问题导向的《生态统计学》教学方式探索

李春林　周立志

（安徽大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601）

【摘 要】《生态统计学》是将数理统计和概率论的原理与方法应用到生态学领域，指导生态学实验调查设计、分析所获得的实验数据，进而发现普遍规律的一门学科。传统的生态统计学教学着重强调原理和公式推演，抽象枯燥，教学效果不理想。问题导向的教学方式以问题为中心和驱动力，围绕问题来组织生态统计学的教学活动，将抽象的原理和公式转化为具体的生态学实际问题，由教师引导学生进行主动学习，在分析问题、解决问题的过程中掌握知识，学会应用。问题导向的教学方式有助于提高《生态统计学》的教学质量，是该课程教学的有益探索和实践。

【关键词】《生态统计学》；问题导向；教学探索

【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

生态统计学是运用概率论和数理统计的原理与方法，指导生态学的实验调查设计，分析实验调查资料，进而发现普遍规律的一门学科[1]。生态统计学主要介绍生态学的实验设计，实验数据的收集、整理、分析，并推断、发现和解释生态学现象的本质规律[2]。

随着生态学的快速发展和大数据时代的到来，统计学在生态学研究中发挥着越来越重要的作用，已成为生态学实验设计和数据分析不可或缺的工具[3]。因此，生态统计学是生态学专业学生培养的重要基础课程之一，越来越受到高等院校的重视。如何提高《生态统计学》课程的教学质量，提升教学效果，是从事生态统计学教学工作者共同关注和探索的问题[3-4]。笔者结合近几年《生态统计学》的教学实践，就问题导向的教学方式在《生态统计学》课程教学中的应用进行了初步探索。

1 传统生态统计学教学的主要弊端

传统的生态统计学教学方式以讲授基本概念、基本原理、公式推演等为主，忽视应用生态统计学解决实际科学问题的能力培养[4]。生态统计学是建立在数理统计和概率论的基础之上的，理论背景和许多概念很抽象，难以理解。因此，学生普遍反映生态统计学抽象、难学、难记，更不知如何应用统计学解决实际问题。教师在教学过程中也往往发现该门课程难教，尽管尝试多种教学方式，并对学生作严格要求，教学效果仍不理想[5]。

笔者在近几年的教学实践中深刻认识到，生态统计学是一门基础学科，更是一门应用学科，教师要教好生态统计学，不仅要认真研读生态统计学、数理统计和概率论等相关专著，特别是国外优秀的生态统计学专著[2，6-7]，深入理解生态统计学的基本原理，还要开拓思维，钻研生态统计学的教学内容，理清教学逻辑，转变传统填鸭式教学方式，将生态统计学与生态学的具体案例相结合，探索适合本课程的教学方式。

2 问题导向的《生态统计学》教学

2.1 问题导向的教学内涵

问题导向的教学是从探究问题出发而开展的教学方式，具体地说就是教学过程是在教师的启发和引导下，以学生已有知识、生活经验和对周围世界的认识为基础，为学生提供自由地探索、质疑、学习、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难、释疑、尝试活动，将所学知识应用于解决实际问题的一种新型的教学形式[8]。

问题导向的教学方式实质上是以问题为中心和驱动力，围绕问题来组织教学活动，着重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的思维能力。在此过程中，枯燥乏味的原理和公式被演绎成贴近生产生活实践的各种案例和问题，学生学习和探索的主观能动性增强，有助于提高学生的创造力和解决问题的能力。因此，问题导向的教学方式有别于传统的填鸭式教学，有助于促进学生全面发展，是一种新的值得尝试的探索[8-9]。

2.2 问题导向的《生态统计学》教学设计

教学设计是将课程和教师的教学理念转化为教学实践的具体步骤，是教学理论和实践的结合点[9]。教学设计包括教学目标和教学思路等。《生态统计学》的教学目标是学生理解并掌握生态统计学的基本原理，能应用生态统计学的基本思想分析、解决生态学的实际问题。在具体的教学过程中，教师要理清知识点的内在联系，帮助学生建立逻辑清晰的有意义的知识结构，掌握生态统计学的学科思想和方法体系，并引导学生应用生态统计学解决实际的生态学问题。教学思路是指向教学目标的，是达到教学目标的具体路径[9]。为了达到良好的教学效果，教师的教学思路要清晰而连贯，逻辑性强。

问题导向的教学设计，首先必须以准确把握学生现有知识结构和生活经验为前提，所设计问题的难易程度要适中，要能够使学生在探究和解决问题的过程中复习原有的知识，并引向新知识的学习，在解决问题的过程中掌握知识，学会应用。其次，设计的问题要注意逻辑性，引导学生以整体论的观点去分析问题、解决问题。这样的以问题为导向的教学设计体现了教师主导和引领的作用，是教师工作能动性和创造性的集中表现，也充分体现了学生学习的主动性和开放性[10]。

