問題導(dǎo)向的《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)方式探索

李春林　周立志

（安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

【摘 要】《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》是將數(shù)理統(tǒng)計和概率論的原理與方法應(yīng)用到生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，指導(dǎo)生態(tài)學(xué)實驗調(diào)查設(shè)計、分析所獲得的實驗數(shù)據(jù)，進而發(fā)現(xiàn)普遍規(guī)律的一門學(xué)科。傳統(tǒng)的生態(tài)統(tǒng)計學(xué)教學(xué)著重強調(diào)原理和公式推演，抽象枯燥，教學(xué)效果不理想。問題導(dǎo)向的教學(xué)方式以問題為中心和驅(qū)動力，圍繞問題來組織生態(tài)統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)活動，將抽象的原理和公式轉(zhuǎn)化為具體的生態(tài)學(xué)實際問題，由教師引導(dǎo)學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)，在分析問題、解決問題的過程中掌握知識，學(xué)會應(yīng)用。問題導(dǎo)向的教學(xué)方式有助于提高《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量，是該課程教學(xué)的有益探索和實踐。

【關(guān)鍵詞】《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》；問題導(dǎo)向；教學(xué)探索

【Abstract】Ecological Statistics is the application of statistics to a wide range of topics in Ecology， encompassing the design of ecological experiments， collection and analysis of data from those experiments and the interpretation of the results. Traditional style of the Ecological Statistics teaching is often boring with poor teaching efficiency. In problem-based teaching， however， questions are in the focus and play an important role in initiating the learning of students. Teaching activities in Ecological Statistics are organized using elaborately designed questions. The abstract theories and formulas are applied in specific questions in practice. Students of Ecological Statistics are active in the learning under the instruction of teachers. They learn the knowledge and how to learn when they are engaged in analyzing and solving problems. The problem-based teaching can improve the teaching efficiency of Ecological Statistics and thus is a good try and practice in the teaching.

【Key words】Biostatistics； Problem-based； Teaching exploration

0 引言

生態(tài)統(tǒng)計學(xué)是運用概率論和數(shù)理統(tǒng)計的原理與方法，指導(dǎo)生態(tài)學(xué)的實驗調(diào)查設(shè)計，分析實驗調(diào)查資料，進而發(fā)現(xiàn)普遍規(guī)律的一門學(xué)科[1]。生態(tài)統(tǒng)計學(xué)主要介紹生態(tài)學(xué)的實驗設(shè)計，實驗數(shù)據(jù)的收集、整理、分析，并推斷、發(fā)現(xiàn)和解釋生態(tài)學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律[2]。

隨著生態(tài)學(xué)的快速發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代的到來，統(tǒng)計學(xué)在生態(tài)學(xué)研究中發(fā)揮著越來越重要的作用，已成為生態(tài)學(xué)實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析不可或缺的工具[3]。因此，生態(tài)統(tǒng)計學(xué)是生態(tài)學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程之一，越來越受到高等院校的重視。如何提高《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量，提升教學(xué)效果，是從事生態(tài)統(tǒng)計學(xué)教學(xué)工作者共同關(guān)注和探索的問題[3-4]。筆者結(jié)合近幾年《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》的教學(xué)實踐，就問題導(dǎo)向的教學(xué)方式在《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用進行了初步探索。

1 傳統(tǒng)生態(tài)統(tǒng)計學(xué)教學(xué)的主要弊端

傳統(tǒng)的生態(tài)統(tǒng)計學(xué)教學(xué)方式以講授基本概念、基本原理、公式推演等為主，忽視應(yīng)用生態(tài)統(tǒng)計學(xué)解決實際科學(xué)問題的能力培養(yǎng)[4]。生態(tài)統(tǒng)計學(xué)是建立在數(shù)理統(tǒng)計和概率論的基礎(chǔ)之上的，理論背景和許多概念很抽象，難以理解。因此，學(xué)生普遍反映生態(tài)統(tǒng)計學(xué)抽象、難學(xué)、難記，更不知如何應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)解決實際問題。教師在教學(xué)過程中也往往發(fā)現(xiàn)該門課程難教，盡管嘗試多種教學(xué)方式，并對學(xué)生作嚴(yán)格要求，教學(xué)效果仍不理想[5]。

筆者在近幾年的教學(xué)實踐中深刻認(rèn)識到，生態(tài)統(tǒng)計學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，更是一門應(yīng)用學(xué)科，教師要教好生態(tài)統(tǒng)計學(xué)，不僅要認(rèn)真研讀生態(tài)統(tǒng)計學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計和概率論等相關(guān)專著，特別是國外優(yōu)秀的生態(tài)統(tǒng)計學(xué)專著[2，6-7]，深入理解生態(tài)統(tǒng)計學(xué)的基本原理，還要開拓思維，鉆研生態(tài)統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，理清教學(xué)邏輯，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)方式，將生態(tài)統(tǒng)計學(xué)與生態(tài)學(xué)的具體案例相結(jié)合，探索適合本課程的教學(xué)方式。

