SPSS統(tǒng)計(jì)軟件在生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)課堂及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

孫海艷 湯青林 魏大勇

摘要 生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)是高等院校植物生產(chǎn)類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生的學(xué)科基礎(chǔ)課程，是一門(mén)集理論性 、應(yīng)用性和實(shí)踐性于一體的課程。根據(jù)生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在的問(wèn)題，將 SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件與課程教學(xué)相結(jié)合，在課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)等方面多方位引入SPSS軟件的學(xué)習(xí)和實(shí)踐使用，開(kāi)展應(yīng)用性教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)，本著解決實(shí)際問(wèn)題，以應(yīng)用為主的原則，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用軟件的能力，為提升應(yīng)用類(lèi)課程教學(xué)效果提供參考。

關(guān)鍵詞 生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì);SPSS統(tǒng)計(jì)軟件;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào) S-01 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A ?文章編號(hào) 0517-6611（2020）19-0273-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.19.070

Abstract Biostatistics and experimental design is a basic course for undergraduates majoring in plant production， which combines theory， application and practice. Aiming at the existing problems in the teaching of biostatistics and experimental design， combined SPSS software with the course teaching， SPSS software was applied in classroom teaching and experiment， and practice teaching. The aim is to train the ability of students of using statistical software. In order to cultivate students ability to solve the problems，it should be emphasized on the application and practice in course teaching. This study might be helpful to provide references for improving the teaching effect of applied courses.

Key words Biostatistics and experimental design;SPSS statistical software;Experiment teaching

基金項(xiàng)目 西南大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2017JY060）。

作者簡(jiǎn)介 孫海艷（1975—），女，吉林長(zhǎng)春人，助理研究員，碩士，從事果樹(shù)遺傳育種研究。

收稿日期 2019-12-12

生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)是高等農(nóng)業(yè)院校植物生產(chǎn)類(lèi)、生物技術(shù)類(lèi)等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。生物學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域研究中會(huì)產(chǎn)生大量試驗(yàn)與調(diào)查數(shù)據(jù)資料，該課程為試驗(yàn)提供基本的、常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與資料分析的方法[1]，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確地設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程打下統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)，也為今后開(kāi)展農(nóng)業(yè)科學(xué)研究、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣等打好相應(yīng)的基礎(chǔ)。目前生物統(tǒng)計(jì)已成為生物學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域研究工作中必不可少的工具[2]。然而，生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)是課程內(nèi)容多，概念和原理比較抽象，加上涉及公式和圖表多、計(jì)算量大而繁瑣，若采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，死記硬背一些公式定理，花費(fèi)大量時(shí)間講解公式的推導(dǎo)過(guò)程和計(jì)算步驟，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中感到枯燥無(wú)味，容易導(dǎo)致學(xué)生注意力分散，產(chǎn)生視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和思維疲勞，且學(xué)習(xí)興趣不高[3-4]。學(xué)生普遍反映生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一門(mén)難度較大、理解相對(duì)困難的課程。

SPSS（statistical product and service solutions）是世界上最早的統(tǒng)計(jì)分析軟件，最新版本為IBM SPSS Statistics 25.0。SPSS for Windows由于其操作簡(jiǎn)單，具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備功能，提供完善的數(shù)據(jù)分析服務(wù)方案和圖表展示功能，SPSS軟件提供了從簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)描述到復(fù)雜的多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，比如數(shù)據(jù)的探索性分析、統(tǒng)計(jì)描述、列聯(lián)表分析、二維相關(guān)、秩相關(guān)、偏相關(guān)、方差分析、非參數(shù)檢驗(yàn)、多元回歸、生存分析、協(xié)方差分析、判別分析、因子分析、聚類(lèi)分析、非線性回歸、Logistic回歸等。SPSS軟件分析結(jié)果清晰、直觀、易學(xué)易用。而且可以直接讀取EXCEL及DBF數(shù)據(jù)文件，具有良好的兼容性、界面的友好性，現(xiàn)已推廣到多種各種操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上，它與SAS、BMDP并稱為國(guó)際上最有影響的三大統(tǒng)計(jì)軟件，已經(jīng)在我國(guó)社會(huì)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、自然科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。

