预防医学研究生的医学统计学教学改革*

赵 杨 柏建岭 魏永越 易洪刚 赵丽萍 马红霞 柯 巧 于 浩 陈 峰,

医学统计学是预防医学研究生的必修课。掌握医学统计学知识,有助于研究生培养科学思维,提高分析和解决问题能力[1-4]。以南京医科大学为例,对于全日制科学和临床学位研究生的医学统计学教学在研究生入学后的第一个学期完成,共计60个学时。通过这60个理论学时的学习,学生将掌握医学统计学中常用的参数估计和假设检验方法,掌握医学研究中常用的研究设计方法及分析思路,从而为研究生在第二学期进行医学数据管理和分析打下理论基础,并为随后的科研设计做好准备。

然而,我们在教学中注意到,绝大多数预防医学研究生在本科阶段已经接受了相对较为系统的基础医学统计学教学,与研究生阶段所接受的医学统计学课程相比,有内容重复之嫌。同时,随着相关科学研究的深入,非统计专业的研究生在研究中也经常遇到多重比较、交互作用分析、人群结构、permutation和bootstrap等相对较新的统计问题。随着计算机技术的发展,统计软件中包含的新方法越来越多,引入新方法的速度越来越快,这意味着非统计学专业研究生在理解了所应用方法的基本原理和应用条件后,可以回避复杂的计算过程,利用统计软件实现需要解决的问题。

我们从2012年起,针对预防医学研究生进行了医学统计学教学内容和教学模式的改革,面向预防医学研究生开设了现代医学统计学课程,并综合采用MOOC、案例教学等方式,提高学生对统计方法的理解水平和应用能力。目前已经完成了5个学年的教学,本文将对该课程实施过程中的经验和体会进行总结。

结合专业需求,精心组织教学内容

在教学内容的选择上,我们做到研究设计和分析方法并重。《现代医学统计学》课程分为两大模块,医学研究设计与分析、现代统计学方法。各模块的教学内容及学时分配见表1。第一阶段主要关注研究设计,将介绍医学研究设计的基本原则、常见的医学研究设计方法及分析思路,共计24个学时。研究生通过该阶段的学习,将深刻理解研究设计的对照、随机和重复的基本原则,并掌握完全随机、配对、配伍组、拉丁方、析因、交叉等常见设计方法;掌握样本含量估计的基本过程及软件实现(R、PASS,等等);同时对临床试验设计有一定的认识;对于调查设计,除了介绍其基本概念外,着重介绍复杂抽样调查,尤其是误差估计的内容。在该课程的第二阶段,将主要介绍各种统计分析的新思路和新方法,如bootstrap、permutation、缺失数据估计、基因-基因和基因-环境交互作用分析、多重比较校正、遗传统计学等,基本涵盖了预防专业研究生将来面对高维复杂数据时所可能采用的统计学方法。

表1 现代医学统计学教学内容和学时分布

结合研究方向,精选教学团队

考虑到教学内容的专业性和先进性,我们精选了教学团队。在选择授课教师时,要求该任课教师必须在所教授内容的领域具有较深的造诣。例如,介绍临床试验的教师为国家食品与药品监督管理局新药审评专家,介绍遗传统计学的教师曾在美国著名高校进行遗传统计相关的博士后训练,并发表过相关统计方法学科研论文。正因为这些教师非常熟悉所讲授的内容,且在该领域具有非常丰富的经验,使得相关内容的教授不再是课本内容的简单拷贝,而是融汇了教师研究和分析经验的教学再创造,受到学生欢迎。

