生物工程類專業生物統計學課程教學的思考與建議

◇安徽工程大學生物與食品工程學院 錢森和 李婉珍 王 洲 趙世光 李 闖

生物統計學是生物類本科專業的一門工具課，在學生進行試驗設計與數據分析乃至今后的科研工作中具有重要的作用；同時，生物統計學作為一門理論性和實用性較強的專業基礎課，要求授課教師具有較高的理論水平及應用實踐能力。本文結合筆者多年的生物統計學教學實踐，對目前教學過程中存在的一些問題及其解決途徑提出了一些看法和建議，以期為教學同行能夠提供借鑒。

生物統計學（Biostatistics）是數理統計在生物學研究中的應用，它是應用數理統計的原理和方法來認識、分析和解釋生命過程中的各種現象和規律的一門科學[1]。生物統計學已成為生物工程類、農業科學、畜牧學、生物與醫藥等學科中的重要應用工具，亦成為這些專業人才培養方案中的重要專業基礎課或專業課[2]。學生通過該門課程的學習，能夠掌握試驗設計的基本原則、數據的整理、統計推斷基本原理、差異顯著性分析、回歸分析等重要知識點，進而使學生能夠用統計思維來分析和解決在專業學習、科學研究、生活工作中的一些實際問題[3]。

生物統計學是我校生物工程和生物制藥專業的一門專業基礎課，這兩個專業人才培養均離不開實驗實踐教學過程，需要學生掌握專業人才培養方案中相關實驗操作技能，而這些實驗的設計、實驗結果的分析和結論的得出均與生物統計學知識緊密相關。因此，學生試驗設計與數據統計分析的能力的培養顯得尤為重要。筆者通過多年的生物統計學的教學實踐，對生物統計學課程教學提出了一些自己的看法，以期為生物統計學教學同行提供參考。

1 目前生物統計學教學過程中存在的問題

1.1 課程教學目標不夠清晰

課程教學目標貫穿整個教學過程，教學內容應支撐教學目標的達成度，教師若不能高度把握整個課程教學內容，將導致教學目標無法達成。生物統計學是一門工具學科，其教學目標不同于其他專業課程。因此，許多教師把該門課程的教學目標定位為統計原理掌握、統計公式的推導等，導致培養的學生是“高分低能”型，其實踐應用能力較低，不能熟練掌握相關試驗設計，亦不能采用合理的統計方法對試驗結果進行統計分析。

1.2 課程教學內容側重點不突出

生物統計學的課程教學對教師的要求較高，要求教師能夠從課程內容結構上站得較高。許多年青教師對課程內容把握不夠，按照課本章節知識原原本本授課，導致教學內容側重點不夠突出，達不到應有的教學效果，甚至在有限的學時內不能夠完成教學內容的講授。

1.3 教學形式較為單一，忽視“學生中心”導向

有效的教學形式能夠活躍課堂氣氛，調動學生的學習積極性。生物統計學教學往往面對的是公式計算，采用傳統的教學方式不僅會忽視“學生中心”的自主創新能力培養，還會導致學生感到該門課程枯燥無味。

1.4 學生缺乏統計思維與學習興趣

由于學生之前未接觸相關統計學知識，初上生物統計學課程，缺乏統計思維，其學習思維大多停留在相關數學知識層面上。另外，統計學的學習是建立在數學和概率論課程學習的基礎之上，對于地方性普通高校，數學和概率論是大多學生的薄弱學科，而生物統計學的學習要求學生將數學與概率論相關知識應用到統計分析中去，導致學生對該門課程的學習感到吃力，甚至失去學習興趣。

2 生物統計學課程教學的建議

2.1 注重學生統計思維的培養

在生物學研究中，統計分析的目的是科學的認識和解釋未知的自然現象與規律，而不是停留在對單純數據資料的分析，更不是數學中的加減乘除，這就要求學生們在生物統計學學習過程中必須具備一定的統計思維。統計思維是統計學在運作過程中形成的思維模式，是一種對給定數據及與數據有關的圖與表潛意識的反映；面對與數據信息有關的問題時，能本能的從統計的角度進行思考，或是當遇到有關問題時，能夠主動的去收集數據資料，并通過統計分析揭示數據中蘊含的內在規律[4]。從某種意義上說，統計思維是統計學學習的靈魂，教師在生物統計學課程教學過程中，需要充分考慮到學生的統計思維的培養，使學生意識到該門課程學習的真正應用價值。這就要求教師在授課時能夠提前設計好課堂形式和內容，能夠結合日常生活實例深入淺出的講明白統計分析的過程及其作用，使學生能夠感觸到生物統計學的學習不僅僅能夠應用于生物學試驗設計與統計分析，還能應于生活和工作中的方方面面。

2.2 淡化公式推演，以培養學生實踐能力為導向

生物統計學是數理統計的分支學科，是數理原理和概率論在統計分析中的應用[5]，學生碰到數學問題和概率問題時往往就會產生畏懼的心理，從而對該門課程的學習造成心理負擔。因此，教師在該門課程的教學過程中應把握好課程教學目標，不應把統計公式的來龍去脈作為教學的重點，而應注重統計方法的實際應用，培養學生實際分析問題和解決問題的能力。典型的例子就是正態分布和t分布的概率密度函數，其函數公式較為復雜，授課時不必去推導其函數公式的來源，因為在實際統計分析時不需要通過該函數的積分去計算概率，統計學家已經繪制了u分布的累計概率表、u值表和t值表。意識到這點，在教學過程中就能夠使復雜問題簡單化，消除了學生學習過程中的畏懼心理，達到了使學生快樂學習的目的。

