时间:2023-05-05 09:11:41
序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇生物统计学论文范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
参考文献:
[1]何风华,李明辉。生物统计学多媒体教学的探索与实践[J].江西教育学院学报(综合),2004,25(6):25~27
[2]洪伟,吴承祯,陈辉,等。精品课程建设的核心:学科、队伍建设与科学研究[J].高等农业教育,2004,6:50~51.
[3]崔相学。提高学生统计分析素质的实践与探讨[J].成都中医药大学学报(教育科学版),2004,6(2):67~68.
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
参考文献:
[1]何风华,李明辉。生物统计学多媒体教学的探索与实践[J].江西教育学院学报(综合),2004,25(6):25~27
[2]洪伟,吴承祯,陈辉,等。精品课程建设的核心:学科、队伍建设与科学研究[J].高等农业教育,2004,6:50~51.
[3]崔相学。提高学生统计分析素质的实践与探讨[J].成都中医药大学学报(教育科学版),2004,6(2):67~68.
二、探析有效发挥生物成绩统计作用的途径
1.增强成绩统计的频率
高中生物考试一般来说分为月考、季考、期中考试和期末考试,而往往考试成绩出来之后,大部分教师只会对期中考试和期末考试进行统计,结合这两次的考试成绩来分析学生这半学期和一学期的成绩,而忽略了如学生临时抱佛脚、在考试中偷看别人成绩等情况。仅仅是统计期中、期末成绩往往不能科学地、真实地反应学生的实际学习情况,因而教师应该对月考、季考甚至是周考进行统计,虽然统计工作比较繁杂,但是增强高中生物成绩统计频率,在很大程度上可以真实地反映学生的成绩。
2.运用工具软件进行成绩统计
教师应该充分掌握计算机技术,并将此充分地利用到生物考试成绩的统计工作中,相较于传统手动统计成绩来说,运用计算机工具软件更有利于发挥成绩统计的作用,在统计的整体上比传统手工统计更加系统化、便捷化,教师通过软件统计出来的数据能够更加一目了然地看出学生分数分布情况。在生物考试成绩统计中,鉴于软件成绩统计的优越性,教师还可以将成绩提高或者是成绩明显下降的同学清晰地标记出来,更有利于之后教学的开展。
3.细分成绩统计内容
发挥生物成绩统计在教学中的作用,教师还应该将成绩的统计进行细致划分。传统高中生物成绩的统计内容往往是“姓名、成绩、名次”,而细分统计内容则是在统计时,会增加具体知识点的成绩统计,如“生物新陈代谢章节知识点分数”“生殖和发育章节知识点的分数”等,虽然这种细分工作很繁杂,但是一旦统计出来,教师就会对学生的掌握情况有了比较清晰、深刻的了解,相比于不了解学生学习状况就进行教学活动更加有效率,也能有针对性地进行教材讲解。
4.对成绩统计进行描述性分析
每次进行成绩统计之后,大部分教师往往会就此结束生物成绩统计工作。其实,在统计之后,教师还应该对统计的结果进行描述性分析,也就是对统计做一个规律性的总结。如教师可以统计学生在“细胞”学习中,哪些知识点还没有掌握,还可以对学生整体在考试成绩中反应出的问题进行总结性的分析。统计的本质在于能够促进后续教学的有效进行,只“重形式不重结果”是违背成绩统计的初衷的。
5.增加成绩统计的对比分析
在高中生物成绩统计时,教师可以对这学期已经完成的考试成绩统计进行综合的对比分析。几次生物考试的成绩往往能够反映该学生在总体知识上的掌握程度,因而教师通过科学的对比来研究不同学生对知识点的掌握情况,对之后的教学该如何展开,该采取怎样的教学手段提高生物教学质量等方面都有着重要的参考价值。
6.将统计结果及时和学生沟通
教师对学生成绩统计完成并且做出一定的总结之后,要将改进的建议以及成绩反映的状况及时和学生沟通,因为所有统计的根本目的是为了学生能够更好地改善当前的学习状况,因而教师必须和学生进行有效的、针对成绩上反映出的问题的合理交流,给予学生在后续生物学习上的科学的建议,充分发挥成绩统计的作用。
(二)数据资料的统计分析在生物统计分析中使用较多的工具是“数据分析”,因此在使用之前需要先安装“分析工具库”。方法是打开MicrosoftExcel2007工作薄,单击左上角的MicrosoftExcel徽标按钮,在打开的列表中选择“Excel选项”,选择“加载项”,并在“管理Excel加载项”后单击“转到”,然后在打开的“加载宏”对话框中选择分析工具库,点击确定。如果打开的“加载宏”对话框中没有可用的加载宏,建议重新安装Excel2007完整版。使用时打开菜单“数据”,“数据分析”就出现在该菜单的最后一项。在“数据分析”中,生物统计上常用的统计分析工具有直方图、描述统计、抽样、t检验、z检验、f检验、方差分析、相关和回归分析等,可基本满足数据资料统计分析的要求。利用这些分析工具在课堂上演示,既可以解决教学过程中的大量数据的计算问题,又能使学生很容易地理解和掌握相关检验方法的具体操作。
二、SPSS在生物统计学教学中的应用
SPSS原先是statisticalpackageforthesocialscience(社会科学统计软件包)的缩写,是由美国斯坦福大学的三位研究生于1968年研究开发成功,同时成立SPSS公司,是世界上第一个用于大型机的统计软件,也是世界上应用最广泛的专业统计软件之一。随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加,其软件的应用早已不再局限于社会科学界,因此SPSS被赋予了新的含义:StatisticalProductandServiceSolutions(统计产品与服务解决方案)。2009年SPSS公司被IBM并购,因此现在的SPSS是IBM公司推出的一系列用于统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策支持任务的软件产品及相关服务的总称。自被IBM收购之后,SPSS每年的8月中旬都会推出新的版本。目前的最新版本是2013年8月推出的IBMSPSSStatistics22.0。SPSS软件在生物统计教学中有以下优势。