注重统计思维培养,采取多种教学方式

本课程注重统计思维的培养,我们在教学中尽量做到以学生为主体,师生互动的双向教学。在理论授课的基础上,我们综合采用了包括PBL、CBL和TBL的教学方式。对每个专题,从国际顶级杂志上精选实际案例,并尽量使用本学院发表的科学论文,对其中的统计分析过程进行阐述;我们精心设计案例,让学生组成项目组,对某一案例进行科研设计,并根据资料类型、数据特征、分析方法设计统计分析过程,提取统计问题、讲解理论方法、演示分析软件、总结应用条件,并在课堂上进行答辩,由学生作为评委,由此激发学生的求知欲,促使学生主动地、积极地进行学习,效果远胜枯燥的罗列公式,同时也能增加学生的团队合作能力。相对“填鸭式”的教学方式而言,此种“互动式”的教学效果更佳。充分体现了学生作为主体,发挥其主观能动性。

同时,我们在学校、学院的支持下,建设了相应的网络课程和慕课平台,并开通网络讨论版块[5],编制了计算机模拟系统[6]。研究生可随时随地进行统计学的学习,可在线与教师就关心的话题展开讨论。

以应用能力为目标,多种考核方式结合

试卷并不能完全反映学生的知识水平,应当避免一考定成绩的做法。本课程采取了多种考试考核方法相结合的方式：(1)试卷考试 主要涉及最基本的研究设计和统计分析方法的原理与思想、分析策略等,并给出基于实例的案例分析,着重考察研究生对理论知识、应用条件和结果解释的掌握程度；(2)文献汇报 学生挑选本专业相关文献,阅读并汇报其中统计分析思路和方法、分析结果和结论；(3)项目设计 给定研究目的,要求学生完成设计方案,包括数据采集、数据整理、统计分析思路和相应的方法等,并采取答辩和辩论的形式对设计结果进行考核,重点考察研究生综合运用研究设计和统计分析的能力,同时也对学生在汇报和辩论中的表现进行评分。通过合理制定成绩评定方法,促进学生理论水平、实践技能、合作能力等各方面的全面发展。

教学内容与学科发展相互促进,紧密结合

在课程改革进行5年后,笔者进行了课程调查,共调查了我校公共卫生学院修过本课程的120名研究生。其中,在读硕士生100人,硕士毕业后攻读博士生20人;男性43人,女性77人;学生专业背景包括流行病学、营养与食品卫生学、职业医学与环境卫生学、生物统计学、卫生毒理学、卫检,儿少,社医,等等。

表2 现代医学统计学课程调查中四个主要问题分专业调查结果n(%)

*：问题1：您对哪些内容还有印象；问题2：您在后期本专业文献阅读中,碰到了哪些相关知识点；问题3：您在本人研究和论文撰写中,使用了哪些相关知识点；问题4：哪些应当进行扩充。

表2给出了分专业的调查结果。调查结果表明,学生对混杂因素、交互作用、实验设计、调查设计印象最深,在学习结束1年后,仍有90%以上的学生能回忆出有关内容;学生在文献阅读中遇到最多的内容依次是混杂因素、实验设计方法和交互作用;而在进行科学研究及论文撰写中,使用最多的内容包括混杂因素、实验设计方法和交互作用。学生希望进一步扩充的内容依次是交互作用、混杂因素和遗传统计学。笔者注意到,这些内容恰恰与我校公共卫生学院在分子流行病学、肿瘤流行病学等开展的研究方向密切相关,对此类领域先进统计方法进行学习,有助于研究生更深入地理解学科发展。

此外,学生充分认可小组讨论、案例分析等方式的应用,并希望进一步增加小组讨论的比例;同时,增加软件分析操作;并与微信等新媒体手段结合,等等。

相对于临床医学研究生,预防医学研究生的工作和研究中更多是以人群为对象的,数据规模庞大,结构复杂。这决定了预防医学研究生应当具备正确的统计思维。尤其是,必须掌握大型、复杂的数据的基本分析策略,了解分析手段。《现代医学统计学》课程的设置,填补了传统医学统计学教学和当今高维、海量、复杂数据之间的空白。该课程不但得到了预防研究生的欢迎,吸引了大量非预防医学专业研究生旁听,也得到了研究生导师的肯定,认为该课程的设立提高了研究生统计学的素养和能力,增加了研究生利用统计方法解决实际科研问题的能力。