前言:我们精心挑选了数篇优质生物统计学论文文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生本论文由整理提供物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践本论文由整理提供方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)加强电子课件及网络平台本论文由整理提供建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没本论文由整理提供有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,本论文由整理提供许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。
在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。超级秘书网
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物本论文由整理提供栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容本论文由整理提供、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
摘要:根据21世纪对生物统计学课程的重新定位,在生物统计学精品课程建设中重点突出了教学方法和教学手段的改革,强化了学生能力的培养。
关键词:生物统计学;精品课程;教学改革
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位。
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革。
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。
在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养。
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
关键词:生物统计学;精品课程;教学改革
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
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【关键词】泡桐属;化学成分;生物活性
玄参科泡桐属Paulownia植物,全属共有7种,分别是白花泡桐[P.fortunei(Seem.)Hemsl.],毛泡桐[P.tomentosa(Thunb.)Steud.],兰考泡桐(P.elongataS.Y.Hu),椒叶泡桐(P.catalpifoliaGongTong),台湾泡桐(P.kawakamiiIto),川泡桐(P.fargesiiFranch.)和南方泡桐(P.australisGongTong),光泡桐[P.tomentosavar.tsinlingensis(Pai)GongTong]是毛泡桐的变种。除东北北部、内蒙古、新疆北部、等地区外全国均有分布,栽培或野生。白花泡桐在越南、老挝也有分布,有些种类已在世界许多国家引种栽培。作为一种优质木材,它不仅在工农业方面有广泛用途,同时它还是一种常用的中草药,其花、叶、皮、根、果古时就有其药用记载。如《本草纲目》记述:“桐叶……主恶蚀疮着阴,皮主五痔,杀三虫。花主傅猪疮,消肿生发[1]。”《药性论》也言:“治五淋,沐发去头风,生发滋润。”近年来医学研究发现其主要作用有:抗菌消炎,止咳利尿,降压止血,同时还具有杀虫作用。
1化学成分
泡桐属植物的化学成分研究始于20世纪30年代初。日本学者最先对泡桐属植物的化学成分进行了研究,1931年MascoKazi等从泡桐叶的树皮和树叶中分离得到糖苷类化合物[2,3]。1959年,KazutoruYoneichi研究了桐木中的木脂素成分,分离得到了丁香苷。随着科学技术的发展,各种色谱分离方法和现代波谱技术应用于天然产物的研究,从泡桐属植物中不断发现新化合物。该属植物中所含化学成分类型主要有环烯醚萜苷、苯丙素、木脂素苷、黄酮、倍半萜、三萜等。其中许多化合物被证明具有一定的生物活性。
1.1苯丙素类化合物苯丙素类化合物在泡桐属植物中分布较为广泛。主要有:(1)木脂素(四氢呋喃骈四氢呋喃类):细辛素(d-Asarinin)[4],芝麻素(d-Sesamin)[5],泡桐素(Paulownin)[6],异泡桐素(Isopaulownin)、(+)-Piperitol[7]等。(2)苯丙素酚类:Verbascoside[8],Isoverbascoside[9]。
1.2环烯醚萜类富含环烯醚萜类成分是泡桐属植物的一大特征,在该属植物中多以成苷的形式出现,广泛分布于桐木、桐皮、桐叶中,花中还未见文献报道。泡桐属中的环烯醚萜成分具有九碳骨架(即C-4去甲基)的环戊烷型、环戊烯型和7,8环氧戊烷型,显示了其在植物分类学上的意义。其取代基位置比较固定,一般1位羟基与1分子葡萄糖成苷,8位为甲基或羟甲基。另外,Soern等从成年毛泡桐的叶部获得两个5,6位为双键的环烯醚萜苷,同时,他还发现成年和幼年的毛泡桐中环烯醚萜苷成分有所不同[10~14]。
1.3倍半萜类李志刚等[15]从毛泡桐的花中分到7个落叶酸型的倍半萜,为首次从该属植物中分到倍半萜类化合物,可能与该类激素促进开花,抑制种子发芽有关,其他部分未发现。
1.4甘油酯类杜欣等[16]从毛泡桐的花中还分到了甘油酯类的化合物及其苷。
1.5其他成分从该属植物中还分离出黄酮类、二氢黄酮类、三萜(主要为熊果酸及其苷[17])、生物碱、多酚、单糖、鞣酸、脂肪酸等多种成分。另外,栗原滕三郎和宋永芳等[18]对泡桐花的精油成分作了色谱、质谱分析,研究了其中的蛋白质、氨基酸、微量元素等营养成分,利用GC/MS技术鉴定出许多长链及芳香族化合物。
1.6植物激素王文芝等[19]对河南兰考泡桐的根、茎、叶中的植物激素进行了研究,利用HPLC技术分离鉴定出了激动素、反式玉米素、激动素核酸等8种激素。
2生物活性
2.1抗菌作用芝麻素对结核杆菌有抑制作用[20],而泡桐花及其果实的注射液(醇提取后用醋酸铅沉淀去杂质制成),体外实验时对金黄色葡萄球菌及伤寒杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、布氏杆菌、革兰菌、酵母菌等均有一定的抑制作用[4]。从泡桐属植物中分到的紫葳新苷Ⅰ对金黄色葡萄球菌和乳链球菌均有抑制作用,最小浓度为150μg/ml,并认为其角甲基是抗菌必要基团[21]。魏希颖等将泡桐花的黄酮提取物作了体外抑菌实验,发现其对金黄色葡萄球菌作用最强,而对黑曲霉、啤酒酵母、产黄青霉无明显的抑制作用[22]。
2.2治疗气管炎泡桐果及花治疗慢性气管炎有一定疗效,临床治疗1341例,有效率为81%,其中临床控制率7%,显效25%[23]。
2.3消炎作用泡桐花可用于治疗炎症感染,临床报道用其治疗16种疾病计244例,均有一定疗效,其中对上感、支气管肺炎、急性扁桃体炎、菌痢、急性肠炎、急性结膜炎的疗效较好,治疗中未发现不良反应和副作用[4]。实验中通过观察泡桐花浸膏对哮喘豚鼠肺病理组织学的影响发现泡桐花浸膏能明显延长豚鼠诱喘潜伏期,优于地塞米松(P<0.001);对肺组织炎性细胞浸润有明显的抑制作用。能减轻炎症反应对哮喘豚鼠肺组织结构的破坏[24]。李寅超等通过实验发现泡桐果总黄酮及挥发油可通过抑制支气管肺泡灌洗液(BALF)中的血嗜酸粒细胞(EOS)聚集而具有一定的抗哮喘气道变应性炎症的作用[25]。