(一)统计分析功能强大SPSS的基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等。在统计分析方面具有完整的数据输入、编辑、统计分析、报表、图形制作等功能。SPSS自带11种类型136个函数,SPSS软件囊括了各类成熟的统计方法与模型,为统计分析提供了全方位的数据整理、统计学算法和统计分析服务。SPSS提供了从简单的统计描述到复杂的多因素统计分析方法。其分析过程包括描述性统计、比较均值、一般线性模型、广义线性模型、混合模型、相关、回归、对数线性模型、神经网络、分类、降维、度量、非参数检验、预测、生存函数、多重响应、缺失值分析、多重归因等几大类。每大类中又分为几个或多个统计过程,如,回归中又分自动线性建模、线性回归分析、曲线估计、二元Logistic回归、多项Logistic回归、有序回归、Probit回归、非线性回归、权重估计、两阶最小二乘法等多个统计过程,而且每个过程中又允许用户选择不同的方法及参数,完全可以满足非统计专业人士的工作需要。
(二)强大的图表分析功能SPSS具有专门的绘图系统,可根据需要绘制条形图、线图、面积图、饼图、高低图、箱图、误差条形图、人口金字塔、散点图、直方图等。也可根据图表构建程序和图形画板模板选择程序快速地设计或定制所需的统计图形,其演示图形系统,可容易地控制创建、编辑图表的时间,大大减少工作量,并且还可以一次创建一个图或表,然后使用作图模板以节省时间。
鉴于数学问题提出在数学课程与教学中的重要作用,学者们开展了一系列关于数学问题提出的相关研究.例如,数学问题提出能力水平的调查研究表明,中国中小学生的数学问题提出能力还有待于提高[6~7].数学问题提出能力和数学问题解决能力关系的调查研究,揭示了学生的数学问题提出能力和数学问题解决能力之间存在较高的相关性[8~10].数学问题提出能力评价的研究认为学生的数学问题提出能力可以从提出数学问题的流畅性、变通性和创新性3个方面进行评价[11~21].但是,学生数学问题提出能力的评价,从数学问题的流畅性、变通性和创新性3个方面是不全面的,既然数学问题的复杂程度也代表了一个学生数学问题提出能力的高低,因此学生提出的数学问题的复杂性也应是其数学问题提出能力高低的一个评价方面.同时,对于数学问题提出能力和数学问题提出观念之间关系的研究还存在一定的空白.学者Philippou和Nicolaou对于数学问题提出能力和观念之间关系的研究提供了一些启示[22].他们调查了塞浦路斯五年级和六年级小学生数学问题提出能力和自我效能观念之间的关系.结果表明塞浦路斯小学生数学问题提出能力和自我效能观念之间存在一定的相关性.但是该研究仅仅调查了学生的自我效能观念与数学问题提出能力之间的关系,没有涉及学生其他的问题提出观念.例如,学生对数学问题提出的重要性的认识,对数学问题提出的兴趣,以及对数学问题提出的教学形式的认识.同时,数学问题提出能力是否能够被有效测量,将直接影响研究者深入探索数学问题提出能力和观念之间的关系.因此,该研究将首先界定数学问题提出和数学问题提出观念的概念,并构建了一套数学问题提出的评价体系.在此基础上,该研究调查了沈阳市小学生数学问题提出能力和观念的情况,以及二者之间的关系.
二、相关概念的界定
数学问题提出是指,新数学问题的提出和已有数学问题的重新阐释,它可以发生于数学问题解决之前、之中和之后[2].学生在数学问题提出的过程中经历信息的理解,信息的转换,信息的编辑,信息的选择4种心理过程[23].信息的理解发生在学生根据一些数学表达式提出数学问题的过程之中;信息的转换发生在学生根据一些数学图片和表格提出数学问题的过程中;信息的编辑发生在没有限制条件下,学生根据一些数学信息、数学故事提出数学问题的过程中;信息的选择发生在学生根据某一个答案提出数学问题的过程中.观念是个体所持有的主观认识和理论,它包含所有个体认为是正确的,但是却不能提供令人信服的证据的认识[24].在观念概念的基础上,研究者认为数学问题提出的观念是指学生对于数学问题提出的重要性、兴趣,以及数学问题提出学习过程中的信心等的主观认识与态度.
三、研究方法
1.样本
调查了沈阳新民市69个五年级小学生和朝阳北票市48个五年级小学生的数学问题提出能力和数学问题提出观念的情况.根据数学课程标准的要求,学生测试前已经学习了因数与倍数、平行四边形、三角形面积、梯形的面积、分数的基本性质,以及分数的加减法等相关知识.另外,由于参与调查的学生所使用的数学教材存在少数的数学问题提出的情境,所以学生对数学问题提出有一定的了解.
2.测试过程
为了避免部分学生对数学问题提出仍然不清楚,测试前,研究者先讲解一个数学问题提出的例题:“服装店中,一件上衣的价格是60元,一双鞋的价格是82元,根据已知条件提出数学问题.”如果学生提出数学问题的时候存在困难,调查者可以给出一个例子:一件上衣和一双鞋一共多少元?之后引导学生根据该情境提出其他的数学问题.例题讲解之后,研究者强调这次测试不是一次真正的考试,其目的是了解他们的数学问题提出能力水平,因此考试的时候不要紧张.在测试的过程中,如果学生对题意等不是很理解,教师可以给予必要的提示.数学问题提出测试结束后实施数学问题提出观念的测试,两个测试一共用时约50分钟.
3.测试工具
数学问题提出能力测试包括6个算术领域的问题提出测试题(测试题2对学生提出数学问题的解决策略的运算类型加以限制的目的是考察学生在数学问题提出过程中对信息理解的能力).从问题提出情境的表征方式来看,有图片、答案、算式、语言描述和表格等.例如,编写两个应用题,使其计算方法(列式)都为1.6×8.数学问题提出观念问卷包括20个五点李克特观念问题,涉及学生对于数学问题提出的重要性,数学问题提出学习过程中的信心,以及对于数学问题提出的兴趣等.这20个观念问题从设计方式上分为10个正向问题和10个反向问题.例如,“尽管我很努力地学习,但是我在提出数学问题的时候还是总遇到困难”为反向问题;“我认为能够从提出数学问题的过程中学到很多”为正向问题.
