前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇生物統(tǒng)計范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
概率統(tǒng)計學近年來發(fā)展迅速,在各個領域的應用向深度和廣度兩個方向擴展。同時商業(yè)化統(tǒng)計軟件如SAS、S+及SPSS廣泛應用,給數(shù)理統(tǒng)計的教學提出了挑戰(zhàn)和新的要求,對此應該在教學中有所反應和體現(xiàn)。
1.1數(shù)理統(tǒng)計基本概念和基礎理論的學習
對統(tǒng)計思維的培養(yǎng)很大程度上依賴于對基本概念與原理的準確把握。雖然不同統(tǒng)計模型的具體方法不同,但均由樣本容量確定、隨機抽樣、參數(shù)估計、假設檢驗、統(tǒng)計推斷、統(tǒng)計預測、模型驗證等一系列環(huán)節(jié)構成。由樣本、統(tǒng)計量、抽樣分布、置信區(qū)間、棄真概率α、取偽概率β、檢驗效力(powerofatest)、P值等概念所表達的統(tǒng)計思想在不同統(tǒng)計模型中是完全一致的,因而在條件允許時,應該用統(tǒng)計模擬方法進行直觀化教學,以加強對概念和基本原理的把握。
1.2統(tǒng)計模擬方法輔助教學
隨機模擬試驗可以加強學生對統(tǒng)計基本概念和理論的理解,及分析問題、解決問題的能力[1]。例如,對顯著性水平為α置信區(qū)間的正確理解應該為:(1)由兩個隨機變量(上下限)所確定的一個隨機區(qū)間;(2)在同等條件下無限多次反復抽取相同容量的樣本時,隨機區(qū)間包含未知總體參數(shù)的概率為1-α。對此抽象概念的直觀教學,可以用統(tǒng)計軟件如S+簡單完成。對于其他概念,如抽樣分布、假設檢驗中棄真和取偽錯誤概率、檢驗效力、線性回歸模型參數(shù)估計量的抽樣分布、預測誤差分解、離差平方和分解等,均可利用統(tǒng)計模擬進行直觀化教學。另外,統(tǒng)計模擬還可以取代部分定理和結論的證明,通過模擬試驗進行經驗性驗證。
1.3理論和實驗技能的同步提高
首先應加強實驗環(huán)節(jié),使學生掌握一種常用統(tǒng)計軟件的基本使用方法。SAS由于數(shù)據(jù)結構簡單、功能強大、運算速度快而應成為首選。另外,S+具有強大的、可編輯的圖形功能和易于編程特點,可用于統(tǒng)計模擬。共享統(tǒng)計軟件R有與S+幾乎完全一致的語法,為S+的使用提供了方便。雖然學生可以用統(tǒng)計軟件快速完成統(tǒng)計運算,但由于理論知識的不足而無法正確地提取和解釋軟件輸出結果。對這個問題的解決可以一方面保證一定的實驗學時,加強對統(tǒng)計結果的分析能力。另一方面,通過課堂講解、課后作業(yè)和統(tǒng)計模擬實驗的形式加強理論學習。加強理論學習的觀點,在學時壓縮的前提下與一些學者的觀點相左[2]。我們認為統(tǒng)計軟件的使用,一方面減輕了時間負荷使學生有更多時間用于理論學習,另一方面也對理論水平提出更高的要求,即要求學生能夠理解和利用軟件分析結果。在有限學時內,加強理論學習的核心在于精講式和概論式教學的有機結合。
1.4精講式和與概論式教學的相互結合
數(shù)理統(tǒng)計的內容極其廣泛,不加選擇的教學使學生難以抓住重點。應在數(shù)學基礎允許的前提下,重點地講解核心內容。例如單一正態(tài)總體統(tǒng)計分析雖然簡單,但涉及了所有核心統(tǒng)計概念,應作為重點內容講解。根據(jù)統(tǒng)計模型間的區(qū)別與聯(lián)系,應注意將核心結論自然地擴展到相近或相似的統(tǒng)計方法中去。如簡單線性回歸向多元線性回歸、協(xié)方差分析、方差分析乃至非線性回歸的自然擴展。與精講相對應的,可以進行一定學時的概論式教學,對專業(yè)領域內的常用分析方法進行一般性介紹,并以典型案例分析的形式拓寬學生的眼界,做到點面結合。
1.5典型案例分析
典型案例分析指對科技論文中常用統(tǒng)計方法的剖析和講解。典型案例分析可以使:(1)學生體會到統(tǒng)計方法在實際科研和生產中的應用,培育學習興趣;(2)實際案例基本上包含了統(tǒng)計分析的各個方面和環(huán)節(jié),可以使學生直觀地體會統(tǒng)計分析的內涵。對典型案例的進行詳略得當、點面結合的分析,可以使學生建立統(tǒng)計分析的系統(tǒng)觀念;(3)通過案例分析使學生能夠學習科學研究的內涵與方法,并融會貫通地掌握統(tǒng)計分析在本專業(yè)的應用。概論性地介紹一些統(tǒng)計方法在專業(yè)領域的應用,不必苛求對統(tǒng)計方法和理論的深刻理解,僅要求學生體會具體案例中隨機抽樣、參數(shù)估計、假設檢驗、統(tǒng)計推斷、統(tǒng)計預測、驗證模型等環(huán)節(jié)所體現(xiàn)的統(tǒng)計思維方法,及對具體案例和所用統(tǒng)計方法的感性認識。同時,應該抽出一定的學時(如2學時)對高級統(tǒng)計分析方法進行概論式介紹。
1.6自學能力和學習興趣的培養(yǎng)及考核方式
授人以魚,不如授人以漁。課堂教學永遠無法包含將來所需要的全部知識,因而培養(yǎng)學生的自學能力和激勵學習興趣應成為教學指南。典型案例分析、模擬研究項目、統(tǒng)計模擬驗證、課堂討論、概論式介紹應用現(xiàn)狀和前景都是激發(fā)學習興趣的有效手段。課后作業(yè)是督促學習、培養(yǎng)自學能力和檢驗學習效果的主要手段。精心設計的作業(yè),不僅可以幫助學生及時地理解和消化課堂所學知識,而且是培養(yǎng)自學能力的主要途徑。可以將簡單的理論證明和一部分教學內容以作業(yè)形式讓學生通過自學完成,逐漸培養(yǎng)自學能力。平時作業(yè)成績、分段考核成績、實驗成績、課程設計應在總評成績中占50%左右的比例,這樣不僅可以保證以上教學環(huán)節(jié)的實施并達到預期效果,還可以減輕期末考試時的學習壓力。考試可以采取分段多次考核的方法,以2~3次為宜。這樣教師和學生都能及時發(fā)現(xiàn)教與學中的問題并及時加以調整,減輕終考壓力,以免一次考試決定成績和突擊學習應考的現(xiàn)象。