2.3 精講與泛講相結合

作為工科專業，均需要開展“工程認證”[6]。為了滿足“工程認證”的需要，專業課程的學時受到了較大的影響，許多專業課的學時被壓縮到32學時，如何能夠在有限的學時內完成該門課程的教學，這對專業課教師是新的挑戰。因此，教師需要高度把握課程內容體系，做到精講與泛講相結合。在生物統計學教學過程中，課程的前部分教學內容較為重要，是將學生從一個沒有統計思維意識的真空狀態引入到如何應用統計分析的過程。如統計的基本思想、假設檢驗的基本方法、方差分析的基本思想與方法等都需要精講；學生掌握了這些基本的原理與方法后，對于其他不同數據的假設檢驗和方差分析就會套用基本原理與方法，這時只需做到泛講即可。有時，通過精講之后，也可以將泛講內容留給學生課后完成同樣能夠達到較好的教學效果。

2.4 線上線下混合式教學

新冠疫情的發生給高校教師教學模式和方法帶來新的變革。疫情期間，線上教學代替了傳統的線下課堂教學，這為后疫情時代的教學模式提供了思考，便產生了線上線下混合式教學模式[7]。許多教師認為線上線下混合式教學就是一部分教學內容通過線上講授，另一部分內容在線下講授。其實線上線下教學模式也可以是線下以課程內容講授為主，線上（教學平臺）進行輔導、答疑以及布置和批改作業等為輔，這不僅節省了課堂教學時間，提高了教學效果，還能通過平臺增加與學生交流的機會。線上平臺教學資源的建設是混合式教學的前提，將生物統計學的大綱、教案、電子課件等教學資源整合后導入線上平臺，并根據每次線下教學內容設置相應的課后作業，設置要求學生在一定時間內完成作業。教師可以直接在平臺上批改作業，采用線上平臺輔助功能分析作業中存在的問題，并在線上平臺上針對性輔導和答疑。另外，也可在線上平臺上設置一定量的不同教學拓展內容，供學生們自主選擇作答，達到因材施教，個性化教學目標。

2.5 問題導向式教學法貫穿教學過程

在生物統計學教學過程中，采用問題導向式教學方法會收到較好的教學效果。問題導向式教學法主要是教師在授課過程中首先針對教學內容設計好問題，采用提問的方式積極引導學生思考，督促學生課堂注意力集中，從而達到提高教學效果的一種教學方法[8]。

生物統計學中的知識模塊之間是層層遞進的關系，內容之間的邏輯性較強，非常適合采用問題導向式教學法。如多個平均數的檢驗能不能采取U檢驗或T檢驗，會引發學生對采取U檢驗或T檢驗在多個平均數檢驗中的局限性進行思考，同時也使學生掌握了多個平均數檢驗應該采用什么方法檢驗。另外，如在講授實驗設計教學內容時，要使學生明白試驗設計的目的是什么、為什么要采用試驗設計、對于一個特定的試驗采取哪一種試驗設計、試驗設計遵循怎樣的原則、試驗結果采用哪種統計分析方法等，讓學生帶了這些問題來學習，使學生會更好的掌握和應用試驗設計相關重要知識，并在今后的實踐中會準確采取相關試驗設計及其結果分析的方法。

2.6 基礎理論知識與統計分析軟件教學并重

在教學過程中曾碰到學生問老師為什么不直接教授統計分析軟件的使用，其實這是不現實的，學好生物統計學基礎理論知識是采用統計軟件進行統計分析的前提，沒有理論知識的支撐，首先應用不好統計分析軟件；另外，對統計分析軟件輸出的結果也無法正確解釋。當然，統計分析軟件的學習使用也很重要，現代的統計分析不再依靠手工計算，因為其不僅計算繁瑣，而且還容易出錯。對統計分析軟件使用的教學也需要有針對性，因為現有的統計分析軟件很多，如SPSS、SAS以及DPS等軟件[9]，若采用多種軟件進行教學，導致學生對統計軟件使用的混淆。筆者在教學過程中一直采用SAS統計分析軟件進行教學，因為SAS統計分析軟件是統計分析中一款功能較為強大的權威軟件。學生通過幾次SAS課程的學習和操作實踐，基本能夠掌握SAS的基本應用。另外，教師可以將主要的統計分析方法編好SAS程序發給學生，學生在今后的數據分析時可以直接調用相關程序，替換原有數據即可進行結果分析。

3 結束語

生物統計學的教學效果的提升是一個循序漸進的過程，在教學過程中不斷積累教學經驗，創新教學方法、探索符合新時代大學生實際的教學方式。同時，也需要教師在課程內容結構及其知識面上站得高，理清知識點之間的邏輯關系，注重學生的接受能力及統計思維的培養，這樣才能使學生靈活應用生物統計學知識正確的設計試驗并分析試驗結果，亦能使學生采用生物統計學的方法分析生活和工作中的一些具體問題，提高其對自然與社會中不確定性事物的思辨能力。