為更好地增強(qiáng)生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，針對(duì)目前該課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，筆者探索了應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式，以期進(jìn)一步提高教學(xué)效率。

1 傳統(tǒng)課程教學(xué)模式

生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)是西南大學(xué)園藝園林學(xué)院園藝等本科專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，目前課堂的教學(xué)方式主要是采用多媒體教學(xué)，并結(jié)合少量板書(shū)，主要以教師講授方式為主。要求學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中面對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)能采用正確的統(tǒng)計(jì)方法推斷結(jié)果。課程公式多，計(jì)算比較復(fù)雜，每講解一個(gè)例題或公式的推導(dǎo)步驟要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生需要完成課下布置的習(xí)題和作業(yè)。在計(jì)算過(guò)程中，學(xué)生需要記住或查找相應(yīng)的計(jì)算公式才能進(jìn)行正確計(jì)算，計(jì)算中也需要保證結(jié)果的正確性。為完成教學(xué)任務(wù)，在講課過(guò)程中，教師基本上是滿堂灌，學(xué)生基本上是接受式、被動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式。再加上課程考查形式單一，一般以閉卷筆試為主，且考試內(nèi)容主要注重于理論知識(shí)和基本統(tǒng)計(jì)方法的考核，無(wú)法反映學(xué)生利用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力[5]。

2 探索應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件來(lái)輔助理論教學(xué)的模式

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)作為一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的工具學(xué)科，在教學(xué)內(nèi)容安排上應(yīng)遵循既重視基本理論又重視實(shí)踐的思路[6]。近年來(lái)，隨著高等教育教學(xué)改革的需要，生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程的教育教學(xué)方法也發(fā)生了相應(yīng)變化[7]。結(jié)合多年來(lái)從事生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)和科研工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探索應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件來(lái)輔助理論教學(xué)的模式，在教學(xué)過(guò)程中，多方位引入SPSS軟件的學(xué)習(xí)和實(shí)踐使用，并兼顧傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代化教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生通過(guò)不同的學(xué)習(xí)方式來(lái)加強(qiáng)對(duì)SPSS軟件的操作，增加學(xué)生軟件運(yùn)用能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的技能。

2.1 課堂教學(xué)引入SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的示范與操作

在采用多媒體進(jìn)行課堂授課時(shí)，授課的內(nèi)容為基本概念、原理、公式計(jì)算及推導(dǎo)，通過(guò)講解例題來(lái)讓學(xué)生理解和掌握采用相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)原理和方法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算結(jié)果，得到的相應(yīng)結(jié)論。根據(jù)園藝專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，果樹(shù)多年生、樹(shù)體大，且有些果樹(shù)存在大小年問(wèn)題，果樹(shù)田間試驗(yàn)需連續(xù)多年重復(fù)進(jìn)行，試驗(yàn)數(shù)據(jù)多而復(fù)雜，本著解決實(shí)際問(wèn)題、以應(yīng)用為主的原則，側(cè)重講解基本原理，重點(diǎn)講解統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的合理解釋?zhuān)谧寣W(xué)生吃透統(tǒng)計(jì)理論的同時(shí)，課堂教學(xué)中大膽嘗試SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的示范與操作，在講解例題的計(jì)算過(guò)程后，將例題的SPSS的操作步驟以多媒體課件形式呈現(xiàn)，使難以理解和記憶的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)公式用易于操作和掌握的SPSS軟件輔助或替代，教學(xué)中減少對(duì)復(fù)雜數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)公式的推導(dǎo)及其統(tǒng)計(jì)運(yùn)算。計(jì)算、公式內(nèi)容較多的課程部分，如樣本平均數(shù)、樣本標(biāo)準(zhǔn)差、u檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)、方差分析、直線回歸和相關(guān)、正交設(shè)計(jì)等章節(jié)，建議學(xué)生將電腦帶入課堂，學(xué)生直接在課堂上按照SPSS軟件步驟操作，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得試驗(yàn)結(jié)果，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)化，降低學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的難度，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)練習(xí)可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)軟件操作的熟練程度，學(xué)生在操作軟件的過(guò)程中遇到相應(yīng)的問(wèn)題，教師同時(shí)也可與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)和答疑，在活躍課堂氣氛的同時(shí)，提高了學(xué)生對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣。以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)軟件為輔助的教學(xué)模式，可以大大提高教學(xué)效果。

