時間:2023-03-23 15:21:45
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇生物統計學論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
隨著生物科學的發展,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然規律的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生本論文由整理提供物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐本論文由整理提供方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的可靠性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革
(一)加強電子課件及網絡平臺本論文由整理提供建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60-70學時,降到現在的40學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性;(3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒本論文由整理提供有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保證有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,本論文由整理提供許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。
在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
20世紀20年展起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用現代計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。超級秘書網
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有50余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對優秀學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)全方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和科學嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展全方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物本論文由整理提供栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀規律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,最后得出最佳試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業論文(設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。
關鍵詞:生物統計學;精品課程;教學改革
一、引言
隨著生物科學的發展,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然規律的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位。
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的可靠性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革。
(一)加強電子課件及網絡平臺建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60-70學時,降到現在的40學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性;(3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保證有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。轉在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養。
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
20世紀20年展起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用現代計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有50余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對優秀學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)全方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和科學嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展全方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀規律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,最后得出最佳試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業論文(設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。
精品課程是集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的優秀課程。作為精品課程的載體,應具有一流的教師隊伍、一流的教學內容、一流的教學方法、一流的教材、一流的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統計學建設成體現現代教育教學思想、符合現代科學技術和適應社會發展進步的需要、能夠促進學生的全面發展而深受學生歡迎的一門課程。
參考文獻:
[1]何風華,李明輝。生物統計學多媒體教學的探索與實踐[J].江西教育學院學報(綜合),2004,25(6):25~27
[2]洪偉,吳承禎,陳輝,等。精品課程建設的核心:學科、隊伍建設與科學研究[J].高等農業教育,2004,6:50~51.
[3]崔相學。提高學生統計分析素質的實踐與探討[J].成都中醫藥大學學報(教育科學版),2004,6(2):67~68.
一、引言
隨著生物科學的發展,只有定性的結論已不能滿足實踐的需要,實現生物科學結論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統計學是生物學科應具備的基本知識和素質,與生命活動有關的各種現象中普遍存在著隨機現象,大到森林陸地生態系統,小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現為各種各樣的隨機現象,而生物統計學正是從數量方面揭示大量隨機現象中存在的必然規律的學科。因此,生物統計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業的專業基礎課,對后續生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統計作為數理統計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統計學精品課程建設過程中,針對各專業培養目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統計學課程的重新定位
(一)新世紀對生物統計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農業和遺傳統計學首先獲得了發展,在其基礎上發展起來的生物統計學、統計流行病學、隨機化臨床試驗學已經成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產生出的巨量數據,需要新工具來組織和提取重要信息。
將數據轉化為信息需要統計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統計學將會與信息技術密切結合,較少側重傳統數理統計,而會更多注意數據分析,尤其是大型數據庫的處理。生物統計學越來越不同于其它數學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統計學對大學生素質培養的作用。
生物統計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結論有很大的可靠性但有一定的錯誤率,這是統計分析的基本特點,因此在生物統計課程的學習中培養了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結果。
生物統計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數涉及到的是隨機事件,因此,生物統計學不僅是試驗設計與統計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養,這對提高大學生的素質很有必要。
生物統計學包括試驗設計和統計方法兩個有機聯系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內容。通過統計方法的教學除讓學生弄清各種統計方法的內涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質。
三、教學方法和教學手段的改革
(一)加強電子課件及網絡平臺建設。
生物統計學是應用概率論和數理統計原理研究生物界數量變化的學科,而概率統計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60-70學時,降到現在的40學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統計思想的基礎上,掌握常用統計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統計學教學網絡支撐平臺,現有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優勢與學生的認知規律有機結合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規律相結合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內容多,幻燈片變換快,由照本宣科變為照屏宣科,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內容以展示為主,缺乏啟發性;(3)教學內容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內容給學生講解,失去了傳統教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規律緊密結合在一起。在制作課件時,采用啟發式教學方式,精煉教學內容,模仿傳統教學書寫板書的過程,根據教學內容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統教學方法的教姿教態,在授課的過程中與學生保持互動,根據學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規律,在內容沒有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規律的研究。
生物統計學的理論基礎是概率論與數理統計,從這個層面上講,它有非常濃的數學味道,但是它又有別于概率論與數理統計,生物統計學更主要強調的是概率論及數理統計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數理統計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統計方法去掉,也要保證有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統計假設測驗等方面的內容,讓學生掌握生物統計學中所蘊含的概率論及數理統計的思想精髓,從而避免學生亂套統計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發展的前沿動向,探索生物統計學解決前沿問題的理論與方法。