2教學內容和教學結構的思考
雖然數(shù)理統(tǒng)計內容龐大,但在本科階段所涉及的教學內容均為基礎統(tǒng)計方法。對生物學而言主要包括與正態(tài)分布相關的統(tǒng)計模型,如單一正態(tài)總體的統(tǒng)計模型、線型回歸、協(xié)方差分析、方差分析和非線性回歸分析等,及與二項分布和泊松分布相關的統(tǒng)計模型,如二項分布的統(tǒng)計分析、邏輯斯第回歸以及關聯(lián)表等。根據(jù)以上內容的區(qū)別與聯(lián)系,我們考慮按照如下順序實施教學。
2.1單一正態(tài)總體的統(tǒng)計模型
指的是對一個正態(tài)總體的統(tǒng)計分析,包括參數(shù)點估計、區(qū)間估計、假設檢驗、兩個正態(tài)總體參數(shù)的對比分析等。雖然在概率論教學中有所涉及,但強化這部分內容的教學對建立統(tǒng)計思維方式有極其重要的意義。通過這部分內容的學習,應該使學生準確把握樣本、統(tǒng)計量、抽樣分布、置信區(qū)間、假設檢驗中棄真概率α、取偽概率β、檢驗效力、P值等重要概念,為后續(xù)學習奠定基礎。在實際應用中,對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗是不可或缺的,需要增加QQ圖的原理與應用教學內容,即可以使學生了解這一簡單而廣泛應用的圖形判別法,又可以強調在統(tǒng)計分析中必須對模型所依賴的假設進行驗證的統(tǒng)計思想。
2.2線性回歸線型
簡單線性回歸的參數(shù)估計、參數(shù)估計量的抽樣分布以及參數(shù)假設檢驗等內容的推導證明僅涉及二元函數(shù)極值、數(shù)學期望和方差的基本性質、以及簡單的代數(shù)運算,因而在學時允許時應盡量加以證明,使學生知其然知其所以然。應介紹用圖示法判斷線性回歸模型的IID假設是否滿足。由于對非IID數(shù)據(jù)的廣義線性回歸方法已經成熟,故無需對非IID模型的傳統(tǒng)矯正方法多做介紹。對于線性回歸中的統(tǒng)計預測,應著重使學生掌握預測誤差的來源,即參數(shù)估計量和模型內在隨機誤差項兩個因素對預測的影響。多元線性回歸在基礎統(tǒng)計學中占有核心地位,是銜接回歸分析和方差分析的紐帶。由于多元線性回歸的推導涉及隨機向量和隨機矩陣,而不宜進行詳細的推導。可以首先將簡單線性回歸主要結論用矩陣表示出來,并推廣到多元線性回歸。在多元回歸階段應強調:(1)應客觀地評述預測變量數(shù)目對確定系數(shù)R2的影響作用,避免在模型評價時對R2的過度依賴;(2)應使學生理解回歸模型中的方差分析是對多個參數(shù)同時為0的假設進行檢驗,以便于和以后試驗設計與分析的學習銜接起來;(3)離差平方和的分解的意義及參數(shù)子集的F檢驗;(4)對擬合殘差的圖形分析法,使學生能夠對IID的假設滿足與否進行判斷;(5)回歸分析和相關分析的區(qū)別與聯(lián)系。
2.3協(xié)方差和方差分析
通過對多元線性回歸模型引入離散型的回歸變量而介紹協(xié)方差分析方法,使學生學會如何構造虛擬變量,并通過虛擬變量將離散型的回歸變量加入到回歸模型的方法。虛擬變量的理解和使用,對邏輯斯第回歸、方差分析、非線性回歸的假設檢驗的學習非常有幫助。在理解協(xié)方差分析和多元線性回歸的關系后,自然而然地將多元回歸過過渡到方差分析,即全部回歸變量均為離散型的多元線性回歸模型即方差分析模型。可通過對虛擬變量加以限置的方法(使數(shù)據(jù)矩陣滿秩),用多元回歸方法進行方差分析。由于方差分析數(shù)據(jù)矩陣的特殊性,可以方便地推導出單因素和雙因素方差分析的公式。通過以上學習,應該使學生建立回歸分析、協(xié)方差分析和方差分析屬于同一類模型的概念。
2.4非線性回歸
可以簡單介紹如何用泰勒多項式對非線性函數(shù)線性化后,通過多元線性回歸和迭代方法估計參數(shù)。由大樣本理論,參數(shù)的區(qū)間估計、假設檢驗和統(tǒng)計推斷等均與多元線性回歸相同。
[關鍵詞]生物統(tǒng)計學 教學改革 教學實踐
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)14-0093-02
生物統(tǒng)計學是運用數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法來分析和解釋生物界各種現(xiàn)象和試驗調查資料的一門科學。其目的就是科學地設計試驗,并對所得試驗數(shù)據(jù)進行分析,達到減少試驗次數(shù)、縮短試驗周期、迅速找到優(yōu)化試驗方案或數(shù)學模型的作用。隨著生物學研究的不斷發(fā)展,該學科逐漸成為生物學領域科學研究和實際工作必不可少的工具,是高等院校生物學各專業(yè)的必修專業(yè)基礎課,其應用也越來越廣泛,在科學研究中被譽為“科技工作者從事科學研究的工具和手段”。
由于生物統(tǒng)計學是一門集理論性和實用性于一體的工具學科,其包含的公式和抽象概念也較多,且需要一定的數(shù)學推理能力,所以,學生學起來枯燥無味,甚至產生厭學情緒。本人結合近幾年的教學實踐和目前教學中存在的問題,就怎樣提高生物統(tǒng)計學的教學質量,探索適合生物相關專業(yè)的教學內容、教學手段和教學方法以及考核辦法,談談自己的一些認識和思考。
一、傳統(tǒng)教學中存在的問題
