對《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》教學(xué)改革的思考

邱先進(jìn)，張文英，李俊凱 長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北荊州434025；

主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 荊州434025

生物統(tǒng)計學(xué)是數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的原理和方法在生命科學(xué)中的應(yīng)用，是搜集、整理、分析和解釋生命科學(xué)中隨機(jī)變量的數(shù)量特征和變化規(guī)律的學(xué)科［1］。農(nóng)學(xué)類的生物統(tǒng)計主要研究的是農(nóng)業(yè)相關(guān)所有的生物現(xiàn)象，并通過這些生物現(xiàn)象揭示規(guī)律，從而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此在農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域十分重要。試驗設(shè)計錯誤或分析方法有誤，可能導(dǎo)致研究結(jié)果錯誤，甚至給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失［2，3］。因此，全國農(nóng)業(yè)高校都十分重視《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》課程的教學(xué)。該課程主要包括田間常用的基本試驗方法和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析2大部分，是農(nóng)學(xué)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。如何在規(guī)定時間內(nèi)提高生物統(tǒng)計課程的教學(xué)效率，改善其教學(xué)效果，讓學(xué)生扎實地掌握田間試驗的方法，能熟練對獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，為將來科學(xué)研究打下基礎(chǔ)，是每位從事《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》教學(xué)的老師面臨的嚴(yán)峻現(xiàn)實。

長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院在近30年來對該課程的教學(xué)方式進(jìn)行了不斷探索，本研究結(jié)合近年來迅速發(fā)展的教學(xué)變革進(jìn)行了一些思考。

1 《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》教學(xué)中面臨的突出問題

1.1 課程較難，學(xué)生無法理解

長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院在二年級上學(xué)期開設(shè)該課程，是由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》和《概率論》等該課程所必需的先修課程。但是大一學(xué)生整學(xué)期進(jìn)行大類學(xué)習(xí)，農(nóng)學(xué)相關(guān)的課程中僅僅學(xué)習(xí)了植物學(xué)，其他專業(yè)課基本沒有開設(shè)，導(dǎo)致學(xué)生對農(nóng)學(xué)專業(yè)十分陌生。該課程的特點(diǎn)之一是需要接觸大量田間試驗的相關(guān)實例，而學(xué)生在這方面十分欠缺，因此在理解上存在很大困難。另外，學(xué)生們從未參與過科學(xué)研究活動，也沒有接觸過試驗設(shè)計，因此沒有重視該課程，認(rèn)為學(xué)不學(xué)無關(guān)緊要。從考試情況來看，考試成績呈現(xiàn)正態(tài)分布，多數(shù)學(xué)生僅僅處于及格階段。學(xué)生對基本的計算方法已經(jīng)掌握，但是對細(xì)節(jié)掌握不好；且只懂得如何進(jìn)行簡單的統(tǒng)計分析，完全不懂得如何設(shè)計試驗，更不了解進(jìn)行科學(xué)試驗需要經(jīng)歷哪些步驟［1］。

1.2 課程抽象，理論繁瑣，公式復(fù)雜，學(xué)生毫無興趣

《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計方面的原理和方法解釋生物學(xué)現(xiàn)象、解釋自然規(guī)律的學(xué)科，屬于應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)的一個分支。該課程中含有大量的公式、理論和概念，十分抽象，普通學(xué)生根本難以理解。因此，學(xué)生普遍反映該課程學(xué)習(xí)起來非?？菰?，學(xué)習(xí)積極性不高，甚至有很多學(xué)生根本不上課，考試復(fù)習(xí)時直接記憶書上的公式。此外，為了改善教學(xué)效果，往往會給學(xué)生留課后作業(yè)，幫助他們理解。但是，由于作業(yè)計算量大，需要花費(fèi)大量時間，導(dǎo)致學(xué)生對該課的學(xué)習(xí)更無興趣。

2 《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》教學(xué)改進(jìn)思路

2.1 改變教學(xué)思路，多讓學(xué)生參與科研，以科研帶動課程教學(xué)

《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》是一門與實踐聯(lián)系十分緊密的課程，因此在實踐中讓學(xué)生理解該課程的理論和試驗設(shè)計方法顯得十分必要，因此可以變抽象為具體，變繁瑣為簡單，收到非常好的教學(xué)效果。該課程總課時為60課時，其中理論課為50課時，實驗課為10課時?？梢赃m當(dāng)增加實驗課的比例，在實驗課上多講試驗設(shè)計，將理論課與實驗課融合起來，便于學(xué)生理解。此外，長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院連續(xù)多年來一直開展“兩基三段式”教學(xué)［4，5］，許多學(xué)生在大一結(jié)束時就進(jìn)入老師的團(tuán)隊進(jìn)行科學(xué)研究。對于這樣的學(xué)生，任課老師可以在他們的科研活動過程中與團(tuán)隊老師共同指導(dǎo)，幫助他們正確設(shè)計試驗，順利開展科研，并且指導(dǎo)他們進(jìn)行統(tǒng)計分析。對于沒有參加科學(xué)研究的同學(xué)，可以由參與科研的同學(xué)組成興趣小組，將研究過程對沒有參與科研的同學(xué)進(jìn)行講解，幫助他們認(rèn)識試驗設(shè)計、試驗過程及后期數(shù)據(jù)如何進(jìn)行統(tǒng)計分析。