統計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,許多統計的理論與方法也是自生物上的應用發展而來,而且生物統計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現在基因組學、蛋白質組學與生物信息學的蓬勃發展,使得生物統計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。在課程建設中,隨時注意納入生物統計學在前沿領域研究應用的內容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產業主戰場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養
生物統計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業或升學的必備計算機統計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質。
20世紀20年展起來的多元統計方法雖然對于處理多變量的種類數據問題具有很大的優越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發展,使得復雜的數據處理工作變得非常容易,所以充分利用現代計算技術,通過計算機軟件將統計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統計輸出結果與有關解釋,從而使統計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數與達到培養目標所需完成的教學內容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質。
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統計電腦實驗室。現共有50余臺電腦,并連接到校園網。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對優秀學生免費開放,鼓勵他們結合教師的科研活動,應用所學生物統計學知識,學習新的生物統計學知識,掌握應用計算機解決生物統計學問題的技能。
(二)全方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養學生實際動手能力和科學嚴謹的治學態度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展全方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農專期間,主要在作物育種、作物栽培、動物營養等課程實驗與實習中,根據相關內容加入了試驗設計方法以及數據統計分析的相關內容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農科專業變成了理、工、農三大學科均有專業的格局。雖然專業的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數據中挖掘事物的客觀規律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農科專業上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業,結合實驗課教學的改革,對發酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內容全部或部分改為用生物統計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變為試驗條件的優化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結果要求學生使用統計學的方法對進行分析和討論,最后得出最佳試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業基礎課或專業課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養了學生創新思維的能力;從生物統計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統計學知識,轉化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數據的統計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業論文(設計)中要求學生采用恰當的生物統計學方法進行設計與分析,寫出高質量的畢業論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現象中挖掘事物客觀發展規律的能力。
精品課程是集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的優秀課程。作為精品課程的載體,應具有一流的教師隊伍、一流的教學內容、一流的教學方法、一流的教材、一流的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統計學建設成體現現代教育教學思想、符合現代科學技術和適應社會發展進步的需要、能夠促進學生的全面發展而深受學生歡迎的一門課程。
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玄參科泡桐屬Paulownia植物,全屬共有7種,分別是白花泡桐[P.fortunei(Seem.)Hemsl.],毛泡桐[P.tomentosa(Thunb.)Steud.],蘭考泡桐(P.elongataS.Y.Hu),椒葉泡桐(P.catalpifoliaGongTong),臺灣泡桐(P.kawakamiiIto),川泡桐(P.fargesiiFranch.)和南方泡桐(P.australisGongTong),光泡桐[P.tomentosavar.tsinlingensis(Pai)GongTong]是毛泡桐的變種。除東北北部、內蒙古、新疆北部、等地區外全國均有分布,栽培或野生。白花泡桐在越南、老撾也有分布,有些種類已在世界許多國家引種栽培。作為一種優質木材,它不僅在工農業方面有廣泛用途,同時它還是一種常用的中草藥,其花、葉、皮、根、果古時就有其藥用記載。如《本草綱目》記述:“桐葉……主惡蝕瘡著陰,皮主五痔,殺三蟲。花主傅豬瘡,消腫生發[1]。”《藥性論》也言:“治五淋,沐發去頭風,生發滋潤。”近年來醫學研究發現其主要作用有:抗菌消炎,止咳利尿,降壓止血,同時還具有殺蟲作用。
1化學成分
泡桐屬植物的化學成分研究始于20世紀30年代初。日本學者最先對泡桐屬植物的化學成分進行了研究,1931年MascoKazi等從泡桐葉的樹皮和樹葉中分離得到糖苷類化合物[2,3]。1959年,KazutoruYoneichi研究了桐木中的木脂素成分,分離得到了丁香苷。隨著科學技術的發展,各種色譜分離方法和現代波譜技術應用于天然產物的研究,從泡桐屬植物中不斷發現新化合物。該屬植物中所含化學成分類型主要有環烯醚萜苷、苯丙素、木脂素苷、黃酮、倍半萜、三萜等。其中許多化合物被證明具有一定的生物活性。
1.1苯丙素類化合物苯丙素類化合物在泡桐屬植物中分布較為廣泛。主要有:(1)木脂素(四氫呋喃駢四氫呋喃類):細辛素(d-Asarinin)[4],芝麻素(d-Sesamin)[5],泡桐素(Paulownin)[6],異泡桐素(Isopaulownin)、(+)-Piperitol[7]等。(2)苯丙素酚類:Verbascoside[8],Isoverbascoside[9]。
1.2環烯醚萜類富含環烯醚萜類成分是泡桐屬植物的一大特征,在該屬植物中多以成苷的形式出現,廣泛分布于桐木、桐皮、桐葉中,花中還未見文獻報道。泡桐屬中的環烯醚萜成分具有九碳骨架(即C-4去甲基)的環戊烷型、環戊烯型和7,8環氧戊烷型,顯示了其在植物分類學上的意義。其取代基位置比較固定,一般1位羥基與1分子葡萄糖成苷,8位為甲基或羥甲基。另外,Soern等從成年毛泡桐的葉部獲得兩個5,6位為雙鍵的環烯醚萜苷,同時,他還發現成年和幼年的毛泡桐中環烯醚萜苷成分有所不同[10~14]。
1.3倍半萜類李志剛等[15]從毛泡桐的花中分到7個落葉酸型的倍半萜,為首次從該屬植物中分到倍半萜類化合物,可能與該類激素促進開花,抑制種子發芽有關,其他部分未發現。
1.4甘油酯類杜欣等[16]從毛泡桐的花中還分到了甘油酯類的化合物及其苷。
1.5其他成分從該屬植物中還分離出黃酮類、二氫黃酮類、三萜(主要為熊果酸及其苷[17])、生物堿、多酚、單糖、鞣酸、脂肪酸等多種成分。另外,栗原滕三郎和宋永芳等[18]對泡桐花的精油成分作了色譜、質譜分析,研究了其中的蛋白質、氨基酸、微量元素等營養成分,利用GC/MS技術鑒定出許多長鏈及芳香族化合物。
1.6植物激素王文芝等[19]對河南蘭考泡桐的根、莖、葉中的植物激素進行了研究,利用HPLC技術分離鑒定出了激動素、反式玉米素、激動素核酸等8種激素。
2生物活性
2.1抗菌作用芝麻素對結核桿菌有抑制作用[20],而泡桐花及其果實的注射液(醇提取后用醋酸鉛沉淀去雜質制成),體外實驗時對金黃色葡萄球菌及傷寒桿菌、痢疾桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、布氏桿菌、革蘭菌、酵母菌等均有一定的抑制作用[4]。從泡桐屬植物中分到的紫葳新苷Ⅰ對金黃色葡萄球菌和乳鏈球菌均有抑制作用,最小濃度為150μg/ml,并認為其角甲基是抗菌必要基團[21]。魏希穎等將泡桐花的黃酮提取物作了體外抑菌實驗,發現其對金黃色葡萄球菌作用最強,而對黑曲霉、啤酒酵母、產黃青霉無明顯的抑制作用[22]。
2.2治療氣管炎泡桐果及花治療慢性氣管炎有一定療效,臨床治療1341例,有效率為81%,其中臨床控制率7%,顯效25%[23]。
2.3消炎作用泡桐花可用于治療炎癥感染,臨床報道用其治療16種疾病計244例,均有一定療效,其中對上感、支氣管肺炎、急性扁桃體炎、菌痢、急性腸炎、急性結膜炎的療效較好,治療中未發現不良反應和副作用[4]。實驗中通過觀察泡桐花浸膏對哮喘豚鼠肺病理組織學的影響發現泡桐花浸膏能明顯延長豚鼠誘喘潛伏期,優于地塞米松(P<0.001);對肺組織炎性細胞浸潤有明顯的抑制作用。能減輕炎癥反應對哮喘豚鼠肺組織結構的破壞[24]。李寅超等通過實驗發現泡桐果總黃酮及揮發油可通過抑制支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的血嗜酸粒細胞(EOS)聚集而具有一定的抗哮喘氣道變應性炎癥的作用[25]。
2.4止血作用泡桐屬植物中所含丁香苷有明顯止血作用。本品注射液用于手術70例,良效(明顯止血)30例,占42.9%,有效(出血減少)26例,占37.1%,無效14例[26]。
2.5毒性研究小鼠口服泡桐果乙醇提取物半數致死量為21.4g生藥/kg。大鼠口服2g/(kg·d),共21天,一般情況及體重均無異常,內臟病理檢查未見中毒性病理形態改變。家兔急性、亞急性毒理實驗中,泡桐果煎劑對心、肝、腎、脾、胃均無毒性病理改變。家兔灌服泡桐花浸膏或靜脈注射,一般情況及食欲、體重、白細胞等均無明顯變化,成人口服上述浸膏或肌肉注射,自覺癥狀、體溫、脈搏及白細胞數等均無明顯改變,但有輕度血壓下降[4]。已有報道苯丙素苷具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、清除自由基、延緩骨骼肌疲勞、DNA堿基修復、抗凝血、抗血小板凝聚等多種生理活性。從泡桐屬植物的樹皮和莖部分離得到一個新的呋喃醌酮(methyl-5-hydroxy-dinaphtho[1,2-2′,3′]furan-7,12-dione-6-carboxylate),對hela癌細胞有抑制作用,對polio病毒的brunhildeⅠ型EC50為0.1μg/ml對leonⅢ型EC50為0.1μg/ml[27]。另外,咖啡酸的糖酯類化合物被認為與該植物的顏色改變有關[28]。
2.6殺蟲作用泡桐素、芝麻素可增強殺蟲劑除蟲菊酯的殺蟲作用,可有效殺滅蚊蠅及其幼體[29]。
2.7其他作用泡桐屬植物還具有止咳、平喘、祛痰、治手足癬與燒傷、消腫、生發等功效[4]。
從以上可知,泡桐屬植物化學成分療效顯著且具多樣化,但對該屬植物的成分研究多集中于毛泡桐種,其他種涉及較少,而對部位的研究則多為桐葉,皮、根,莖次之,花研究的最少。對生物活性的研究則不夠深入,其有效部位及有效成分有待進一步確定。
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0引言
當前,我國的高等教育正處在改革和發展的關鍵時期,高等教育如何才能更好地適應新時代的發展和需要,這是每一個從事高等教育的人必須認真思考的問題.全面深化高等教育綜合改革的工作也在有序推進.高校應該在人才培養模式和實踐教學等關鍵環節進行綜合改革,高校教師應該加強教學研究和教學改革工作,對人才培養模式進行改革.其中,課程教學內容、教學方法以及考核方式等方面的改革尤顯重要.下面將對普通高等師范院校“生物統計學”課程如何改革考核方式進行一些探討.