隨著時代和科技的發(fā)展,傳統(tǒng)生物統(tǒng)計學教學方式已不再適應現(xiàn)代教學的目標,其問題主要表現(xiàn)為:第一,教學內容太過繁雜,無法體現(xiàn)重點難點和實用性,有些內容過于詳細全面。第二,授課方式太傳統(tǒng)。教師上課基本是滿堂灌,學生只是機械式地學習,無法調動學生的積極性和主觀能動性。第三,缺乏教學實踐內容。很少安排實踐課程,即使有也是敷衍了事,學生沒有真正學到什么。第四,課程考查形式單一。一般以閉卷筆試為主,且考試內容全是書本上的理論,無法反映學生利用知識解決實際問題的能力。第五,師資隊伍不夠強大。教師的年齡比例和教學經驗都有一定的不足,特別是科技的發(fā)展,使得教師也得加強專業(yè)學習。
二、生物統(tǒng)計學教學改革措施
針對以上教學中存在的幾個問題,嘗試對該課程進行教學改革,為培養(yǎng)現(xiàn)代實用創(chuàng)新人才,積極探索有利于調動學生學習主動性和創(chuàng)造性的教學方式,我們對生物統(tǒng)計學的教學主要做了如下幾個方面的改革:
(一)精簡教材,優(yōu)化內容
教材既是體現(xiàn)教學內容和教學要求的知識載體,也是教學的基本工具,它既是教師課堂教學的依據(jù),也是學生獲取知識的參考資料,能夠保證教學過程的順利進行,又能提高教學質量。因此,教師在選擇生物統(tǒng)計學教材時,不僅要考慮內容全面,更要重視理論與實踐相結合,比如試驗設計軟件、統(tǒng)計分析軟件、實例講解等應用性強的內容。
生物統(tǒng)計學教學內容一般包括試驗設計和統(tǒng)計分析兩大部分。試驗設計和試驗實施是統(tǒng)計分析的前提,只有正確的試驗設計才能保障后續(xù)科學研究活動的科學性和可行性。但是,當前教學只注重基本原理和公式的推導過程,而忽略了試驗設計的重要性。因此,對教學內容進行了如下優(yōu)化:試驗設計、試驗研究方法和統(tǒng)計分析方法并重,盡量減少統(tǒng)計分析中原理和公式的詳細講解過程,重視試驗設計與統(tǒng)計分析軟件的應用及對統(tǒng)計分析結果的合理解釋。
(二)改進教學方式
教學方式包括教學方法和教學手段。改革教學方式,其目的在于激發(fā)學生學習的積極性和主動性,提高學生綜合運用統(tǒng)計學理論解決實際問題的能力。教師在授課過程中應盡量采取豐富多樣的教學方法,如“反問式”、“啟發(fā)式”、“互動式”等,或將各種教學方法有機結合,從而達到提高教學效果的目的。各種教學方法都有其特點,關鍵是如何根據(jù)教學內容的不同選擇相應的教學方法,使學生更好地領會課程內容,以取得更好的教學效果。
高校教學改革使各門課程學時數(shù)減少,但生物統(tǒng)計學的內容不減反增,而且該課程公式概念多、內容抽象、統(tǒng)計計算過程復雜。這使得傳統(tǒng)教學手段無法滿足當前的教學發(fā)展需要。因此,要在有限的學時內完成超額的教學內容并取得較好的教學效果,就必須引進現(xiàn)代化多媒體教學手段。多媒體教學具有內容豐富,信息量大,圖文并茂,形象生動,易于學生理解和應用的特點。但傳統(tǒng)教學手段也不能完全丟掉,其特有的優(yōu)越性是多媒體無法替代的。因此,在教學過程中應將二者有機結合,充分利用兩種教學方式的優(yōu)勢,達到提高教學效果的目的。雖然多媒體教學加快了教學進度,提高了信息量,但也要充分考慮到學生的適應能力,信息量過大易導致學生思維跟不上教學進度,反而起不到應有的效果。
(三)加強上機和實踐教學
生物統(tǒng)計學作為一門實用性很強的工具課,其重要性就在于解決實際問題。因此,加強上機操作和試驗設計十分重要。理論課結束后進行上機操作,選擇一個適合自己的統(tǒng)計軟件進行操作練習。在學會了統(tǒng)計軟件后,學生分組自選研究題目進行試驗設計并按計劃實施,再利用統(tǒng)計分析軟件對試驗資料和結果進行分析,結合專業(yè)知識給出合理解釋,寫出詳細的試驗報告,從而提高學生分析問題、解決問題的能力。
(四)加強師資隊伍建設
課程建設和教學改革的關鍵是師資隊伍的建設。隨著生物統(tǒng)計學和科學技術的不斷發(fā)展,新的教學內容和教學手段不斷出現(xiàn),這就要求教師也要不斷加強業(yè)務學習和提高科研能力,掌握先進的教學手段和教學方法。不斷充實生物統(tǒng)計學教師隊伍,為課程改革奠定師資基礎。教師的科研工作可以直接作為教學的第一手資料,在課堂上進行分析講解,更能使學生理解。
(五)改革傳統(tǒng)考核方式
生物統(tǒng)計學是一門應用性較強的課程,當前的考核方式大部分是閉卷筆試,考核內容基本都是課本上的基本理論,都是死記硬背的知識,這種考核方式不能更客觀準確地評定學生對這門課的掌握程度和實際應用能力。因此,對課程考核方式做了如下改革:平時成績占20%、試驗設計與統(tǒng)計分析占30%、筆試成績占50%。筆試內容突出實用性和工具性,重在理解而不是死記硬背,考查學生綜合利用知識分析和解決實際問題的能力,特別是結合生物工程專業(yè)來出一些試驗設計和統(tǒng)計分析題。這樣,大大減輕了學生的考試壓力,使他們不僅學到試驗設計和統(tǒng)計學知識,又能靈活地運用。
三、結語
生物統(tǒng)計學課程作為生物學領域中重要的工具課,對于學生的專業(yè)課學習和以后的畢業(yè)論文設計及將來從事相關專業(yè)的工作十分重要。要提高生物統(tǒng)計學課程的教學效果和質量,教師不僅要努力鉆研探索,提高自己的綜合素質,同時也必須緊跟時展步伐,優(yōu)化教學內容,改進教學方式。只有不斷地探索和改進,才能提高學生運用知識解決實際問題的能力,提高教學效果和質量。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 王學敏.高校《生物統(tǒng)計學》課程教學改革的初步探討[J].經濟研究導刊,2010,(9):233-234.