2.4止血作用泡桐属植物中所含丁香苷有明显止血作用。本品注射液用于手术70例,良效(明显止血)30例,占42.9%,有效(出血减少)26例,占37.1%,无效14例[26]。
2.5毒性研究小鼠口服泡桐果乙醇提取物半数致死量为21.4g生药/kg。大鼠口服2g/(kg·d),共21天,一般情况及体重均无异常,内脏病理检查未见中毒性病理形态改变。家兔急性、亚急性毒理实验中,泡桐果煎剂对心、肝、肾、脾、胃均无毒性病理改变。家兔灌服泡桐花浸膏或静脉注射,一般情况及食欲、体重、白细胞等均无明显变化,成人口服上述浸膏或肌肉注射,自觉症状、体温、脉搏及白细胞数等均无明显改变,但有轻度血压下降[4]。已有报道苯丙素苷具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、清除自由基、延缓骨骼肌疲劳、DNA碱基修复、抗凝血、抗血小板凝聚等多种生理活性。从泡桐属植物的树皮和茎部分离得到一个新的呋喃醌酮(methyl-5-hydroxy-dinaphtho[1,2-2′,3′]furan-7,12-dione-6-carboxylate),对hela癌细胞有抑制作用,对polio病毒的brunhildeⅠ型EC50为0.1μg/ml对leonⅢ型EC50为0.1μg/ml[27]。另外,咖啡酸的糖酯类化合物被认为与该植物的颜色改变有关[28]。
2.6杀虫作用泡桐素、芝麻素可增强杀虫剂除虫菊酯的杀虫作用,可有效杀灭蚊蝇及其幼体[29]。
2.7其他作用泡桐属植物还具有止咳、平喘、祛痰、治手足癣与烧伤、消肿、生发等功效[4]。
从以上可知,泡桐属植物化学成分疗效显着且具多样化,但对该属植物的成分研究多集中于毛泡桐种,其他种涉及较少,而对部位的研究则多为桐叶,皮、根,茎次之,花研究的最少。对生物活性的研究则不够深入,其有效部位及有效成分有待进一步确定。
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21世纪是生命科学的世纪,为了适应新时代的发展,生命科学在中学基础教育中有着很重要的地位,近年来我国的高等院校的专业结构已经由单学科性向综合化发展,目前,对于生物教师的职前教育和中学基础教育还有着一定的脱节现象,但在通识教育上存在的问题也是不容忽视的影响人才培养质量的重要因素之一。
1.1通识教育课程体系与目标分离
从现行的课程设置来看,虽然生物科学专业在形式上增设了通识教育课程的模块,也增设一些选修课,但实际上能够真正体现通识教育本质的课程并不太多。目前大学通识事件中最严重的问题就是通识教育课程无法全面覆盖到通识教育目标要求上。由于通识课程内容零散杂乱,缺乏课程设置的逻辑起点。因而导致了通识教育没有形成科学合理的课程体系,课程结构也缺乏系统性。从课程内容看,很多高校存在的问题都一样,就是通识性不足,知识层面多数停留在介绍上,较少涉及到其思想深度上,对学生的精神领域关注不够,很难达到为学生的未来发展搭建宽广综合的基础平台的目的。
1.2将通识教育等同于基础课
过去,不少高校曾将通识教育当作高等教育里为专业教育打基础的基础教育。然而,通识教育被认为是基础教育其实是一种误解,通识教育不直接与专业相联系,它的目标是培养学生的基本素养,包括文化科学知识以及人文关怀的精神等。通识教育与专业教育的联系虽然存在基础性的一方面,却不能将其等同为基础教育。事实上,基础教育可以看作通识教育与专业教育的中间环节,具有通识教育和专业教育两者的一些特性。
1.3缺乏完整、有效的通识教育课程体系
我国教育在中学阶段就开始文理分科,且课程体系中的人文教育内容较为狭窄,到了大学教育阶段,就体现为通识教育内容不够全面,课程设置专业性很强,而通识教育流于形式,只是象征性地开设一些有关人文社会科学的课程,而人文素质的培养不是通过办几场讲座、开几门课程就可以实现的。缺乏一个课程体系能够将通识教育与专业教育完整的融合。没有科学的课程和课程论便不会有科学的教学,因此,课程设置在教育体系中总是处于中心地位,如何建立一个完整、有效的通识教育课程体系已成为目前高等师范院校生物科学专业亟待解决的问题。
2加强通识教育与专业教育的融合
教育是科学化的人文教育与人文化的科学教育的有机整体,主要是以人的全面发展为最终目的的。因此,教育无论在哪一阶段,都需要重视通识教育与专业教育的融合。
2.1促进通识课程和专业课程的交叉综合化
通识教育课程是师范类与非师范类本科生都必须学习这类课程。通识性课程对于师范生来说,既不学习“教什么”,也不学习“如何教”,更不是专业的知识,但学习这些通识性课程,能为师范生提供一个广阔的平台,形成开阔的视野,为师范生教师素质的形成打下基础。当今社会,通才教育正替代专才教育成为教育改革的主流,高等师范院校培养的师范生首先要具有广博的各科基础知识,用更多学科专业知识以外的其他知识,提高自身的科学和人文素养。生物课程在内容上有着极强的学科交叉性,对生物教师的各项知识都有挑战,因此就需要生物教师除了掌握过硬的生物学科知识,还要了解相关学科的知识,因为不同学科直接是相互促进和影响的,生物教师只有全面的掌握相关学科内容,才能使生物教学更加完整的展开。通识教育与生物专业教育间的交叉和渗透,对于长期接受理科思维训练的生物科学学生来说,人文学科知识的学习有利于学生专业知识的学习,能够培养直接思维、发散性思维方式,人文的力量与生物科学的力量以及艺术、思维力量等有效结合,才有助于生物专业方向的发展。为了推进通识教育与专业教育的融合,高等师范院校生物科学专业应该制定人才培养方案,在课程设置上要保证通识性课程所占的比例,促进通识教育与专业教育间的交叉与渗透;在课程结构上,要实现跨学科的有机融合,打破通识课程和专业课程之间的壁垒,使学生具有广泛的综合性和宽厚的知识;在课程内容上,要教给学生最基础性的知识,却能使自然科学内容与人文科学内容相互联系、相互融合,跟上知识更新发展的速度;在课程形式上,要使学生通过学习各种形式的通识课程和专业课程,实现知识的综合化。
2.2提高教师队伍的素养,贯穿通识教育
“百年大计,教育为本;教育大计,教师为本。”加强通识教育与专业教育的融合,不能只依靠几门通识性课程,也不能脱离专业教育课程,而是要借助教师的力量把通识教育贯穿于专业教育教学的全过程,寓通识教育于专业教育之中。要提高生物科学专业教师的个人素养,这样才能有效推进通识教育与专业教育有效融合,才能培养学生拥有科学的思维方式和追求真理的精神,实现学生独立思考的精神层面的问题。一是要通过宣传引导;二是要通过政策激励;三是要通过加强管理,对教师的教学行为进行督促和约束。
2.3在第二课堂中体现通识课程和专业课程融合
通识教育和专业教育都不应仅仅体现在第一课堂上,要实现这二者更好的融合,就要由第一课堂教育和第二课堂课外活动、社会实践和实训实习有机结合,在第一课堂和第二课堂各自的活动融入学会求知、做事、共处和做人的理念。根据高等师范院校生物科学专业人才培养目标的定位,应能使学生通过实践,在生活中体验和推进通识教育与专业教育的融合,这就要求教师要在学生的社会实践和实训实习中有意识的引导学生。另外,在第二课堂中通过举办各种形式的讲座、课外读书活动及其他课外活动来提高学生的身心修养,开阔他们的视野,让学生在学习专业知识的时候,提高专业技能的同时,启发艺术灵感和哲学思考,将专业教育方式与通识教育有机地结合起来。
3结语