1“生物統計學”課程的地位和作用
“生物統計學”是一門應用數學,是高等師范院校生物學專業本科生的專業基礎課程.該課程要求學生能夠運用統計學原理和方法來分析和解釋生物學界的各種現象,對實驗所獲得的數據能進行科學分析,從而做出符合實際的推斷,生物統計學已成為生物科學研究所必需的重要手段.實驗設計本身并不是生物統計學的內容,但是,只知道統計分析方法,而不知道如何設計符合統計學要求的實驗,知識并不系統、全面.因此,多數統計學教材都加入了實驗設計的內容.通過學習實驗設計的內容,可以使學生掌握正確的數據收集、整理和分析的方法,并掌握常用的實驗設計方法(簡單實驗設計、單因素實驗設計、兩因素實驗設計、多因素實驗設計),為完成其他專業課程的學習、畢業論文以及以后從事科學研究工作奠定基礎,這對學生分析和解決問題能力的培養起著重要的作用.按照目前高等教育綜合改革對人才培養模式的要求,學生應該具備較強的綜合能力,而這些能力需要通過扎實的科技知識訓練和系統的能力培養來實現.此外,生物統計學也是培養和提高大學生科技素質的一個很重要的方面.由于生物統計學要求學生具有一定的數學基礎和較好的邏輯推理能力,普通高等師范院校的生物學專業雖然在大一時開設了高等數學這樣的基礎課,但是,數學基礎仍然相對較差,所以,該課程一直被認為是生物學專業最具難度的課程之一.
2“生物統計學”課程考核方式現狀分析
課程考核是教學的必要環節,既能檢驗學生對知識的掌握程度,又可以衡量教師的教學效果.現階段我國許多高校的考試制度缺乏合理性和靈活性,如在課程的期末考試中規定必須要通過完成試卷的方式來考核,有的高校還規定必須具有一定數量的題型.傳統的考核方式主要以考試(閉卷或開卷)為主,試題的內容主要體現在基本概念、基本原理和相關的統計分析方法的應用,期末考試成績基本決定了課程的學期綜合成績.但是,不同的課程有不同的特點和要求,就生物統計學課程而言,考試的考核方式雖然可以通過讓學生完成相應題目來考察學生對生物統計學原理的掌握及運用能力,但是,完成試題的過程需要使用計算器進行大量的運算,而在實際運用環節中,很少會使用計算器進行計算,都是通過相關的統計軟件來進行統計分析.由此可見,通過完成試卷來考核的方式與實際應用脫節,缺乏合理性.此外,由于普通高等師范院校生物相關專業學生數學基礎稍顯薄弱,所以,這種傳統的完成試題的考核方式會導致學生的考試分數不理想,不及格的學生比例較高.從生物統計學的教學目標來看,主要由試卷考核來評價學生的學習效果顯得不夠全面.前述考核方式可能還存在以下一些不足之處:首先,部分高校的課程總評成績由考勤成績、平時成績和期末成績三部分組成,各部分所占比例不同.
這種考核方式在一定程度上重視了學生的課題出勤率和平時完成作業的情況,避免了期末考試成績在課程學期總成績起主要作用的弊端.但是,部分同學在平時完成課后作業的過程中,由于沒有學會相應的知識,無法獨立完成作業,于是采用抄襲的方法來完成作業,這樣就無法通過完成作業的過程來鞏固相應的理論知識.其次,與多數課程一樣,部分學生平時不認真學習,考前通過突擊復習,即便考試通過,但是對知識掌握不牢靠,一段時間后就會忘記所學知識,當然更談不上會運用統計學知識來解決生物學問題,到做畢業論文需用到統計學知識時,很多學生顯得毫無頭緒.第三,學生雖然掌握了統計學的基本理論知識,但缺乏基本的統計思維能力和實踐經驗,對理論知識不能靈活運用,也不能舉一反三.這樣的一些考核方式將學生引向了一種為了應付考試而學習的軌道,學生為了完成試題,需要花大量時間去進行計算,理論與實踐脫節,當然會限制學生學習主動性和積極性的發揮.對于“生物統計學”這種注重分析和應用能力并且實踐性較強的課程而言,這樣的考核方式不夠靈活,也不能使學生有較好的學習效果.
3“生物統計學”課程考核方式的改革探索
高等教育綜合改革要求改變人才培養模式,培養出創新性人才是當下時代的需求.這樣就要求學生擁有較強的學習能力以及運用所學的專業知識解決實際問題的能力.課程的考核是教學活動的必要環節,靈活合理的考核方式能很好地促進學生鞏固教材上的學習內容,并培養其解決實際問題的能力.為了達到上述教學目標,對生物統計學課程進行考核方式的改革是必要的.在教學工作中,可以根據高等教育綜合改革的具體要求,按照教學目標,對考試觀念、內容和形式等方面進行改革,充分發揮考核的功能.改變傳統的課程總成績的測評方式,將考勤成績、平時成績、統計軟件應用成績、期末考核成績相結合而綜合考核.考勤成績可以督促學生進入教室聽課;平時成績可以督促學生通過完成作業來加強對所學理論知識的掌握,只是,要避免學生為了平時作業的成績較好而去抄襲作業的情況發生;統計軟件的應用已經普及,通過統計軟件應用這個項目的考核,可以督促學生掌握相應的統計軟件的使用方法;期末考核內容可以結合學生之前學過的專業知識以及將要進行的畢業論文內容,學生可以查閱有關參考資料后選擇一個小的研究課題,獨立設計實驗,并能夠獨立完成相關的統計分析內容,最后給予合理的生物學解釋.生物統計學的教學主要是培養學生如何進行實驗設計,如何收集并整理數據,并能用相關的統計分析方法分析出結果,最后得出相應的專業解釋的能力.因此,教師首先要轉變觀念,認識到大趨勢下進行高等教育綜合改革的必要性,認識到人才的培養模式要有所調整,認識到教學改革的重要性.
