“生物统计学”课程教学改革的探索——以北京林业大学自然保护区学院为例

(1.北京林业大学自然保护区学院，北京 100083； 2.北京林业大学经济管理学院，北京 100083)

生物统计学是应用概率论和数理统计原理，对生命科学研究过程中所产生的数据资料进行整理、收集和统计分析的科学，生物统计学广泛应用于生命科学研究和生产实践的各个领域[1]。目前，“生物统计学”已经成为各高等院校生命科学及其相关专业的基础课程。与其他专业课程相比，“生物统计学”课程具有内容多、公式多、概念多的“三多”以及教师难教、学生难懂、难记、难用的“四难”的特点[2-3]。尤其对于非数学专业本科生而言，学生学习“生物统计学”课程存在一定的难度。因此，如何在有限的学时内，克服各种问题，确保“生物统计学”课程取得良好的教学效果是一个非常有挑战性的课题。笔者以北京林业大学自然保护区学院本科生为调查对象，利用统计分析等方式调查了北京林业大学自然保护区学院本科生“生物统计学”课程教学存在的突出问题，分析了问题产生的原因，并且根据实际状况提出了相应的对策建议，希望与同行专家学者共同探讨。

一、“生物统计学”课程教学面临的问题

北京林业大学自然保护区学院的“生物统计学”课程是野生动物与自然保护区管理专业本科生的选修课，主要为大学三年级本科生提供，学时为32学时。根据“生物统计学”课程教学过程的反馈，笔者总结了“生物统计学”课程教学存在的如下问题。

(一)与先行课程缺乏良好衔接

“生物统计学”是多学科交叉的一门综合性课程，要求学生具有扎实的“高等数学”“线性代数”“概率论与数理统计”等先修课程的学习基础。以北京林业大学自然保护区学院2017-2018学年第一学期的学生成绩为例，通过对“生物统计学”课程成绩及其先修课程“高等数学”“概率论与数理统计”“线性代数”成绩的线性相关性分析，笔者发现“生物统计学”成绩与“高等数学”“数概率论与理统计”2门先修课程的成绩均存在直接的正相关关系(P<0.05)，与“线性代数”存在较显著的相关关联(P=0.06)，见图1。结果表明，北京林业大学自然保护区学院学生先修课程学习能力的差异在一定程度上影响学生学习“生物统计学”课程的学习效果。

值得注意的是，由于相关系数R2比较低(0.11～0.17之间)，见图1，表明先修课程对学生学习“生物统计学”课程有一定帮助，但并非决定性因素。这可能是因为虽然本校以及大部分高等院校将上述先修科目作为大学生的必修科目，但由于学时少，各门学科的时间安排关联性不强，导致学生的前期知识积累薄弱，最终先修课程的学习效果会直接影响到“生物统计学”课程的教学和学习效果。

(二)理论知识教学与实践脱节

生物统计学是对生命科学研究过程中所产生的数据资料进行整理、收集和统计分析的综合性学科，强调理论、实践和统计软件三者之间的结合。基于这个初衷，北京林业大学自然保护区学院“生物统计学”课程主要选用杜荣骞著的《生物统计学》(第4版)教材的部分重要章节内容，并且结合SPSS软件(统计产品与服务解决方案软件)的实际应用案例进行授课。授课时间主要分为2个部分，包括理论知识讲授22学时、上机10学时。“生物统计学”课程的综合成绩包括上机考试分数(即120分钟内完成4道上机SPSS考题)、考勤情况、笔试成绩(即120分钟内完成笔试试卷)，分别占综合成绩的30%、10%、60%。但在有限的学时前提下，详细的讲解和公式推导仍然会占据大量的课上时间，严重影响上机实习操作的时间，导致学时安排与“生物统计学”课程教学大纲要求产生矛盾，致使理论知识教学严重脱离实践。

图1 2017—2018学年第一期“生物统计学”课程成绩与各先修课程成绩的线性相关性

(三)本科生学习能力存在差异

从2017-2018学年第一学期学生的“生物统计学”课程成绩分布可以发现，“生物统计学”课程可以较好地区分学生的学习状态(不及格为1名，60～70分为2名，70～80分为9名，80～90分为12名，90～100分为15名)，见图2。笔者通过独立样本t检验方法，进一步检验性别差异对学生各部分成绩(上机、考勤情况、笔试)和综合成绩的影响(自由度为df(总)=df(男性)+df(女性)=15+22=37)。

图2 2017—2018学年“生物统计学”课程学生成绩的分布

统计结果发现，不同性别的大学生对“生物统计学”课程成绩的贡献是不同的，见表1。对于每一部分成绩(上机、考勤情况、笔试)而言，女大学生与男大学生之间没有统计上的差异，但是对于最终的综合总成绩而言，女大学生的分数显著高于男大学生的分数，见表1。从结果看，不同学生之间的数学基础差异明显，并且女生比男生具有更积极的学习动力。这可能是因为所选用的教材更多保留了数学抽象的推导过程，弱化了生物统计学的潜在应用内容。因此，笔者认为，教材内容的选择是导致学生(尤其男生)错误认为“生物统计学”课程是高等数学等课程的另外一种延伸，继而产生畏惧、厌学情绪，最终导致学习能力上的差异。

