动物科学专业“生物统计学”线上教学模式探索

陈秋明 刘玲玲 刘武军

摘 要：“生物统计学”是动物科学专业的基础课程，涉及大数据时代下数理统计原理和方法在生物科学研究中的应用。随着互联网的普及以及线上教学方式和教学平台的产生，越来越多的高等教育教学课程开始采用线上模式。本文以新疆农业大学动物科学专业的“生物统计学”线上教学为例，总结回顾了理论知识传授、理论作业批改和实践能力提升这三个方面的经验，并就线上线下混合教学模式实施的思路进行探讨，旨在为动物科学专业“生物统计学”的本科教学提供参考。

关键词：动物科学；生物统计学；线上教学；线上线下混合式教学

21世纪是互联网的时代，依托互联网，人们的生活方式慢慢发生转变。高等学校教师的教学方式也在慢慢发生转变，通过各种线上教学方式和教学平台，学生能够根据自身时间和空间进行自主学习是教学改革的趋势。短视频微课就是其中一种流行的教学形式，通过简洁明了的视频内容，向学生传递知识和概念。学生可以根据自身的学习需求随时随地观看这些微课，方便高效地获取知识。

“生物统计学”（有的学校或教材称为“生物统计附试验设计”“生物统计与试验设计”）是动物科学专业的基础课程，涉及数理统计的原理和方法在生物科学研究中的应用。该课程是一门应用数学，为“动物遗传学”“动物育种学”“动物营养学”“饲料学”等专业核心課以及后续的毕业设计提供研究方法。在大数据时代，运用生物统计学的方法进行实践操作对学生未来的科研和生产实践具有重要意义。由于该课程建立在“高等数学”“线性代数”“概率论”等课程的基础上，对数学基础要求较高［1］，同时对学生的逻辑思维能力也提出较高要求，因此难度较大。对于新疆农业大学的学生来说，这门课程是相对难以掌握的。在学时减少、综合素质提升等因素的影响下，学生掌握这门课程的难度进一步加大。

为适应互联网时代的新要求，笔者在新疆农业大学动物科学专业2022年秋季学期的“生物统计学”课程采用了全线上教学模式。笔者也在这一学期的学生评教活动中获得了优秀的评价，现就这一学期的教学模式进行总结回顾，并探讨未来线上线下混合教学的实践模式，以期为类似课程的线上教学模式探索提供思路，并为提高学生的统计学应用能力提供见解。

1 理论知识传授

目前，“生物统计学”课程已经有一些在线开放资源可供学生使用，包括中国大学MOOC平台西北农林科技大学和华中农业大学的“生物统计与试验设计”以及中国农业大学的“畜牧生物统计与试验设计”（同时存放于智慧树平台）。笔者也在智慧树和泛雅平台进行了搜索，未见更多的资源。这三所高校的动物科学专业代表了全国最高水平，也代表了该课程的最高水准。在上课过程中，笔者也推荐有潜力的学生，在富余时间利用这些资源进行自主学习。

虽然这门课程有全国最高水准的线上资源，但是完全依赖于在线资源让学生进行自主学习是无法让学生获得巨大进步的。理由是线上资源无法回答学生在学习中的一些困惑，与学生的互动极少，甚至几乎没有。并且新疆农业大学动物科学专业“生物统计学”采用明道绪所编写具有步骤详细、实例丰富特点的教材［2］，与前述的线上资源所用教材在公式符号和章节顺序上有所差异。因此，笔者采用了钉钉直播的课堂模式。教学内容涵盖了绪论、资料整理、资料统计描述、常用概率分布、t检验与u检验、方差分析、卡方检验、直线回归分析与相关分析8个部分。这些内容不仅包含了动物科学专业毕业实习和毕业论文中大部分统计学知识，也衔接了后期的“动物遗传学”“动物育种学”等课程的知识点。通过这些内容的学习，学生能够掌握生命科学数据资料的整理要点、显著性检验和相关回归分析的基本原理、基本步骤和应用范围。

正如上一段提到的直播课堂模式与利用网络资源进行学习的模式相比，最大的优势是可以进行互动。在授课过程中，教学团队收集了上课学生的身高体重数据，进行了描述性统计、回归等分析过程的演算，让学生有了身边的案例。同时，为最大限度地吸引学生注意力，也不时在课堂中进行了提问，如针对前一堂课的内容或当前所授内容的关联知识点进行回顾性提问。当然为了最大限度地吸引学生，笔者也在在线课堂上对回答问题的学生进行了小红包奖励。教学反思也是优秀教师的必备能力。笔者也注意到大部分在线课程视频资源中都穿插了选择性问题，因此在后续的线上理论教学中，可以通过在线投票、在线选择、在线论坛等形式，让学生能够更加积极有效地参与到线上课程的互动。