(一)创建图表和图形Excel制图功能强大、便捷、图形种类选择性强。Excel提供的统计制图功能,为教师在教学过程中提供了一个有力的工具,使用这一工具可以十分方便地制作课件辅助教学。随着多媒体辅助教学的普及,Excel绘制的统计图在统计教学过程中的应用已相当广泛。在Excel的“插入”菜单项,选择“图表”选项,选择合适的图表类型及其子图类型,选定数据区域,就可以快速绘制出各种美观的统计图形。用户在绘制中或绘制完成后均可通过设计、布局、格式菜单对图表类型、数据、绘图区、坐标轴、图例、网格线、图表标题的格式等进行修改调整,直到满意为止。常见的图表类型有11大类,包括柱形图、折线图、饼图、条形图、面积图、XY散点图、股价图、曲面图、圆环图、气泡图、雷达图。每种大类中包含2至19种子图表类型可供选择。如,在数据资料的整理、直线相关与回归分析的章节教学中,可借助Excel的绘图优势进行绘制常见的统计图及XY散点图,将数据资料转化为更加直观、形象的图形表达方式,有助于学生对数据资料特征的认识及操作能力的提高。
(二)数据资料的统计分析在生物统计分析中使用较多的工具是“数据分析”,因此在使用之前需要先安装“分析工具库”。方法是打开MicrosoftExcel2007工作薄,单击左上角的MicrosoftExcel徽标按钮,在打开的列表中选择“Excel选项”,选择“加载项”,并在“管理Excel加载项”后单击“转到”,然后在打开的“加载宏”对话框中选择分析工具库,点击确定。如果打开的“加载宏”对话框中没有可用的加载宏,建议重新安装Excel2007完整版。使用时打开菜单“数据”,“数据分析”就出现在该菜单的最后一项。在“数据分析”中,生物统计上常用的统计分析工具有直方图、描述统计、抽样、t检验、z检验、f检验、方差分析、相关和回归分析等,可基本满足数据资料统计分析的要求。利用这些分析工具在课堂上演示,既可以解决教学过程中的大量数据的计算问题,又能使学生很容易地理解和掌握相关检验方法的具体操作。
二、SPSS在生物统计学教学中的应用
SPSS原先是statisticalpackageforthesocialscience(社会科学统计软件包)的缩写,是由美国斯坦福大学的三位研究生于1968年研究开发成功,同时成立SPSS公司,是世界上第一个用于大型机的统计软件,也是世界上应用最广泛的专业统计软件之一。随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加,其软件的应用早已不再局限于社会科学界,因此SPSS被赋予了新的含义:StatisticalProductandServiceSolutions(统计产品与服务解决方案)。2009年SPSS公司被IBM并购,因此现在的SPSS是IBM公司推出的一系列用于统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策支持任务的软件产品及相关服务的总称。自被IBM收购之后,SPSS每年的8月中旬都会推出新的版本。目前的最新版本是2013年8月推出的IBMSPSSStatistics22.0。SPSS软件在生物统计教学中有以下优势。
(一)统计分析功能强大SPSS的基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等。在统计分析方面具有完整的数据输入、编辑、统计分析、报表、图形制作等功能。SPSS自带11种类型136个函数,SPSS软件囊括了各类成熟的统计方法与模型,为统计分析提供了全方位的数据整理、统计学算法和统计分析服务。SPSS提供了从简单的统计描述到复杂的多因素统计分析方法。其分析过程包括描述性统计、比较均值、一般线性模型、广义线性模型、混合模型、相关、回归、对数线性模型、神经网络、分类、降维、度量、非参数检验、预测、生存函数、多重响应、缺失值分析、多重归因等几大类。每大类中又分为几个或多个统计过程,如,回归中又分自动线性建模、线性回归分析、曲线估计、二元Logistic回归、多项Logistic回归、有序回归、Probit回归、非线性回归、权重估计、两阶最小二乘法等多个统计过程,而且每个过程中又允许用户选择不同的方法及参数,完全可以满足非统计专业人士的工作需要。
(二)强大的图表分析功能SPSS具有专门的绘图系统,可根据需要绘制条形图、线图、面积图、饼图、高低图、箱图、误差条形图、人口金字塔、散点图、直方图等。也可根据图表构建程序和图形画板模板选择程序快速地设计或定制所需的统计图形,其演示图形系统,可容易地控制创建、编辑图表的时间,大大减少工作量,并且还可以一次创建一个图或表,然后使用作图模板以节省时间。
(三)兼容性较好,具有较强的数据接口SPSS提供的强大的数据管理功能,可帮助操作者使用其他的应用程序和数据库。支持Excel、Dbase、FoxBASE、FoxPRO、Access、SAS等格式的数据文件,通过使用ODBC(OpenDatabaseCapture)的数据接口,可以直接访问SQL(结构化查询语言),访问标准的数据库管理系统,通过数据库导出向导功能可以方便地将数据写入到数据库中。SPSS的图形可转换为其他7种图形文件,其分析结果可保存为*.txt、word、PPT及html格式的文件。这种强大的数据接口能够使数据在不同形式中转换分析,避免录入数据的繁琐步骤,能够大大提高数据分析的效率和速度。
近半个世纪以来,科学技术迅猛发展,新知识、新成果不断涌现,数字化特点凸显。根据2002年度美国国家科学基金会资助的研讨会报告,目前我们收集的数据需求呈指数增长,而数据分析的需求呈二次增长,但统计的专业人才呈线性增长并且目前统计学的教育远远落后于实际需求。邵启满教授“给当今毕业生的建议,就两个字:统计”。我们当前的数理统计课程的教育还处于“非常狭窄的计算机时代前的统计学”,严重滞后于不断发展中的现代统计学。大部分的研究生教科书内容仍然是从统计量到点估计,继而假设检验、回归分析和方差分析等基础知识的呈现及统计方法的推导。课程的教学大纲中也以理论推导为重点,注重统计方法的理论基础和演绎证明,而对于实际应用较多的现代统计方法缺乏介绍,忽视与各种统计软件的结合。因此,我国工科研究生毕业论文实验数据处理手段较为低级,对异常数据缺乏理性说明。我们的研究生往往在学完数理统计课程后,虽然掌握了基本的统计方法和推导,但进入科研工作碰到实际数据时,对数据的收集、处理和分析仍然一筹莫展。这也是促使我们教学理念转换的主要原因,研究生数理统计课程应以现代统计应用为中心,不仅要求学生理解和领会统计思想,还应正确使用统计方法,根据计算结果作出正确的推断,给出合理的解释。
2教学变革的尝试
由于课程的实用性和重要性,学生普遍对数理统计课程比较感兴趣。如何调动学生的主观能动性,变“被动灌输”为“主动探索”,在有限的课时内学习较多的统计知识呢?我们教学变革主要采取如下措施。
2.1教学内容的调整为了避免重复学习,我们对原来本科时已经学习的统计量与抽样分布、参数估计这部分内容只简单复习,温故知新,不再细讲。而对目前生物医学工程中应用较普及的方差分析、回归分析,我们补充了生物医学方面的实例,运用软件进行统计分析,并对运行结果详细讲解。对于教材未介绍的非参数检验和实验设计部分,补充几种常见的统计方法。对于较复杂的多元统计和现代统计学部分,我们引入PBL教学模式,通过分组、问题探究、成果汇报、反思和完善几个步骤,完成学习内容。
