统计分析软件辅助生物统计学教学的探索与实践

严明　薛凌云　郭淼　葛亚坤　徐铭恩

摘要：《生物统计学》是生命科学相关专业的重要专业基础课，也是相关领域科学研究中不可或缺的重要工具。然而其教学内容抽象，在现有的教学方法和手段下，学生难以掌握相关理论且实际应用能力偏弱。为了提升教学效果，作者在前期教学基础上，提出利用统计分析软件辅助《生物统计学》教学的教学模式。实践证明，该模式能帮助学生克服畏难情绪，有效激发学生的学习兴趣，从而提高教学效果。

关键词：统计软件；生物统计学；本科教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0164-02

生物统计学是数理统计原理在生物医学领域的应用。作为生物医学类各专业的重要基础课，该课程旨在培养学生具备统计思维，能科学地设计试验方案、收集整理试验数据，并在此基础上正确选择、应用统计原理与方法对试验结果进行分析，从而达到解决生物医学研究和实践中的实际问题的目的。通过该课程的学习，可培养学生分析、解决问题的能力，有利于提高学生的综合素质。

然而，当前生物统计学教学面临诸多挑战。一方面，当前高校教学的发展趋势是以适应社会需求为导向，突出应用性，因而专业基础课学时有不同程度的缩减，生物统计学仅有32课时，教学时间有限。另一方面，生物统计学包含众多关联度高的抽象概念，公式多且难记忆。传统教学模式以教师讲授为主，教师既要介绍基本概念和原理，又要通过实例阐释统计方法的应用，教学难度大；而学生要记忆大量公式和概念，还要通过反复练习巩固、掌握基本的试验设计和统计分析方法，学生普遍反映难以真正理解生物统计学的作用，不会灵活应用相关知识来解决实际问题，甚至不能正确地描述数据。课程结束后，学生会迅速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。

如何突破教学难点，在生物统计学有限的课堂教学时间内提高教学效率，让学生真正的学以致用呢？通过近年来的教学实践，笔者认为，重视和加强统计分析软件的辅助教学作用是提升生物统计学教学效率的重要途径。

一、统计分析软件excel和SPSS简介及应用

（一）Excel的功能及其在生物统计学教学中的应用

Microsoft Excel是微软公司推出的办公软件Microsoft office的组件之一，提供大量统计函数，使用Excel可以实现如下统计分析功能。（1）用于数据整理和分析。试验过程中获得的试验数据首先要输入到统计分析软件中进行保存和整理。Excel提供求和、求平均数等简单运算，使用者可在Excel中对试验数据进行初步整理后，再将数据导入其他统计软件进行进一步的统计分析。（2）用于统计图表绘制。以Excel2003为例，Excel提供了含柱状图、折线图在内的共14种标准图表类型供用户选择；用户还可以根据需要对图表区、绘图区、坐标轴和图表标题等的格式进行修改。（3）统计函数分析。Excel提供包括数学函数、文本函数、逻辑函数以及统计函数等基本函数供用户使用，如COUNT、MAX等描述统计函数以及AVERAGE、STDEV等统计分析函数，可以帮助用户完成简单的统计分析和假设检验；Excel还在其分析工具库中提供了一些统计分析程序，如t检验、方差分析及回归分析等。因此，Excel友好的用户界面和强大的统计计算功能使其除生物统计学外，在会计、经管等专业的本科教学中得到了广泛应用。

（二）SPSS的功能及其在生物统计学教学中的应用

SPSS软件是国际认可的专业统计分析软件之一，最初由美国斯坦福大学的三名研究生于1968年开发成功，该软件操作简单易学，能够快速准确的对大量的、复杂的专业数据进行统计分析。此外，SPSS还具备强大的制图功能，可为用户提供可视化的分析结果。因此，它是另一个适用于生物统计学教学的重要统计分析软件。