[2] 丁建華.《生物統(tǒng)計學》教學方法與技巧探討[J].安徽農學通報,2011,17(19):171-175.
[3] 王素平.《生物統(tǒng)計學》教學方法改革分析[J].商丘師范學院學報,2012,28(6):132-133.
[4] 鄧英毅.高校《生物統(tǒng)計學》課程教學改革初探[J].大學教育,2012,(7):30.
[5] 張穎.《生物統(tǒng)計學》教學方法的探討[J].內蒙古民族大學學報,2012,18(5):219-220.
課堂教學和調查問卷結果均顯示多數(shù)生物醫(yī)學類的學生對數(shù)學、概率論統(tǒng)計等相關課程興趣不濃,很多學生是因為學分或學院要求等才選修本課程。盡管大于70%學生認為高等數(shù)學和概率統(tǒng)計學很重要,認為統(tǒng)計學有用的學生占比例也很高,但問及是否喜歡統(tǒng)計學課程時,則喜歡程度為“一般般”甚至“不喜歡”的比率達到58%,這種想學但不敢學矛盾的心理伴隨著學生的學習,數(shù)學相關課程似乎是陡峻的山,在學習過程中個別學生可能會對統(tǒng)計學課程的畏懼心理轉變?yōu)榈钟|心理,興趣幾乎變?yōu)榱恪R虼私處熓紫葟男睦砩蠋椭鷮W生克服畏難情緒,否則學生會停滯在山腳下。具體教學中講明統(tǒng)計學課程注重應用且應用面廣,可提高學生興趣;點明統(tǒng)計學公式及運算簡單,可消除學生的畏難情緒;介紹現(xiàn)在統(tǒng)計學發(fā)展特點,統(tǒng)計軟件應用情況,改善學生的情緒;增加互動教學,讓學生多參與,讓學生體驗統(tǒng)計學并非是不可逾越的高山,進一步提升學生興趣和降低學習難度,具體方法在以下各小節(jié)探討。
二、定位準確———強調應用,降低難度
定位準確可使學生學習具有目的性和積極性,增強學生數(shù)學學習意識,降低統(tǒng)計學類課程教學難度,本課程是生物醫(yī)學類應用工具課程,復雜的公式推導過程只會增加學習難度;實際應用中數(shù)據(jù)分析可避開公式推導,直接根據(jù)統(tǒng)計學的試驗方案、條件及相應的理論公式分析。基于以上思考,可將其定位為培養(yǎng)學生在生物醫(yī)學科研或生產實踐中的統(tǒng)計學應用能力,減少公式推導及公式死記硬背過程,提高學生的統(tǒng)計素養(yǎng)。課程定位后可根據(jù)調查問卷和教學實踐進行系統(tǒng)思考:教材、教學方法與手段、考核方式等都需要進行調整。教師要廣泛閱讀各類教材從中優(yōu)選出適合學生專業(yè)的應用型教材;教學過程可用多媒體展示案例,提出問題[6],板書主要公式,師生互動分析案例的應用條件,確定統(tǒng)計分析方法,并完成案例計算過程;學生也希望教師適當留一些作業(yè),考核方式采用適當寬松的“一紙開卷”方式進行。系統(tǒng)改革思路確定后,學生壓力減輕,積極性極大提高,也期待著在學習過程中提高自己的統(tǒng)計素養(yǎng)。
三、實踐出真知———實例互動與軟件應用整合
既然將本課程作為應用課程對待,則加強實踐教學環(huán)節(jié)必不可少,調查顯示學生非常關心案例教學和軟件使用教學,高達87%的學生認為需要軟件教學,這也表明學生有對提高自己統(tǒng)計學素養(yǎng)及知識應用的渴望;實踐證明這些教學環(huán)節(jié)既可提高學生學習積極性,也顯著提高教學效果,往往理論教學花費很長時間,而采用案例或者軟件使用教學,短時間學生即可領悟。案例教學是根據(jù)學生的專業(yè)內容提出案例,如生物學專業(yè)則主要以生物學的實驗分析為主,藥學專業(yè)則以藥物生產、實驗或臨床應用所產生的數(shù)據(jù)分析為主,因兩學科交叉性強,許多教學案例可通用,因此也擴展了學生視野。根據(jù)實例教學,學生會結合專業(yè)學習課程,更易主動運用統(tǒng)計學分析實驗數(shù)據(jù)。軟件教學可讓學生拋開簡單但繁重的計算過程,如方差分析計算量很大,整個教學過程冗長,可以通過向學生介紹統(tǒng)計的應用條件、計算過程,結合案例引導學生進行方差分析計算,并對進行結果分析。在實際教學中可采取案例導向教學:提出案例案例解析統(tǒng)計方法上機實驗結果報告課堂練習互動辨析常見疑問教師總結,通過典型案例分析和軟件應用操作充分調動同學們聽課以及主動參與的積極性,培養(yǎng)他們的科研中運用統(tǒng)計學思維的意識。值得注意的是,如果只注重軟件實踐而忽視了原理理解與掌握,學生也難以形成統(tǒng)計學思維甚至濫用統(tǒng)計學方法,因此,軟件教學最好在理論學習結束后引入。軟件實踐教學時間過長、過早都會產生一定的負面影響,學生會誤認為軟件能夠解決一切,而忽視理論的學習,統(tǒng)計素養(yǎng)的培養(yǎng)和正確的統(tǒng)計運用也陷入空談。
四、適當增加難度———實施“一紙開卷”考核
