以應用為導向的“生態(tài)統(tǒng)計學”教學探索與實踐

秦鐘 章家恩 葉延瓊 李榮華 向慧敏

[摘 要] “生態(tài)統(tǒng)計學”是生態(tài)學及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一。針對“生態(tài)統(tǒng)計學”的課程特點及當前教學過程中存在的實驗和實踐教學內(nèi)容缺乏、學生學習效果不佳、考核方式單一等問題，從課程內(nèi)容的優(yōu)化、教學案例及資源庫的建設、統(tǒng)計學軟件的應用及考核設置等方面，總結(jié)了統(tǒng)計學課程與生態(tài)學實驗、實踐類課程相融合，以及提高學生解決實際問題的能力所進行的探索，為完善與創(chuàng)新生態(tài)學專業(yè)本科學生的統(tǒng)計學教學奠定了基礎(chǔ)，也為其他方法類課程的教學實踐提供了借鑒。

[關(guān)鍵詞] 生態(tài)統(tǒng)計學;應用導向;案例教學;探索實踐

[基金項目] 2018年度廣東省教育廳高等教育教學改革項目“面向生態(tài)文明建設與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的資源環(huán)境生態(tài)類專業(yè)教學綜合改革研究”（粵教高函〔2018〕180號）;2019年度華南農(nóng)業(yè)大學教育教學改革與研究項目“信息化環(huán)境下案例教學法在生態(tài)統(tǒng)計學中的應用”（JG19123）;2019年度華南農(nóng)業(yè)大學質(zhì)量工程項目“線下示范課程建設”（zlgc19050）

[作者簡介] 秦 鐘（1973—），女，寧夏銀川人，博士，華南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院生態(tài)學系副教授，主要從事生態(tài)系統(tǒng)分析與模擬研究;章家恩（1968—），男，湖北廣水人，博士，華南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院生態(tài)學系教授（通信作者），博士生導師，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)學研究;葉延瓊（1976—），女，重慶人，博士，華南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院副教授，主要從事生態(tài)規(guī)劃研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2022）12-0084-04[收稿日期] 2021-06-29

生態(tài)統(tǒng)計學是數(shù)理統(tǒng)計理論在生態(tài)學研究中的具體應用，是科學指導生態(tài)學實驗設計、對實驗結(jié)果進行科學分析的重要工具[1]。它運用數(shù)量統(tǒng)計的原理和方法，分析和解釋生態(tài)學各種現(xiàn)象和實驗調(diào)查資料，并對實驗結(jié)果進行分析，做出符合科學實際的推斷，從而培養(yǎng)學生應用統(tǒng)計分析方法來解決生態(tài)學研究領(lǐng)域中實際問題的能力。2019年，“生態(tài)統(tǒng)計學”被學校列為生態(tài)學本科專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。在該課程的教學過程中，筆者體會到傳統(tǒng)應用統(tǒng)計類課程在教學理念、教學方式與方法等方面存在的不足，也深切認識到不斷完善與創(chuàng)新生態(tài)學專業(yè)本科學生統(tǒng)計學教學的緊迫性。

作為一門應用性、實踐性、操作性很強的方法論科學，“生態(tài)統(tǒng)計學”由于課時限制，實驗和實踐教學內(nèi)容嚴重缺乏，實驗設計只是局限于較少學時的理論介紹，沒有開設相應的實踐課，學生動手操作少，無法將所學內(nèi)容與專業(yè)課程相聯(lián)系。

一、優(yōu)化課程內(nèi)容體系，力求知識點的融會貫通

“生態(tài)統(tǒng)計學”涉及統(tǒng)計學理論和實踐的應用研究，其內(nèi)容包括相對抽象、邏輯性強的統(tǒng)計原理，也包括需進行煩瑣計算的統(tǒng)計方法應用。若采用以理論講解、計算或解題方法訓練為主的傳統(tǒng)教學模式，容易導致學生注意力分散、缺乏學習興趣等問題。另一方面，由于課程內(nèi)容缺乏直觀性、形象性和實際應用能力的訓練，學生無法將所學內(nèi)容與專業(yè)課程相聯(lián)系，不利于實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著生態(tài)統(tǒng)計學方法與研究內(nèi)容的日益豐富，教學課時有限（24學時）、知識點多且分散、與實踐結(jié)合不緊密等問題凸現(xiàn)。為此，從以下幾方面對“生態(tài)統(tǒng)計學”的課程結(jié)構(gòu)、教學內(nèi)容和教學模式方法進行了調(diào)整。