2.2教学方式的改进在课程的教学中,我们尽量做到深入浅出,回避复杂的推导、运算和证明,强调对统计思想的理解以及统计方法的运用,同时注重和统计软件的结合。统计从某种意义上说是与数据打交道的科学,没有实际数据的统计分析,不利于学生对统计方法的理解和应用。教学中如果仍然当成数学课程,注重统计理论中定理和公式的推导演算,而缺乏实际的数据分析训练,学生就无法对统计的广泛应用性及重要性有深刻的体会,也不利于保持和提高他们的学习兴趣。我们补充了生物医学方面的实例,通过数据分析,提高他们对统计方法的实际应用能力,也为后续PBL教学的顺利开展做准备。大部分学生在本科阶段已学习Matlab软件,而且工科学生计算机应用能力较强,因此我们要求学生自学一门统计软件(如SPSS、R等)或使用Mat-lab,对所有的实例在软件中实现数据分析。软件输出的是数值或图表,并没有详细的解释、分析和结论,学生必须结合数据背景知识,应用所学统计方法,进行分析推断,最后给出结论和合理的解释。
2.3考核方案的变革注重平时考核,淡化期末考试。考试不是最终目的,只是促进学习而已。因此,成绩是对学生学习情况的全面评价,不仅包括教材知识点的掌握情况,还有自主学习和实际应用的能力。我们将PBL案例分析的评价和期末考试的成绩各设置为50%的比例,鼓励学生自主学习,提高实际数据分析的能力。
3结合PBL教学模式
统计学的飞速发展要求研究生掌握必备的统计基础知识外,能够进行知识的自我更新,具有不断学习现代统计新知识的能力。PBL教学模式在提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生成为自主学习者、终身学习者等方面已被广泛认同。虽然生物医学工程专业研究生基础知识比较扎实,但统计学的发展以及软件的学习交叉,要想学好这门课程并不轻松。在研究生教班开展PBL教学的有利条件是:①教班人数较少,分组进行问题探索可以实现。②学生对数理统计课程比较感兴趣,积极性较高。③现代统计学和计算机科学紧密联系,但医学工程学生计算机应用能力较强,在统计软件的学习和编程方面具有优势。④教研组在数模竞赛培训和本科毕业设计中积累了一些素材,可以将内容完善成PBL问题。我们引入PBL教学模式,进行了初步探索。
3.1前期准备推荐一些统计应用的网站和书籍。简单介绍前沿的方法和知识,补充回归、相关、时间序列分析以及实验设计等内容,对于随机模拟、MC-MC方法也举例说明。教师将原先积累了一些实例设计成若干问题,让学生进行选题,组成学习小组(每组5-8人),确定分工。我们将多元统计分析和传染病预测的案例编写成4个问题,提前半个月交给学生,等他们分组确定后,分别给予一定指导。
3.2问题探究小组成员分工合作,查找文献、学习算法,围绕选定的问题进行准备。通过交流和讨论,将各自学到的知识进行整合,进而运用这些知识重新分析上一阶段提出的问题,思考并提出解决方案。最后,对问题形成一个附有详细统计算法和计算结果的论文报告交给教师。
3.3成果展示和汇报各组将问题的解决方案和结果做成PPT,在课堂上进行汇报。其他小组可以提问和质疑,开展课堂讨论。教师预先阅读各小组的论文报告,引导学生的课堂讨论,针对学生模糊不清的问题进行讲解,强调重点和难点,对每个小组的报告给予建设性意见和评价。
一、临床疗效观察的实验设计问题
在各种医学期刊中,半数以上是疗效观察方面的论著。现择其较普遍存在的统计学问题,结合实验设计基本原则加以讨论。
(一)对照与均衡性测定
国内医学期刊有关临床疗效观察的文章甚多,不少杂志刊登了一些事先未设计对照的文章,其结论难以令人信服。如《用柴葛解肌汤治疗上呼吸感染》一文,报道治愈好转率为97.7%,因无对照,无法断定其效果如何,因此,治愈好转率中含有假像。
对照的方法虽有多种,但对照的基本原则是与实验组齐同可比,最好作均衡性测定。
(二)安慰剂与盲法试验
安慰剂与盲法试验是医研(主要是比较性研究)中常用的科研方法,结果准确、误差性小。安慰剂在形、量、色、味等要与实验药物一样,不能给受试者和执行者任何暗示。这种试验就是双盲法试验。但近年来,尚有人用改良的双盲法,此法分两期:第一期(公开期)试验有效者留,无效者弃。有效者进入第二期(双盲试验),以确定疗效是否系安慰剂的作用。在预防效果观察时可采用该法,临床上应用诸多困难,应视具体情况而定。
(三)样本含量与重复原则
没有足够样本的研究结果,是经不起重复试验的,有的论文凭少数病例观实的结果下结论,是不慎重的。如《重症肺炎并发DIC29例》一文,作者观察脑型患者3例,其中死亡一例,就得出“一般脑型病死率高达57%,本组脑型病死率较低,看来及早用肝素阻断DIC过程,对降低脑型病死率可能具有重要意义”的结论。因无对照,结论不可靠。
(四)随机分组与实验设计类型
随机化分组即每个实验对象有同等机会被抽样(分配)到各组去,而不受任何系统因素的影响。常用的实验设计类型有完全随机设计、自身对照设计、交义设计、配偶设计、随机区组设计、拉丁方设计、正文(析因)设计、序贯设计、半数效量实验设计(动物试验),回顾性与前赡性调查研究设计等。科研设计时应根据研究目的要求选择不同类型的实验设计方法,进行相应的统计处理。
(五)诊断与疗效标准——指标设计问题
健康网讯: 胡良平 军事医学科学院生物医学统计咨询中心 北京 100850
很多在生物医药卫生等研究领域中从事科研工作的人经常提出这样的问题:"为什么我们学了多遍统计学仍不得要领,每到用时就出错?"我的回答是:"问题的症结是你们对统计学的系统性和准确性掌握得不够!"道理很简单,虽然你门学了多遍统计学,但每遍学的内容都大同小异,学的内容少,真正掌握的内容就更少了,而要解决的问题却远远超出了自己所掌握的知识范围;每次几乎都是脱离实际地学统计,从统计学教科书上看到的都是经过统计学工作者加工过的材料,自己面对的却是问题的"原型",在尚未真正学会统计学之前,不会将实际问题转化为统计学问题,用十分有限的"几个招术"去对付各种各样复杂的问题,生搬硬套,张冠李戴,出错也就成为难以避免的事了。事实正是如此,在我国的一些科研成果档案材料中,在许多公开发表的科技期刊的学术论文中,甚至在一些电视和报纸等宣传媒体中,误用和滥用统计学的现象相当普遍,以至于严重影响了我国科技工作的科学性和严谨性。
统计学误用的现状
科技期刊中学术论文是科研工作质量好坏和水平高低的一面镜子,全面而又彻底地映射出科研工作者科研创新的思路、统计研究设计的能力、数据处理的水平、结论的可信程度等综合情况。然而,翻阅我国生物医药卫生等研究领域内科技期刊中的学术论文,不难发现误用和滥用统计学的频率相当高,实在令人震惊!概括起来有以下几个方面:其一,人们在"统计研究设计方面"常犯的错误有:忽视统计研究设计,盲目开展科学研究,实验过程中一旦出现了问题,常常措手不及;实验设计的四个原则(随机、设立、重复、均衡)遵守不严,由于研究者对许多重要非实验因素未加以控制,使各实验组之间缺乏可比性;科研课题本身涉及多个实验因素,研究者常采用单因素设计方法取代多因素设计方法,将原本存在交互作用的多因素之间的关系视为互相独立的关系,从而作出偏离实际、甚至完全错误的结论来。其二,人们在"实验资料的收集和整理"方面常犯的错误有:由于缺乏完善的统计研究设计方案的指导,人们常不能正确地收集和整理观测或实验数据,最典型的事例是:为了考察三种药物对生物体所产生的影响之间的差别有无统计学意义,研究者常选用30只小鼠,将它们完全随机地均分到三个药物组中去,当每组10只小鼠服用一种特定的药物后,要在2、4、6、8、10小时5个不同时间点上观测各组中的每一只小鼠某项或某几项定量指标的数值大小(一般是抽血检测,故不需要处死小鼠),目的是要看药物效应随时间推移的动态变化趋势。很多人在收集此类实验数据时,未对各组内的每一只小鼠做标记,仅仅记下了各组小鼠在各时间点上观测到的数据,但无法明确区分从每一只小鼠身上观测到的是哪5个数据。这就将一个原本属于"具有重复测量设计的资料"错误地当作"独立重复实验设计的资料"了。资料收集时的错误,将直接导致统计分析方法的误用,乃至影响统计和专业结论的正确性。还有人在整理实验数据时,随意将那些自认为"过大或过小"的数据舍弃掉,这不仅使实验研究的真实性受到了破坏,有时还容易失去发现奇迹(如基因的突变)的机会。其三,人们在进行"统计描述和表达"方面常犯的错误有:用统计表表达统计资料时,表中数据的含义未表达清楚,使读者百思不得其解;用统计图表达统计资料时,常用表达定性资料的条图来表达各种定量资料,割裂了数据之间的内在联系;有时随意在坐标轴上标刻度值,使图形反映的升降变化趋势是错误的;用表达正态分布的方法来表达呈偏态分布的统计资料;将百分比与百分率混为一谈;滥用相对数,如用某药物医治某病患者5人,治愈3人,就认为此药的治愈率为60%。其四,人们在选用"统计分析方法"方面常犯的错误有:将t检验和c2检验分别视为处理定量资料和定性资料的"万能工具";不考虑资料所具备的前提条件,盲目套用各种统计分析方法;将在专业上毫无关联的变量强硬地放在一起进行相关与回归分析;用直线回归取代曲线回归。其五,人们在处理"多因素多指标统计资料"方面常犯的错误有:用单因素分析方法取代多因素分析方法,用一元分析取代多元分析,这样无法揭示多因素之间的相互关系和多指标之间的内在联系,容易得出片面的、甚至歪曲事实的结论。