4.评价标准
数学问题提出测试从流畅性、变通性、新颖性和复杂性4个维度评价.流畅性指提出正确数学问题的个数【评价一个数学问题是否为正确的数学问题,首先,评价所提出的数学问题是否满足题意的要求.其次,评价所提出的数学问题是否为一个可解的数学问题(一个数学问题不可解是指这个数学问题的数学信息不充分或者和已知条件相矛盾).最后,评价所提出的数学问题是否符合生活实际】.对于某一个测试题,学生提出一个正确的数学问题,则得1分,否则得0分.变通性指学生根据某一个问题提出情境提出的两个数学问题的类型的变化程度,如果两个数学问题都错误,或者其中一个错误,或者两个数学问题都正确且属于同一个类型,都得0分,如果两个数学问题都正确且不属于同一个类型,则得1分.数学问题的类型根据该数学问题的总的语义类型来确定.加减法的语义类型分为变化、合并和比较3种类型,乘除法的语义类型分为等量组的聚集、倍数、矩形和组合[25].例如,“小明带了100元,买了2条围巾和1双手套,剩多少元?”和“买2副手套和1条围巾共多少元?”,前一个数学问题的语义类型为变化,后一个数学问题的语义类型为合并,所以该生测试题1的变通性维度得1分.新颖性是指学生所提出的数学问题比较有新意,具体的评价方法是如果提出的某一类正确的数学问题的个数占所有提出的正确数学问题的个数的百分比小于10%,那么这类数学问题就被评价为新颖性的数学问题.该维度中,数学问题类型的划分方法与变通性维度中数学问题类型的划分方法相同.学生提出一个新颖性的数学问题,则得1分,非新颖性的数学问题或者不正确的数学问题为0分.复杂性是指学生提出的正确的数学问题所包含的语义类型的个数.某一个测试题中,学生提出的两个数学问题中至少有一个数学问题包含两种语义类型,则得1分,至少有一个包含3种及以上语义类型的数学问题,则得2分,其余为0分(两个问题中至少一个问题错误或者两个数学问题都正确,但是每个问题仅仅包含一个语义结构).例如,一个学生提出两个数学问题“一共有多少个动物?”和“草地上有5只母鸡和8头牛,草地上一共有多少条腿?”,第二个数学问题包括合并和等量组的聚集两种语义结构,该生复杂性维度得1分.数学问题提出能力测试4个维度的分数重复累计,流畅性和创新性维度的总分各是12分,变通性维度总分是6分,复杂性维度总分是10分(测试题2要求学生根据指定的算式编写数学问题,因此,评价学生根据该问题情境提出的数学问题的复杂性是没有意义的),所以数学问题提出能力测试的最低分为0分,最高分为40分.
数学问题提出观念问卷中,反向问题反向记分.例如,对于问题“尽管我很努力地学习,但是我在提出数学问题的时候还是总遇到困难”,选项“非常不同意”记5分,选项“不同意”记4分,选项“不知道”记3分,选项“同意”记2分,选项“非常同意”记1分.正向问题正向计分,例如,对于问题“我能够正确地评价提出的某一个数学问题是否正确”,选项“非常不同意”记1分,选项“不同意”记2分,选项“不知道”记3分,选项“同意”记4分,选项“非常同意”记5分.数学问题提出观念问卷的最低分为20分,最高分为100分.
四、研究结果
1.数学问题提出能力的结果
从测试总体情况来看,大部分学生能够提出正确的数学问题,数学问题提出能力测试的4个维度得分率情况分别为,流畅性:87.5%,变通性:45.7%,创新性:12.3%,复杂性:20.3%.可见,在问题提出的流畅性维度上,学生的数学问题提出的分数还是较高的.但是,也不乏一些学生提出不符合要求的数学问题,例如,在测试题2中,根据问题的要求,学生需要提出应用题,而有的学生却提出文字表述题,如:“8个1.6的和是多少?”在测试题4中,根据问题的要求,学生需要提出用乘法或除法解决(可以包含加法或减法)的应用题,而有的学生却提出:“小明存250元,小丽存300元,小明比小丽少多少?”在测试题5中,学生需要根据情境中隐含的规律提出问题,但有的学生却提出:“第四天,他用23根火柴搭了几个正方形?”显然这个数学问题不符合题中隐含的规律;在测试题6中,有的学生提出数学问题:“一只母鸡一天下10个蛋,那么5只母鸡一个月30天下多少个蛋?”可见提出的数学问题不符合生活实际.与数学问题提出的流畅性维度相比,学生在数学问题提出能力的创新性和复杂性维度上的表现不容乐观.学生倾向于提出和课本类似的、练习中常见的、简单的数学问题.例如,对于测试题1,类似于“买2双鞋和1副手套共需多少钱?”的合并问题为36%;类似于“2副手套花多少钱?”的等量组聚集问题为26%.
2.数学问题提出观念的结果
从数学问题提出观念问卷来看,部分学生对数学问题提出的观念不容乐观.例如,对于观念问题4“尽管我很努力地学习,但是我在提出数学问题的时候还是总遇到困难”中,有38%的学生选择同意或者非常同意,表明很大一部分学生对学好数学问题提出缺乏一定的信心.对于问题19“我愿意提出和课本上类似的数学问题”,高达62%的学生选择了同意或非常同意,这可能是学生数学问题提出的创新性较差的一个原因.但是,学生很喜欢数学问题提出的活动.例如,对于观念问题15“如果数学课堂能够给学生提供更多的数学问题提出活动,那么数学课堂就会变得更加有趣”,90%的学生选择了同意或者非常同意.
3.数学问题提出能力和观念之间的关系
皮尔逊相关分析表明,首先,学生的数学问题提出能力和观念在0.05的显着性水平上正相关(=0.21,P=0.02);学生的数学问题提出能力的创新性与数学问题提出观念在0.05的显着性水平上正相关(=0.27,P=0.00).其次,对于数学问题提出的4个评价维度,创新性分别和变通性(=0.29,P=0.00)和复杂性(=0.40,P=0.00)在0.05的显着性水平上正相关(研究中只计算了数学问题提出的变通性,复杂性和创新性之间的相关性,而没有把正确性包含在内,因为变通性、复杂性和创新性3个维度是以正确性为基础的,即,只有正确的数学问题才能评价其变通性、复杂性和创新性).最后,学生的数学问题提出观念能够从很大程度上预测他们的数学问题提出能力(R=0.21,F=5.47,p=0.02).
五、讨论
通过该研究,可以得出,学生倾向于提出一些常规性的、熟悉的数学问题,而不擅长提出创新性、复杂性的数学问题.因此,在日常教学活动过程中,需要教师把培养问题提出能力作为一个重要的教学目标,落实在各学段的课堂教学之中.
