谈生物统计实验课程的创新探索

李健壮 付岳林 陈秀双 李兰会

（1.河北农业大学动物医学院，河北保定 071001；2.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001）

医学统计学课程作为动物医药学科领域的重要专业基础课，对学生逻辑思维能力、科研素养以及分析解决问题能力的培养中发挥至关重要的作用。但由于统计课程具有应用数学学科特征，学生学习中需要面对大量的数学符号、数学公式以及计算，更重要的是在数值计算基础上的逻辑推理，因此要学会学懂并能运用基本统计方法解决专业问题，必须付出比其他课程更多的辛苦。这对教师提出了更高的要求，不仅要把握整个课程内容体系，更要领会学生心理，激发学生学习兴趣、发挥其学习主动性，营造积极、探索的学习氛围，使每个学生都能融入其中，体会到学习的探究性、推理的科学性以及开悟的喜悦。

从事教学工作以来，主讲教师一直在探索改革课程教学方法，逐渐认识到实验课程改革创新在统计课中的特殊意义。传统的实验教学停留在对理论知识的验证层面，沿袭以教为中心的实验模式，更多的是控制与支配，学生没有足够的实践空间和思维时间[1]。该教学模式已不能适应现代高等学校“宽口径、厚基础、强能力、高素质”人才培养目标的要求，甚至掣肘了学生综合素质的培养[2]。统计实验本身就是工具，工具的熟练使用必须靠练习，所以实验是学好统计课程的必由之路。实验教学不仅培养学生严肃认真的科学态度、实事求是的科学作风以及团队合作的科学精神，而且能全面提高学生对实验的观察比较、分析总结能力，同时提高学生对未知领域的探索能力。

创新教育的基础在于实践，要培养大学生的创新能力，必须构建良好的实践教学平台。实践性教学在提高学生的综合素质并培养高质量的创新人才中所发挥的作用日益凸显。本文就医学统计实验教学实践的改革和创新、分析和探讨实验教学改革实践过程中采取的措施为例，为农业院校生物统计教学提供一些参考借鉴。

1 鼓励学生开口发表个人观点，营造积极主动学习氛围

为激发学生学习主动性，精心设计每次课程的开篇环节。每次课前对上次课程内容的核心内容或关键问题，由教师提出问题，但不是点名要求某位同学回答，而是大家共同回答。优点一是可以使会的学生一起开口回答，学起来更有信心；二是避免点名提问到某个同学，回答不上来而尴尬为难，能回答上来的同学却没有被提问到，没有表现机会，师生间不能产生和谐的课堂氛围。

在传统的实验教学方式中，教师是活动执行的主体，学生在教师的引导下，对基础理论进行验证，对实验操作技能进行实践。这种被动的学习方法，不仅使学生丧失对实验课的兴趣，而且在具体的实验过程中，他们只是被动地执行，缺乏主动性和创造性，不利于创新精神、科研能力和专业素质的培养。

传统的教学观念认为师生间就是简单的教与学的关系，然而近代教育学发展的成果表明教育其实是一个师生相互学习、相互借鉴的过程[3]。老师在这一过程中应当充分倾听学生的看法与意见，在日后的教学过程中逐步改正不足，本课的课前的提问环节是在听取学生意见后，对原模式进行调整的，该模式取得良好效果，学生学习积极主动性大大提高。在实验教学过程中应当创新教学方法，在与学生沟通交流的基础上研究新方法、新途径，提高学生对教学成果的吸收与接受的能力。实验课上每位同学主动学习，对不清楚的问题讨论解决，融洽的课堂氛围与课堂上的积极表现是学生思维活跃的重要条件。实验教学不仅仅是教学方式的创新，也是对教育体制、师生关系的一种全新探索与把控。在实验中师生之间的交流互动，有利于创造更加和谐有效率的教学环境。对树立以学生为本，以能力培养为核心，以知识-能力-素质全面协调发展的教育理念具有非常重要的意义[4]。

2 实验课程设置探索性内容，提高学生学习兴趣

传统的实验教学模式多以演示性验证性实验为主，教学方法单一，学生按照教师示范进行机械模仿，这种实验教学方式大大的束缚了学生独立思考的能力，缺乏主动性和创造性，不利于创新精神、科研能力和专业素质的培养。探索性实验给学生提供了一个自主设计、独立完成实验的平台，从选题到结项都需要学生全程参与，极大地激发了学生学习兴趣，提高学生勇于探索、敢于创新的积极性，培养了学生科研创新的意识和严谨的科研作风，因此，开展探索性实验对促进创新人才培养具有重大意义。

实验内容着重是对假设检验方法的验证，并在此基础上探索分析输出结果，深入挖掘数值里面包含的意义，从多途径多方法验证这一结果，训练并提升学生发散思维能力。同时将探索性实验延伸到课下，增加了以学生自己身体指标数据为原料的课下分组实验，学生分组共同完成某个指标的探索性分析，并撰写实验报告。