对策与建议
要积极开展科研协作。笔者长期从事统计咨询的一个切身体会是:"实际工作者与统计学工作者之间开展密切的科研协作,对双方都非常有利。"这样一来,实际工作者不仅可以腾出大量时间做专业方面的事,而且可以集中精力投身于改革创新,在本学科领域及相关领域内做出更高水平的科研成果来;而对于统计学工作者来说,有机会将自己学到的数学、统计和计算机等方面的知识用来解决生产和科研实践中的具体问题,不仅是一种有意义的工作,而且是一种享受和快乐。"积极开展交叉学科之间的课题协作",是一个"经济、高效、优质、科学"地完成科研课题的现代运作模式,是信息时代的必然发展趋势。利用Internet网开展科研课题协作,是一个"投资小、见效快、回报大"的举措,是广大实际工作者最明智的选择!每一位实际工作者在运用统计学解决实际问题时,应当建立"有所为和有所不为"的理念,确有把握解决的问题就自己解决,没有把握解决的问题,应当向内行请教或请统计学工作者协助解决。
要参加统计培训。广大实际工作者有自己的专业主攻方向,很难挤出较长时间来学习各种统计学知识,但可以结合自己的研究领域中经常涉及到的统计学问题,有的放矢地去参加一些高水平的短期统计学培训班,带着问题、分专题学习统计学,可以达到事半功倍的效果。医药卫生等科技期刊编辑部,要在"稿约"中尽可能增加对统计学的具体要求,以便提高稿件的质量;每个编辑部应培养一、二名统计学水平较高的编辑(因为仅靠少数兼职统计学编委是远远不够的!),方可真正提高稿件的编审质量。
关键词:《生物统计学》;案例教学法;生物统计能力
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)18-0061-02
一、传统《生物统计学》教学方法效果不佳
《生物统计学》是数理统计的原理在生物科学中的应用,作为动物科学和动物医学类各专业的基础课和必修课,在科学研究和生产中应用十分广泛,对于提高大学生的综合素质十分重要[1]。学习生物统计学的目的不是使学生掌握统计学的数学原理,而是培养学生运用统计学原理进行试验设计、选择正确的方法分析试验结果以及解释分析结果。传统生物统计教学方法为教师在课堂上讲授统计学理论,课后学生做作业;因为教师可以控制课程的内容和进度,所以这种教学方法有利于学生学习知识,但由于学生在课堂中只是被动听课,没有主动参与课堂教学,不利于学生生物统计能力的提高[2]。同时,《生物统计学》中的概念抽象、相互联系、高度结构化,公式多而难记忆,思维方法特殊[3]。研究表明,运用传统方法讲授《生物统计学》,许多人学习了生物统计学的公式和原理,却不会应用《生物统计学》知识解决实际问题,甚至不能正确地描述数据[4]。我们在教学实践中发现,运用传统的授课方法,在课程结束一到两年的时间里,学生会忘记《生物统计学》课堂中学过的大部分知识,在实际问题面前一筹莫展。在有限的时间里,生物统计课教师只能讲授有限的、最常用的统计分析方法,实践中学生可能用到的数据分析方法在课堂中不可能全部讲授,这要求学生有较高的生物统计能力,能够正确运用课堂中没有讲授的生物统计方法解决实际问题。因此,有必要尝试新的教学方法,以解决传统生物统计教学中存在的问题。
二、案例法教学实践
教育学理论告诉我们,如果学习过程能够与知识应用的过程结合在一起,则人们会在未来应用时更容易回想起学过的知识,应用知识的能力较强[5]。学生通过解决与生产实践相近的问题,使他们认识到学习《生物统计学》的重要性,增加学习欲望,通过认真学习,提高生物统计能力,形成正确的统计思维[6]。作为以问题为中心教学方法的一种,案例教学法(case-based lecture)要求学生在教师的指导下解决案例,把学习知识与应用知识有机地结合在一起[2]。从2006年起,我们尝试把案例教学法应用于《生物统计学》教学实践,经过几年的实验和摸索,取得了一些经验和较好的教学效果。
1.案例的设计与课堂组织。在案例教学法实践中,学生通过案例解决方案的学习,使他们知道哪些问题是生产实践感兴趣的,如何利用生物统计学知识解决这些问题,因此,案例设计是影响案例法教学效果最重要的因素。案例要紧密结合实践、生动有趣,才会唤起学生对课程的学习热情,认为课程“有用”,值得认真学习。设计案例时,我们注意做到两点。第一,案例均来自对生产实践的科学研究结果,其知识内容与教学目标相一致;教学实践发现,有些研究结果的数据量过多,用于课堂教学有一定难度,因此,对数据量进行了删减。第二,因为课程是由一系列案例构成的,所以以专业知识为主线组织案例,做到知识内容和案例之间前后关联。在案例教学中,有人认为,教师可以只向学生提供案例,由学生查找解决案例所需要的知识,并找出解答案例的方法,以锻炼学生的自学能力。这样做有两个假设,第一,根据问题,学生能够综合运用已有知识,找出解决问题所需要的新知识,第二,学生能够根据问题需要学会新知识,并运用这些知识解决问题[7]。心理学研究表明,如果掌握了某领域的知识,可以做出正确判断,如果对某领域没有任何背景知识,或者理解错误,往往不能做出正确的判断[8]。生物统计学的特点[3]决定了学生必须具有足够的统计学背景知识,才能正确解决实际问题。由于课程的授课对象是生物统计的初学者,还缺乏生物统计学的思维,而且课时数较少,如动物医学类《生物统计学》的课时只有32学时,因此,在教学实践中,我们没有让学生自己查找解决案例的相关知识,而是在上课前就把课程所需要的知识材料都交给每个学生。我们也试验了只交给大学生案例材料而让学生找出解决案例的方法,结果几乎没有发现有学生能够在规定的时间内找出案例的正确解决方案。教师首先在课堂上对相关知识进行讲解,然后,在课堂上通过指导学生解决案例,给学生创造一个自我学习和思考的环境,使学生通过想、做和说学习《生物统计学》知识,引导学生弄清楚应该采用哪种统计方法分析问题,采用该方法原因是什么,以及有没有其它替代分析方法等。
2.合适的统计学软件。在生物统计学习过程中,应用合适的统计软件可以使学生更加关注解决案例过程的学习,真正实现通过实践学习《生物统计学》,使学生学习的主动性提高,端正对学习生物统计学意义的认识,提高学习效果,显著提高学生成绩[9,10]。生物统计教学用软件好求易学易用,功能完备,SAS软件符合上述两点要求,而且SAS软件占统计市场的份额约为80%,使用人数较多,因此,我们选择SAS软件作为教学软件。几年的教学实践发现,由于在案例教学法实践中应用了统计软件,学生可以集中精力关注解决案例的过程而不是解决案例时具体的计算过程,一旦学生理解了案例的解决方案,解决具体案例所花费的时间很少,生物统计课后作业也不再是一个负担,从而使学生生物统计的兴趣大幅度提高。