首先,教师不仅要提供丰富多彩的数学情境,激发学生提出数学问题的欲望,鼓励学生提出数学问题,同时也要教给学生提出数学问题的一些方法,在学生提出数学问题的过程中给予一些帮助.例如,在学生提不出数学问题的时候给学生提供一些例子,在学生总是提出类似的数学问题的时候,提供学生从另外的角度提问的例子,鼓励学生对提出的数学问题进行评价与反思.此外,培养学生提出问题的能力,仅仅依靠课堂教学来促进学生的数学问题提出能力的提高是不够的.还需要借助于各类考试对数学教学的影响作用,即在考试中增加一些数学问题提出的测试题.当然,在考试中,增加什么形式的数学问题提出的测试题,还需要进一步研究.
生物统计学(Biostatistics)学是概率论和数理统计的原理和方法在生命科学领域的重要应用,它贯穿于生物医学研究流程的始终,不仅提供试验设计、数据收集整理和数据描述的基本方法,还提供合理选择统计分析方法以及对统计结果的分析与应用的重要原则[1]。因此,生物统计学是生物医学类各专业的重要基础课和必修课。该课程旨在培养学生具备统计思维,正确选择、应用统计方法解决生物医学研究中遇到的问题。通过该课程的学习,能为学生后续课程学习、毕业设计及科研论文撰写打好基础,也有利于培养学生的科学素养以及运用数学工具分析和解决问题的能力,从而大大提高学生的综合素质[2]。但生物统计学有很强的理论性和实践性,教学内容包含大量复杂的数学公式和抽象概念,需要学生具备一定的数学基础和逻辑推理能力。与其他专业课相比,普遍反映授课难度大、学生积极性不高、遗忘快。因此,必须针对该课程特点,改革教学体系、教学方法和考核方式,达到激发学生学习兴趣,培养学生熟练掌握并灵活运用常用试验设计和统计分析方法的目的。作者结合自己近年来的教学实践,分析教学过程中存在的问题,就如何提高生物统计学的教学效果浅谈自己的体会,为提升生物统计学的教学质量提供一定的参考。
一、生物统计学的教学体系建立
课程体系和教学内容直接反应课程的教学目的和培养目标,是培养学生学习能力、提高教学质量的核心环节。在生物统计学教学体系建立过程中,我们综合考虑课程特色和教学要求,从理论教学和实践应用环节入手,组织整合教材内容,精心提炼生物医学研究中的实际问题,以期给予学生在生物统计学的学习和应用中以科学、合理的引导。首先,理论教学是整个教学体系构建的基础,而教材则是教学体系是否完整而有效的基础与核心。作为教学内容的载体,教材是学生获取知识的来源,也是教师教学的依据,它是贯穿教学活动的重要因素,因此,教材的选择将直接影响教学质量和效率。在教材选择方面我们主要考虑了教学内容覆盖的全面性,在教学中指定李春喜主编的《生物统计学》(第五版)作为教材,根据本科教学的实际需求选择部分内容进行详细讲解。同时,授课教师归纳和融合其他参考书的优秀教学内容,透彻理解教学内容的内在逻辑联系,打造适合本专业的理论教学体系。
其次,生物统计学课程具有很强的实践性。因此,实践教学体系是生物统计学教学的另一关键,也是检验课程实际效果的最终标准。在教学过程中,我们将计算机技术和统计软件引入生物统计学的实践教学,向学生介绍Excel、SAS、SPSS等经典统计软件的特点,在不同章节教学中穿插具体统计方法的统计软件实现,讲解利用统计软件进行统计分析的步骤,达到将抽象统计理论与直观形象操作相结合的目的。统计软件引入生物统计学教学既体现信息技术时代的特点,又适应了高素质应用型人才培养的要求[3]。另一方面,我们以具体的科研案例为基础,指导学生运用生物统计学知识自主进行实验设计和数据分析,并将实验方案和统计方法运用到学科竞赛等课外科技活动中,不仅巩固了学生对知识的理解,也提升科技作品的档次。在毕业论文环节,加强对学生论文中统计学方法运用的培训和规范化要求,提高毕业论文的质量。这些实践教学活动使学生把所学的知识真正运用于解决实际问题。
二、多元化教学,提高生物统计学教学效果
传统的生物统计教学以教师课堂理论讲授为主,教学活动以教师为中心,有利于教师掌控课程内容和进度,但教学效果主要取决于教师个人的课堂组织和语言表达能力。由于生物统计学教学内容枯燥,抽象概念多、关联度高,公式多且难记忆,学生在被动听课的过程中易产生厌学情绪,学习积极性不高,对知识的掌握效果欠佳。同时,单一的讲授教学使学生在课后除完成习题外,无任何其他检测手段,难以达到学以致用的效果,学生也难于感受该课程的现实意义。从教学实践中也发现,依靠传统教学模式,尽管教师和学生都投入了大量时间和精力,学生不会灵活应用相关知识来解决实际问题。在课程结束一到两年后,学生会遗忘学过的大部分知识,面对毕业设计和生产实践中遇到的问题一筹莫展。因此,必须采用多元化的教学形式,利用丰富的教学内容和富于变化的教学手段来吸引学生注意力,提高教学效率的目的。
(一)板书教学
板书教学作为传统教学手段,在讲授大数定理、中心极限定理、方差分析的分解等重要的统计学原理和相关公式的证明和推导时,可以留给学生足够的时间理解和消化讲授的知识,学生可在在老师的引导下积极思考,因而在理论教学时具有其他教学手段难以比拟的优势。
(二)多媒体教学
随着计算机技术的普及,多媒体教学手段在高校教学中已被广泛使用。多媒体教学能给予学生直观的图形、图像,能使得一些抽象的问题形象化,这对于生物统计学这样抽象概念众多的课程来说显得非常重要,通过我们精心制作的生物统计学课程教学课件,学生能多角度地直接观察对象,更好的理解抽象的生物统计学概念;而通过搭配课件中不同的背景、文字、图片、视频等内容,使得课件图文声像并茂,能多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣,提高学生的学习兴趣,能有效地突破教学难点。我们还利用多媒体教学交互性好的特点,基于本校课堂互动系统,要求学生接入该系统在线实时答题,师生共同批改检查并进行当堂评价,使大部分学生能在课内理解掌握重要知识点,有效解决了知识缺陷累加的问题。此外,在目前还没开设课内上机实验的情况下,我们还利用多媒体课件进行演示实验,如:随机抽样分布中的随机数生成,介绍Excel、SAS、SPSS等统计软件在统计推断、方差分析、一元回归等方面的应用,讲解利用上述统计软件进行统计图表绘制的要求和流程等,让学生清晰、直观的掌握抽象的概念及过程,提高学生分析和解决问题以及呈现研究数据的综合能力。