本动物医学专业生物统计课程设有8次16学时实验，第一次为数据收集，学生量测个人身高、体重等生理数据，第二次为描述统计，包括三项内容：一是课上引导学生运用Excel做描述统计，并解读验证输出结果，对其中重要的统计量如标准差和标准误、以及置信区间，对照课本课件找出其计算公式，并用Excel验证其大小关系；二是几何均数的计算，按课本公式计算并以Geomean函数计算；三是正态分布，指导学生运用函数Normdist计算服从标准正态分布的X=-10、-9、……9，10的概率密度函数f（X）和分布函数F（X），并分析f（X）和F（X）的数值变化规律，理解正态分布曲线的特征和区间概率值的变化；进而计算P（-3≤X≤3）的概率。第三次为单样本t检验，包括三项内容：一是利用二项分布直接概率法进行统计推断，在概率计算实践中培养推断思维能力，引导学生在探究过程中获取知识、训练技能、培养创新能力和发展个性[5]；二是单样本Z检验，引导学生使用三种方法进行Z检验推断，（1）利用样本数据计算Z统计量（的标准化），（2）利用Normdist函数，计算相伴概率，（3）估计μ的95%置信区间，三种方法实质是同一方法不同方面解决同一问题；三是利用SPSS进行单样本t检验。第四次课为配对样本t检验，包括两项内容：一是对SPSS单样本t检验结果的详细解读，解读表面效应、抽样误差和本质效应（μ-μ0）大小，并利用Excel估计μ的95%置信区间，计算本质效应μ-μ0大小，让学生理解数值的内涵；二是配对样本t检验，包括SPSS配对样本t检验输出结果解读、对配对数据差值做单样本t检验、Excel成对二样本均值分析t检验，让学生通过比较这三种方法结果的异同，进而理解记忆。第五次课为独立样本t检验，包括三项内容：SPSS独立样本t检验结果解读，Excel的F检验基础上的两样本等方差t检验或异方差t检验，数据正态性检验及数据转换。第六、七次课为方差分析，第八次课为相关回归分析和卡方检验。

实验内容丰富而有序，学生课上动手动脑而收获满满。每次实验课后学生根据课上所学方法对收集的个人身体指标数据进行统计分析，分组分析不同的检测指标，并撰写实验报告。这种延伸到课下的实验操作分析和报告撰写，是统计课程探索性实验的创新应用，是提高学生探究能力和创新能力最好的教学方法，是学生逐步进步的一种绝佳方式，能使学生真正享受到学习的乐趣。

3 强化实验报告撰写和讨论，提升学生综合分析能力

撰写实验报告是对实验过程进行总结和分析的过程，能反映学生对整个实验的掌握程度及对理论知识、实验结果的理解程度，是对实验内容相应章节知识的凝炼和提高[6]。在撰写实验报告的过程中，可以巩固理论基础知识，分析操作中的失误及误差产生的原因，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，同时是培养学生今后撰写科研论文必不可少的环节。书写良好的报告应体现出实验的科学性、理论性、创造性和探究性，同时可以为学生提供思考、选择和发展的空间，并极大地提高实验教学的效率和价值。

动物医学统计课程实验报告并不是复制实验课上老师引导完成的内容，而是课下同学小组经讨论探索共同完成的对身体指标数据的统计分析，且每一组分析不同指标，小组成员通过讨论研究协作来完成实验的探索。从输出结果到解读出实验结论的过程中，同学们可以从多个统计量推断得出结论，从不同方面角度补充推断，讨论带动思维活跃，促进学习的积极性。实验报告最后的分析讨论与实验结论的推断过程同等重要，不但可以分析该课程所涉及的理论知识，还可以比较不同统计方法对同一数据进行操作的优缺点以及使用时应满足的条件等。

每次课前，安排一组同学与全班分享实验报告结果与讨论，其他同学对其报告内容评价，分析其优缺点或存在问题。大家对共同感兴趣问题展开讨论，针对学生提出的问题教师引导学生思考讨论其问题背后所包含的知识，从而加深学生对知识的理解和把握。实验课堂教学中，需营造让每个学生都动手动脑的实验氛围，引导学生从认知上接受，从情感上融洽，从行动上共振[7]。

实验通过教师演示或组织学生亲手操作，把书本知识由微观变为宏观，把抽象变成具体，变无形为有形，是学生掌握知识的重要途径，同时培养学生动手动脑能力通过增设创新性实验，培养学生的创新、探究能力，以及严谨的态度和科学的方法，是实现现代高等学校“宽口径、厚基础、强能力、高素质”人才培养目标的实践。