考核不是目的,是手段,考核的實際目的是讓學生在備考過程中進一步扎實地掌握知識。調查顯示相當一部分學生也是喜歡“吃跳一下夠得著的桃子”,即贊成考試難度適當高一些,包括“一紙開卷”和閉卷考試。課程若采用閉卷考試,學生會死記硬背統(tǒng)計學公式,降低學生學習興趣;目前統(tǒng)計學軟件發(fā)展迅速,應用統(tǒng)計學課程中公式并不復雜,沒有必要讓學生完全記憶公式,閉卷考試偏難,對學生是一個負擔;但若采用開卷考試,學生可能會不復習而直接上考場,稀里糊涂做題,學習效果較差。筆者根據(jù)本課程的多年教學實踐和調查回饋,建議選擇開卷和閉卷考核之間的形式:“一紙開卷”。“一紙開卷”方法是讓學生復習時把知識點總結到一張給定的紙張上,考試時,學生只能攜帶這一張紙參加考試。這一考試形式可以督促學生總結學習統(tǒng)計學知識,又避免了死記硬背上考場的情況。學生在總結知識過程中,如果不認真看書或筆記,不認真將關鍵知識點記錄在紙上,若想在考場上能順利完成題目,也是有一定難度的。這一考核方法可以適度的“推一把”,讓學生學好基礎的統(tǒng)計理論知識。調查顯示學生通過以上學習過程只有15%學生感覺有較大壓力,大多數(shù)學生感覺有些壓力或壓力一般,且絕大多數(shù)學生認為本課程有益于自己的邏輯思維和統(tǒng)計學思維,表明上述教學過程基本實現(xiàn)減輕學生學習壓力,提高統(tǒng)計素養(yǎng)的目的。
五、更上一層樓———注重創(chuàng)新課題與畢業(yè)設計應用
統(tǒng)計素養(yǎng)培養(yǎng)只限制于課堂教學是遠遠不夠的,一定要讓學生在其他過程學習中應用。學生在專業(yè)實驗課中會得到許多實驗數(shù)據(jù),但因是常規(guī)實驗,分析方法固定,學生被動分析實驗數(shù)據(jù),擴展運用機會極少。大學生創(chuàng)新課題和畢業(yè)論文設計是培養(yǎng)統(tǒng)計素養(yǎng)的最佳過程,在這兩個過程中,學生有大量的機會自主運用統(tǒng)計學原理設計試驗方案、搜集數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,學生可在實踐過程中提高應用統(tǒng)計學分析數(shù)據(jù)的主動性。學生學習統(tǒng)計學不免有紙上談兵之嫌,而學生在畢業(yè)論文設計中運用統(tǒng)計學分析數(shù)據(jù)的需求較多,此機會恰可以補充課堂教學之不足,也同時提高學生綜合運用知識的能力。教師在設計創(chuàng)新課題或畢業(yè)論文題目的時候可以考慮相關試驗設計,引導學生運用統(tǒng)計學分析方法解決問題,在具體過程中指導學生正確運用試驗設計和統(tǒng)計分析方法應用。統(tǒng)計學目的就是科學地設計生物醫(yī)藥學試驗并對所得數(shù)據(jù)分析,力求減少試驗次數(shù)、節(jié)約試驗成本、縮短試驗周期、迅速找到優(yōu)化試驗方案或數(shù)學模型,學生在自行根據(jù)統(tǒng)計學知識設計實驗時,理論指導實踐過程增加,學生的興趣得以提升,統(tǒng)計素養(yǎng)也自然更易培養(yǎng)形成。
關鍵詞:生物統(tǒng)計;課堂氛圍;統(tǒng)計方法;多媒體教學
作者簡介:石培春(1979-),女,新疆呼圖壁人,石河子大學農學院,講師;龔江(1976-),男,新疆奎屯人,石河子大學農學院,講師。(新疆
石河子832003)
中圖分類號:G642.41 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)10-0103-02
生物統(tǒng)計學是運用數(shù)理統(tǒng)計學的原理和方法,收集、整理、分析數(shù)據(jù),解釋生物現(xiàn)象,尋求其內在規(guī)律的一門學科。與一般數(shù)理統(tǒng)計學相比,它不僅要通過事物外在的數(shù)量表現(xiàn)去揭示事物可能存在的規(guī)律性,而且要根據(jù)專業(yè)知識去探討、解釋為什么會存在這種規(guī)律性。[1]生物統(tǒng)計學的特點就是研究對象是抽象的隨機變量,而且要和農業(yè)實際緊密聯(lián)系起來。“生物統(tǒng)計”主要包括田間試驗中常用的、基本的試驗設計方法與統(tǒng)計分析方法兩部分,是生物科學、植物生產類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。[2]如何提高“生物統(tǒng)計”課堂教學的有效性,在有限的教學時數(shù)內高質量、高效率地完成“生物統(tǒng)計”課程的教學,為學生奠定一個豐厚、扎實、牢固的試驗設計和統(tǒng)計分析的基礎,是擺在每一位從事“生物統(tǒng)計”課程教學的教師面前的嚴峻現(xiàn)實。
為了提高“生物統(tǒng)計”課堂教學的有效性,提高教學質量,筆者所在教研室一直以來對教學方法、教學手段等進行反復探索,不斷進行新的嘗試,并有一些體會。以下淺談教學過程中的一些心得。
一、營造平等的師生關系,構建和諧的課堂氛圍