(三)案例式教学
案例教学法起源于19世纪20年代,由美国哈佛商学院所倡导。该方法将工作中的真实情景加以典型化处理,形成供学生思考分析的教学案例,学生通过课前/后独立学习和课堂讨论的方式主动参与教学过程。在生物统计学课程中我们遵照“提出问题—学生思考—寻求解决—理论讲授—实践运用”的思路实施案例教学法。在讲授前将要分析讲解的案例分发给学生,让学生在课后预先寻求解决方案,课堂上先由学生讲述自己的解决方案,然后再由教师分析讲授相关原理和正确方法。案例式教学可引导学生通过独立思考、分析案例,获取解决方案的学习过程,真正认识到生物统计学课程的重要性,形成正确的统计思维。此外,基于案例的教学模式重视教师与学生的双向交流。学生要对材料进行消化并查阅各种资料提出解决问题的方案;而教师要对学生的解决方案给以引导,并不断整合新的教学内容,对教师也提出更高的要求。在生物统计学中引入案例教学是提高教学效果的一种有效手段[4]。
三、改革考核方式,培养学生综合能力
作为评定学生对所学知识掌握程度的依据,考试是教学中的一个重要环节,它可以促进学生系统总结已学知识,也是教师了解教学效果最有效的方法。目前,生物统计学的考核方式多以期末闭卷考核为主,考察内容侧重于基本概念、理论和计算。这种考核方式下学生平时听课作业不认真,考前突击也能通过考试;即使是掌握了知识点的学生也可能不会灵活解决科研中的实际问题。因此,我们改革考核方式,结合平时含书面作业、案例分析口头讲述和期末考试综合评定学生成绩。期末考试形式为“一纸开卷”,学生可以将自己认为重要的知识点梳理后归纳至“一纸”上供考试时参考。考试内容加入大量案例分析内容,更为灵活。实践证明,上述考核方式促使学生把主要精力放在用统计分析方法解决实际问题的方向上,提高解决实际问题的能力,同时也大大减轻了学生的学习负担。
很多在生物医药卫生等研究领域中从事科研工作的人经常提出这样的问题:"为什么我们学了多遍统计学仍不得要领,每到用时就出错?"我的回答是:"问题的症结是你们对统计学的系统性和准确性掌握得不够!"道理很简单,虽然你门学了多遍统计学,但每遍学的内容都大同小异,学的内容少,真正掌握的内容就更少了,而要解决的问题却远远超出了自己所掌握的知识范围;每次几乎都是脱离实际地学统计,从统计学教科书上看到的都是经过统计学工作者加工过的材料,自己面对的却是问题的"原型",在尚未真正学会统计学之前,不会将实际问题转化为统计学问题,用十分有限的"几个招术"去对付各种各样复杂的问题,生搬硬套,张冠李戴,出错也就成为难以避免的事了。事实正是如此,在我国的一些科研成果档案材料中,在许多公开发表的科技期刊的学术论文中,甚至在一些电视和报纸等宣传媒体中,误用和滥用统计学的现象相当普遍,以至于严重影响了我国科技工作的科学性和严谨性。
统计学误用的现状
科技期刊中学术论文是科研工作质量好坏和水平高低的一面镜子,全面而又彻底地映射出科研工作者科研创新的思路、统计研究设计的能力、数据处理的水平、结论的可信程度等综合情况。然而,翻阅我国生物医药卫生等研究领域内科技期刊中的学术论文,不难发现误用和滥用统计学的频率相当高,实在令人震惊!概括起来有以下几个方面:其一,人们在"统计研究设计方面"常犯的错误有:忽视统计研究设计,盲目开展科学研究,实验过程中一旦出现了问题,常常措手不及;实验设计的四个原则(随机、设立、重复、均衡)遵守不严,由于研究者对许多重要非实验因素未加以控制,使各实验组之间缺乏可比性;科研课题本身涉及多个实验因素,研究者常采用单因素设计方法取代多因素设计方法,将原本存在交互作用的多因素之间的关系视为互相独立的关系,从而作出偏离实际、甚至完全错误的结论来。其二,人们在"实验资料的收集和整理"方面常犯的错误有:由于缺乏完善的统计研究设计方案的指导,人们常不能正确地收集和整理观测或实验数据,最典型的事例是:为了考察三种药物对生物体所产生的影响之间的差别有无统计学意义,研究者常选用30只小鼠,将它们完全随机地均分到三个药物组中去,当每组10只小鼠服用一种特定的药物后,要在2、4、6、8、10小时5个不同时间点上观测各组中的每一只小鼠某项或某几项定量指标的数值大小(一般是抽血检测,故不需要处死小鼠),目的是要看药物效应随时间推移的动态变化趋势。很多人在收集此类实验数据时,未对各组内的每一只小鼠做标记,仅仅记下了各组小鼠在各时间点上观测到的数据,但无法明确区分从每一只小鼠身上观测到的是哪5个数据。这就将一个原本属于"具有重复测量设计的资料"错误地当作"独立重复实验设计的资料"了。资料收集时的错误,将直接导致统计分析方法的误用,乃至影响统计和专业结论的正确性。还有人在整理实验数据时,随意将那些自认为"过大或过小"的数据舍弃掉,这不仅使实验研究的真实性受到了破坏,有时还容易失去发现奇迹(如基因的突变)的机会。其三,人们在进行"统计描述和表达"方面常犯的错误有:用统计表表达统计资料时,表中数据的含义未表达清楚,使读者百思不得其解;用统计图表达统计资料时,常用表达定性资料的条图来表达各种定量资料,割裂了数据之间的内在联系;有时随意在坐标轴上标刻度值,使图形反映的升降变化趋势是错误的;用表达正态分布的方法来表达呈偏态分布的统计资料;将百分比与百分率混为一谈;滥用相对数,如用某药物医治某病患者5人,治愈3人,就认为此药的治愈率为60%。其四,人们在选用"统计分析方法"方面常犯的错误有:将t检验和c2检验分别视为处理定量资料和定性资料的"万能工具";不考虑资料所具备的前提条件,盲目套用各种统计分析方法;将在专业上毫无关联的变量强硬地放在一起进行相关与回归分析;用直线回归取代曲线回归。其五,人们在处理"多因素多指标统计资料"方面常犯的错误有:用单因素分析方法取代多因素分析方法,用一元分析取代多元分析,这样无法揭示多因素之间的相互关系和多指标之间的内在联系,容易得出片面的、甚至歪曲事实的结论。