3.教师的课堂指导与学生的主动性。研究表明,对于生物统计学的案例教学法,相对于其它课程,如果教师在问题讨论中给予学生较多的指导,有较高的教学热情,则教学效果较好;教师与学生有效的沟通,把解决案例的相关信息传递给学生,拓展学生对学生生物统计学知识的正确理解,激发学生解决案例的热情[3]。但是,学生能否主动参与解答案例是案例教学法成功的关键。因此,在解决案例过程中,应鼓励学生积极参与,为此,我们把平时成绩占总评成绩的比例提高到40%,如果学生在课堂上主动发言,则平时成绩加分。可能其它课程都是传统授课方法,个别学生上课前没有认真阅读教师提供的案例以及教师提供的生物统计学背景知识材料,因此课堂中表现被动。因为一旦有其他学生清楚了案例解决方案,总希望有表现机会,所以教师需要及时发现并对这些学生格外关注,有意识地鼓励他们发言,使他们也有进步的机会。教学过程中还发现,个别同学不认真思考案例的解决方法,但为了增加平时成绩而主动发言,我们采取了对案例解答偏离正确方法的学生只加分、不表扬,而对给出正确案例解答方法的学生,加分的同时予以口头表扬,有效地抑制了这种风气。
三、案例法教学效果评估
我们利用课后作业对教学效果进行实时评估,既发现教学的成功和不足,也找出学生对知识的掌握程度,及时更正学生对知识的误解。要求学生作业写出解决案例的完整报告,内容包括解决案例的SAS程序,SAS运行结果,以及结果的解释等。在教授新内容之前,教师在课堂上对作业进行总结,及时把相关信息反馈给学生。同样地,期末考试既是考察学生的学习效果,也是对教学效果的评估,考试的主要目的是考察学生解决案例的能力,考试内容有解决案例的相关《生物统计学》概念、SAS过程的语法及SAS运行结果的解读等。近年来,期末考试基本上杜绝了不及格现象,试卷成绩平均超过85分,说明学生对本门课程的学习兴趣较高,对课程和学习效果较好。
以前本科大学生毕业前夕,《生物统计学》任课教师经常需要帮助学生处理毕业论文的数据资料,应用案例教学法后没有了这种现象。毕业论文审查中也没有发现论文中有统计分析方面的错误,而且学生能够正确运用课堂中没有讲授的统计分析方法,说明大学生生物统计的应用能力确实得到了提高。
学生对教学的评估可以反映学生对课程的具体感受,2012年学生对课程的评价中,认为“教师的教学使我理解和掌握了该课程的内容,我觉得有收获”的学生占90.4%,“教学内容充实,安排合理,重点突出”的占92.9%,“教师授课能理论联系实际”的占93.6%,“教师鼓励学生参与课堂讨论,发表个人见解”的占94.3%,说明绝大部分学生对这种教学方法是肯定的。
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关键词 生物统计 教学改革 教学方法 多媒体教学
中图分类号:G424 文献标识码:A
On Method of Biostatistics Teaching Reform
Abstract In order to explore the teaching methods of the research, to improve teaching effectiveness, based on many years of practice, on the the biostatistics courses bold reform, teaching contents, methods, means the try. Through reforms to stimulate students' interest in learning, and enhance the usefulness of the course, and achieved good results.
Key words biostatistics; teaching reform; teaching methods; multimedia teaching
生物统计学课程是黑龙江八一农垦大学生命学院开设的一门专业必修课,在生物科学、生物技术和制药工程本科专业均有开设,2012年起,在生物化学与分子生物学硕士专业也开设了该课程。
生物统计学是数理统计在生物学中的应用,是生物学领域科学研究和实际工作必不可少的工具,该课程要求学生具有较扎实的数学基础和较强的逻辑推理能力,一直被认为是生物专业难度较大的课程之一,有所谓的“四难”之说,即教师认为难教,学生感到难懂、难记、难用。因此,该课程的教学改革一直是任课教师致力进行的一个课题。笔者从2005年起,一直从事该课程的教学工作,根据自身及课题组成员多年的教学实践,并以学校进行研究性教学改革为契机,深入进行了教学改革和实验改革的尝试,并且收到了良好的教学效果。现就多年的探索与实践,谈谈自己的体会和思考。
1 精选教学内容,结合实际需要
本门课的学时数较少,只有30学时,因此,在教学内容安排上,一定要精挑细选,既要涉及面广,又要突出重点,而这恰恰是课程改革最困难的环节。笔者经过多年的实践,将授课内容总体分为试验设计和统计方法两大部分,并穿插统计软件介绍,各个小章节各有详略。在内容安排上,考虑到学生已有的基础,避免与已修的数理统计课程内容重复,同时考虑到计算机的普及和大量统计软件的使用,手工计算过程不再作为重点,并尽可能和实际结合,为学生下一步的毕业论文与科研工作打好基础。
具体教学中,对描述性统计部分,虽然内容相对简单,但实用性强,应用广,因此学生必须掌握。着重是统计图、连续性资料的整理方法,其它内容可自学。涉及理论分布、t检验、检验、F检验等知识,重点放在二项分布和正态分布的概率计算,对于原理不过深地纠结。统计推断与方差分析也是一个重点,要求掌握不同统计方法的适用条件,并能够利用EXCEL和DPS、SPSS等统计分析软件进行分析,并结合实验设计,通过实例操作使学生掌握。直线回归与相关分析主要介绍简单相关与回归,学会标准曲线的制作,分析方法的统计软件操作即可。再有就是试验设计,主要是讲清试验设计的原则,并以教师的科研课题为例,讲清设计的基本思想和设计方法。由于所修专业不同,实验设计选择了不同的内容,如生物技术与生物科学专业,删去完全随机区组部分;而对于制药工程专业,则增加了交叉设计、正交设计和均匀设计等内容。
2 改善教学方法,注重案例教学
生物统计学教材大多理论性强,内容枯燥,容易使学生产生厌烦感。照本宣科的传统授课方法,更会使学生一头雾水,失去兴趣,对于培养学生独立思考能力和创造能力十分不利。而且由于教师上完课就走,师生间缺乏沟通,教学质量如何无从知晓,教学效果不佳。因此,在教学中,笔者根据各章教学内容及要求不同,采用了不同的教学方法,增加学生的学习热情。笔者采用最多的是案例教学,即在授课过程中以实例来辅助教学。分两种情况,一是在讲述原理及方法时以实际问题为切入点进行。例如再给制药工程专业进行正交分析设计及统计推断的授课时,以制药专业的一个毕业课题为例,从为什么使用正交设计(适用条件),设计的原理、优势入手,然后再解决问题,这样使学生在学习过程中明确了目的,有的放矢,对理论与应用的掌握程度明显加强。二是在讲述原理及方法时举一些实例来增加趣味性,如在讲解小概率不可能发生原理时,笔者讲述了这样一个事例:在讲台放20支枪和100万美元,20支枪中只有一支有子弹,谁敢拿着枪对着自己开一枪,没有子弹就把100万美元给他。通过这个小例子来让学生弄清楚5%显著性水平的含义,并且很难忘记。还有就是把一些历史资料的情况渗透进入课堂,如在讲解t检验时,给学生介绍从酿酒师到统计主管的哥斯特的典故。1899 年,他在英国都柏林一家酿酒公司做酿酒师,在对酒进行小样本质量控制时发现了t 分布的原理,并以Student作为笔名发表了论文,在讲述过程中还提出在普通工作中也能做出大作为的道理,感觉学生的听课效果明显增强。除此之外,在下课前,教师还布置一些预习问题,让学生自己查阅资料,探寻解决方法,在下节课中回答,通过这种方法,督促学生自主学习,这样就避免了老师讲得眉飞色舞,学生听得昏天黑地的局面。