對于生物統計學的教學,教師應根據學生的知識基礎和學習能力,因材施教,以培養學生綜合運用統計學原理和知識為目標,重點培養學生運用統計學原理和方法解決實際問題的能力.傳統的用試卷進行考試的方法的實際應用價值并不是太大,這種考核方式要求學生使用計算器等工具進行大量的計算.而隨著計算機技術的發展,相關的統計軟件可以完成基本統計分析,因此這種傳統的考核方式的實際應用價值并不太大.同時,由于該門課程本身較難,可能會導致學生花了太多的時間復習應考卻并不能及格.大學生科學研究素養的培養主要體現在如何發現科學問題以及如何對所要研究的課題進行設計和實施兩個方面.而生物統計學的教學正好可達到這一培養目標.“生物統計學”的教學內容包括實驗設計和統計分析方法兩塊大的內容.通過實驗設計內容的學習,可培養學生獨立設計研究課題的能力(實驗因素與水平的選擇、實驗設計方法的選擇);
通過統計學原理和相關統計分析方法的學習,培養其利用統計學知識解決生物實際問題的能力.上述兩個方面綜合起來,還可以培養學生的邏輯思維能力,鍛煉其科研能力.因此,考核方式和內容就應該通過改革來反應學生對這些能力的運用能力,摒棄單純以理論知識的難度、深度和完成試卷的好壞來衡量學生對知識的掌握程度的做法.經過在普通高等師范院校多年的生物統計學教學實踐,筆者提出如下針對期末考核方式的改革內容:可以采用開放式考核的方式,擯棄傳統的試卷考試的方法.把生物統計學的考核與學生的畢業論文結合起來,畢業論文的前面一部分工作通過課程考核的方式來完成,讓學生自己擬定實驗計劃書(包括題目選取、文獻查閱、設計實驗等).由于學生并沒有實際開展實驗,只能通過文獻中的數據,列出相應的統計分析方法的計算步驟,再運用統計學軟件進行統計分析.
通過這種開放式的考核,可以使學生在結合應用實際的基礎上掌握相應的統計分析方法,綜合培養學生的多方面能力,達到能夠獨立進行相應的統計分析的目的.到了畢業論文的實驗部分完成后,對數據的整理以及統計分析方法的應用就能輕車熟路,達到較好的學習效果.具體內容可以從如下方面進行考慮:結合教材的兩個大的方面的內容,統計分析和實驗設計,讓學生自己編制實驗計劃書,計劃書包括選題、國內外研究動態、實驗目的、預期結果、實驗方法、實驗設計(重點內容)、確定統計方法,并從文獻中收集相關的數據來進行統計分析,列出分析步驟,最后運用統計軟件進行分析,對結果進行解釋.通過上述考核內容,還可以引導學生樹立良好的學術道德觀念.學生選題后進行實驗設計時知道需要遵循的隨機、重復、設置對照等原則,通過這個過程,應該認識到實驗所獲得的數據是分析問題、解釋問題的基礎,所獲得的任何數據和結果一定要經得起別人的檢驗,不能為了得到理想的結果而去修改或者編造數據.這對他們今后從事科學研究或其他方面的工作保持良好的道德操守影響深遠.
4結語
經過幾年的教學實踐,結果表明,通過以上考核方式的改革,學生沒有了應付試卷的壓力,學習的主動性和積極性都會有所提升.在完成期末考核內容的過程中,也鍛煉了學生運用生物統計學原理和統計分析方法解決生物學實際問題的綜合能力.此外,還能提高學生的邏輯思維能力和獨立分析能力,使其具備基本的科研能力.今后,該課程的考核方式還需要進行如下的完善:更深層次將該課程考核與學生畢業論文進行融合,具體與學生的論文指導教師進行溝通,確定選題的大方向;可以將統計軟件應用能力的考核與期末考核的內容結合起來,讓學生上機分析從文獻中獲得的數據并給予適當的生物學解釋.
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生物統計學是所有生命科學專業里面最重要的專業課程之一,它的基礎是高等數學,概率論、微積分及線性代數是這門課程理論知識體系的核心工具,學好這門課程具有相關的數學基礎是基本要求。生物統計學歸根結底是為了應用,掌握相關的分析軟件是學好這門課程的另一個基本要求。如何把理論體系和實踐應用有機地結合起來,是教學中最核心的任務。作者在多年的生物學統計教學的基礎上,從以下幾個方面闡述這個問題。
1.理論知識的掌握
生物統計學是統計學的手段運用到生物學研究中,因此學好這門課程首先要熟練地掌握統計學相關理論知識。一般來說,高校在學生大一大二的時候開設與數學相關的所有課程,如概率論、線性代數等,為了更好地銜接,生物統計學課程就安排在大三的上學期。生物統計學很多的知識點和概率論與數理統計這門課程高度重合,很多情況下就是對這門課程的一個回顧,這對剛剛學完這門課的學生來說,掌握起來相對簡單。而整個理論體系里面的難點是如何把統計學知識和生物學結合起來,這需要學生從思維上真正認識到統計學只有運用到實踐中才能發揮作用,尤其在生物學領域中,統計學這個工具在具體的方案解決中的運用才是其生命力的體現。這就需要在教學過程中通過一個個案例分析讓學生真正了解統計學是如何運用到實際應用中的,這對他們以后進行畢業論文實驗結論的分析有重要的意義。
2.案例分析
上面提到理論知識的真正掌握是運用在實踐中,生物統計學教材上也給予大量生物研究方面的案例,但不同的教材偏重點不同,如杜宋騫主編的教材,就是偏重于遺傳學方面的知識運用。而你所面對的學生,以后進行的畢業論文研究涉及生物領域的方方面面,因此你所需要進行的案例分析不要僅局限于課本上,而要在各個領域搜尋典型的案例,盡可能地涵蓋生命科學的幾個主要學科,使學生以后面對任何方面的問題都能夠找到相關的借鑒。另外,案例分析要注重案例的代表性和普遍性,盡可能地通過一個案例衍生出多種生物統計學的解決方案,讓學生掌握在何種情況下運用何種分析方法,每種分析方法的適用條件是什么,各自的優缺點等。這是生物統計學最精髓的地方,經過這門課程的學習,讓學生把這個工具真正運用到實踐中,因此這是生物統計學教學的重中之重。這對教師的要求非常高,只有親身在科研領域進行多年研究的老師才能勝任。因此在選擇授課老師方面,科研經驗豐富,帶過多屆研究生的導師是最佳人選。
3.分析軟件的運用
生物統計學的計算是一個非常復雜的過程,一個簡單的生物統計學分析要伴隨大量的計算,如果僅靠人力計算,效率低不說,而且容易出錯。在很多年前,統計學相關的軟件就已經開始應用到生物統計學的領域。最著名的是SPSS軟件,其他的像R,METLAB,ORIGIN等也在各個領域得到廣泛的使用。正如前面所說,生物統計學授課的最根本目的是應用,因此理論知識轉化到軟件的操作,是這門課程的最后一步。SPSS功能強大,可以實現絕大多數的生物統計學分析,如果完全熟練地掌握這個軟件工具,所需要的時間遠遠大于這門課的課時;因此在有限的教學時間里,應盡可能地把生物統計學最基本和最典型的分析教授給學生,并以此作為一個引子,在課余的時間里,讓學生自學,根據自己的需要確定掌握到什么程度。老師的作用是把這個軟件介紹給他們,并且開啟應用的大門,里面的“寶藏”讓學生自己挖掘。