2 注重理论作业的批改

由于新疆农业大学在本门课程中减少了学时，导致理论讲授环节只有16个学时，这使得对于“生物统计学”的理论讲解速度过快，对学生掌握一些重难点带来了一定的困难。针对这一问题，除了加强课堂教学外，加强学生的作业批改也是一个非常有效的手段，也能弥补线上课程中与学生的有效互动较少的缺点。通过布置大量的习题和作业，可以帮助学生在课后进行巩固和练习。作业批改不仅能及时发现学生的错误和不足，还可以针对性地提供指导和反馈，帮助学生加深对知识点的理解和掌握。

在明道绪所编写的教材中，每个例题都有相应的习题，甚至可能有多个习题与之对应［2］。在作业布置环节，教学团队充分利用这一优势使每个例题都有相应的作业与之一一对应。通过这样的作业设计，确保了作业内容与教材内容的紧密结合。通过与例题对应的作业，学生可以将所学知识应用到具体问题中，进行实际的练习和巩固。这种联系可以帮助学生更深入地理解概念和方法，并在完成作业的过程中培养他们的分析和推理能力。同时，这种作业设计也能够帮助教师更好地评估学生的学习情况，及时发现和纠正他们的理解偏差或困惑。

为了更好地管理作业流程，本门课程利用新疆农业大学与学习通合作建立的“秾大云上”线上学习平台进行作业布置和批阅。通过该平台，学生可以方便地在线提交作业，而教师则能够利用平台提供的批阅和反馈功能，高效地完成作业的批改工作。这不仅减轻了教师的工作负担，也使学生能够及时获得作业成绩和反馈，提高了学习效果。然而，由于学校的生源质量和学时的限制，我们发现绝大多数学生在作业中无法达到百分之百的正确率。针对这一问题，我们本着认真负责的态度，一旦发现学生有错误，就会将作业打回并进行适当的点拨和指导。学生们对这种方式给予了积极的回应，并通过不断改正和提高，最终使得作业的正确率达到了100%。

总结起来，学生容易出错的地方在于公式的适用场景混淆，如方差计算中的n与n-1、配对设计与非配对设计的t检验、两因素系统分组与交叉分组、卡方检验中的连续性矫正与非连续性矫正以及需要合并理论次数小于5者的等级和类别、回归分析中的自变量与依变量等。为了帮助学生更好地理解和掌握这些易错点，笔者在题库中设计了一套包含120道选择题的练习。这些练习针对学生容易混淆的知识点，以清晰的问题形式呈现，并提供了多个选项供学生选择。通过练习这些选择题，学生可以更加系统地巩固和理解这些易错点，提高他们的应试能力和对知识的掌握程度。

3 理论课线上线下混合教学模式的思考

虽然线上教学可以让学生在时间和空间上更有自主性，吸引力和科技感也十足，但是无法利用线下教学的优点，老师与学生之间以及学生与学生之间不能随堂零距离互动。因而，集合两者优点的线上线下混合式教学已经成为未来发展的趋势，这种模式可以让学生在课前通过在线平台进行新知识的预习，并学会思考问题，从而带着问题完成线下课程学习，成为线下课程的主体，实现层层递进的知识理解和掌握［3］。

在线下课程中，为了给学生提供更好的学习体验和发展机会，可以充分发挥学生的主观能动性，让他们成为课堂的主体。为此，可以采取一系列措施来激发学生的学习兴趣和参与度。首先，可以通过设置各种互动形式来活跃课堂氛围，如讨论、竞赛、PPT汇报等。这些互动形式可以促进学生之间的交流和合作，培养他们的批判性思维和问题解决能力。此外，鼓励学生自主学习和探索，提供一定的学习空间和资源，让他们根据自己的兴趣和需求进行深入学习。

同時，在线上学习平台的建设也是至关重要的。学校与学习通合作建立的“秾大云上”线上学习平台可以为学生提供了自主学习理论知识的有效途径。目前学校这个平台上该门课程的视频资源和试题库还不够丰富和完整，亟须解决这些问题，从而帮助学生更好地掌握课程的基础知识。后期也需要定期更新和丰富平台上的内容，确保学生可以获得最新、最全面的学习资源。此外，为了促进学生的学习动力和积极性，可以制定适当的加分政策，鼓励优秀的学生在中国大学MOOC平台上学习西北农林科技大学和华中农业大学的“生物统计与试验设计”，以及中国农业大学的“畜牧生物统计与试验设计”课程资源。这样，学生不仅能够深入学习相关专业知识，还能扩大自己的学术视野和交流平台。

最后，值得一提的是课堂管理的重要性。为了确保每个学生都能参与到课堂中，可以根据学生在互动环节的表现，适当增加平时分。这种积极的评价和奖励机制能够激励学生积极参与课堂活动，培养他们的学习兴趣和自信心。此外，还可以探索学生之间对主观题作业进行互评的模式，通过相互评价和反馈，促进学生之间的学习交流和合作。这样，每个学生都能够充分发挥自己的能力，并在课程中获得全面的成长和发展。