3 改革教学手段,传统现代结合
传统的教学手段以板书为主,在信息技术高度发展的今天,看似落后,但其在生物统计中的地位却并不能被多媒体完全取代。在讲授一些重要的生物统计原理、公式推导和证明等方面,具有其他教学手段不可比拟的优越性,例如在方差分析、回归相关分析原理推断演示时,利用板书,可以让学生有足够的时间思考,参与到教师的思路中来,及时理解和消化知识。同时,现代多媒体技术的发展和多媒体设备的普及,也使得多媒体教学成为不可或缺的一种教学手段,利用它强大的功能,如容量大,使用方便,可以集图像、音频和视频于一体,丰富了教学的形式,提高了教学的效率,因此,在教学中必不可少。此外,在教学过程中,还利用Newclass计算机教室,让学生新手操作Excel、DPS、SPSS等计算机软件的应用,并完成分析过程,为学生以后的发展奠定基础。因此,我们在传统的板书教学过程中,融入多媒体教学手段,通过两者互补,达到了理想的教学效果。
总之,经过教学改革尝试,所授课班级学生对《生物统计学》的学习兴趣增强了,对统计方法的掌握程度提高了,考试基本都能顺利通过,而且压力大大减轻。在今后的课程教学中,还要不断探索,推陈出新,增加学生学习兴趣,增强实际运用能力,不断提高教学效果和质量。
参考文献
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按照《教育部学科门类、一级学科、二级学科目录》,公共卫生与预防医学的二级学科为:流行病与卫生统计学、劳动卫生与环境卫生学、营养与食品卫生学、儿少卫生与妇幼保健学、卫生毒理学、军事预防医学等。笔者对2006年-2010年间我国部分地区高校公共卫生与预防医学二级学科科技论文统计与分析的文献简要评述如下。
目前,国内外对于2006年-2010年期间,我国高校公共卫生与预防医学二级学科的科技论的统计与分析比较少,仅有山西医科大学孔瑞珍的学位论文《高等院校公共卫生与预防医学科技论文产出的综合评价》对筛选出的27所高校在2003年—2007年间产出的科技论文,经秩和比法逐年统计分析后得知,北京大学、四川大学、复旦大学、华中科技大学等高校具有较高的论文产出能力,提示这些高校在公共卫生与预防医学学科方面具有较强的科研能力,成绩突出。对27所高校预防医学下属二级学科的科技论文产出数量运用秩和比法统计评价后,得出了在各二级学科方面各大学的科研情况以及优势所在:流行病与卫生统计学以第四军医大学和复旦大学为优,劳动卫生与环境卫生学方面复旦大学和华中科技大学表现突出,营养与食品卫生学是第三军医大学和中山大学名列前茅,儿少卫生和妇幼保健学以华中科技大学和安徽医科大学最强,卫生毒理学突出的是第三军医大学和吉林大学[1]。在进行横向比较后发现,各高校5年间每年的论文产出数量相对起伏不大,但高校在各学科的论文产出能力并不均衡,需要发挥所长,弥补不足,既要全面发展,也应重点突出。
其他文献主要是对以某地区的卫生机构或某一高校的公共卫生与预防医学进行研究,例如:温州医学院图书馆赵丽红的《2002-2007年温州医学院医药卫生科技论文产出的计量分析》一文中应用文献计量学的科学方法,对2002-2007年温州医学院(温医)教师在国内生物医药期刊上发表学术论文及SCIE收录国际论文进行定量研究,提供各项指标的统计数据和测评结果。文中利用中国生物医学文献数据库和美国《科学引文索引》按照论文机构分布、论文作者分布、载文期刊分布、基金资助项目产出论文情况统计分析等,得出2002-2007年间,温州医学院国内发文和SCIE论文量均呈现出显著增长的趋势,在数量上和质量上均有很大程度的提高,但就目前而言,与国内一流医学院校尚存在一定的差距[2]。浙江省医学情报所的舒畅和《移植杂志》编辑部的沈敏共同完成的《浙江省各地区医学科技论文计量分析》一文中用中国生物医学文献光盘数据库(CBMdisc)对浙江省11个省辖市在2002-2007年发表的生物医学文献进行统计,按照11个省辖市的总量、省辖市在核心期刊上发表的文献量、11个省辖市排名前五位的学科等进行统计,根据统计结果对浙江省各地区的生物医学水平进行分析,发现浙江省生物医学水平有长足的进步,但地区发展不均衡的现象十分明显,尤其是省属单位占居了主导地位,市级医疗单位难以与他们竞争,该文对以后这些地区的发展提出了建议。
关键词植物生产类;试验统计方法;教学改革
中图分类号G642.0文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)22-0031-02
试验统计方法是高等院校植物生产类(农学、园艺等)专业开设的一门专业基础课,是数理统计原理在生物科学中的具体应用,是一门理论性、应用性和实践性都很强的方法论学科,具有“三多”(内容多、公式多、概念多)、“四难”(教师感到难教,学生难懂、难记、难用)的特点[1],由田间试验设计和生物统计2个部分构成。开展试验统计方法课程,不仅可以培养巩固学生的专业思想,提高综合素质,还可以培养学生发现问题、分析问题、独立解决问题的能力,为毕业设计及职业选择奠定良好的基础[2]。为提高试验统计方法课程的教学质量,进一步激发学生学习兴趣,培养学生的逻辑思维能力,在深入调研的基础上,结合植物生产类本科专业教学计划修订、试验统计方法课程设置等新情况,根据学校发展实际,对该课程进行教学分步改革实践,包括教学目的、教学方法、教学内容等方面内容,效果较好。此外,为了进一步培养和提高学生的实践能力和综合素质,该文结合淮阴工学院植物生产类本科专业试验统计方法课程的教学改革,分析该课程当前教学存在的问题,从教学内容的合理编排、教学形式和教学手段的合理应用等方面进行探索,以期提高试验统计方法的教学效果[3-4]。
1明确课程定位,凝练教学目标
试验统计方法是一门专业基础课,涉及到统计学和概率论等学科的知识,实践性很强,各知识点的联系较密切,大多属于数理统计的内容。传统的教学中,只注重传授基本概念、基本理论等知识,忽略理论知识的实际应用以及锻炼学生能力的问题,学生普遍反映用时无从下手[3]。可见,必须改革传统的教学方式,进一步提高学生分析问题和解决问题的能力,才能促进该课程的广泛应用。大学生科研能力的培养主要体现在发现问题与研究课题的设计与实施2个方面,其中研究课题的设计与实施能力的培养则是本科阶段的主要目标,而试验统计方法的教学可以达到这一培养目标。另外,学习试验统计方法的最终目的是使学生掌握田间试验设计技术和科学的统计分析方法这一从事科学研究的有力工具,能够熟练地应用于具体的实际问题[5]。根据培养学生实际应用能力和思维能力的需要,淮阴工学院将农学、园艺等专业原有的各种试验统计相关课程实行“三统一”,即统一课程名称为试验统计方法、统一课程性质为学科基础课、统一学时为56个学时。同时,进一步明确课程教学目标和教学目的[2-4]。因此,将试验统计方法课程定位为一门工具课、方法课和实验技能课。在确定试验统计方法课程的教学大纲时,综合考虑本科生的培养层次和课时要求,即在教学目标上,要求学生在专业课学习的基础上,通过课堂学习、实验操作、数据处理、撰写课程论文等环节,熟练掌握数理统计理论知识、试验设计以及数据处理技能等内容,达到能独立完成毕业设计和毕业论文的基本要求,并具备在未来工作岗位上独立开展产品研发的基本素质和能力;在授课内容上去粗取精,抓住核心,注重实用。
2合理使用教材,优化教学内容