“生物統(tǒng)計”這門課程比較抽象,以往學生在學習過程中普遍感到枯燥難懂、學習興趣不高。要想讓學生喜歡這門課首先要讓學生喜歡任課老師,從而對這門課感興趣。“教者樂其教,學者樂其學”,良好的師生關系是“生物統(tǒng)計”課堂教學成功的基礎和保證。只有師生之間確立一種朋友關系,課堂教學的效果才會事半功倍。“生物統(tǒng)計”課堂教學在規(guī)范管理、形成良好學風的前提下,應該營造輕松、民主與和諧的氛圍,教師要放下架子,有缺點和錯誤要敢于承認,與學生像朋友一樣共同研究,共同探討,師生互動,心靈溝通,引起共鳴;讓課堂充滿笑聲,一句笑話,一句簡單風趣的語言,都可以激活課堂,學生在輕松、民主與和諧的課堂氛圍下按照老師的思路和要求,不知不覺地學到和掌握知識,達到教學的目的。
此外,教師在課堂講授的過程中,教學內容的引入要突出趣味性。加入一些和講授內容有關的耐人尋味、引人入勝的情節(jié),這為激發(fā)學生認知動因提供了良好的環(huán)境和條件。如2011-2012學年第一學期在講授“顯著水平”時,就以“天宮一號”的研制和發(fā)射、中國航天器空間對接技術為例,說明顯著水平的依據(jù)和重要性;又如在講授第四章“顯著性檢驗的配對設計”時,以佳潔士牙膏為例:“在20世紀50年代后期,寶潔公司推出了佳潔士牙膏,這是第一個帶有氟化物的牙膏。為檢驗佳潔士在檢驗減少蛀牙方面的效果,研究者對多對雙胞胎進行了實驗,每對雙胞胎之中的一個使用了含氟化物的佳潔士牙膏,而另一個則繼續(xù)使用不含氟化物普通牙膏。”這時提出問題,即將雙胞體作為非獨立樣本使用的目的是什么。通過這個例子既可以啟發(fā)學生的思維,又能讓學生輕松地明白什么樣的設計屬于配對設計,直觀地體現(xiàn)了有關知識的客觀背景,使學生通過自己的思維再現(xiàn)知識發(fā)生的過程。因此,教師在教學的過程中應把握好每個概念,善于挖掘教材的內在魅力,精心選擇一個個有趣的實例,使課堂教學妙趣橫生,觸發(fā)學生學習的興趣,使學生在趣味性中掌握生物統(tǒng)計的基本思想和方法。
老師要認真對待學生提的每一個問題,有思考、研究價值的,教師要及時予以充分的肯定,讓他們享受到質疑的成就感;淺顯幼稚甚至不太合適的,要選擇不同角度給予評價鼓勵(鼓勵其有所發(fā)現(xiàn),表揚敢于質疑的勇氣、勇于探索的精神)。這樣,才能消除學生的畏懼心理,激發(fā)他們質疑的熱情,提高他們質疑的勇氣,從而增強其主體意識,調動學生學習的積極性。
二、針對不同專業(yè)調整教學內容和教學實例
筆者所在生物統(tǒng)計教研室給石河子大學農學院所有學生講授“生物統(tǒng)計”課程。農學院農學、植保、林學、園藝、資環(huán)五個系使用的生物統(tǒng)計教材都是四川農業(yè)大學明道緒主編的《田間試驗與統(tǒng)計分析》。因此,在教學過程中,如何結合專業(yè)實際、選取和專業(yè)相近的例子,分清重點難點,對現(xiàn)有內容進行合理取舍是一個十分重要的問題。[3]
我們在講清基本原理、思路和方法后,在舉例時盡量結合專業(yè),便于學生理解和掌握,將所學知識應用于專業(yè)實際。如給林學系的學生上課時,參考了續(xù)九如、黃智慧主編的《林業(yè)試驗設計》,所舉例題均與林木遺傳育種、栽培、生理生化和森林資源調查等有關。對資環(huán)系則盡量采用農業(yè)資源調查、植物營養(yǎng)與施肥、環(huán)境監(jiān)測與評價、生態(tài)效益分析、氣象觀測等方面的例子,有時即使將植保或者農學類的例題僅在文字上變動一下而數(shù)據(jù)不變也能取得較好效果。
針對不同的專業(yè)特點,同一章節(jié)的應用問題也有所側重。如在講“直線回歸與相關分析”時,不同的系在理論聯(lián)系實際時側重點也不同。如給農學系上課時,參考童一中主編的《作物育種常用的統(tǒng)計分析方法》,重點講授回歸分析和相關分析在作物遺傳育種和栽培上的應用;在給植保系上課時,參考山東省農作物病蟲測報站主編的《農業(yè)病蟲數(shù)理統(tǒng)計預報》,重點講授根據(jù)害蟲發(fā)生發(fā)展規(guī)律及影響的有關環(huán)境因素預測害蟲未來的發(fā)生發(fā)展趨勢,為害蟲綜合治理提供決策依據(jù)等應用。通過實例分析,使學生們明白了統(tǒng)計方法的重要性和實用價值。總之,通過課堂講授、作業(yè)和上機操作,使學生學完該課程后不僅僅學到一些統(tǒng)計學的常用術語和公式,而且要意識到他們所接觸的統(tǒng)計學比單純地計算平均數(shù)以及用彩色圖表示出來復雜得多,它是一個強有力的分析工具。
對各個系都要講授“生物統(tǒng)計”的基本知識,內容涉及到實驗方案的實施、數(shù)據(jù)的收集、整理和統(tǒng)計分析等,即“田間試驗”、“資料的整理與描述“、“常用概率分布”、“假設檢驗”、“方差分析”、“X2測驗”和“直線回歸與相關分析”。對于有些章節(jié)如“百分數(shù)資料的假設檢驗”,因為數(shù)據(jù)涉及到有兩個屬性類別的質量性狀和利用統(tǒng)計次數(shù)法得來的次數(shù)資料,農學系和植保系學生用的較多,因此只對這兩個系講授。對于“兩因素系統(tǒng)分組試驗資料的方差分析”,因為植保和資環(huán)專業(yè)用的比較多,因此只對植保系和資環(huán)系的學生講授;對有些難度較大的章節(jié),如“方差分析處理效應分類與期望均方”等一般只對農學系學生講授;“樣本平均數(shù)抽樣分布與標準誤”一節(jié)雖然最難懂,但它是生物統(tǒng)計思想方法的重心所在,是重要基礎知識,既是重點又是難點,要仔細、耐心地給學生講清楚。通過本課程的學習,使學生能熟練制定實驗方案、進行數(shù)據(jù)的處理與分析,并作出科學的結論。