此外，教師可以多給學(xué)生講解自己科研過程中的實例，幫助學(xué)生理解。如筆者曾從事了水稻粒型基因的挖掘工作，曾經(jīng)構(gòu)建了一些遺傳群體，并進(jìn)行了不同材料之間的比較。該科研活動中需要用到的基本統(tǒng)計學(xué)方法包括統(tǒng)計描述（平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差等）、方差分析、t測驗、χ2檢驗和相關(guān)性分析等［6，7］。可在教學(xué)過程中結(jié)合這些實例給學(xué)生講解，讓他們覺得這門課不是那么遙不可及，能為自己將來進(jìn)行科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)，由此增加他們的學(xué)習(xí)興趣。另外，在講解試驗設(shè)計過程中，教師可以穿插一些曾經(jīng)科研過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，讓學(xué)生明白怎么樣的試驗設(shè)計是好的，在設(shè)計過程中應(yīng)注意哪些問題，避免以后犯錯誤，同時還可以起到活躍課堂氣氛的作用。

2.2 針對課程特點(diǎn)，多種教學(xué)方法相結(jié)合，達(dá)到事半功倍的效果

《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》內(nèi)容抽象，理論性強(qiáng)，枯燥無味，且公式繁瑣、計算量大，因此單一的教學(xué)方法很容易讓同學(xué)們注意力不集中，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。在教學(xué)過程中，需要授課教師根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容采用多種不同的教學(xué)方法。

目前，長江大學(xué)幾乎所有教室都安裝了多媒體。多媒體教學(xué)可以使學(xué)生們對生物試驗有直觀具體的認(rèn)識，部分解決該課程抽象枯燥的缺點(diǎn)，而且可以加快教學(xué)進(jìn)度，因此受到了學(xué)生的一致歡迎。在教學(xué)過程中，可以適當(dāng)增加圖片、視頻等信息，增加學(xué)生的感官認(rèn)識，便于學(xué)生理解，活躍課堂氣氛，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而在進(jìn)行公式推導(dǎo)時，就要在黑板上一步步講解和演算，將推導(dǎo)過程詳細(xì)羅列出來，便于同學(xué)們掌握。

在統(tǒng)計分析部分的講解中，要明確學(xué)生應(yīng)該掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，即如何讀懂分析的結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果解釋生物學(xué)現(xiàn)象，并指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。在計算機(jī)高速發(fā)展的今天，統(tǒng)計學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出了數(shù)量龐大的統(tǒng)計軟件，這些軟件中最具代表性的有Excel、SPSS和SAS等［8～11］。應(yīng)當(dāng)加大軟件講解的力度，著力幫助學(xué)生深入理解數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的應(yīng)用范圍和使用方法，使他們能正確使用軟件，并能讀懂軟件分析的結(jié)果，能根據(jù)結(jié)果對生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

此外，該課程的教學(xué)不能僅限于課堂，要逐步實行開放式教學(xué)。將教學(xué)教案等教學(xué)文件通過網(wǎng)絡(luò)平臺傳給學(xué)生，建立相關(guān)的QQ群，并主動告知自己的電子郵箱，方便與學(xué)生交流。同時要定期安排答疑，遇到學(xué)生反映較多的問題，還可以找集中的時間統(tǒng)一、詳細(xì)再講解一遍。

3 結(jié)語

《生物統(tǒng)計學(xué)與試驗設(shè)計》理論性強(qiáng)，內(nèi)容多，概念公式多，學(xué)生們普遍反映學(xué)習(xí)起來枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣不大，教學(xué)效果也不好。教師在教學(xué)過程中，要通過各種方式調(diào)動學(xué)生的積極性，將抽象的內(nèi)容具體化，使學(xué)生易于接受。同時采用多種教學(xué)手段，幫助學(xué)生理解和掌握課堂上所講的內(nèi)容。另外還要讓學(xué)生多參與科研，在科研中啟發(fā)他們對于該課程的認(rèn)識，并將書本上的知識應(yīng)用在實際科研過程中，以提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。

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