2教學變革的嘗試
由于課程的實用性和重要性,學生普遍對數理統計課程比較感興趣。如何調動學生的主觀能動性,變“被動灌輸”為“主動探索”,在有限的課時內學習較多的統計知識呢?我們教學變革主要采取如下措施。
2.1教學內容的調整為了避免重復學習,我們對原來本科時已經學習的統計量與抽樣分布、參數估計這部分內容只簡單復習,溫故知新,不再細講。而對目前生物醫學工程中應用較普及的方差分析、回歸分析,我們補充了生物醫學方面的實例,運用軟件進行統計分析,并對運行結果詳細講解。對于教材未介紹的非參數檢驗和實驗設計部分,補充幾種常見的統計方法。對于較復雜的多元統計和現代統計學部分,我們引入PBL教學模式,通過分組、問題探究、成果匯報、反思和完善幾個步驟,完成學習內容。
2.2教學方式的改進在課程的教學中,我們盡量做到深入淺出,回避復雜的推導、運算和證明,強調對統計思想的理解以及統計方法的運用,同時注重和統計軟件的結合。統計從某種意義上說是與數據打交道的科學,沒有實際數據的統計分析,不利于學生對統計方法的理解和應用。教學中如果仍然當成數學課程,注重統計理論中定理和公式的推導演算,而缺乏實際的數據分析訓練,學生就無法對統計的廣泛應用性及重要性有深刻的體會,也不利于保持和提高他們的學習興趣。我們補充了生物醫學方面的實例,通過數據分析,提高他們對統計方法的實際應用能力,也為后續PBL教學的順利開展做準備。大部分學生在本科階段已學習Matlab軟件,而且工科學生計算機應用能力較強,因此我們要求學生自學一門統計軟件(如SPSS、R等)或使用Mat-lab,對所有的實例在軟件中實現數據分析。軟件輸出的是數值或圖表,并沒有詳細的解釋、分析和結論,學生必須結合數據背景知識,應用所學統計方法,進行分析推斷,最后給出結論和合理的解釋。
2.3考核方案的變革注重平時考核,淡化期末考試。考試不是最終目的,只是促進學習而已。因此,成績是對學生學習情況的全面評價,不僅包括教材知識點的掌握情況,還有自主學習和實際應用的能力。我們將PBL案例分析的評價和期末考試的成績各設置為50%的比例,鼓勵學生自主學習,提高實際數據分析的能力。
3結合PBL教學模式
統計學的飛速發展要求研究生掌握必備的統計基礎知識外,能夠進行知識的自我更新,具有不斷學習現代統計新知識的能力。PBL教學模式在提高學生分析問題、解決問題的能力,培養學生成為自主學習者、終身學習者等方面已被廣泛認同。雖然生物醫學工程專業研究生基礎知識比較扎實,但統計學的發展以及軟件的學習交叉,要想學好這門課程并不輕松。在研究生教班開展PBL教學的有利條件是:①教班人數較少,分組進行問題探索可以實現。②學生對數理統計課程比較感興趣,積極性較高。③現代統計學和計算機科學緊密聯系,但醫學工程學生計算機應用能力較強,在統計軟件的學習和編程方面具有優勢。④教研組在數模競賽培訓和本科畢業設計中積累了一些素材,可以將內容完善成PBL問題。我們引入PBL教學模式,進行了初步探索。
3.1前期準備推薦一些統計應用的網站和書籍。簡單介紹前沿的方法和知識,補充回歸、相關、時間序列分析以及實驗設計等內容,對于隨機模擬、MC-MC方法也舉例說明。教師將原先積累了一些實例設計成若干問題,讓學生進行選題,組成學習小組(每組5-8人),確定分工。我們將多元統計分析和傳染病預測的案例編寫成4個問題,提前半個月交給學生,等他們分組確定后,分別給予一定指導。
3.2問題探究小組成員分工合作,查找文獻、學習算法,圍繞選定的問題進行準備。通過交流和討論,將各自學到的知識進行整合,進而運用這些知識重新分析上一階段提出的問題,思考并提出解決方案。最后,對問題形成一個附有詳細統計算法和計算結果的論文報告交給教師。
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生物統計學是數理統計方法在生物科學領域的應用,它主要是研究數據資料的收集、整理、分析和解釋的科學[1]。生物統計學是我院動物科學、動物醫學、動物藥學、動植物檢疫、水產飼草等專業的專業基礎課,由于該課程理論抽象、公式繁多、內容枯燥,是學生們普遍認為難學的一門課程[2]。實驗教學是培養學生理論聯系實際,提高創新意識和實踐能力的重要環節。在生物統計學的教學工作中充分認識并落實實驗教學的地位,對于培養學生運用數理統計方法解決生物學領域問題的能力、增強創新意識、提高人才培養質量有著重要的作用[3]。可見實驗教學在生物統計學中占有重要地位,因此我們應該注重實驗教學環節并對其適時改革。
一、SPSS在生物統計學上機實驗中的應用
目前,在生物統計學上機實驗課中,可選用的軟件有Excel、SPSS、SAS、Oringin和R軟件等[4-7]。其中SPSS為專業統計軟件,其統計分析功能較強,是復雜、大型統計分析中的常用工具[8]。SPSS即社會科學統計軟件包是世界著名的統計分析軟件之一,“易學、易用、易普及”是SPSS軟件最大的競爭優勢,也是廣大數據分析人員對其偏愛有加的主要原因。SPSS主要具有以下優點:大量成熟的統計分析方法、完善的數據定義操作管理、開放的數據接口、靈活的統計表格和統計圖形。因此我們在實驗教學中首選SPSS軟件作為上機用統計軟件。由于SPSS軟件版本多,而且多為英文版,對于初學者來說中文版本更為適合,因此我們專門購買了SPSS17中文多國語言版本。
SPSS軟件運行時有多個窗口,各窗口有各自的作用,但是想快速入門,只需要熟悉兩個基本窗口即可,他們是數據編輯窗口(SPSS Data Editor)和結果輸出窗口(SPSS Viewer)。數據編輯窗口是SPSS的主要程序窗口(見圖1),其功能主要是定義SPSS數據的結構、錄入數據和管理數據。數據的錄入一般分兩種方法:(1)在數據編輯窗口里,新建數據,首先打開數據編輯窗口的左下方“變量視圖”,在里面定義需要錄入數據的變量名稱以及其他選項,如圖1中的“品種”、“血糖值”就是變量名,然后回到數據視圖,可以在定義好的變量下錄入相應的數據。(2)在數據編輯窗口里,可以直接打開已經存在的數據,如“.cav、.xls、.dbf、.txt”等形式的數據資料。SPSS結果輸出窗口是SPSS的另一個主要窗口(見圖2),它的主要功能是顯示管理SPSS統計分析結果、報表及圖形。SPSS結果輸出窗口中顯示的結果等信息可以保存起來,以后需要時候可以再打開查看結果。