三、加強實踐教學,注重學生能力培養(yǎng)
1.將統(tǒng)計方法的講授與統(tǒng)計軟件的介紹緊密結合
隨著計算機的普及和廣泛使用,統(tǒng)計分析方法在自然科學的各個領域中得到越來越廣泛的應用。統(tǒng)計軟件的應用已經成為高校學生與科研工作者必備的技能。生物統(tǒng)計教研室根據(jù)不同的專業(yè)開設了Excel和SPSS等統(tǒng)計軟件的實驗課,收到良好的教學效果。
我們在介紹Excel、SPSS等軟件基本操作的基礎上,結合統(tǒng)計學基本理論和方法,通過實例,由淺入深、深入淺出地講解利用Excel、SPSS進行統(tǒng)計分析的方法和步驟,從而達到將抽象統(tǒng)計理論與直觀現(xiàn)象操作相結合的目的。很多統(tǒng)計方法的計算量大,例如方差分析、直線回歸等,以前傳統(tǒng)的教學方法是手工計算,教師花費大量時間在黑板上逐步計算,學生學習時覺得計算繁雜。現(xiàn)在我們在講課時一邊講解理論,一邊把實例的處理結果做出來讓學生分析。把重點放在講授基本原理、思路、方法的適用條件和統(tǒng)計結果的解釋上面,要求學生能根據(jù)不同的實驗設計選擇相應的統(tǒng)計方法用統(tǒng)計軟件處理,并能做出科學、正確的解釋。
2.理論聯(lián)系實際,提高學生解決實際問題的能力
生物統(tǒng)計學是生物領域中非常重要的一種分析工具,對將來從事農業(yè)和生物科技工作的學生來說是一門有重要實用價值的課程,與數(shù)理統(tǒng)計學不同的是,這門課程重在應用。因此在教學過程中一定要突出和強調“用”這個特點,學生學習這門課程的最終目的是要會應用。老師在上課過程中要注重學生統(tǒng)計思維能力的培養(yǎng)。
為了提高學生綜合分析問題與實際動手能力,教研室積極開展第二課堂,讓學生根據(jù)自己申報的大學生研究訓練計劃(SRP)項目和本科畢業(yè)論文進行討論和交流,每個學生給大家介紹自己的試驗設計和實驗方案,并說明自己的項目或者畢業(yè)論文用是什么統(tǒng)計方法來分析。此外還安排上機實習,并且是讓學生帶著自己的試驗數(shù)據(jù)獨立處理,讓學生體會“學有所用”。在處理數(shù)據(jù)的過程中,進一步培養(yǎng)學生的統(tǒng)計分析與邏輯思維能力。在實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力。這樣使學生能夠真正利用統(tǒng)計學方法解決實際問題。
四、針對課程特點采用多種教學方法相結合
“生物統(tǒng)計”的特點是內容抽象、枯燥,理論性、邏輯性較強。而且該課程內容多、公式多、圖表多、計算量大,單一的教學方法容易導致學生注意力渙散,產生視覺、聽覺和思維疲勞,因此,教師應該針對不同的教學內容采用不同的教學方法。
由于多媒體教學加快了教學進度,提高了課堂教學的效率,因此多媒體教學應用廣泛。但是并不是所有的教學內容都適合用多媒體來講授。就拿“方差分析”這一章來舉例。在講方差分析的基本原理和步驟時建議用板書講解,因為這部分內容比較難,教師在黑板上一步步進行講解和分析有利于學生更好地理解和掌握,滿足大多數(shù)學生的要求;在講不同試驗設計資料的方差分析時,用板書講解該試驗設計的田間試驗設計圖、資料整理表及方差分析三步驟中涉及的公式,而講具體實例時應采用多媒體。這種板書和多媒體相結合的授課方式很大程度上緩解了學時和教學內容之間的矛盾,還為啟發(fā)式教學提供了時機,讓學生有足夠的時間在老師的引導下活躍思維,積極思考,及時理解和消化知識。
針對“生物統(tǒng)計”邏輯性較強的特點,老師在講課過程中應“授之以漁”而不是“授之以魚”。我們在講課過程中逐步引導學生掌握解決問題的方式方法,讓學生直接參與探索教學,充分發(fā)揮學生的主觀能動性,開發(fā)學生的創(chuàng)新能力,使學生在學習中有成就感。因此,我們采用最多的就是啟發(fā)式教學法。在課堂上,著重問題的創(chuàng)設,提供氛圍,讓學生發(fā)現(xiàn)問題并著手解決問題,使學生成為學習的主人,教師則成為學生的協(xié)作者。
五、小結
要想提高“生物統(tǒng)計”課堂教學質量,教師要把教學當成一門藝術來對待。教師感情的投入、學生學習興趣和動機的培養(yǎng)、教學內容的處理、教學方法的選擇、教學結構的編排、教學節(jié)奏的控制都在構建著現(xiàn)代教學趨勢,教師只有全身心投入并不斷總結方法,才能探索出有生命力的教學方法。
參考文獻:
[1]蓋鈞鎰.試驗統(tǒng)計方法[M].北京:中國農業(yè)出版社,2000.