2.2 開(kāi)展實(shí)踐性教學(xué)

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)作為一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的工具課，其重要性就在于解決實(shí)際問(wèn)題[5]。結(jié)合課程內(nèi)容，增加園藝果樹(shù)、蔬菜等科研工作中的實(shí)際案例，增設(shè)田間實(shí)驗(yàn)課，在校內(nèi)科研基地的田間試驗(yàn)實(shí)習(xí)，一邊讓同學(xué)們認(rèn)識(shí)保護(hù)行、小區(qū)等的形狀及面積等，一邊了解邊際效應(yīng)、生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，讓學(xué)生親自到科研實(shí)習(xí)基地調(diào)查材料獲取原始數(shù)據(jù)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，選取學(xué)生規(guī)范的數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和講解;同時(shí)，對(duì)調(diào)查不符合規(guī)范的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)講，讓學(xué)生了解如何采用正確的方式獲取原始數(shù)據(jù)，并結(jié)合方差分析—數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換這一節(jié)的內(nèi)容，講解如何將數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的反正弦等轉(zhuǎn)換，以滿足方差分析的基本假定條件，便于對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行方差分析。實(shí)踐教學(xué)表明，在提高同學(xué)們動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，使教學(xué)內(nèi)容更適應(yīng)園藝專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)課中的軟件上機(jī)實(shí)踐操作部分，教師布置題目，學(xué)生自己動(dòng)手操作軟件，學(xué)生要將實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)果（圖、表等）和最終結(jié)論（即統(tǒng)計(jì)推斷的結(jié)果）以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式呈現(xiàn)[8]，整個(gè)的SPSS分析數(shù)據(jù)需要通過(guò)E-mail發(fā)送給教師，最后總結(jié)課上教師現(xiàn)場(chǎng)講解并答疑。

2.3 實(shí)行“課堂+課后”雙重教學(xué)模式

課堂上學(xué)生針對(duì)課程內(nèi)容利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)每個(gè)章節(jié)布置作業(yè)供學(xué)生課后利用SPSS練習(xí)，同時(shí)建立在線QQ群，充分促進(jìn)教師和學(xué)生利用課下時(shí)間進(jìn)行課程相關(guān)內(nèi)容的交流與答疑，積極收集學(xué)生的反饋信息，將學(xué)生中出現(xiàn)問(wèn)題多的部分內(nèi)容分享在QQ群中，并且在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)學(xué)生的反饋意見(jiàn)來(lái)調(diào)整教學(xué)方式和方法[9]。通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)操演練，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性，通過(guò)對(duì)期末考試相關(guān)SPSS分析的試題成績(jī)分析可看出，絕大多數(shù)同學(xué)掌握了不同的問(wèn)題應(yīng)采用何種試驗(yàn)設(shè)計(jì)或統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行分析，另外也能對(duì)SPSS軟件的分析結(jié)果進(jìn)行正確解讀，得出正確的結(jié)論。課堂教學(xué)和課后交流的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與SPSS統(tǒng)計(jì)應(yīng)用的有機(jī)融合，提高學(xué)生實(shí)際解決問(wèn)題的能力。