当前的教学体系中,人才培养的主要落脚点是改善教学内容和课程体系,这也是教学改革的关键[6]。教材贯穿整个教学过程,是进行传授教学的主要载体,是体现教学内容和教学要求的基本工具,不仅是教师进行教学的依据,也是学生获取系统知识的重要来源、提高教学质量的重要保证[7]。为使学生全面、系统地认识和把握试验统计方法这门学科,选择内容全面的精选教材,在教学过程中依据不同的授课对象,有针对性地选择部分内容进行详细讲解,并在博览群书、归纳、整理、总结各家所长的基础上,深切领会试验统计方法教学内容,透彻把握内容间的内在逻辑联系,遵循数学逻辑编排各章节教学内容,使学生容易接受并消化新知识,形成适合专业特色和学生实际需要的课程内容体系。
笔者认为,试验统计方法的教学重点和难点是培养学生的统计学推理思维能力,使其学会从不确定性和概率的视角思考问题[3]。在教学实践中,将教学重点放在统计学基本原理、基本要领和逻辑思维上,让学生尽可能地掌握数据资料的类型、样本大小、设计方法、数据分布、结构等分析方法,熟练使用SPSS、DPS和Excel 等重要统计软件,根据统计结果进行科学合理的解释和分析,提高运用统计学方法解决实际问题的能力。
3改进教学方法,全方位提高教学质量
试验统计方法课程的理论性相对较强,单一的教学形式易导致学生注意力涣散,产生视觉、听觉和思维疲劳,或者会感觉课程内容较枯燥和抽象[8],难以取得良好的教学效果。因此,教师必须认真备课,根据教材各章节的具体情况,借助现代化多媒体教育技术,不断优化教学设计、改进教学方法,实现教学内容与方法的优化组合。在教学过程中,坚持以学生为主体、以教师为主导,采用讲授式、案例式、启发式和讨论式教学,理论联系实际,激发学生学习的兴趣,促使学生积极主动的开展思维活动[4]。为了使学生彻底理解知识,应同时注重讲练结合,如在课堂演示相关例题,可借助SPSS和Excel等统计分析软件,使学生在学习专业知识的同时又能掌握一定的计算机知识,并安排适当的时间让学生动手练习,给学生预留充分消化知识的时间,发挥学生的主动性与积极性,提高学生灵活运用和综合运用统计学知识解决实际问题的能力。
4强化实践教学,实现理论与实践的有机结合
以学生为主体的实践教学环节对于保证教学效果尤为重要。结合植物生产类专业实践教学体系改革,对该课程的实践教学环节进行较大的调整和改革[3]。首先,在课堂教学中增加提问和随堂测验,在每次课结束前留出一定的时间让学生提问,便于教师及时掌握学生消化吸收生物统计理论的情况,及时调整教学进度和教学方法,调动学生在课堂教学中的学习积极性。其次,加强习题训练和作业环节,精心选择具有代表性、普遍性和多样性的课后作业,要求学生独立完成数据的统计分析,对分析结果进行解释和推理,并写出相应的结论,培养学生处理具体数据、解决实际问题的基本技能,为培养学生撰写科研报告的能力奠定基础[2]。再者,为使学生进一步掌握试验统计方法的基本理论和概念,提高学生利用统计分析软件的能力,由学生动手操作相关的统计分析软件,如SPSS、Excel、DPS 等,由此提高学生素质,达到以点带面、扩大学生视野的目的[9]。最后,利用学生毕业设计的机会,进一步提高学生的运用技能,指导学生针对具体课题进行正确的试验设计、实施和统计分析,系统、全面地完成试验课题和毕业论文,使学生能将所学习到的理论知识运用到实践中。
5改革考核方式,促进学习的全面巩固
考试是教学的重要环节,是检验学生学习效果的直接手段,也是衡量教师教学效果的重要方式、反馈教学成果的主要渠道[5]。为了更好地发挥考试的功能,在教学改革过程中针对传统考试作为衡量学生学习效果的应试教育现象,根据淮阴工学院的人才培养定位目标,切实转变思想观念,坚持考试应为教学服务,提高学生应用能力。为全面测试学生对关键知识点的掌握能力和实践动手能力,实行考知识与考方法相结合,考理论与考应用相结合,建立从学习过程、平时作业、上机实验直到期末考试实行定性评价与定量评价相结合的“全程评价、综合评定”的考核评价体系[10]。在教改中尝试实践教学环节的考核,将学生的总评成绩分为平时成绩、笔试成绩及实验测试3个部分,增加平时成绩及实验测试的比重,使其达到30%,笔试成绩占70%。另外,应兼顾学生对基本知识的掌握程度及灵活应用知识和解决实际问题的能力,突出笔试内容的实用性,减少需死记硬背、理论性很强但应用较少的题目[4]。为培养学生脚踏实地的学习态度,规范教师的教学内容和严谨的作风,克服教学过程的“随意性”,以及实现教考分离,由教研组组建试题库,考试试题从试题库中随机抽取。结果表明,采用综合评定的考核方法,学生普遍反映效果良好,既能兼顾一般学生的合格水平,又能突出优秀学生的创造性思维和激发学生能力的发挥,客观地反映学生的真实水平,并能充分调动学生的学习积极性。
6结语
试验统计方法作为植物生产类专业的一门基础课程,同时也是生命科学学科中应用性很强的工具课程。在教学实践中,教研人员主要从凝练教学内容、优化课堂教学环节、丰富教学形式等方面进行初步地改革探索。实践表明,学生不仅提高了使用统计软件以及分析问题和解决问题的能力,而且很好地掌握了试验统计方法的理论知识,达到试验统计方法的教学目标,但仍有很多问题值得进一步的探究[2]。在今后的教学实践中,仍需不断地加强研讨和交流,研究适于实际的教学方法,探索教学规律,优化教学内容,完善教学体系,全面提高教学质量。
7参考文献
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[2] 王学敏.高校《生物统计学》课程教学改革的初步探讨[J].经济研究导刊,2010(9):233-234.
[3] 李六林.提高《生物统计学》教学效果的探讨[J].山西农业大学学报:社会科学版,2009,8(1):94-97.
[4] 朱香萍,李桢,张庭荣.信息时代《生物统计学》教学的探索与实践[J].农业网络信息,2008(2):81-83,87.
[5] 章元明.生物统计学在农科大学生素质教育中的作用[J].高等农业教育,2002(12):68-69.
[6] 黄金林.发酵工程课程教学的思考与探索[J].生物学杂志,2005,22(5):46-47.
[7] 万海清.21世纪生物统计学教材建设初探[J].常德高等专科学校学报,1999,11(2):78-81.
[8] 李玉阁.“生物统计学”课程教学初探[J].生物学杂志,2006,23(5):52-54.
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位。
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革。
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。
在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养。
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
关键词:生物统计学;精品课程;教学改革
一、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位。
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
二、教学方法和教学手段的改革。
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。
在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养。
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。