对策与建议
要积极开展科研协作。笔者长期从事统计咨询的一个切身体会是:"实际工作者与统计学工作者之间开展密切的科研协作,对双方都非常有利。"这样一来,实际工作者不仅可以腾出大量时间做专业方面的事,而且可以集中精力投身于改革创新,在本学科领域及相关领域内做出更高水平的科研成果来;而对于统计学工作者来说,有机会将自己学到的数学、统计和计算机等方面的知识用来解决生产和科研实践中的具体问题,不仅是一种有意义的工作,而且是一种享受和快乐。"积极开展交叉学科之间的课题协作",是一个"经济、高效、优质、科学"地完成科研课题的现代运作模式,是信息时代的必然发展趋势。利用Internet网开展科研课题协作,是一个"投资小、见效快、回报大"的举措,是广大实际工作者最明智的选择!每一位实际工作者在运用统计学解决实际问题时,应当建立"有所为和有所不为"的理念,确有把握解决的问题就自己解决,没有把握解决的问题,应当向内行请教或请统计学工作者协助解决。
生物统计学是南阳师范学院生命科学与技术学院的一门专业基础课。与其他课程相比,该课程理论性强,比较抽象,而且要求学生具备必要的、足够的应用数学知识。此外,该课程内容广、概念多、计算公式繁多且?y记[2,3],加之学时的限制及大部分学生对该门课程的重要性认识不足,导致许多学生认为该门课程较难学习和掌握,是一块“难啃的硬骨头”。因此,对生物统计的教学方法进行改革,进一步提高该课程教学效果,增加学生学习该课程的兴趣与信心,是当前从事生物统计课程教学教师面临的挑战。笔者结合自己的教学实践经历,针对该门课程的特点,在分析目前教学中存在问题的基础上,就如何提高该门课程的教学效果,谈谈体会和思考。
一、生物统计学教学中存在的问题
(一)学生缺乏学习积极性
生物统计学属于应用统计学的一个分支,以数学概率论和数理统计为理论基础[1]。该课程的一些计算公式及原理,需要在一定的概率论与数学基础上理解。虽然学生在大一已经学习了高等数学的相关知识,但多数学生数学基础知识相对薄弱,因此常常会感到枯燥乏味,进而导致厌学情绪的出现,学习积极性不高。此外,生物统计学的学习过程是循序渐进的,课程内容是承上启下、前后连贯的[1,4],如果学生对某一章节内容理解不透的话,则有可能会影响到后续章节的学习,导致学生陷入越听越听不懂、越听越没兴趣的恶性循环,进而萌生不想学的思想。
(二)教学手段单一,实践环节薄弱
课程教学大多仍然是单纯的课堂讲授,“纸上谈兵”多,缺乏应用生物统计知识的实际训练,导致学生无法正确掌握和应用理论知识,也难以把知识转化为实际技能。这种单一的传统教学模式已经严重束缚了学生学习的兴趣及动脑能力的培养。此外,生物统计学中涉及大量数据,传统课堂教学大多采用计算器进行统计计算,相对耗时较多,使课堂的教学效率降低。现代统计方法离不开先进的计算机手段,利用统计软件代替繁重的手工计算进行统计分析,已是生物统计学发展的必然趋势。由于受到学时及教学条件的限制,目前我院生物统计学尚未开设上机试验课,致使学生还不能熟练操作当前常用的Excel、SPSS、SAS等统计分析软件,很难做到所学内容与科研实践的紧密结合,综合运用知识的能力不能得到提高。
(三)开设课程学期不合理
目前,我院开设本门课程多是在大二的第二个学期。学生接触专业课还很少,一些专业术语尚不熟悉,对所举专业方面的一些例子,理解时还存在一定的困难,影响教学效果。
二、提高生物统计学课程教学效果的有效途径
(一)认识课程地位,培养学习兴趣
生物统计学这门课程理论抽象,学生在学习过程中普遍感到晦涩难懂,学习兴趣不高,甚至有部分学生主观上认为该门课程就是学习数学知识的。这些想法都没有真正理解生物统计学的内涵。兴趣是学生最直接意识到的学习动机[5],充分调动学生的积极主动性已成为教学改革的重点。生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,而且该课程的内容对学生顺利完成毕业论文设计有非常重要的作用,是完成高质量毕业论文的保证。通过本门课程的学习,能培养学生进行科学试验的能力和对试验结果进行科学分析的能力,也为今后从事科学研究打下坚实的理论基础。因此教师应该让学生对该门课程有正确的认识,充分了解课程的重要性。在授课过程中,可以采用“启发式教学法”,引导学生思考,从而提高学习生物统计的兴趣。
(二)改进教学方式,提高教学效果
针对生物统计学课程理论性和逻辑性强的特点,教师可以采用“比对法”、“演绎法”、“探究式教学法”、“案例式教学法”等多种教学方法来提高教学效果,例如对于一些概念和公式,我们可以采用“对比法”教学帮助学生加深理解,如总体和样本、统计数和参数、成组数据和成对数据平均数比较的假设检验、直线回归系数与直线相关系数等。通过“对比法”讲授,可以让学生在差异中找出类似,在类似中分辩出差异,让其更好地掌握其联系及本质的不同。
为了提高课堂教学的效率,可以采用传统的板书教学与多媒体教学相结合的手段进行授课。传统的板书教学可以使学生跟着教师的思路走,对及时理解和消化知识非常有益。多媒体课件具有形象化、直观化、生动活泼等特点[6,7],采用图示、实例等形式将抽象的知识以有效的方式呈现出来,有助于学生的理解和掌握。在教学中采用两者有机结合的方式,可充分利用两种教学手段的优势,达到好的教学效果。