3 SPSS軟件在教學(xué)中的應(yīng)用效果與評(píng)價(jià)

通過(guò)以上方式開(kāi)展SPSS軟件的應(yīng)用教學(xué)，學(xué)生對(duì)實(shí)踐性教學(xué)的反饋效果最好，學(xué)生反映在教師帶領(lǐng)下的田間調(diào)查觀察，身臨其境、真真切切地感受到試驗(yàn)田的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路，切合園藝專(zhuān)業(yè)的實(shí)際需求，讓他們對(duì)這個(gè)方法有更加深入的了解。另外，在課堂上通過(guò)實(shí)際例子展示試驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析的方法，比如研究甘藍(lán)開(kāi)花這一性狀時(shí)，從最初如何規(guī)劃田間試驗(yàn)種植圖到開(kāi)花性狀如何統(tǒng)計(jì)以及統(tǒng)計(jì)結(jié)果的正確分析，加深了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解，驗(yàn)證了一些復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)函數(shù)僅僅靠理論學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作課，借助于計(jì)算機(jī)和SPSS軟件，同學(xué)們可以將理論知識(shí)和實(shí)際操作結(jié)合起來(lái)，同學(xué)們通過(guò)親自動(dòng)手，對(duì)軟件操作有更深刻的理解。另外，學(xué)生通過(guò)練習(xí)解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理、真實(shí)的結(jié)論，加深了對(duì)軟件的理解并能夠發(fā)現(xiàn)自己的不足。

4 SPSS在該課程中進(jìn)一步應(yīng)用的構(gòu)想及其展望

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷應(yīng)用于教育領(lǐng)域，既有大型在線課程平臺(tái)開(kāi)發(fā)的海量在線課程資源，如國(guó)外的 Coursera 、edX、可汗學(xué)院以及國(guó)內(nèi)的學(xué)堂在線、中國(guó)大學(xué) MOOC、網(wǎng)易公開(kāi)課等，其中中國(guó)大學(xué) MOOC平臺(tái)的“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”在線視頻及 可汗學(xué)院的 “統(tǒng)計(jì)學(xué)”公開(kāi)課（中文配音版）視頻更適合地方農(nóng)林院校使用[10-11]。各大高?；贐lackboard、Moodle、清華教育在線、超星泛雅等教學(xué)綜合平臺(tái)搭建的專(zhuān)業(yè)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系，互聯(lián)網(wǎng)資源與課程教學(xué)的融合，推動(dòng)了混合式教學(xué)模式的孕育和發(fā)展[11-13]。借助互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化通訊手段，實(shí)現(xiàn)以“教師為主”向“學(xué)生為主”“課堂為主”向“課堂課外并重”轉(zhuǎn)變的模式[14]，課程組還積極嘗試采用目前更先進(jìn)的“超星學(xué)習(xí)通”等現(xiàn)代化在線教學(xué)新手段，搭建教學(xué)綜合平臺(tái)，在相應(yīng)的課程視頻中有對(duì)應(yīng)的SPSS軟件的操作步驟講解，便于學(xué)生在課后學(xué)習(xí)，視頻學(xué)習(xí)因可反復(fù)回放，可以加深學(xué)生對(duì)課程重難點(diǎn)的理解，緩解了課堂學(xué)時(shí)有限導(dǎo)致的知識(shí)點(diǎn) “消化不良”問(wèn)題[10]，同時(shí)在每一章節(jié)增設(shè)一些習(xí)題，豐富的習(xí)題類(lèi)型可從不同途徑鞏固學(xué)生在課堂所學(xué)的理論知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，在一定程度上可增強(qiáng)其獨(dú)立獲取知識(shí)的意識(shí)和能力，也為滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教師教學(xué)方法的創(chuàng)新提供支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)是高等農(nóng)業(yè)院校生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)非常重要的一門(mén)應(yīng)用課，在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件輔助多媒體理論教學(xué)，開(kāi)展應(yīng)用性教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)，本著解決實(shí)際問(wèn)題，以應(yīng)用為主的原則，強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)生物統(tǒng)計(jì)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)模式的靈活性、趣味性和高效性，使師生在輕松愉快的教學(xué)氛圍中將復(fù)雜、難懂而又乏味的數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)化為淺顯易懂的SPSS菜單式操作，既注重專(zhuān)業(yè)特性又關(guān)注學(xué)生接受能力等個(gè)性特點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容更適應(yīng)園藝專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)。一方面解決了當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)該類(lèi)課程的畏難情結(jié)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生到實(shí)際問(wèn)題中去，實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用”的教學(xué)目標(biāo)，提高學(xué)生解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的同時(shí)，提高課堂效率。

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