二、數顯互動系統在生物統計學上機實驗中的應用
生物統計學的上機操作實驗環節可以提高學生的動手能力,還可以提高其解決實際問題的能力。但是對于從未接觸過SPSS統計軟件的初學者來說,只是口述SPSS統計軟件的各種操作是不夠的,學生不容易接受,而且會手忙腳亂。因此我們使用的是Motic第二代數碼顯微互動系統,該系統由教師主控單元、學生終端單元和鏈接教師和學生間的網絡系統三部分組成。該系統的優點在于可進行圖像的實時數字傳輸,實現師生雙向信息互動和文件傳送[8]。
生物統計學的整個上機實驗過程主要包括以下幾個環節:(1)老師演示:學生上機操作前老師要以例題的形式進行講解和操作,教師通過數碼互動系統在主控單元計算機屏幕進行數據分析操作,每名學生坐在自己的電腦前就可以從電腦上看到教師分析數據時的每一個操作動作,這樣可以使得學生很快就掌握了該次上機的詳細操作步驟。(2)學生操作:學生針對本次實驗內容自己上機運用SPSS軟件進行相應的統計分析,在這個環節里如果學生遇到不會操作的地方,可以舉手向老師請教,在老師的指導下能夠順利完成實驗內容。(3)寫電子版實驗報告:只用SPSS分析完數據還不夠,還要會分析最終結論(即統計推斷)。因此學生要把實驗的主要結果(圖、表等)和最終結論填寫到實驗報告中。最終以Word的形式通過Email發送給老師。
三、生物統計學上機考核方式的改革
考核方式的改革是生物統計學實驗教學改革的重要組成部分。合理的考核評價體系,對于客觀、全面評價學生的學業水平和引導學生的學習方向上發揮著重要作用,能夠達到調動學生積極性,提高學生學習效率的目的[3]。以往的上機考核多以上機實踐總結和考勤作為評分標準,學生在寫上機實踐總結時往往存在抄襲,而且文筆好的學生寫的總結內容豐富全面,可能得了高分,這樣對于學生的動手能力和水平難以準確地給予評價。因為我們針對上機考核方式進行了一些改革。在上機考核中增加了電子實驗報告和上機考試這兩部分。電子實驗報告是每次實驗課上當堂完成實驗操作結果那部分,既可以作為檢驗學生對每節實驗課是否掌握的依據,還可以提高學生的電腦運動能力(Word)。上機考試主要是針對整個上機實驗內容進行抽樣考試,我們事先出各種類型的試卷,針對不同的班級隨機抽取一個類型的試卷進行上機考試,因為班級多,而計算機機房的電腦有限,只能采用各個班級輪流上機考試。為了杜絕了不同班級考題一樣及考題外漏等問題,我們分別出了A、B、C等多種類型試卷。最終,上機總分=考勤(10%)+電子實驗報告(20%)+上機考試(70%)。
四、結語
通過以上SPSS軟件的應用、數顯互動系統的應用以及多元化評定上機考核等方面的改革與實踐,使得學生對生物統計學的學習、理解、操作等情況能夠及時反饋給老師,老師可以根據情況不斷完善實驗教學方法和手段,從而提高實驗教學效果,同時增強了學生的動手能力和解決實際問題能力。學以致用是生物統計學最重要的特點之一,因此不僅要求學習者掌握知識,更要學會應用知識[9]。尤其是在做本科生或研究生畢業論文的時候,學生應該能夠獨立完成合理試驗的設計,運用SPSS統計軟件,針對不同數據進行分析,完成高質量的畢業論文。
參考文獻:
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中圖分類號:Q332;G642.0 文獻標志碼:A ?搖文章編號:1674-9324(2013)50-0217-02
一、引言
生物統計學是我國高等院校生物科學類專業開設的一門專業基礎課,是一門實踐性、應用性很強的學科。它是我國高等院校生物科學類專業為培養大學生的科學研究能力,提高學生分析問題、解決問題的能力而開設的一門應用工具學科,也是當代生物科技工作者必備的知識。在以定量化和動態化為標志的近代生物科學的發展中,生物統計學的應用以及計算機技術的滲透已成為生物統計學發展的必然趨勢[1]。
一、生物統計學教學改革的必要性
當前,我國的高等教育正處在改革和發展的關鍵時期,高等教育如何才能更好地適應世紀的發展和需要,這是我們每一個從事高等教育的人必須認真思考的問題[2]。國家教育事業發展“十一五”規劃綱要已經明確指出“切實把高等教育發展的重點放到提高質量上,著力培養學生的創新精神和創新思維,增強學生的實踐能力、創造能力和就業能力、創業能力。實施高等學校本科教學質量與教學改革工程。”[3]國家教育事業發展“十二五”規劃綱要中也同樣強調要“加強創新意識和能力培養”,“加強動手實踐教學,增加學生參加生產勞動、社會實踐和創新活動的機會。”因此可見,加強創新意識和能力培養已經成為當今高等教育改革的一項重要目標。
生物統計學是一門探討如何從不完整的信息中獲取科學可靠的結論從而進一步進行生物學實驗研究的設計、取樣、分析、資料整理與推論的科學[4]。是將數學的方法應用于生物學研究領域中的一門工具學科,是廣大科學研究工作者從事科學研究的重要工具和手段。在當今大學生物統計學的教育中,雖然我們在教學方法與內容上有了很大改進,但仍然存在一些問題,主要表現在:(1)教學課時減少與課程內容增加的矛盾。近年來,隨著大學課程教學改革的進行,生物統計學的課程教學時數不斷壓縮,教學課時數的壓縮與生物統計理論的發展、日益增加的教學內容這一對矛盾是每一個從事生物統計學課程教學的教師必然面臨的挑戰[5]。(2)教學與科研脫節的矛盾。在大學本科生物統計學的教學環節中,由于受到許多客觀條件的限制,相應的實驗條件缺乏,一部分實踐性很強的教學內容只能在課堂講解,培養大學生動手能力訓練比較少,學生利用所學知識參與科學研究的機會較少,使教學與科研脫節。學生無法正確掌握和應用理論知識,也難以把理論知識轉化為實際技能[6]。第三,學生使用計算機分析數據的能力較差。近年來由于學時的壓縮,生物統計學的教學內容只限于對一些統計分折的基本原理、基本方法的講解,對有關統計分析軟件的應用講的很少,統計軟件的使用率非常低,學生還不能熟練地運用計算機分析試驗數據。
為了適應社會和經濟的發展,培養符合社會需求的人才,在生物統計學的教學過程中培養學生分析問題、解決問題的能力,增加學生的動手能力,提高學生的綜合素質和科學素養。為此,我們在近年來的生物統計學的教學過程中對理論與實踐相結合教學模式進行了研究與探索。
二、理論與實踐相結合模式探索
