基于SPSS的《医药数理统计方法》实验课设计探索

2016-12-17张利萍吴秀峰郑彦玲

科技视界 2016年26期

张利萍　吴秀峰　郑彦玲

【摘要】作为高等医药类院校本科低年级教育的一门基础课程，《医药数理统计方法》不仅保持数理统计学科的知识体系，更强调统计理论与医药实际相结合，突出学科发展成果在医药专业领域的应用。传统的理论教学方式有利于学生打下坚实的理论基础，但繁琐的计算导致学生自主学习兴趣降低且不能灵活运用所学知识。统计软件的发展使繁琐的统计计算变得简单，其中操作、编程简单，功能强大的SPSS软件使得不具备编程思想的低年级学生灵活运用所学统计知识成为可能。

【关键词】医药数理统计；SPSS；实验课

1 《医药数理统计方法》课程地位

《医药数理统计方法》是一个有特色的数学分支。该课程从数量侧面研究客观世界中随机现象统计规律，其专门针对概率论与数理统计在医药领域的应用，有自己独特的概念和方法[1]。

通过对本课程的学习，学生应熟练掌握概率论与数理统计中的基本理论和分析方法，能熟练运用基本原理解决某些实际问题。该课程也是训练本科学生不确定思维的最重要的课程之一。为培养高素质创造性人才，本课程的培养目标定位于引导学生从传统的确定性思维模式进入随机性思维模式，使学生掌握处理在研究问题中出现的随机问题的数学方法。同时强调注重理论联系实际的教学思想，培养学生的科学思维能力、提高学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的综合素质。

2 传统教学方式及其缺点

《医药数理统计方法》是药学、中药学、临床药学等专业的专业基础课程。教学过程多年来以理论教学为主，教学内容由概率论和数理统计两部分组成，主要介绍：随机事件及其概率、随机变量及其分布、随机变量的数字特征、随机抽样及抽样分布、抽样估计、假设检验，方差分析、正交试验设计与分析、相关与回归分析等内容。课程内容侧重于讲解概率论与数理统计的基本理论与方法，同时在教学中结合专业的特点介绍性地给出在医学领域中的应用。课程的任务在于使学生初步掌握处理随机现象的基本理论和方法，培养他们解决某些相关实际问题的能力。

在教学过程中不难发现，概率论部分理论性较强，古典概型的计算技巧性强，分布函数的计算难度较大；数理统计部分具有极其广泛的应用，但检验方法较多，手工计算量很大。传统的教学方式以手工计算为主，学生在学习过程中普遍感觉理论枯燥，计算繁琐，应用困难。

3 实验辅助理论教学的必要性及课程设置探讨

作为一门方法论的学科，传统的纯理论教学方式不能有效培养学生的应用能力，繁琐的计算降低了学生的学习兴趣，如何改进教学方法，与时俱进，诸多高校教师从不同角度提出了各自的见解和建议[2-4]。

为提升理论知识的实用性，开设实验课是成为教学中必要的环节，是理论联系实际，培养学生分析问题、解决问题能力的有效手段[5-7]。通过习题课和上机练习，可以帮助学生对所学内容进行阶段性总结，提高解题能力。教会学生正确使用统计软件进行统计分析，掌握基本的统计分析功能和使用方法，对于提高学习效率有很大帮助。SPSS界面友好，操作简单，统计分析功能强大，对于不具备编程基础的低年级学生来说容易上手。以祝国强主编的《医药数理统计方法》为例[8]，根据理论学习内容，我们可以设置基于SPSS软件的实验课程内容如下[9-10]：

第一章：随机事件及其概率

实验一：SPSS软件入门

（1）软件安装与运行；

（2）认识窗口及功能；

（3）变量、数据文件及系统参数设置；

（4）输出信息的编辑。

第二章：随机变量及其分布

实验二：随机变量与分布函数的应用

（1）掌握常见的离散型随机变量的概率分布相关函数

1）学习与两点分布相关的三个SPSS函数：PDF.BERNOLLI（quant， prob），PDF.BERNOULLI（quant， prob），RV.BERNOULLI（prob）；

2）学习与二项分布相关的三个SPSS函数：PDF.BINOM（quant， n， prob），PDF. BINOM （quant， n， prob），RV. BINOM （n， prob）；

3）学习与泊松分布有关的三个SPSS函数：PDF.POISSON（quant， mean），PDF. POISSON （quant， mean），RV. POISSON （mean）；

（2）掌握常见的连续型随机变量的概率分布相关函数

1）学习与指数分布有关的三个SPSS函数：PDF.EXP（quant， shape）， CDF.EXP（quant， shape）， RV.EXP（shape）；

2）学习与正态分布相关的SPSS函数：PDF.NORMAL（quant， mean， stddev）， CDF.NORMA（quant， mean， stddev）， RV.Normal（mean， stddev）；

