“双创”背景下教学方法的创新与探索——以宁波大学生物统计与试验设计课程为例

李亚鹤 赵建国

高等学校创新创业教育改革实施意见指出，在学生培养过程中要坚持以学生为中心、以培养学生能力为导向，更加注重对具有创新思维和创业能力的“双创”人才的培养。为此，许多高等院校进行了教学改革，包括理论教学[1-2]和实践教学[3]。“双创”人才的培养也是宁波大学生物技术专业学生培养的一个重要目标，生物统计与试验设计是该专业的核心课程。该课程既是一门理论课程，又是一门实践课程，实用性强。因此，如何在授课过程中培养学生的双创思维，锻炼其分析与解决问题的能力和团队合作能力，是至关重要的问题。本文分析了宁波大学生物技术专业生物统计与试验设计课程在授课、考核过程中存在的问题，提出了相应的解决对策，以构建新型教学、实践与考核体系。

一、宁波大学生物统计与试验设计课程简介

生物统计与试验设计是宁波大学生物技术专业的核心课程，以生命科学领域的随机现象为研究对象，介绍如何用概率论与数理统计的原理和方法对生命科学领域中的问题进行数据的收集，并对获得的数据进行整理计算和统计分析，基本内容包括试验方案的设计、统计推断理论基础（假设检验、区间估计等）和试验资料的整理和方差分析[4]。该课程开设在大三上学期，要求学生先修概率论、微积分、高等数学等课程，考核方式为一页开卷。

二、生物统计与试验设计课堂教学中存在的问题

生物统计与试验设计课程涉及的理论、概念、公式等繁多且抽象，难以理解和记忆[5]，学生普遍反映该课程难学难懂难应用。在实际的授课过程中也发现，学生的基础知识掌握不牢固，如无法很好地区分概率的古典定义、统计定义、主观定义以及进行事件概率的计算等，学生学习积极性不高，存在眼高手低、“三分钟热度”、“一听就懂，一做就错”的现象。尽管目前宁波大学生物技术专业生物统计与试验设计课程的期末考核模式为一页开卷，学生在考前将所学公式、知识点汇总在一页A4 纸上，这在很大程度上避免了学生对公式的死记硬背，降低了考试难度，但由于学生对基础理论知识掌握不牢固，不会举一反三、灵活运用，这与“双创”的人才培养模式是相悖的。

目前，越来越多的线上课程、微视频等进入课堂[6-7]，但对多媒体教学工具的过度依赖也在一定程度上降低了学生的参与度，容易导致课堂成为教师一个人的“独角戏”，往往是教师一个人讲得眉飞色舞，学生听得云里雾里，或是左耳朵进、右耳朵出，知识点没有在大脑中停留。造成这种现象的主要原因，一方面是教师的教和学生的学是分离的，教师课前备课过程中花费的时间远高于课堂教学时间，导致课堂上有限的时间内讲授的内容较多，学生跟不上教师的节奏；另一方面，对于生物统计与试验设计这种数理性强的课程，不仅需要学生课堂上的沉浸式学习，更需要学生课前预习、课后复习，将前后知识点衔接起来，但这对于大部分新生代的学生来说显然是不可能的。此外，宁波大学生物技术专业的大三学生，多数已经进入实验室开展相关实验，或是参与生命科学竞赛、“挑战杯”等各种竞赛，除非学生在实验过程中需要用到生物统计的知识，否则很难静下心来学习理论知识。即便需要用到生物统计的知识，学生也更希望学习的是如何运用软件操作更便捷地达到解决问题的目的。这也凸显了统计软件分析的学习在生物统计与试验设计教学过程中的重要性。

另外，不能忽视的是，对于成长在高新技术迅猛发展时代的新生代大学生来说，他们对于类似方差分析、线性拟合这种可以用软件迅速获得结果的知识点的基础理论学习是较为排斥的。但这些理论知识的学习又是分析软件操作与结果分析的基石，本科生的学习不可能只讲软件不讲理论，然而课程的课时安排又不足以同时进行理论知识和软件的讲解。

综上所述，目前生物统计与试验设计课堂教学存在的问题主要有以下几点：第一，授课内容多，概念理论复杂、枯燥单调，学生兴趣不高；第二，教学模式单一，学生课堂参与度不高，这在其他高校中也是普遍存在的[8]；第三，闭卷与一页开卷考核模式不足以体现学生对知识点的掌握及利用程度；第四，课程课时较少，不能兼顾理论和软件的学习。

