的考核方式不能有效考查學生應用所學知識解決實際問題的能力。

三、高職生物統計學教學改革的措施

針對生物統計學理論性、實踐性、應用性強的特點，我校對其開展了相應的教學改革，主要體現在統計分析方法的教學改革上，強調對統計分析的基本原理、適用條件和統計結果的正確解讀，弱化其煩瑣的計算過程，重點突出理論知識講授與專業軟件應用的有機結合。

（一）明晰課程定位

課程的準確定位是實現課程改革的第一步。生物統計學定位為農林專業的“工具課”和“方法論”，它不是一門純理論性課程，而是一門應用型學科平臺課，其教學目標也不是把學生培養成統計學家，而是提升他們解決實際問題的技能。學習生物統計學主要是學習一種思想方法，而思想方法是沒有專業限制的，適用于需要解決問題的所有領域，從而能有效激發學生的學習熱情。

（二）精簡教材，優化教學內容

大多數高職農林專業未開設概率論與數理統計學，因此，需要有針對性地選擇合適的教材，并對教學內容做相應的調整與優化。概率論與數理統計學教材應遵循實用性、方法性、思想性、簡明性等原則，著重介紹實用的統計分析方法和通用的統計思想，避免煩瑣的數理推導和數學證明。鑒于此，應優先選擇國家級規劃教材，這類教材概念準確、內容精練、重難點突出。但目前市場上適合高職生且統計學原理與統計應用軟件結合緊密的教材仍一書難求。教師要考慮高職生的整體水平和個體差異，教學內容不宜過寬過深，應遵循數學邏輯合理編排教學內容，如壓縮統計描述部分內容，增加定量分析和統計推斷方面的內容；淡化統計分析基本原理、基本方法的演繹和推導，多講原理和方法的應用前提和案例；少講統計分析計算過程，多講試驗設計、統計分析結果的專業解釋。

生物統計學各章節內容之間既相對獨立，又環環相扣、逐步深入。利用思維導圖可以讓學生直觀地了解生物統計學知識體系間的邏輯關系，使得教學內容體系化、系統化，有助于學生把厚書學薄，深刻領悟相關公式的來源、含義和相互關系，從而真正理解統計推斷的基本原理和常用統計分析方法的適用條件，增強學生分析和解決實際問題的能力。

（三）改進教學方式

1.改進教學方法

傳統的教學中，教師是教學活動的“主角”，學生的主體地位沒能得到充分體現，教師僅重視知識傳授，而忽視了學生實際能力的培養，久而久之，學生失去了學習的興趣。而現代教學中，教師既是知識的傳授者，又是教學活動的組織者，教師秉持“道而弗牽，強而弗抑，開而弗達”的教學原則，重點培養學生獨立獲取知識、解決問題的能力。教師在傳授知識的同時，應注重學生學習方法的培養，讓學生由“學會”向“會學”轉變。教師在教學的過程中，應適時設疑，引導學生及時歸納、總結所學知識；學生在學習的過程中，既是知識的載體，又是認知的主體，因此教師應改變“灌輸式”教學，更多地采用啟發式、討論式、案例式教學法，激發學生學習的主動性和創造性，最終取得“引而不發，躍如也”的教學效果。

案例教學法是一種以案例為基礎的教學方法。教師根據教學目標，以真實的案例為材料，引導學生把學習知識與應用知識結合起來，增強學生的知識應用與遷移能力，同時結合課堂討論與辯論，達到“學生畫龍，教師點睛”的目的。教師可借助SPSS 軟件進行真實有效的案例教學，利用其強大的數據分析功能，把學生從煩冗的公式記憶和大量的數據運算中解放出來，使學生的注意力轉移到對統計分析方法的理解和對統計分析結果的合理解讀上。下面以單因素隨機區組設計資料的方差分析為例，說明SPSS 軟件在生物統計學教學中的實際應用。

例如馬鈴薯密度試驗，設4 個種植密度分別為D、D、D、D，3 次重復，共計12 個小區，小區面積為21 m，隨機區組排列（如表1）。用新復極差法（SSR 法）測驗4個種植密度的產量平均數間的差異顯著性。

對于單因素隨機區組設計的資料，可利用SPSS 軟件“一般線性模型”中的“單變量方差分析”模塊來實現，將“產量”選入“因變量”框，將“區組”和“密度”選入“固定因子”框（注意：把密度當作一個因素來處理，過程從略）。結果輸出如表2。

區組間F 檢驗表明，F=6.141>F=5.143，故P<0.05，說明三個區組間的土壤肥力有顯著差異，證明了該試驗采用區組排列的合理性。種植密度間F 檢驗，F=12.041>F=9.780，故P<0.01，說明不同密度間平均產量有極顯著差異，需進一步做多重比較，結果見表3。