關鍵詞:任務驅動法;生物統(tǒng)計學;教學改革
生物統(tǒng)計學是用數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法來分析和解釋生物界各種現(xiàn)象和試驗調查資料,屬于應用統(tǒng)計學的一個分支[1]。然而,在傳統(tǒng)教學模式下,生物統(tǒng)計學教學與其應該達到的教學目標具有較大的距離,學生學完統(tǒng)計學課程后,并沒有形成統(tǒng)計學思維,統(tǒng)計實踐應用能力不足。任務驅動教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法,它將以往以傳授知識為主的傳統(tǒng)教學理念,轉變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念。近年來,任務驅動法多運用于單片機、PLC、醫(yī)藥等課程的教學中,提高了學生的學習興趣,也培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識和團隊精神,鍛煉了學生的操作技能,增強了學生的自信心[2-5]。因此,本研究將任務驅動法與生物統(tǒng)計學教學相結合,為生物統(tǒng)計學課程的教學模式改革提供一個新思路。
1.對象與方法
1.1研究對象
選擇本校2013級植物保護本科生70人,采用任務驅動法進行部分教學,作為試驗組;選取2012級同專業(yè)本科生67人作為對照組,對照組學生此前已經學習過本課程,采用傳統(tǒng)授課方法。課程課時均為50學時,其中38學時為理論課時,12學時為上機實驗課時。
1.2研究方法
對試驗組學生統(tǒng)一授課以及任務驅動法進行教學,將生物統(tǒng)計學主要知識點分解為六大模塊,即:試驗設計模塊、統(tǒng)計描述模塊、參數(shù)估計模塊、假設檢驗模塊、方差分析模塊和直線相關回歸分析模塊。教師針對一個主題,設置教學情境,布置學習任務,學生自主探索,分組討論,代表發(fā)言,總結歸納,鞏固提高等環(huán)節(jié)進行授課。本研究選取一個實際案例,六個模塊的理論知識都需要應用于分析這個案例的數(shù)據(jù),得到相關的統(tǒng)計結論。教師介紹相應的統(tǒng)計理論后,讓學生分組討論該案例,選用合適的統(tǒng)計研究方法,利用相關統(tǒng)計軟件給出結果,并請代表進行發(fā)言。教師在學生討論過程中適時指點,給出線索,最后進行歸納總結。在課程結束后,設計調查問卷,收集對照組和實驗組學生對生物統(tǒng)計學這門課程的授課滿意度(滿意度分為:非常滿意、滿意、一般、不滿意、非常不滿意)。
1.3效果評價
(1)客觀評價:試驗組與對照組之間的課程總評成績的比較;
(2)主觀評價:課程滿意度問卷調查,問卷調查表的信度系數(shù)為0.89,效度α=0.84。共發(fā)放137份問卷,收回有效問卷136份。1.4統(tǒng)計學處理采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理。計量資料采用t檢驗,計數(shù)資料采用Mann-WhitneyU檢驗。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。
2.結果
2.1試驗組和對照組學生的總評成績比較
試驗組學生的總評成績?yōu)椋?7.43±2.48)分,對照組學生的總評成績?yōu)椋?1.01±2.37)分,經t檢驗,試驗組學生的成績顯著優(yōu)于對照組學生(t=3.66,P=0.000),總評成績平均提高了6.32分。
2.2試驗組和對照組學生的課程滿意度比較
試驗組學生在課程的教學方式(P=0.009)、教學內容設計(P=0.007)、課堂氛圍(P=0.034)、授課情境的設置(P=0.004)、授課效果(P=0.007)、上機實驗(P=0.020)和綜合評價(P=0.000)方面均優(yōu)于對照組學生。
3.討論
3.1運用任務驅動法進行教學的體會
首先,教學過程中教師和學生的定位發(fā)生了轉變,讓教師成為學生主動學習過程中的引導者。教師負責將基本的理論知識傳授給學生,讓學生置身于真實的案例和情境中,激發(fā)學生內在的學習興趣,進行主動的探索,完成辨別是什么、怎么辦的解決問題的一系列行為,最終達到培養(yǎng)學生將統(tǒng)計理論應用于實際案例的能力。其次,任務驅動法能夠讓學生培養(yǎng)團隊合作能力。學生通過小組討論完成學習任務,并以學習報告的形式匯報學習成果,在此過程中,溝通能力、協(xié)作能力、表達能力缺一不可。最后,任務驅動法能夠加深學生對統(tǒng)計思維的理解,提高統(tǒng)計實踐應用能力。在自主學習和小組討論的過程中,每位學生都需要結合所學的統(tǒng)計知識,給出自己的解決方案和意見。在頭腦風暴的過程中,學生就會更加清晰地認識到統(tǒng)計方法的精髓和作用,達到小組方案的完善。
3.2運用任務驅動法存在的問題及展望
在任務驅動法教學的實施過程中,也存在一些關鍵問題。首先,任務驅動教學法對教師的業(yè)務能力和精力要求更高。教師需要花費大量的時間來進行課程設計,還要根據(jù)教學過程中學生的反饋及時進行調整,對教師來說是一個很大的挑戰(zhàn)。另外,個別學生已經習慣了傳統(tǒng)授課模式,并不想做出改變,就出現(xiàn)了“消極怠工”的現(xiàn)象,對學習任務的完成沒有起到積極的作用。任務驅動法確實能夠提高學生的學習積極性和學習成績,那么應用這種教學方法進行教學改革的嘗試應該要堅持進行并不斷進行完善,讓學生改變對生物統(tǒng)計學課程的畏難情緒,實現(xiàn)課程的可持續(xù)發(fā)展,展現(xiàn)出以統(tǒng)計實踐應用為目標的課程風采。
參考文獻;
[1]李春喜,姜麗娜,邵云,等.生物統(tǒng)計學[M]北京:科學出版社,2013[2]劉國光.任務驅動法在單片機教學中的應用[J]中國職業(yè)技術教育,2005,27(10):74-75
[3]張曉海.任務驅動法在PLC教學中的實踐[J]實驗技術與管理,2009,26(11):131-132
[4]施紅英,黃陳平等.任務驅動法在《醫(yī)學統(tǒng)計學》教學中的實施效果[J]溫州醫(yī)科大學學報,2014,44(3):233-234