新医科和大数据背景下基于统计思维培养的医学统计学教学改革探讨

黄文静,蒙明虑,郭 蕊,周 敏,邓树嵩

(右江民族医学院公共卫生与管理学院,广西百色,533000)

一、引言

医学统计学是医学科学的重要组成部分,是医药卫生科学研究的重要理论与方法,课程最终目标是通过数理统计学的方法学习使学生形成统计思维,并运用到未来的科研工作中。传统的医学统计学教学方法重理论、轻实践,普遍存在教学与实践缺乏衔接的问题,不符合应用型医学人才的培养目标。此外,医学统计学知识的掌握是学生进行科研设计、数据收集整理、数据分析的关键。对学生毕业论文的调查分析显示,采用传统教学方法授课的班级中,77.06%的学生存在统计设计问题,90.59%的学生存在统计分析方法误用的情况。[1-2]在新医科背景下,医学教育由重治疗向大健康理念转化,然而,很多学生不具备基本的统计思维。本研究主要基于医学生的统计思维薄弱问题进行教学反思,并针对如何培养医学生的统计思维提出教学改革措施,探索新型的医学统计学教学方法,提升医学生的统计思维,培养适应医学发展的健康中国战略需求人才。

二、医学生统计思维薄弱的原因分析

(一)医学思维模式固化

医学统计学研究生物个体的变异,揭示潜在事物现象的群体特征规律,而生物个体的变异存在多样性和复杂性,形成了错综复杂的生物现象。但医学生还处于对医学现象怀疑和探索的阶段,习惯接受明确的个体诊断、治疗方法,对于个体差异和群体规律较难理解。[3]此外,医学生缺乏发现问题、科学研究设计、验证统计学假设、数据分析的逻辑思维基础,在学习和接纳医学知识时存在一套自成体系的思维逻辑方法,例如疾病诊断、临床表现等有明确的发病特点,容易形成固有的思维模式。

(二)存在统计学焦虑

医学统计学是一门运用数理统计和概率论原理及方法研究数字资料的搜集、整理、分析与推断的学科,其知识理论性较强。按照以往的教学方法,教师在授课内容上一般以理论介绍为主,以实践操作教学为辅。教师为了完成教学任务,在教学中指导学生按照理论知识和统计分析操作步骤练习,学生成为被动学习的参与者,容易引发学生对课程的接纳程度低,在学习过程中出现统计学焦虑、恐惧等问题。[4]统计学焦虑影响学生对待统计学的学习态度和未来的职业生涯规划,少部分存在高焦虑的医学生从事科研的动机和能力降低。[5]另外,学生普遍认为医学统计学只是数理化统计方法,注重对公式和方法的推理,并不能真正理解医学统计学原理并将其运用到实践中,从而产生畏难心理。

(三)缺乏学习动力

医学统计学是预防医学专业学生的重要必修课程之一,医学院校重临床、轻预防的思想仍然存在。临床医学等非预防医学专业的学生注重临床课程的学习,将主要精力集中在临床专业课程的学习上。预防医学专业的学生面对轻预防的现状,专业价值感低,学习动力不强,大部分学生不能主动判断自身学习需要,自我导向学习能力差,缺乏对统计学课程学习的动机和信心。而统计学的理论和逻辑性强,对于学习动力弱的学生而言,学习难度增大。

(四)教学方法有待更新

传统的教学方法主要以教师为主导,教师在课堂上过度详细地讲授计算步骤、公式推导、方法和原理的内容,习惯于使用正面案例,忽视反面案例,或者选择的教学案例不能吸引学生兴趣。由于没有注重辨析式和任务驱动互动式教学,学生处于被动学习的处境,以至于大部分学生的思维模式按部就班,没有形成正向和逆向的推断思维。虽然目前的教学方法也在创新和突破,问题教学法、案例教学法、大学慕课等形式的教学改革应用在医学统计学课程中取得了验证性成果,但对一些混合式或创新型教学方法的探索研究较少。[6-7]从教学改革的效果上分析,学生在毕业课题设计、数据整理分析方面仍存在困惑,甚至存在误用统计分析方法等问题。

三、医学生统计思维提升的教学改革思路

我国高等教育体系建立以来,医学教育经历了形成期、充实调整期、多元发展期、完善发展期等阶段,新医科的医学教育模式从以强调知识体系完整、课程设置等传统模式为中心转变为以强调结果为导向,以强调医学生为中心的第三、四代医学教育改革模式。[8]新医科提出了从治疗为主到兼具预防、治疗、康养的生命健康全周期医学的新理念,为目前重临床、轻预防的现状提出了解决问题的思路。从预防医学角度出发,医学专业学生要兼具治疗和预防的思维,更好地为全民健康服务。此外,大数据时代医学行业的发展既有挑战又有机遇,如何合理有效利用大数据信息是医学专业人员面临的新挑战,面对大数据时代对医学专业人员提出的新要求,探索医学统计学课程新的教学改革有助于培养具备统计思维的数据分析人才。

(一)提高课程与流行病学专业知识的融合度

不同医学类专业学生的医学统计学课程设置有所差异。例如,临床医学、护理学等非预防医学专业的学生,在学习医学统计学课程前并没有系统地学习过流行病学课程,部分学校预防医学专业的学生在学习过医学统计学课程后才学习流行病学课程,因而学生在学习医学统计学课程时并没有掌握流行病学研究设计、研究方法的基础理论。从提升统计学思维的教学角度出发,医学统计学的课程设计要提高其与流行病学专业知识的融合度,如在课程设置中增加研究设计、研究方法的阶段学习,使学生完整地学习研究目的、研究对象来源、研究方法、统计分析等的系统知识,并且真正了解医学研究的关键和科学研究的重点,使学生在熟悉流行病学研究设计的方法学前提下熟练运用统计分析方法,从而形成科研意识。