1.為強化生態(tài)統(tǒng)計學的應用性，結(jié)合生態(tài)學專業(yè)本科生培養(yǎng)方案，我們適當刪除了部分與專業(yè)基礎(chǔ)課程、實驗課的教學內(nèi)容相關(guān)但實踐性不強的內(nèi)容（如百分數(shù)資料的統(tǒng)計分析等），增加了與生態(tài)學研究方法與案例、生態(tài)學綜合實驗、群落生態(tài)調(diào)查技術(shù)、土壤微生物與土壤動物調(diào)查技術(shù)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等專業(yè)實驗、實踐課程密切相關(guān)的教學內(nèi)容，并結(jié)合專業(yè)課程設計了教學案例，將抽象化的概念和理論具體化，便于學生理解和掌握學科中需要使用的統(tǒng)計學原理和方法，提高了學習的積極性，并取得了較好的學習效果。

2.注重對相關(guān)概念、公式統(tǒng)計意義的闡釋，而不是理論公式的推導。在教學過程中，盡可能將實驗設計方法、實驗數(shù)據(jù)的整理與描述、假設檢驗、統(tǒng)計軟件的操作等內(nèi)容整合在一個教學案例中，讓學生能夠圍繞某個具體的專業(yè)問題，完成從實驗或?qū)嶒炘O計到數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、結(jié)果解釋的完整過程，增強統(tǒng)計思維能力。

3.將教學的重點從計算過程轉(zhuǎn)向統(tǒng)計方法的理解和選擇，以及對結(jié)果的合理化解釋方面。為此，我們將統(tǒng)計分析軟件引入課堂教學，對于具體統(tǒng)計環(huán)節(jié)，首先講授其基本統(tǒng)計原理，在此基礎(chǔ)上結(jié)合專業(yè)內(nèi)容提出案例，引導學生運用理論知識進行分析，然后借助統(tǒng)計軟件演示具體分析過程和結(jié)果，并加以適當?shù)慕忉尅?/p>

二、以應用為導向，構(gòu)建課程案例教學資源庫

“生態(tài)統(tǒng)計學”是一門以統(tǒng)計分析應用為核心的課程，在教學過程中，恰當運用案例教學，不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣、加深對所學內(nèi)容的理解，同時也能夠提高學生應用統(tǒng)計知識解決生態(tài)學及相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。但現(xiàn)有的專業(yè)統(tǒng)計類教材提供的案例針對性不強，難以讓學生體會到統(tǒng)計分析方法在當前生態(tài)學及相關(guān)學科領(lǐng)域中的具體應用[2，3]。因此，通過各種途徑搜集整理專業(yè)針對性強的案例，及時將產(chǎn)學研成果或當前生態(tài)環(huán)境研究領(lǐng)域用到的具體統(tǒng)計分析方法轉(zhuǎn)化為鮮活的教學內(nèi)容，構(gòu)建以應用能力培養(yǎng)為導向的生態(tài)統(tǒng)計學課程案例資源庫成為“生態(tài)統(tǒng)計學”課程教學改革面臨的當務之急。為此，我們采取了以下幾方面的措施。

1.利用科研資料編寫案例。在備課中，將本團隊在多年科研工作中積累的數(shù)據(jù)資料，以及科研項目獲得的科學數(shù)據(jù)、研究生完成學位論文的實驗數(shù)據(jù)資料精選、整理編寫成案例，便于在課堂上靈活運用。

2.利用文獻資源編寫案例。利用學校圖書館提供的電子資源，搜集、篩選生態(tài)學研究領(lǐng)域的文獻，尤其是生態(tài)學前沿及熱點領(lǐng)域頂級刊物上發(fā)表的科研論文，編寫相應的教學案例。

3.利用生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺編寫教學案例。依托當前生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域大數(shù)據(jù)平臺收集生態(tài)環(huán)境、物種多樣性、自然保護區(qū)等相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合當前普遍關(guān)注的生態(tài)學現(xiàn)象和問題，篩選相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，嘗試編寫教學專題案例。