（3）熟悉SPSS中随机变量的7类函数（CDF， IDF， PDF， RV， NCDF， NPDF， SIG）

（4）了解随机变量与分布函数的应用

1）符合分布要求的随机数生成；

2）概率密度函数与累积概率密度函数的应用及SPSS实现。

第三章：随机变量的数字特征

实验三：统计描述

（1）SPSS软件计算均值和均值标准误差、频数、中位数、众数、分位数；

（2）SPSS软件计算全距、方差和标准差；

（3）SPSS软件计算峰度、偏度、标准化Z分数及其线性转换。

第四章：随机抽样及抽样分布

实验四：生成和编辑统计图

（1）利用SPSS进行频数分布分析；

（2）掌握利用SPSS生成基本统计图形：直方图、条形图、圆图、散点图；

（3）熟悉常用的其他几类统计图形SPSS生成过程：线图、面积图、高低图、箱图和误差条图；

（4）了解运用SPSS生成交互图、帕累托图和控制图。

第五章：抽样估计

实验五：基本统计分析过程及结果的解释

（1）描述统计（Descriptives）；

（2）探索分析（Explore）。

第六章：假设检验

实验六：均值比较与检验SPSS操作

（1）Means过程；

（2）单一样本的T检验；

（3）两独立样本的T检验；

（4）两配对样本的T检验。

（5）二项分布检验；

（6）游程检验；

（7）两个独立和多个独立样本检验；

（8）两个相关样本和多个相关样本的检验；

（9）卡方检验过程。

第七章：方差分析

实验七：方差分析实验

（1）方差分析过程；

（2）单因素方差分析；

（3）单因变量多因素方差分析；

（4）多因变量线性模型的方差分析；

（5）协方差分析；

（6）重复测量设计的方差分析；

（7）方差成分分析

第八章：正交试验设计与分析

实验八：正交试验设计与分析[11]

（1）利用SPSS创建正交表并录入数据；

（2）数据处理及结果分析。

第九章：相关与回归

实验九：相关与回归分析

（1）SPSS相关分析过程；

（2）两个变量间的相关分析；

（3）偏相关分析；

（4）距离分析；

（5）线性回归及曲线估计。

相较于SAS，R，Stata等统计软件，SPSS软件的可视化主窗口易学易用，对于不具备编程思想的低年级学生来说，更容易学习。在教学过程中，结合理论教学进度，以SPSS软件辅助理论课教学，这种方式不仅提高了学生的学习兴趣，且提升了应用统计软件解决实际问题的能力。

通过实验课程的学习，学生可以通过SPSS软件快速实现对数据进行统计描述，绘制常用的统计图，假设检验，方差分析，相关与回归分析等。通过选取试点班级对比，开设实验课辅助教学班级普遍反映更容易理解和灵活运用所学理论知识，提高了学习兴趣。

4 结论

《医药数理统计方法》课程主要的教学目的，是使学生掌握概率论与数理统计的基本概念，了解它的基本理论和方法，使学生初步掌握处理随机现象的基本思想和方法，培养学生运用概率统计方法分析和解决实际问题的能力。为学习后续相关课程如《医学统计学》、《医用多元统计分析》等课程打下坚实的数学基础。

传统的单一理论教学方式和纯手工数据处理方法偏于落后，结合现代的统计软件辅助理论教学是大势所趋。SPSS具有强大的数据处理与分析能力，界面友好，简单易操作，非常适合作为医学院校低年级学生学习《医药数理统计方法》课程的辅助实验工具。对于低年级学生来说，实验内容设计应以理论教学内容为参考，以入门和基础为主。

【参考文献】

[1]黄榕波，古宏标，陈伟强.医药数理统计“三段式”教学模式研究[J].教育教学论坛，2011（9）：128-129.

[2]杨文国，石莹，沈晓婧，等.基于PBL模式的《医药数理统计》教学改革[J].教育教学论坛，2014（48）：126-128.

[3]李兆强，蒋善利.基于思维导图在医药数理统计教学中的应用分析[J].中国卫生产业，2015（11）：194-196.

[4]陈婷婷.中医药院校医药数理统计课程“三段式”教学模式的应用与效果研究[J].黑龙江医学，2014，38（3）：351-352.

[5]黄永清.《医药数理统计方法》课程实验教学之初探[J].教育界，2015（24）：125-125.

[6]祝国强.医药数理统计方法[M].高等教育出版社，2014.

[7]王剑.基于Excel的随机模拟在《医药数理统计》教学中的应用[J].数理医药学杂志，2012，25（2）：249-251.

[8]王志超，李红枝，黄榕波，等.“以人为本”的《医药数理统计》SPSS软件教学[J]. 广东药学院学报，2004，20（4）：358-359.

[9]祝国强.医药数理统计方法[M].高等教育出版社，2014.

[10]卢纹岱.SPSS统计分析[M].电子工业出版社，2010.

[11]滕冲.SPSS统计分析[M].武汉大学出版社，2014.