可以看出，借助SPSS 軟件將抽象枯燥、邏輯性強的理論知識與專業的案例結合起來進行講解，可以培養學生利用統計資料發現問題、分析問題和解決問題的能力，極大地簡化了平方和與自由度的分解、方差計算、多重比較等過程。此外，SPSS 軟件還具有完整的繪圖功能，可以直觀地呈現不同處理效應間的差異。

2.改革教學手段

目前，高職教師大多是根據教學大綱設計生物統計學的教學內容，使用多媒體課件開展教學。多媒體具有信息量大、內容豐富、圖文并茂的特點，教師在教學中適時適量地使用多媒體，有助于學生理解學習內容，增強教學效果。

然而，多媒體教學中教師是教學活動的主體，學生只是被動的受體，這可能會帶來一些弊端，如內容多以展示為主，幻燈片切換快，由“照本宣科”變成“照屏宣科”，成為新的“滿堂灌”，未能突顯學生的主體地位。傳統的啟發式教學中，教師邊講解邊板書，而多媒體教學則常常滿屏顯示教學內容，缺乏啟發性，不利于學生統計思維的培養，因而多媒體只能作為教學工具。在教學過程中，若信息量過大易造成學生思維跟不上教學進度，對此教師應結合學生的認知規律合理使用多媒體課件。在制作多媒體課件時，教師應模仿傳統教學的板書，動畫式分步演示教學內容。

教學中如果僅采用傳統的板書方式，學生也能較好地掌握基本知識和原理，但應用能力不足；而僅采用多媒體教學方式，雖然學生的應用能力有所提高，但容易忽視基本知識和原理。因此，在生物統計學教學中，教師應將傳統教學與多媒體教學有機結合，充分發揮兩種教學方式的優勢：在講授基本知識和原理時配合板書，以增進與學生的互動；在講授應用性知識時合理使用多媒體，以節約板書的時間，擴大課堂容量。

（四）加強實踐教學，提高學生解決實際問題的能力

實踐教學是培養學生理論聯系實際、提高學生創新意識和實踐能力的重要環節。傳統的生物統計學教學“紙上談兵”的多，實驗課開設不足，導致理論教學與實踐應用脫節。不同于傳統的生物統計學教學對數理統計學理論的過多強調，現代生物統計學教學強調計算機技術在實踐中的應用。統計軟件的應用使得煩瑣的數據分析變得簡單、快捷而準確，是生物統計學發展的必然趨勢。將統計軟件引入生物統計學教學中，既體現了信息時代的特點，又適應了高素質技能型人才培養的需求。在運用計算機統計軟件進行數據分析時，學生深刻地意識到，雖然統計軟件功能強大，但必須對統計學原理有一定的理解，才能靈活應用軟件。統計軟件的應用進一步激發了學生學習統計學理論知識的主動性。

教學實踐中，采用理論講授、案例分析、上機操作三位一體的教學模式，達到了理解方法原理和同步掌握軟件操作方法的目的。將SPSS 軟件的應用與理論教學相結合，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的選擇。但是，任何一種分析方法都有其適用范圍，一定要根據數據的類型、試驗設計的類別科學合理地選擇統計分析方法，只有這樣才能得出科學的結論。另外，對軟件分析結果的解讀，要緊密結合專業知識，否則，生搬硬套分析模塊必然得出錯誤的結論。

（五）改革考核方式

從應試教育向素質教育轉變，教師要改變重知識傳授、輕素質教育的教學理念，從根本上改革傳統的考核方式。教學中發現，學生對教材中的“死”知識掌握得較好，而對與實際應用聯系密切的“活”知識掌握得較差。實際上，培養學生解決實際問題的能力要比讓學生考取高分更重要。因此，教師應建立“以能力測試”為中心的考試理念，把學生對知識的實際應用能力和對問題的綜合分析能力作為考核的重點。考核方式由以往的閉卷理論考試改革為閉卷考試和開卷考試相結合：理論知識采用閉卷筆試，案例分析部分采用SPSS 軟件開卷機考，考試命題突出實用性，重點考查基本知識和運用知識解決實際問題的能力。

（六）加強師資隊伍建設

新的教學模式對任課教師提出了更高的要求，不僅要求教師有深厚的統計學知識，還要求教師具有較強的科研能力和豐富的實踐經歷，因此加強教師自身的科研水平是提升生物統計學教學效果的重要保障。隨著生物統計學的快速發展，以及學科之間的相互滲透，僅靠狹窄的專業知識已很難適應現代職業技術教學的要求，對此教師應結合高職院校農林專業的特點，設計合適的教學案例，而不能簡單地將教材內容照搬進課堂。

總之，教學既是一門科學，又是一門藝術。課堂教學不應是教師的“獨唱”，而應是師生的“合唱”，關鍵是要激發學生的學習興趣，提高學生的自主學習能力和解決實際問題的能力，培養符合現代社會發展需要的高素質技能型人才。