三、教学改革方法

基于“双创”教育的人才培养理念，结合授课过程中发现的问题，着重从授课内容、授课方式、考核评价方式等方面为提高生物统计与试验设计教学质量提出以下几点改革措施。

（一）复杂理论简单化、系统化

合理编排教学内容是保证课堂教学质量的首要前提[9]。统计学的理论性强，对数理化基础要求高，但对生物技术专业的学生来说，其生物统计学重在应用，没有必要像数理、统计专业的学生一样，花费大量时间学习数理分析和代数相关知识。比如：对于t 分布和F 分布，生物技术专业的学生不需要记忆t、F 分布的概率密度函数，但是需要学会利用t和F 分布表进行显著性分析；针对方差分析这一内容，学生需要知道并理解方差分析的基本思想，会分析方差分析表，并进行多重比较。因此，针对前期基础理论和概念的复杂性，教师首先要统揽全局，将复杂知识简单化、模块化、系统化，从学生的角度出发，结合生物学研究实例，减少对非必需知识点的讲解和不必要的理论推导，在一定程度上增强学生对必要知识点的理解，锻炼其统计的思想，同时这样也节省了课堂教学时间。

（二）改变传统教学模式，丰富教学手段，提高学生学习兴趣

在实际的授课过程中，要注重将“教”的创造性留给自己，将“学”的主动性还给学生（见图1）。首先，教师在利用大学生慕课、微视频、翻转课堂、文稿演示讲通讲透基础理论知识的同时，将班级学生进行分组，对知识点进行归类，分门别类地制作小卡片或制作思维导图，运用卡片记忆法和思维导图法帮助学生进行理论知识的学习。其次，在学习统计推断、方差分析等知识点时，教师可以结合学生在实验室和各类竞赛中获得的数据进行案例分析，将学生进实验室参与实验、参加生物学相关竞赛获取的相关数据融入课堂教学，增强学生的学习兴趣。设置开放性问题，学生分组讨论，引导学生树立“一个问题不一定存在单一性答案”的观念，鼓励其创新思考，锻炼其团队意识。此外，选择合适的章节，在授课过程中，教师可以运用超星、微信群、钉钉群等在课堂上进行小测验，检测学生对知识点的掌握程度。

图1 生物统计与试验设计课堂教学及考核模式

（三）重视统计软件的学习，将理论教学和实践教学统一起来

统计学理论知识学习的目的在于应用，在目前纯理论授课的基础上引入相关统计软件的学习，激发学生的学习兴趣，培养其理论联系实际的能力。如在学习资料特征数计算时，引导学生用Excel 进行相关的计算，加深其对标准差和标准误等的理解。在听课过程中，学生要结合自己在实验中获得的数据，学会运用O-rigin 作图软件绘制直方图、散点图、柱状图、饼状图、线性拟合图和非线性拟合图，理解相关系数r 和相关指数R2 的区别与联系。结合Origin 和SPSS 软件中方差分析的操作过程，加深学生对课本中方差分析相关知识的理解，增强该课程的实用性。

（四）优化考核方式

目前，多数高校的期末考核方式为闭卷考试，而宁波大学生物技术专业生物统计与试验设计课程的期末考核方式为一页开卷，和闭卷考试相比，这种考核模式减少了学生对公式的记忆，但也导致学生将更多的精力用于准备一页A4 纸，而对知识点的理解不透彻，存在考试撞大运的心理。因此，相关教师要重视教学过程中各个环节的考核。

首先，平时成绩多样化。学生需要在课前完成相关知识点视频的预习，在基础理论知识讲授完成之后，学生分组进行知识点小卡片的制作，通过击鼓传花游戏，对卡片上的知识点进行提问，同学互相评分；课堂上前5～10 分钟临时要求学生将所学知识绘制成思维导图，教师根据成图评估学生对知识点的掌握情况；设置开放性问题，进行小组讨论；相关章节设置课堂实训；结合生命科学竞赛、本科生进实验室开展实验等数据，分组进行已有实验数据的方差分析、图表制作等大型作业，教师通过对作业的批改，评估学生对统计、作图软件的掌握程度。以上均按比例计入平时成绩。

其次，期末考核开放化。期末考核设置为开放课题的形式，收集已有的学生竞赛、毕业设计的数据建立开放课题题库，引导学生运用所学的生物统计学知识，选用恰当的数据处理方式分析处理数据，绘制成图表，学有所用。或给出一定的科学问题，引导学生自主设置试验方案，通过简单的实验操作自行获得数据，并运用所学知识进行数据处理和图表的绘制。尝试建立非标准答案考核体系，锻炼学生分析问题、解决问题的能力。

综上所述，生物统计与试验设计是宁波大学生物技术专业学生的核心课程，对于成长并生活在信息量递增、高科技迅速发展的新生代大学生来说，学习、接受并掌握生物统计基础理论知识是比较困难的，他们更关注软件操作的实用性，因此该课程教学改革的难度也是较大的。本文梳理了该课程在课堂教学和考核方式中存在的问题，提出了相应的解决对策，即将理论知识简单化、碎片知识系统化，改变传统教学模式，丰富教学手段，运用软件进行实验数据的处理、作图及显著分析，加强实践的过程，并对考核评价体系提出了优化方案，尝试建立非标准化的评价体系，希望通过对教学过程、教学模式、考核体系以及教学主体———教师的教和学生的学等全面系统的优化，在教与学的过程中锻炼学生的创新思维、创业能力和团队意识，完成生物统计与试验设计课程的教学改革，并为这种理论性、实践性、应用性强的课程的教学提供一定的借鉴。