4 实践能力拔高

“生物统计学”是一门实用数学，教学的成果可以从学生的实验成绩中得到体现。通过这门课程的学习，学生可以掌握试验数据资料的收集和整理方法，应用显著性检验和相关回归分析方法对生命现象的客观规律性做出科学的评价。

在新疆农业大学动物科学专业的“生物统计学”实验教学中，笔者采用了开源免费的R语言工具进行统计分析和绘图。R语言是一种功能强大的软件系统，具备出色的统计分析和图形绘制功能，而且其安装过程简便，拥有强大的扩展能力［4］。通过引入R语言，学生能够充分利用该工具进行数据处理、统计分析和结果可视化，从而提高他们的实践能力和数据解读能力。这种实验教学方式不仅可以帮助学生熟悉实际的统计分析工作流程，也可以培养他们对开源工具的使用和探索精神。同时，R语言的开放性和免费性使学生们可以在课程结束后继续深入学习和应用，为他们未来的科研和职业发展提供了良好的基础。笔者也在中国知网以R语言和生物统计为关键词进行搜索，发现15篇教改论文，并且从篇数上看有逐年增加的趋势，表明R语言用于“生物统计学”实验教学是未来的趋势。

为了促进学生的自主学习和反复巩固，“生物统计学”实验教学中，笔者利用了新疆农业大学与学习通合作建立的“秾大云上”线上学习平台，创建了相关的视频资源。学生可以通过观看这些视频资源，完成实验作业，并达到熟练应用R软件进行统计分析和绘图的教学目标。令人欣慰的是，部分优秀学生在使用R语言时展现出了扩展能力，能够自主编写函数或使用更简便的方法实现对大数据的智能化分析。学生们非常努力，平均观看视频的反刍比例达到了174%，这表明他们具备一定的学习主动性和问题解决的动力。除了自主学习作业外，笔者还组织了线上答疑和考核环节，学生们通过共享桌面进行相应的操作，并根据熟练程度进行评分。这种形式的互动有助于加强学生与老师之间的沟通和交流，帮助学生更好地理解和应用所学知识。

在实验教学中，涵盖了R语言入门与描述性统计分析、t检验方法、方差分析方法、卡方检验方法、直线回归与相关分析方法等五个部分。每个实验都包括实验目的、实验原理、实验材料、操作步骤、结果与分析这五个方面的内容。学生不仅需要通过观看视频完成实验操作，还需要具备举一反三的能力，即能够应用所学知识完成与视频中使用的材料不同的数据分析。此外，在实验报告撰写过程中，同样需要按照上述五个方面进行组织和呈现。这样的设置旨在培养学生的独立思考和实践能力，并促使他们将所学知识应用于实际问题的解决。

线下教学的实验课程采用学生现场演示操作为主的方式，老师和同学集中评分，以此让学生在评阅过程中不断进步，并真实地体验到数据分析的魅力。在评阅过程中，老师可以根据学生的进度进行适当的指导和点拨，确保学习较差的学生也能够坚持学习。对于完成度比较高的学生，可以让学生在课堂上分享经验。通过这些形式，可以充分激发学生的学习动力和积极性，使他们能够全程参与课堂的每个环节。这种互动式的线下教学方式有助于学生更好地理解和应用所学的知识，培养他们的实践能力和问题解决能力。

5 小结

动物科学专业中的“生物统计学”作为一门基础课程，对于后续“动物遗传学”“家畜育种学”等其他课程的学习以及毕业设计的完成具有重要作用。以互联网为依托的线上教学是一种新颖的教学方式，而开展线上线下相结合的混合式教学对于数据分析类课程如“生物统计学”来说无疑是一种强有力的补充，能够充分发挥学生的主观能动性，活跃课堂气氛，提高学生的参与度。这种教学方式能够帮助动物科学专业的学生更好地分析和解决畜牧学问题，提高他们在大数据时代下的分析问题和解决问题的能力，培养出复合型人才。通过线上线下混合教学，学生能够在理论和实践相结合的环境中进行学习，提升他们的应用能力和创新思维，为未来的畜牧科学领域做出贡献。

参考文献：

［1］吕敏芝，林树茂，何兰花，等.生物统计学教学改革实践与体会［J］.中山大学学报论丛，2007，159（04）：223225.

［2］明道绪，刘永建.生物统计附试验设计（第六版）［M］.北京：中国农业出版社，2019.

［3］周杨玥，李世锋，高继梅.基于线上线下混合式教学模式构建研究［J］.办公自动化，2023，28（11）：3741.

［4］符辉，陈法霖，袁桂香.基于R语言的生物统计学课程考核改革研究［J］.现代交际，2021，561（19）：13.

基金项目：新疆农业大学校级教研教改项目2023 HHSY08

作者简介：陈秋明（1986— ），男，博士，讲师，研究方向：动物遗传育种。

*通讯作者：刘武军（1966— ），女，教授，博导，研究方向：动物遗传育种。