SPSS的功能详解如下：（1）数据导入。SPSS软件既可直接建立或打开SPSS类型的数据文件，也可导入Excel、ASCII等数据文件，可以实现和检测仪器输出原始数据的无缝对接。（2）基本统计分析。SPSS可方便的实现数据汇总和描述性统计分析，用户获得的分层报告中给出了包括中位数、最大/小值、方差等常规描述统计结果。（3）SPSS的复杂统计分析功能。SPSS几乎涵盖了生物医学研究可能用到的所有的统计方法，如方差分析、聚类分析、平均数的检验、回归分析、判别分析等。（4）SPSS的绘图功能。在SPSS中各种统计图既可以由相应的统计过程产生，也可以由用户直接调用“Graph”菜单实现柱状图、散点图、饼图、时间序列图、频谱图等多种类型图表的绘制。

综上，Excel与SPSS统计分析软件各有特色，前者使用较方便、通用性強，适宜生物统计学初学者使用；后者的专业性更强，在学生积累了一定统计学原理的知识储备后，可逐渐加强对SPSS软件的学习，进一步提高自身分析复杂试验数据的能力。

二、统计分析软件辅助教学，提高教学效果

（一）激发学生兴趣，变被动学习为主动学习

从心理学的角度看，兴趣是人对客观事物的一种积极的认识倾向，它推动人去探求新的知识，发展新的能力。对于生物统计学这样一门逻辑思维严密、概念抽象、计算繁杂的课程而言，引入统计分析软件可以在一定程度上提高学生的学习兴趣，调动其学习的主动性，这将大大促进学习效果。例如，在讲授“数据收集整理”内容时，我们设定了如下教学场景：检测纳米材料导致老鼠肺部炎症的情况，要求学生将教师提供的或自己参与实验获取的原始数据录入统计软件，后续学习中利用统计软件对数据进行进一步的整理，包括定性/定量数据的转换、次数分布图绘制，配合正态分布和t分布曲线，可使学生对一些理论分布有了直观的感性认识。学生还可以继续使用统计分析软件对这些数据进行假设检验等统计分析，避免了传统教学单纯讲解教科书上抽象原理和例子的抽离感，使学生真正投入到学习中去。

（二）梳理教学内容，提高学生的实际应用能力

作者结合自己多年来从事生物医学研究的经验，将教学内容整合、梳理为基本统计原理、统计方法、统计分析软件应用及试验设计四大块。在教学实践中，为了提高学生的实际应用能力，遵循以下原则：（1）减少抽象概念和公式推导的讲授、弱化计算，在讲清基本统计原理的基础上，集中精力介绍统计方法的适用范围、统计结果的描述和解释。（2）增加生物医学工程研究实例讲解，让学生接触到本专业研究的前沿知识，具有鲜明的专业特色。（3）将统计软件的使用融入到日常教学内容中：教师在每章理论知识讲授完毕后，立即演示Excel和SPSS软件在本章节的应用。此外，预留一定的教学内容（如方差分析）要求学生自己查找资料、制作课件，并走上讲台介绍统计软件在该章节的应用，加深学生对统计原理的理解。通过此环节学生进一步熟悉运用了统计软件分析数据的方法，掌握了统计分析结果的判读和描述方法。通过上述理论学习和实践训练，提高了课堂教学的效率，也有助于提升学生解决实际问题的能力，达到学以致用的目的，为学生顺利撰写毕业论文和从事相关科学研究打下了良好的基础。

三、结语

实践证明，利用Excel和SPSS统计分析软件辅助《生物统计学》课程教学，能有效激发学生的学习积极性和热情，显著提高了教学效率和学生的学习效果。更重要的是，让学生掌握了利用统计分析软件整理、分析复杂试验数据的方法，可以真正利用《生物统计学》理论解读数据背后隐藏的试验规律，获得分析和解决实际问题的能力，全面提升该课程的教学质量。

参考文献：

[1]李春喜，姜丽娜，邵云，张岱静.生物统计学[M].第五版.北京：科学出版社，2013.

[2]付八军.高等教育变革的三大趋势[N].中国教育报，2014-01-06.

[3]李广驰.《Excel财务应用》课程在会计学本科教育中的作用[J].科技创新导报，2015，（4）：128.

[4]李翠梅，于海英，徐军，常桂英.Excel在经济管理中的应用：Excel2013案例驱动教程[M].第1版.北京：清华大学出版社，2014.