2 問題導(dǎo)向的《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)

2.1 問題導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)涵

問題導(dǎo)向的教學(xué)是從探究問題出發(fā)而開展的教學(xué)方式，具體地說就是教學(xué)過程是在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，以學(xué)生已有知識、生活經(jīng)驗和對周圍世界的認(rèn)識為基礎(chǔ)，為學(xué)生提供自由地探索、質(zhì)疑、學(xué)習(xí)、討論問題的機會，讓學(xué)生通過個人、小組、集體等多種解難、釋疑、嘗試活動，將所學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題的一種新型的教學(xué)形式[8]。

問題導(dǎo)向的教學(xué)方式實質(zhì)上是以問題為中心和驅(qū)動力，圍繞問題來組織教學(xué)活動，著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的思維能力。在此過程中，枯燥乏味的原理和公式被演繹成貼近生產(chǎn)生活實踐的各種案例和問題，學(xué)生學(xué)習(xí)和探索的主觀能動性增強，有助于提高學(xué)生的創(chuàng)造力和解決問題的能力。因此，問題導(dǎo)向的教學(xué)方式有別于傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，有助于促進學(xué)生全面發(fā)展，是一種新的值得嘗試的探索[8-9]。

2.2 問題導(dǎo)向的《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計是將課程和教師的教學(xué)理念轉(zhuǎn)化為教學(xué)實踐的具體步驟，是教學(xué)理論和實踐的結(jié)合點[9]。教學(xué)設(shè)計包括教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)思路等。《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生理解并掌握生態(tài)統(tǒng)計學(xué)的基本原理，能應(yīng)用生態(tài)統(tǒng)計學(xué)的基本思想分析、解決生態(tài)學(xué)的實際問題。在具體的教學(xué)過程中，教師要理清知識點的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生建立邏輯清晰的有意義的知識結(jié)構(gòu)，掌握生態(tài)統(tǒng)計學(xué)的學(xué)科思想和方法體系，并引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用生態(tài)統(tǒng)計學(xué)解決實際的生態(tài)學(xué)問題。教學(xué)思路是指向教學(xué)目標(biāo)的，是達到教學(xué)目標(biāo)的具體路徑[9]。為了達到良好的教學(xué)效果，教師的教學(xué)思路要清晰而連貫，邏輯性強。

問題導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計，首先必須以準(zhǔn)確把握學(xué)生現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)和生活經(jīng)驗為前提，所設(shè)計問題的難易程度要適中，要能夠使學(xué)生在探究和解決問題的過程中復(fù)習(xí)原有的知識，并引向新知識的學(xué)習(xí)，在解決問題的過程中掌握知識，學(xué)會應(yīng)用。其次，設(shè)計的問題要注意邏輯性，引導(dǎo)學(xué)生以整體論的觀點去分析問題、解決問題。這樣的以問題為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計體現(xiàn)了教師主導(dǎo)和引領(lǐng)的作用，是教師工作能動性和創(chuàng)造性的集中表現(xiàn)，也充分體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和開放性[10]。

2.3 教學(xué)實踐和案例分析

在講授配對t檢驗時，以分析不同栽培措施（綠色有機栽培/標(biāo)準(zhǔn)化栽培）對紅心地瓜產(chǎn)量的影響為案例。

首先，讓學(xué)生們把自己假想為要解決這個生產(chǎn)實踐問題的主導(dǎo)者，提出以下問題：要解決的是什么問題？如何將實踐的問題轉(zhuǎn)化為統(tǒng)計學(xué)問題？如何設(shè)計實驗？采用配對設(shè)計還是成組設(shè)計？需要多大的樣本量？可能影響實驗結(jié)果的非試驗因素有哪些？如何降低這些因素的影響？通過共同討論，學(xué)生認(rèn)識到紅心地瓜的產(chǎn)量將受到土壤肥力和水分等非試驗因素的影響，而這些因素在空間上可能有所差異，為了降低這些因素的影響，采用配對設(shè)計，選取相鄰的兩塊地（每塊地面積為一畝）構(gòu)成一組，共設(shè)計6組，每組中一塊地按標(biāo)準(zhǔn)化栽培，另一塊地進行綠色有機栽培。