二、“生物统计学”课程教学改革的探索

综上所述不难发现，激发学生学习积极性、提高教学质量已摆在“生物统计学”课程师生面前成为急需解决的问题。因此，笔者尝试从教学内容、教学方法、教学评价体系3个方面开展“生物统计学”课程教学改革。

表1 性别差异对“生物统计学”课程成绩影响的统计分析结果

(一)优化教学内容

“生物统计学”课程教学内容应该根据教学目标、课时进行合理的编排，突出基础理论知识教学的同时，重视知识的应用性。在“生物统计学”有限的学时内，根据各章节的难易程度、培养目标和课时要求，适当删减部分内容，突出核心，注重实用性[4]。在“生物统计学”课程的课堂教学上，应穿插简单的统计模拟实验(如使用统计软件R语言模拟抽样分布)或统计学专家的轶事趣闻，使学生更加直观地认识和掌握基础的数理统计知识，包括计数资料与计量资料、样本与总体、统计参数、抽样分布、假设检验、回归与相关等专业术语。另外，应增加实验设计分析、生物风险评估、数据模型模拟等内容，教师通过具体案例的讲解，激发学生学习“生物统计学”课程的兴趣，提高教学的实用性[5-6]。

(二)采用立体化教学模式

在“生物统计学”课程课堂上，笔者建议采用“以应用为导向、突出重点、结合实践、循序渐进、强化沟通、精讲多练”的立体化的教学模式开展教学工作。立体化的教学模式是信息化教学工具在“生物统计学”课程教学中的多元应用，是对传统单一的“板书”教学模式的补充。

笔者将“生物统计学”课程课堂教学分成2部分，一部分开展理论知识教学，另一部分为上机实训。在理论知识教学课堂上，教师是主讲，负责课堂中重点基础理论知识的讲授和常用统计方法使用的传授。同时，设计简单的课堂调查问卷，在每次理论知识讲授完成后发放给学生，目的是加强教师与学生之间的沟通，帮助学生查漏补缺、巩固所学知识。在上机实训时，笔者将学生分成若干个固定小组，由研究生辅助教师指导各小组学生开展实际案例的演练。上机演练不仅能让学生了解和掌握自己在学习过程中的薄弱环节，还可以让学生接触教师搜集、整理的与自然保护相关的实验案例，加强学生对理论知识的深入理解，提高学生对知识的实际应用能力。

(三)改革课程考核体系

在“生物统计学”课程教学过程中，对学生学习过程的全面评价至关重要[7]。在以往的“生物统计学”课程评价框架中，期末笔试成绩占综合成绩的60%，上机实训成绩占比较低，只占综合成绩的30%，致使学生偏重于学习概念、公式推导等理论知识，忽略了实际应用操作。因此，笔者适当调整了“生物统计学”课程笔试内容，将有关概念解释以及理论知识等内容(选择题、填空题、问答题)题型控制在笔试成绩总分的50%左右；增加了统计图表阅读题(即通过统计图表分析描述统计结果)，其比例控制在笔试成绩总分的50%左右。另外，还提升了上机成绩的比例，从占综合成绩的30%提升到40%，并且从“统计图表表达、统计方法描述、实验结果描述、讨论部分描述”4个方面对学生进行综合打分。最终，学生学习该门课程的综合成绩=期末成绩50%+上机成绩40%+考勤成绩10%。

三、“生物统计学”课程教学改革的效果

随着高校教学和科研需求不断变化，“生物统计学”课程教学面临新的挑战和发展机遇。教师要教好该门课程，不仅需要完善自身的科学素养和知识水平，而且还需要进一步探索符合自身专业背景需求的教学规律、优化教学内容、完善考核体系，最终达到全面提高该课程的教学质量、培育具有应用型素质人才的教学目标。

(一)提高学生利用统计软件分析数据的实践能力

通过“生物统计学”课程上机实训，学生可以掌握具体的统计软件(SPSS)使用技术和方法，系统地学习包括实验设计、数据获取、统计方法分析、统计结果读取以及统计报告撰写等基本技能。学生通过“生物统计学”课程的一系列实践教学，能够有效地提高学生正确利用统计软件分析数据的实践能力。

(二)激发学生学习“生物统计学”课程的兴趣

教师与学生是课堂教学活动的主体，教学过程也是教与学的互动过程，要达到教学目的必须注重教学内容、教学方法以及教学手段等各方面的协同。“生物统计学”课程教学改革有利于学生在学习过程中及时反馈问题，促使教师认识和改进教学的不足。同时，教师在与学生的交流过程中可以了解学生的知识背景、能力差异以及学习过程中碰到的问题，从而因材施教，优化教学环节，促进师生的共同进步与发展。

总之，“生物统计学”课程教学改革工作必定是长期的、系统性的工作，仍需继续努力，建设好具有自然保护区学院教学特色的“生物统计学”课程。

资助项目：北京林业大学2017年教育教学改革研究项目“‘认知—实践—反馈’教学模式的探讨——以‘生物统计学’课程为例”，项目编号BJFU2017JY061。