1.理論與實踐、應用相結合,構建課程體系與內容。生物統計學是一門搜集數據、整理數據和分析數據的基礎學科,是定量認知事物的一種工具,而統計方法是本課程的核心內容。而在教學課時減少與課程內容增加的情況下,課堂教學內容不可能面面具到,而應該有所側重,有所突出。在教學過程中,對于已經過時,與社會發展不相適應的一些內容、具體事例,要及時去除并及時增加一些本課程發展的新理論、新方法,及時增加一些反映當前科學技術和社會發展的最新成果的事例,使學生在掌握統計知識的同時能及時了解科學技術發展的最新動態,以適應社會發展的需要。另外,結合教學進度,增加常用統計分析軟件EXCEL、SPSS等的使用方法介紹,使統計教學內容能夠體現時代感、知識性和前瞻性。
2.理論講解與實例分析相結合,加深對所學知識的理解。生物統計學是生物科學類專業一門必修專業基礎課,是一門理論性、系統性很強的學科,是現代生物學研究不可缺少的工具。但該課程原理復雜、內容抽象、計算公式多而且繁雜、難懂且難記,影響了學生對本課程學習的興趣和積極性。通過實例的分析,循序漸進引導學生思考,深入淺出地講解知識點,從而能夠激發學生的主觀能動性[7]。例如,在講解試驗指標的概念時,如果只講“衡量試驗效果的標準就是試驗指標”則學生一時難以理解,如果舉例:甲、乙、丙三個品種進行產量比較試驗,那么產量就是衡量品種優劣的標準。這樣抽象的概念就具體化了,通過舉一反三,觸類旁通,學生在記憶概念的同時也能理解這些知識點了。
3.課堂討論與案例分析相結合,提高學生分析和解決問題的能力。案例教學,是一種開放式、互動式的新型教學方式。是在學生掌握了一定的統計知識的基礎上應用的一種教學方法。例如,在教學過程中,根據學生已有知識,給出如下案例:“食品安全關乎每個人的身體健康和生命安全,而農產品中的農藥殘留是大家關注的熱點問題,今有某部門對當地即將上市銷售的一批桃子進行某種農藥殘留量的檢測,以千克為單位,隨機抽測100千克,得其平均殘留量為0.0485毫克/千克,標準差為0.0061毫克/千克(已知該農藥在桃子中的最大殘留量不允許達到0.05毫克/千克)。根據檢測結果,甲工作人員的結論是:該批桃子農藥殘留量為0.0485,低于標準值0.05毫克/千克,所以,該批桃子合格,可以上市銷售。乙則持不同意見,認為甲的結論缺乏依據。”請給出你的結論和依據。對于這樣的問題,先交給學生們思考和討論,老師作最后的總結。學生通過思考、計算分析、討論和總結,增強了對試驗誤差、一尾測驗、兩尾測驗等知識的理解和應用,特別是一尾測驗和兩尾測驗對試驗結果分析的結論的影響有了更直觀和透徹的了解,同時進一步掌握了統計方法和公式的正確使用。正是這種對案例的思考、討論和分析,發揮了學生的主體作用,提高了學生運用理論知識分析現實問題的能力。
4.軟件教學與上機操作相結合,提高學生的應用和動手能力。21世紀是知識經濟時代和信息化時代,隨著教育和科技的迅速發展,對人才質量和結構的需求正在發生前所未有的變化。掌握扎實的專業知識,擁有熟練的計算機分析問題、處理問題的技能,才能更好地適應社會需求。而計算機技術的發展和計算機技術在各個學科中的應用,為我們培養學生分析和解決問題的能力、提高大學生的綜合素質提供了廣闊的空間。因此,在教學過程中,我們適當壓縮課堂教學時間,注重精講多練,增加學生上機操作的機會,使學生熟悉常用統計分析軟件的使用方法。SPSS具有良好的用戶界面,完全擺脫了命令行的操作方式,使用者不用記住復雜的過程和選擇項,有著功能強大、操作簡單的優勢,是目前眾多高等院校廣泛使用的教學軟件之一。對于SPSS要求學生重點掌握數據的錄入、儲存,各種基礎統計方法的選擇與應用、適用前提條件的判斷、結果的解釋等。Excel和SPSS統計軟件有效結合可滿足本科生畢業論文的要求。在生物統計學的實驗教學過程中,通過利用計算機技術和統計軟件,不僅使復雜的統計數據處理工作變得非常簡單,而且由于學生自己動手操作,激發了學生的學習興趣和求知欲望,也提高了學生的動手能力。
5.課堂教學與生產實踐相結合,提高學生的科學素養與科研能力。在教學過程中,我們結合專業學科的特點,盡量創造各種條件,安排一些實踐性教學活動,讓學生接觸到各種各樣的科學研究,用所學的統計知識指導科研的各個環節,或要求學生根據某一專題,搜集數據、整理數據、分析數據,寫出理論聯系實際的統計分析報告。例如,要求學生對校園內的某種花卉或樹種進行某方面的生物學性狀的調查,然后采用相應的方法去分析,并得出結論。同時我們鼓勵學生參與科學研究,掌握生物統計學在科學研究中的運用。
三、結語
生物統計學教學改革的最終目標是提高教學質量,加強學生創新意識和能力培養,促進學生綜合素質的提高。通過對《生物統計學》理論與實踐相結合教學模式的探索與實踐,教學質量與效果顯著提高,激發了學生學習生物統計學的興趣,提高了學生運用生物統計方法分析和解決問題的能力。例如學生在做相關的畢業論文時,能夠思路清晰地進行實驗的設計、正確運用統計方法和統計軟件,論文的完成質量有了明顯的提高。但如何更合理地將理論與實踐教學相融合,在提高學生動手能力和綜合素質方發揮更大的作用,還需要在教學過程中不斷的探索和改進。
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一、傳統《生物統計學》教學方法效果不佳
《生物統計學》是數理統計的原理在生物科學中的應用,作為動物科學和動物醫學類各專業的基礎課和必修課,在科學研究和生產中應用十分廣泛,對于提高大學生的綜合素質十分重要[1]。學習生物統計學的目的不是使學生掌握統計學的數學原理,而是培養學生運用統計學原理進行試驗設計、選擇正確的方法分析試驗結果以及解釋分析結果。傳統生物統計教學方法為教師在課堂上講授統計學理論,課后學生做作業;因為教師可以控制課程的內容和進度,所以這種教學方法有利于學生學習知識,但由于學生在課堂中只是被動聽課,沒有主動參與課堂教學,不利于學生生物統計能力的提高[2]。同時,《生物統計學》中的概念抽象、相互聯系、高度結構化,公式多而難記憶,思維方法特殊[3]。研究表明,運用傳統方法講授《生物統計學》,許多人學習了生物統計學的公式和原理,卻不會應用《生物統計學》知識解決實際問題,甚至不能正確地描述數據[4]。我們在教學實踐中發現,運用傳統的授課方法,在課程結束一到兩年的時間里,學生會忘記《生物統計學》課堂中學過的大部分知識,在實際問題面前一籌莫展。在有限的時間里,生物統計課教師只能講授有限的、最常用的統計分析方法,實踐中學生可能用到的數據分析方法在課堂中不可能全部講授,這要求學生有較高的生物統計能力,能夠正確運用課堂中沒有講授的生物統計方法解決實際問題。因此,有必要嘗試新的教學方法,以解決傳統生物統計教學中存在的問題。