(三)加强综合实训练习
在计算机日益普及的今天,统计软件的使用可以使计算变得简单和准确,因此应让学生对常用的统计软件有所了解和掌握。目前众多高等院校广泛使用的教学软件有Excel和SPSS[8]。其中Excel软件中的t检验、方差分析、回归、相关等功能可基本满足实验教学的要求,且易学易用。因此迫切需要尽快完成生物统计实验室的建设。
生物统计学是一门应用性很强的课程,在教学过程中必须注重理论联系实际。除课堂教学外,利用教学实训基地让学生进行实际课题研究训练,有利于加深对所学内容的理解。一方面学生可以根据自身的兴趣,通过搜集资料,自己提出课题和实验设计方案,然后在教师指导下进行课外研究,同时为毕业论文设计打下基础;另一方面,学生也可以参与到教师的课题研究之中,将学、研融为一体,为今后从事科学研究奠定良好的基础。
(四)建立合理的考核方式
?魍车纳?物统计课程考核以闭卷笔试的形式进行,这种应试模式使学生把主要精力放到了死记硬背上,忽视了知识的运用,而为了切实提高学生的实践能力,应建立合理的考核机制。
1.1一般资料
回顾分析选择2007年11月~2011年6月期间我科就诊的78例四肢骨折的患者。其中LCP治疗42例,骨折分型AO分型:A型21例,B型15例,C型6例,平均年龄54.3岁。传统钢板治疗36例,骨折分型AO分型:A型18例,B型11例,C型7例,平均年龄49.6岁。两组患者的平均年龄及骨折分型差异无统计学意义(P>0.05)。
1.2手术方法
LCP组
手术前用石膏外固定或牵引稳定骨折,以防加重周围软组织损伤。根据患者病情选择硬膜外麻醉或全身麻醉。首专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net先,在X线下,参照健肢,测量并矫正患肢力线与长度等,达到功能复位后,选择适当长度的LCP。先于骨折处近端或远端作一个2~3cm 的纵行切口,在深筋膜下使用骨膜剥离子或组织剪分离软组织,从而形成一软组织隧道,不要切开骨膜、不开放骨折端。在X线透视下将钢板置入适当的骨表面后,再在远、近端分别置入1枚螺钉。在X线下,观察骨折复位较好、钢板位置合适后,可再在远、近两端各置入2~4枚单皮质锁定螺钉;最后于X线透视下,观察骨折复位与钢板位置,满意后将切口缝合。本组无需重复外固定必要。
1.2.2传统钢板组
T型钢板、三叶草钢板组其切口方法同LCP组,手术方法按常规操作。
1.3 骨折临床愈合评判方法
术后分别于3、6个月各拍摄一次CR片,了解骨折愈合情况。观察住院期间并发症发生情况,记录住院时间、CR片显示骨折愈合时间。于术后一年给予患肢Johner-wruhs功能分级评定,评判治疗效果。
1.4 统计学方法
采用采用SPSS16.0 统计软件包进行统计学分析。组间比较采用独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
本组 78例患者均获随访10~13个月,平均12个月。CR片结果表明:经LCP治疗所有患者无螺丝松动、无钢板断裂、无伤口感染、无并发症及关节活动受限等情况出现;6个月时39例骨折患肢基本达到骨性愈合;骨折愈合平均时间(6.5±2.5)个月。传统钢板组:3例于2~4个月出现螺丝松动;1例于3个月时发现钢板断裂、6例于1个月内出现伤口感染;1例于8个月时出现股骨头坏死,3例于2个时出现肘关节活动受限。6个月时20例患肢基本达到骨性愈合,;骨折愈合平均时间(7.5±2.5)个月。按Johner-wruhs 临床功能分级法评定预后状态:LCP组优良率40例占92.2%, 传统钢板手术组56.6%。两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。
4讨论
随着骨折内固定治疗方式从机械力学(AO)向生物力学(BO)改变,生物力学理念在骨伤科得到广泛普及认可。锁定加压钢板(LCP)做为一种与骨膜非接触的“生物学”钢板,能够尽可能减少损伤骨折局部的血供专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net。另外四肢骨折多因暴力损伤,骨折破坏明显,应针对性地早期功能锻炼,才能得到更好的疗效。
本组研究表明,LCP治疗四肢骨折后,骨折愈合平均时间(6.5±2.5)个月,预后良好率达到92.2%,充分体现了LCP的优势,具体优势如下:①所采用的接骨钢板已经达到解剖或功能复位塑形的要求,且起到固定作用的螺钉钉体及钉帽都有螺纹,可起到极好的固定效果;②可减少对骨膜的破坏,降低钢板下骨组织缺血性坏死发生率,为骨折尽快愈合创造良好的生物环境。经过实践体会, ①采用LCP内固定不仅符合生物学接骨术的理念,还可在插入LCP内固定后再次透视观察,从而保证了LCP内固定与螺钉处于适当地位置。②一定要视患者具体情况给予适宜长度的钢板;③要在熟练掌握AO经典原则基础上,理解并掌握BO技术,严格遵守BO操作原则使用配套器械;④术后根据骨折类型、部位,进行合理康复训练。综合看来,LCP技术具有固定稳定牢固、创伤小、骨折愈合率高,患者生活显著提高、治疗骨折适用范围广等优势。
参考文献
吉赵勇.锁定加压钢板在治疗四肢骨折中的临床价值.临床和实验医学杂志,2009,8(5):63,66.DOI:10.3969/j.issn.1671-4695.2009.05.036
Johner R,Wruhs O.Classification of tibial shaft fractures and correlation with results after rigid internal fixation.Clin Orthop Relat Res,2003,19 (8):7-25.