2.3 教学实践和案例分析

在讲授配对t检验时，以分析不同栽培措施（绿色有机栽培/标准化栽培）对红心地瓜产量的影响为案例。

首先，让学生们把自己假想为要解决这个生产实践问题的主导者，提出以下问题：要解决的是什么问题？如何将实践的问题转化为统计学问题？如何设计实验？采用配对设计还是成组设计？需要多大的样本量？可能影响实验结果的非试验因素有哪些？如何降低这些因素的影响？通过共同讨论，学生认识到红心地瓜的产量将受到土壤肥力和水分等非试验因素的影响，而这些因素在空间上可能有所差异，为了降低这些因素的影响，采用配对设计，选取相邻的两块地（每块地面积为一亩）构成一组，共设计6组，每组中一块地按标准化栽培，另一块地进行绿色有机栽培。

实验设计方案确定之后，接下来所关心的问题是：在实验过程中，需要测量哪些指标？什么时间测量？测量多少次？用什么统计量来衡量样本数据的平均水平和变异程度？这些问题的提出有助于学生对整个实验过程有个清晰的认识，使学生把统计分析、实验设计和具体操作过程紧密联系起来，有效地锻炼了学生独立自主地发现问题、提出假设、设计实验、收集数据、分析数据的能力。

接下来，教师简要介绍一下所需的知识背景，即配对设计的统计分析方法，包括配对t检验的假设条件、SAS程序及对结果的理解等。在这里，教师引导学生理解t检验和U检验的异同点，根据数据正态分布与否选择合适的统计分析方法，并组织学生讨论配对t检验的优点及其与单因素方差分析的异同点等。在此过程中，涉及到一些新知识点，教师可简要介绍，如Wilcoson秩和检验、Mann-Whitney U检验、Shapiro-Wilk W检验等。

最后，教师引导学生对统计分析结果进行合理解释，把统计学分析与生产生活实践相联系，对两种栽培措施进行评价，并激发学生的发散思维，提出一些与此类似的及更复杂的问题，供学生思考。

这种基于真实情境的教学方式，使学生对统计学在生态学领域的应用有了整体把握，并将所学到的知识应用到实践中。在此过程中，原本枯糙、抽象的统计学原理和公式变得有用起来，学生在学习的过程中体会到了统计学的魅力，对知识点和基本原理的掌握更加牢固，对统计学的应用更加得心应手。

3 问题导向的教学方式在《生态统计学》课堂中的教学效果

3.1 促进学生主动学习，有助创造力的发展

问题导向的教学方式使学生处于实际问题之中，学生不再是被动地接受抽象的概念、原理、公式，而是边学边用，在分析问题、解决问题的过程中，主动学习所需的知识，构建自己的知识体系，由此掌握的知识，得以巩固，不易忘记。同时，由于问题导向的教学方式注重学生学习的自主性，鼓励学生自由探索，有助于学生创造力的发展。

3.2 激发学生的学习兴趣，提高学习的主观能动性

通过精巧的问题设计，使学生置于真实的问题情境中，激发学生分析问题、解决问题的动力，培养学生学习的兴趣，同时，也能促进学生在现有问题的基础上提出新问题，锻炼学生不断探索，开拓进取的学习精神。

3.3 培养学生合作意识，锻炼人际交往的能力

问题导向的教学方式不仅要求学生开动大脑，探究问题、解决问题，更要求学生在解决问题的过程中加强合作与交流。随着学科间相互渗透，很多问题不是一个学科能解决的，更不是仅靠一个人的力量能解决的，而是需要多学科间相互交流、相互配合，将各学科的优势有机地融合在一起，共同探索，寻找解决问题的最终途径。问题导向的教学以多样的合作形式开展，注重师生间、学生间的合作与交流，对于加强学生交流合作的能力具有重要的作用。

4 结语

问题导向的教学作为一种新型教学方式，对教师的专业发展和学生个性发展、创造力提升等都具有重要的价值[8]。教学过程不再是按照教科书规定的内容原封不动地介绍给学生，而是要求教师在对知识非常熟悉，理解非常深刻的基础上，将其统整起来，转化为问题，在引导学生提出问题、分析问题、解决问题的过程中，引导学生学会学习，提高学生的创造和创新能力。这样的教学过程鲜活丰富，学生在学习的过程中能始终保持高度的自主性和能动性。相比较于传统的教学方式，问题导向的教学方式有助于提高《生态统计学》的教学质量，是该课程教学的一种有益探索和实践。

【参考文献】

[1]贾林.统计生态学[M].北京：中国林业出版社，2009.

[2]Zar J.. Biostatistics Analysis[M].5th edition. New Jersey： Prentice Hall， 2009.

[2]张豪.生物统计学案例教学法实践[J].教法研究，2013，18：61-62.

[4]屈彦福.《生物统计学》教学方式的探索和实践[J].教育教学论坛，2014，48：145-147.

[5]宋岩，王道波，文望名.案例教学在《生物统计》中的教改研究[J].科技信息，2014，10：19.

[6]Rosner B.. Fundamentals of Biostatistics[M].7th edition.Boston：Cengage Learning， Inc.， 2010.

[7]Zuur A.， Ieno E. & Graham S.. Analysing Ecological Data[M].New York： Verlag New York Inc.， 2011.

[8]刘斐.论问题导向教学[D].华中师范大学，2014.

[9]赵明仁，李保臻.论问题导向的教学设计[J].教育理论与实践，2013，33：50-52.

[10]帕尔默.教学勇气：探索教师的心灵世界[M].吴国珍，余巍，译.北京：人民教育出版社，2005.

[责任编辑：汤静]