實驗設(shè)計方案確定之后，接下來所關(guān)心的問題是：在實驗過程中，需要測量哪些指標(biāo)？什么時間測量？測量多少次？用什么統(tǒng)計量來衡量樣本數(shù)據(jù)的平均水平和變異程度？這些問題的提出有助于學(xué)生對整個實驗過程有個清晰的認(rèn)識，使學(xué)生把統(tǒng)計分析、實驗設(shè)計和具體操作過程緊密聯(lián)系起來，有效地鍛煉了學(xué)生獨立自主地發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的能力。

接下來，教師簡要介紹一下所需的知識背景，即配對設(shè)計的統(tǒng)計分析方法，包括配對t檢驗的假設(shè)條件、SAS程序及對結(jié)果的理解等。在這里，教師引導(dǎo)學(xué)生理解t檢驗和U檢驗的異同點，根據(jù)數(shù)據(jù)正態(tài)分布與否選擇合適的統(tǒng)計分析方法，并組織學(xué)生討論配對t檢驗的優(yōu)點及其與單因素方差分析的異同點等。在此過程中，涉及到一些新知識點，教師可簡要介紹，如Wilcoson秩和檢驗、Mann-Whitney U檢驗、Shapiro-Wilk W檢驗等。

最后，教師引導(dǎo)學(xué)生對統(tǒng)計分析結(jié)果進行合理解釋，把統(tǒng)計學(xué)分析與生產(chǎn)生活實踐相聯(lián)系，對兩種栽培措施進行評價，并激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，提出一些與此類似的及更復(fù)雜的問題，供學(xué)生思考。

這種基于真實情境的教學(xué)方式，使學(xué)生對統(tǒng)計學(xué)在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有了整體把握，并將所學(xué)到的知識應(yīng)用到實踐中。在此過程中，原本枯糙、抽象的統(tǒng)計學(xué)原理和公式變得有用起來，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中體會到了統(tǒng)計學(xué)的魅力，對知識點和基本原理的掌握更加牢固，對統(tǒng)計學(xué)的應(yīng)用更加得心應(yīng)手。

3 問題導(dǎo)向的教學(xué)方式在《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》課堂中的教學(xué)效果

3.1 促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)，有助創(chuàng)造力的發(fā)展

問題導(dǎo)向的教學(xué)方式使學(xué)生處于實際問題之中，學(xué)生不再是被動地接受抽象的概念、原理、公式，而是邊學(xué)邊用，在分析問題、解決問題的過程中，主動學(xué)習(xí)所需的知識，構(gòu)建自己的知識體系，由此掌握的知識，得以鞏固，不易忘記。同時，由于問題導(dǎo)向的教學(xué)方式注重學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，鼓勵學(xué)生自由探索，有助于學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。

3.2 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的主觀能動性

通過精巧的問題設(shè)計，使學(xué)生置于真實的問題情境中，激發(fā)學(xué)生分析問題、解決問題的動力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時，也能促進學(xué)生在現(xiàn)有問題的基礎(chǔ)上提出新問題，鍛煉學(xué)生不斷探索，開拓進取的學(xué)習(xí)精神。

3.3 培養(yǎng)學(xué)生合作意識，鍛煉人際交往的能力

問題導(dǎo)向的教學(xué)方式不僅要求學(xué)生開動大腦，探究問題、解決問題，更要求學(xué)生在解決問題的過程中加強合作與交流。隨著學(xué)科間相互滲透，很多問題不是一個學(xué)科能解決的，更不是僅靠一個人的力量能解決的，而是需要多學(xué)科間相互交流、相互配合，將各學(xué)科的優(yōu)勢有機地融合在一起，共同探索，尋找解決問題的最終途徑。問題導(dǎo)向的教學(xué)以多樣的合作形式開展，注重師生間、學(xué)生間的合作與交流，對于加強學(xué)生交流合作的能力具有重要的作用。

4 結(jié)語

問題導(dǎo)向的教學(xué)作為一種新型教學(xué)方式，對教師的專業(yè)發(fā)展和學(xué)生個性發(fā)展、創(chuàng)造力提升等都具有重要的價值[8]。教學(xué)過程不再是按照教科書規(guī)定的內(nèi)容原封不動地介紹給學(xué)生，而是要求教師在對知識非常熟悉，理解非常深刻的基礎(chǔ)上，將其統(tǒng)整起來，轉(zhuǎn)化為問題，在引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的過程中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力。這樣的教學(xué)過程鮮活豐富，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能始終保持高度的自主性和能動性。相比較于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，問題導(dǎo)向的教學(xué)方式有助于提高《生態(tài)統(tǒng)計學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量，是該課程教學(xué)的一種有益探索和實踐。

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