目前,国内外对于2006年-2010年期间,我国高校公共卫生与预防医学二级学科的科技论的统计与分析比较少,仅有山西医科大学孔瑞珍的学位论文《高等院校公共卫生与预防医学科技论文产出的综合评价》对筛选出的27所高校在2003年—2007年间产出的科技论文,经秩和比法逐年统计分析后得知,北京大学、四川大学、复旦大学、华中科技大学等高校具有较高的论文产出能力,提示这些高校在公共卫生与预防医学学科方面具有较强的科研能力,成绩突出。对27所高校预防医学下属二级学科的科技论文产出数量运用秩和比法统计评价后,得出了在各二级学科方面各大学的科研情况以及优势所在:流行病与卫生统计学以第四军医大学和复旦大学为优,劳动卫生与环境卫生学方面复旦大学和华中科技大学表现突出,营养与食品卫生学是第三军医大学和中山大学名列前茅,儿少卫生和妇幼保健学以华中科技大学和安徽医科大学最强,卫生毒理学突出的是第三军医大学和吉林大学[1]。在进行横向比较后发现,各高校5年间每年的论文产出数量相对起伏不大,但高校在各学科的论文产出能力并不均衡,需要发挥所长,弥补不足,既要全面发展,也应重点突出。
当前,我国的高等教育正处在改革和发展的关键时期,高等教育如何才能更好地适应世纪的发展和需要,这是我们每一个从事高等教育的人必须认真思考的问题。培养学生自主创新能力已经成为高等教育改革的一个重要目标。生物统计学是一门探讨如何从事生物学研究的设计、取样、分析、资料整理与推论的科学,已经在环境保护、资源保护与利用、生态学研究、分子生物学研究、高科技农业研究、生物制药技术、流行病规律研究与探索、数量遗传学研究、生物信息学研究等领域有着广泛的应用。生物统计学在科学研究中被誉为是“科技工作者从事科学研究的工具和手段”,也是培养和提高大学生科技素质的一个很重要的方面。传统的统计学教学模式主要以课堂教学为主,以教师为主体和中心,教师是主讲者,学生是被动的接受者,教学效果主要取决于教师的组织能力与语言表达能力。从教学实践中可以看出,这种课堂教学模式存在明显缺陷,那就是学生缺乏独立分析与解决实际问题能力的培养,对统计分析的方法没有真正掌握。因此,我们在生物统计学教学过程中结合高校自主学习为主的教育特点,发挥学生课余时间的主观能动性,把传授知识、培养能力和提高素质有机结合起来,摸索出一套对教学内容有效补充的第二课堂教学体系。
一、统计实验教学
统计实验教学以学生为主体,教师由主讲者的角色逐渐转变为学习活动的设计者和指导者,教学媒体不仅是教师的讲授工具,而且也是学生的认识工具;学生也从知识的被动接受者转变为积极参与教学、参与操作、发现知识、理解知识、掌握知识的主动寻求者。统计实验教学的目的就是使学生能够将课堂教学的知识应用到实际实验项目中去,能够灵活运用所学知识,自主解决实验中遇到的实验设计和数据统计分析问题。
统计实验教学主要以学院的学生科研项目为平台,每年学院都会组织学生申报学生科研项目,利用生物统计学的学科性质对生物相关专业学生从科研项目申报、组织实施到科研文章撰写进行跟踪指导。学生在课下根据兴趣设计实验项目,在生物统计学的习题课教学中专门留出自主习题教学环节,学生以项目组形式自行结合进行答辩,并由其他学生对实验设计和统计分析方面提出自己发现的问题,进行讨论,最后由教师点评,并指导学生对科研项目进行完善。对于已经开展的实验项目,项目组学生对数据处理提出自己的一套思路,在自主习题教学课上提出,并由其他学生提出意见进行优化,并由老师进行点评。对科研项目的生物统计辅导,已成为学院提高学生科研创新能力的一个教学特色,学院每年的学生科研立项数量均排名全校第一,而且有已有多篇科研论文在核心刊物发表。
二、社会调查指导
我校生物统计学主要针对大二、大三生物科学、生物教育等专业学生开设,学生自己组建了环境协会和人类地球协会等学生团体,对于环境和社会问题,社团经常组织较多的社会调查。课外交流中社团学生对调查设计,数据整理以及数据报表分析等相关统计专业知识有较多的需求。
针对学院实际,在生物统计学教学过程中,增添了调查报表设计,整理等相关知识。老师与协会形成固定的互动联系,对调查的表格设计,调查点的布置,调查数据的获取方式以及调查数据的整理进行专业的指导。目前,生物统计学辅导已经成为社团活动的一个重要环节,通过指导,学生的调查更具科学性,自主分析解决调查中问题的能力明显提高。对湿地、城市垃圾等社会调查活动由于科学性的选点、调查和分析,受到广泛关注,被多家报纸和网站转摘。
三、构建网络交流平台
目前计算机和网络通讯技术的飞速发展,使得我们的教育不能忽视其对教学的巨大辅助作用。通过两年的生物统计教学摸索,我们已经将飞信和QQ网络互动交流平台发展成为课堂教学的有益补充。每个专业建立有自己的讨论群,根据需要常常设有作业问题讨论、课堂内容讨论、实验设计讨论、调查问题讨论、科研数据分析讨论等话题。每班安排固定的学生对交流信息和问题进行收集,并及时反馈给老师。学生根据自己需要,在相应话题讨论期间提出自己的问题和需要,与其他学生进行交流。老师会对有关问题在相对固定的时间进行解答,同时通过交流平台老师也会及时发现教学中出现的问题并予以改进。对学生反应较多与教学内容相关的问题,老师进行整理并作为问题在课堂讨论,使得课堂教学更有目的性。在构建交流平台的过程中,学生交流的积极性是网络交流平台成功与否的关键,我们通过设立与学生学习生活相关的一些讨论话题(如毕业论文设计、科研项目申请、社会实践指导等等)以提高学生参与的积极性,并结合课堂教学的不断宣传,使得网络教学平台已成为生物统计学教学的一个重要的第二课堂基地。
四、野外实习指导
野外实习是生物教学的一个非常重要的组成部分,生物科学等相关专业的教学大纲一般都明确植物、动物、生态学等学科都必须安排1~2周的野外实习内容。通过实习,以达到理论与实践相结合,锻炼和培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力。与生态学“课题式”野外实习改革相结合,对学生进行实验设计和野外调查布点等统计专业知识的讲解,帮助学生完成课题设计,并在实习后,对学生进行相关统计软件和画图软件的培训,提高了学生科研数据的统计分析能力。在科学的统计指导下,学生自主设计了多个有价值的实验项目(群落物种多样性及群落结构、种群分布格局、林窗环境对群落物种演替的影响和林内小气候等等科研方向),并撰写出多篇高质量的优秀实习报告,已被野外实习基地(宁波天童山国家生态定位站)作为优秀实习论文收录。与生态学野外实习结合,在生物学专业的教学环节中找到了扩展统计教学内容有效方式,为生物统计学扩展第二课堂提供了一个成功的范例。
参考文献:
[1]何淼,何洪,彭晓南.开放式课堂教学模式在生物统计学教学中的实践[J].高等理科教育,2007,(4):97-100.
[2]朱汉春,程龙.《生物统计学》教学改革与实践[J].西南农业大学学报(社会科学版),2006,4(3):270-272.