4.利用其他信息編寫教學案例。廣泛參閱在線精品課程、教學資源庫、教學視頻等，經(jīng)整理、改編后形成教學案例;利用學生在生態(tài)學實驗課、課程實踐、大學生科技創(chuàng)新項目和畢業(yè)設計等素材編寫教學案例。在實施案例教學時，提前將設置的案例通過教學平臺或公用郵箱等進行發(fā)布，引導學生提前查閱資料、整理思路或?qū)W習相關(guān)知識。在課堂中組織學生圍繞案例開展討論、發(fā)表觀點，并適時進行總結(jié)或點評。

三、重視統(tǒng)計學軟件教學，提高上機操作技能

在生態(tài)學研究中，經(jīng)常需要對大量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析處理，這是一項細致而煩瑣的工作，如果完全依靠手工來進行，工作量較大，且難以保證準確性，也得不到較高的精度[4，5]。為了減輕整理和計算大量數(shù)據(jù)的負擔，提高工作效率，需要借助統(tǒng)計學軟件這一工具。在“生態(tài)統(tǒng)計學”課程的教學實踐中，考慮到培養(yǎng)方案、課時安排等情況，我們采用SPSS（Statistical Package for the Social Science，社會科學統(tǒng)計軟件包）作為學生進行數(shù)據(jù)分析和處理的工具。這一軟件操作簡便，兼有數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析、統(tǒng)計繪圖和統(tǒng)計報表功能，且易學易用，是目前眾多高等院校廣泛采用的教學軟件之一[6，7]，也是學生開展數(shù)據(jù)分析與處理、完成畢業(yè)論文的必備工具。在利用這一軟件開展“生態(tài)統(tǒng)計學”授課的過程中，我們采用的做法主要有以下幾點。

1.課前準備好數(shù)據(jù)文件，用于課堂演示和練習。教師在上課前將教學案例中的數(shù)據(jù)整理為可用于軟件運行的數(shù)據(jù)文件，在授課過程中，結(jié)合案例分析穿插演示數(shù)據(jù)文件的操作、統(tǒng)計分析的過程及結(jié)果文件的生成等，然后將數(shù)據(jù)文件實時發(fā)送至學生電腦端，讓學生進行練習，使其熟悉并掌握操作技能，碰到問題時可及時反饋或向教師請教。

2.開放教學資源，便于學生在課下繼續(xù)學習和鞏固，多途徑提升軟件學習及應用效果。在初次開課時，教師將安裝軟件、統(tǒng)計分析的操作指南、視頻教程及配套的數(shù)據(jù)資源上傳至校內(nèi)的網(wǎng)絡教學平臺，課后布置的作業(yè)也實時發(fā)布在教學平臺上，使學生能夠進行多次復習和實踐操作，對希望進行擴展學習的學生也創(chuàng)造了自主學習和提升的條件。

3.統(tǒng)計軟件雖然能夠提高生態(tài)學研究的效率，但從本質(zhì)上來看，僅是一種輔助性手段，而不是單純的軟件操作課。因此，課程教學需讓學生理解生態(tài)統(tǒng)計學的基本理論、基本知識，培養(yǎng)統(tǒng)計學的思維。上機操作過程中，不僅要讓學生掌握軟件操作技能，也應通過深入講解實驗數(shù)據(jù)的特點與類型、各種統(tǒng)計分析方法的應用條件和范圍、分析結(jié)果的判讀與解釋等，加深學生對所學原理與方法的理解，才能達到理想的教學效果。

四、設置多層面、過程化的考核體系

在初次開設“生態(tài)統(tǒng)計學”課程時，考核以課程結(jié)束時的考試或考查的形式來進行。一般采用平時成績（50%）+期末考試成績（50%）的方式，其中平時成績結(jié)合課堂考勤、分析結(jié)果等評分，而期末考試多以生態(tài)統(tǒng)計學相關(guān)的理論知識考核為主，一定程度上存在著重計算結(jié)果輕相關(guān)過程環(huán)節(jié)的問題，不利于全面考查學生應用統(tǒng)計學思維解決實際問題的水平與能力。針對這一情況，近年來我們對生態(tài)統(tǒng)計學考核方式進行了適當調(diào)整，突出課程考核著重學生實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合應用知識能力的特點。調(diào)整的基本做法如下：（1）將生態(tài)統(tǒng)計學理論知識的考核與應用實踐環(huán)節(jié)的考核評價相結(jié)合，設置相同的分值比例。（2）平時成績主要通過應用實踐環(huán)節(jié)進行評定。為突出多樣化和過程性評定的原則，在納入課堂考勤、回答問題這兩個考核指標的同時，將統(tǒng)計軟件上機操作和應用的熟練程度納入考核內(nèi)容，并將進行實驗設計、完成相應的實驗方案作為課后作業(yè)的重要內(nèi)容。（3）期末考試內(nèi)容增加了對生態(tài)統(tǒng)計方法應用的前提或范圍、對結(jié)果的分析與解釋兩方面，考查學生在分析問題、闡釋結(jié)果等方面的準確性和能力。隨著教學案例的不斷豐富，擬設置開放試題，重點考核學生的統(tǒng)計思維能力及綜合利用統(tǒng)計方法分析和解決生態(tài)學實際問題的能力。