二、案例法教學實踐
教育學理論告訴我們,如果學習過程能夠與知識應用的過程結合在一起,則人們會在未來應用時更容易回想起學過的知識,應用知識的能力較強[5]。學生通過解決與生產實踐相近的問題,使他們認識到學習《生物統計學》的重要性,增加學習欲望,通過認真學習,提高生物統計能力,形成正確的統計思維[6]。作為以問題為中心教學方法的一種,案例教學法(case-based lecture)要求學生在教師的指導下解決案例,把學習知識與應用知識有機地結合在一起[2]。從2006年起,我們嘗試把案例教學法應用于《生物統計學》教學實踐,經過幾年的實驗和摸索,取得了一些經驗和較好的教學效果。
1.案例的設計與課堂組織。在案例教學法實踐中,學生通過案例解決方案的學習,使他們知道哪些問題是生產實踐感興趣的,如何利用生物統計學知識解決這些問題,因此,案例設計是影響案例法教學效果最重要的因素。案例要緊密結合實踐、生動有趣,才會喚起學生對課程的學習熱情,認為課程“有用”,值得認真學習。設計案例時,我們注意做到兩點。第一,案例均來自對生產實踐的科學研究結果,其知識內容與教學目標相一致;教學實踐發現,有些研究結果的數據量過多,用于課堂教學有一定難度,因此,對數據量進行了刪減。第二,因為課程是由一系列案例構成的,所以以專業知識為主線組織案例,做到知識內容和案例之間前后關聯。在案例教學中,有人認為,教師可以只向學生提供案例,由學生查找解決案例所需要的知識,并找出解答案例的方法,以鍛煉學生的自學能力。這樣做有兩個假設,第一,根據問題,學生能夠綜合運用已有知識,找出解決問題所需要的新知識,第二,學生能夠根據問題需要學會新知識,并運用這些知識解決問題[7]。心理學研究表明,如果掌握了某領域的知識,可以做出正確判斷,如果對某領域沒有任何背景知識,或者理解錯誤,往往不能做出正確的判斷[8]。生物統計學的特點[3]決定了學生必須具有足夠的統計學背景知識,才能正確解決實際問題。由于課程的授課對象是生物統計的初學者,還缺乏生物統計學的思維,而且課時數較少,如動物醫學類《生物統計學》的課時只有32學時,因此,在教學實踐中,我們沒有讓學生自己查找解決案例的相關知識,而是在上課前就把課程所需要的知識材料都交給每個學生。我們也試驗了只交給大學生案例材料而讓學生找出解決案例的方法,結果幾乎沒有發現有學生能夠在規定的時間內找出案例的正確解決方案。教師首先在課堂上對相關知識進行講解,然后,在課堂上通過指導學生解決案例,給學生創造一個自我學習和思考的環境,使學生通過想、做和說學習《生物統計學》知識,引導學生弄清楚應該采用哪種統計方法分析問題,采用該方法原因是什么,以及有沒有其它替代分析方法等。
2.合適的統計學軟件。在生物統計學習過程中,應用合適的統計軟件可以使學生更加關注解決案例過程的學習,真正實現通過實踐學習《生物統計學》,使學生學習的主動性提高,端正對學習生物統計學意義的認識,提高學習效果,顯著提高學生成績[9,10]。生物統計教學用軟件好求易學易用,功能完備,SAS軟件符合上述兩點要求,而且SAS軟件占統計市場的份額約為80%,使用人數較多,因此,我們選擇SAS軟件作為教學軟件。幾年的教學實踐發現,由于在案例教學法實踐中應用了統計軟件,學生可以集中精力關注解決案例的過程而不是解決案例時具體的計算過程,一旦學生理解了案例的解決方案,解決具體案例所花費的時間很少,生物統計課后作業也不再是一個負擔,從而使學生生物統計的興趣大幅度提高。
3.教師的課堂指導與學生的主動性。研究表明,對于生物統計學的案例教學法,相對于其它課程,如果教師在問題討論中給予學生較多的指導,有較高的教學熱情,則教學效果較好;教師與學生有效的溝通,把解決案例的相關信息傳遞給學生,拓展學生對學生生物統計學知識的正確理解,激發學生解決案例的熱情[3]。但是,學生能否主動參與解答案例是案例教學法成功的關鍵。因此,在解決案例過程中,應鼓勵學生積極參與,為此,我們把平時成績占總評成績的比例提高到40%,如果學生在課堂上主動發言,則平時成績加分。可能其它課程都是傳統授課方法,個別學生上課前沒有認真閱讀教師提供的案例以及教師提供的生物統計學背景知識材料,因此課堂中表現被動。因為一旦有其他學生清楚了案例解決方案,總希望有表現機會,所以教師需要及時發現并對這些學生格外關注,有意識地鼓勵他們發言,使他們也有進步的機會。教學過程中還發現,個別同學不認真思考案例的解決方法,但為了增加平時成績而主動發言,我們采取了對案例解答偏離正確方法的學生只加分、不表揚,而對給出正確案例解答方法的學生,加分的同時予以口頭表揚,有效地抑制了這種風氣。
三、案例法教學效果評估
我們利用課后作業對教學效果進行實時評估,既發現教學的成功和不足,也找出學生對知識的掌握程度,及時更正學生對知識的誤解。要求學生作業寫出解決案例的完整報告,內容包括解決案例的SAS程序,SAS運行結果,以及結果的解釋等。在教授新內容之前,教師在課堂上對作業進行總結,及時把相關信息反饋給學生。同樣地,期末考試既是考察學生的學習效果,也是對教學效果的評估,考試的主要目的是考察學生解決案例的能力,考試內容有解決案例的相關《生物統計學》概念、SAS過程的語法及SAS運行結果的解讀等。近年來,期末考試基本上杜絕了不及格現象,試卷成績平均超過85分,說明學生對本門課程的學習興趣較高,對課程和學習效果較好。
以前本科大學生畢業前夕,《生物統計學》任課教師經常需要幫助學生處理畢業論文的數據資料,應用案例教學法后沒有了這種現象。畢業論文審查中也沒有發現論文中有統計分析方面的錯誤,而且學生能夠正確運用課堂中沒有講授的統計分析方法,說明大學生生物統計的應用能力確實得到了提高。
學生對教學的評估可以反映學生對課程的具體感受,2012年學生對課程的評價中,認為“教師的教學使我理解和掌握了該課程的內容,我覺得有收獲”的學生占90.4%,“教學內容充實,安排合理,重點突出”的占92.9%,“教師授課能理論聯系實際”的占93.6%,“教師鼓勵學生參與課堂討論,發表個人見解”的占94.3%,說明絕大部分學生對這種教學方法是肯定的。
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