近年來，筆者所在的生態(tài)學系開設的生態(tài)學實驗和實踐課程在本科培養(yǎng)方案中的比重不斷提高，在“生態(tài)統(tǒng)計學”這門課程開設之前，已相繼開設了一系列的專業(yè)實踐課程，包括生態(tài)學野外綜合實習、生態(tài)學綜合研究案例與實踐、生態(tài)規(guī)劃案例與實踐、生態(tài)工程與技術(shù)案例與實踐等，這些課程均含有實驗設計和生態(tài)學數(shù)據(jù)的采集、分析。另一方面，生態(tài)學專業(yè)的本科生參加諸如大學生科技創(chuàng)新培育專項、生態(tài)沙盤設計大賽等多種科研創(chuàng)新項目的人數(shù)逐漸增加，開展這些項目研究常需要用到實驗設計和統(tǒng)計分析的知識與技能。此外，生態(tài)學系在校內(nèi)生態(tài)學農(nóng)場開展了本科生生態(tài)種田農(nóng)事訓練，將學生按小組分配一定面積的農(nóng)田，讓他們自行擬定種植方案，完成從作物種植、田間管理、收獲測產(chǎn)或品質(zhì)測定、產(chǎn)品營銷等全過程操作訓練。在課程實踐和科研創(chuàng)新訓練時，學生可圍繞一個專業(yè)問題，完成從實驗設計到數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、結(jié)果解釋的完整過程。生態(tài)學系列實踐、實驗和實訓類課程的開展，不但延伸了“生態(tài)統(tǒng)計學”課程的教學空間，也為不同專業(yè)課程之間的有機融合、相關(guān)教學內(nèi)容與教育資源的有效整合等提供了契機。

結(jié)語

對生態(tài)學及相關(guān)專業(yè)背景的本科生而言，“生態(tài)統(tǒng)計學”課程是關(guān)于生態(tài)學、環(huán)境科學領(lǐng)域的科學實驗的設計、實施，實驗數(shù)據(jù)的收集、整理，以及實驗結(jié)果的分析、解釋和推理的一門專業(yè)課程，具有極強的應用性。以培養(yǎng)學生統(tǒng)計思維為出發(fā)點，通過實施案例教學、強化統(tǒng)計軟件的操作與應用及課程考核方式的調(diào)整等，提高了學生學習的興趣和主動性，運用統(tǒng)計理論與方法分析和解決問題的實踐能力也有了不同程度的提升。

參考文獻

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Application-oriented Teaching Exploration and Practice of Ecological Statistics Course

QIN Zhong1，2，3， ZHANG Jia-en1，2，3， YE Yan-qiong1，2，3， LI Rong-hua1，2，3， XIANG Hui-min1，2，3

（1. College of Natural Resources and Environment， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China; 2. Key Laboratory of Agro-Environment in the Tropics， Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the Peoples Republic of China， Guangzhou， Guangdong 510642， China; 3. Key Laboratory of Agro-ecology and Rural Environment of Guangdong Regular Higher Education Institutions， Guangzhou， Guangdong 510642， China）

Abstract： Ecological Statistics is the core and fundamental course of ecology and related majors. Problems such as the lack of experimental and practical teaching content， the poor learning effect of students and the single assessment method in this subject have been concerned. Aiming at these existing problems， together with the characteristics of this course， the ways of application-oriented teaching reform are discussed from the aspects of the optimization of teaching contents， the establishment of teaching cases and resource database， the utilization of statistical software and the construction of courses assessment. Then the tentative measures including the integration of the statistics courses and the ecological experiment and practice courses， as well as the reinforcement of students ability in solving practical problems are summarized. The reform not only provides a foundation for improving and innovating the statistics teaching of undergraduate students majoring in ecology， but also serves as a guidance to other courses of method and skill.

Key words： Ecological Statistics; application-oriented; case teaching; exploration and practice