(二)增加文献分析讨论与统计分析方法教学

现阶段,医学统计学的教学内容主要包含理论教学和以SPSS软件为主的统计分析软件实践操作练习。为提升医学专业学生的逻辑思维,在医学统计学课程理论教学部分应增加学生阅读医学文献的研究设计分析讨论环节。在锻炼学生实践能力方面,实践教学比理论教学更容易培养学生的创新能力。[9]新的实践方式可以调整为具体的科研训练方式,例如,在医学统计学授课内容中增加文献阅读与课题研究案例,引导学生自主开展课题的研究设计、数据整理、统计分析等实践讨论。此外,教学内容拓展后可以包含一些高级的统计分析方法,教学重点从方法学原理转移为辨析统计分析方法和案例分析,引导学生主动思考、发散思维、敢于质疑。在新医科和大数据背景下,医学生需要具备敏锐的挖掘、整理、分析数据的能力,统计学的教学内容可适当增加EPIDATA等软件的数据整理和数据挖掘等方法,以培养学生的学习兴趣和提高学生解决问题的能力。

(三)创新使用混合式教学方法

以教师讲授为主的传统教学方法已经不能满足培养新型医学人才的需求,近年来,也有新的教学方法应用于医学统计学授课,但成效存在差异性。根据案例教学法、问题教学法、翻转课堂教学法对比传统的讲授教学法的教学效果影响形成的网状Meta分析显示,案例教学法是提高医学统计学教学效果的较优方法。[10]此外,医学统计学是临床医学、基础医学、公共卫生学、医疗卫生服务等学科为培养医学生的医学科研素养和统计分析能力而开设的课程,依赖单一教学方法很难真正提升学生的科研应用能力。因此,在教学方法上教师要突破现有的教学模式,开展混合式教学模式和创新的教学方法,从多角度提升学生的思维,适当利用案例教学法、问题教学法、BOPPPS等辨析式教学模式。首先,教师可以选取典型的科研论文和误用统计学方法的案例,创造问题情境,增加课堂小组讨论,采用辨析式教学方法培养学生的正向和逆向思维。例如,在讲解区间估计和假设检验的关系时,可以设置头脑风暴或课后扩展延伸,如95%可信区间(95%CI)与假设检验p值的结果是否等价,或者两组均数的95%CI是否重叠与t检验的p值是否大于或小于0.05(检验水准)之间有什么联系。一方面,引用文献研究的结果提出问题,如利用糖尿病患者口腔健康生活质量的多元线性回归分析,以生活质量评分(Y)对不同病程、文化程度、饮食控制、刷牙情况(X)进行多变量线性回归处理,比较不同影响因素对生活质量评分的影响作用,依据未标准化还是标准化的β值进行结果分析。另一方面,为加强学生的逻辑推断能力和岗位胜任能力,教师在日常教学中需要适当结合医学实践案例,贴近学生的实际岗位工作,不断锻炼学生的岗位胜任和职业能力。[11]例如,教师讲授制定医学参考值范围的章节内容时,首先,可以使用临床实际的血液或尿液白细胞的正常参考值范围的案例,采用提问式教学,如未处于参考值范围内临床检查指标的患者是否可以判定为异常。其次,教师在理论授课的课堂案例分析中应当减少对公式的推导过程,注重结合SPSS、SAS、R软件的演示或分析结果来介绍统计分析方法。例如,计量资料的均数比较的t检验、方差分析是学生学习统计分析方法的关键入门章节,利用SPSS、SAS软件辅助数据分析增强学生对统计推断的理解,如软件分析结果的95%CI是否包含0和差异是否具有统计学意义的关联,引导学生判断常见的统计结果错误,提高学生解决实际问题的能力。最后,开展辨析式、阶段式教学,辨析点的选择要与医学生的临床工作相结合,采用情景再现的方式融合知识点,构建思维导图,要强调以学生为中心的理念,打破传统教学满堂灌输的模式,增进教师与学生的互动,组织学生开展小组讨论等。[12]教师团队还需要为学生定期开展科研相关专题讲座,引导学生自主开展科研实践,培养学生的科研意识,引导学生自主实践或参与课题研究,阶段式地进行研究设计和数据分析汇报。逐渐形成线上与线下相结合的教学模式,为突破教师授课的课堂教学局限,延伸教师与学生的深度交流,教师尝试建立学习交流群或用微信公众号推广教学资源的移动教学模式,切实融入课程思政环节,通过知识传授使学生不断理解概念的内涵,使学生自主探索并塑造其价值观,增强学生的职业认同,引导学生开展课题研究设计,与学生探究学习多元化的统计分析方法。

(四)开展课程思政

医学统计学应用概率论、数理统计的原理和方法,是医学科研工作中重要的分析和解决问题的工具。2020年《高等学校课程思政建设指导纲要》要求在全国所有高校、所有学科专业全面推进课程思政建设工作,开展医学统计学的课程思政建设符合国家政策要求,也是教学改革内容的体现,有助于实现培养高素质的公共卫生人才的培养目标。[13]将思政元素融入医学统计学课堂教学或实践能力培养,结合真实的医学事例,加强课程的育人功能,挖掘实现课程教学目标过程中的思政元素,强调医学统计学课程的育人作用。[14]如将学科发展史、学科榜样力量融入课程思政,对医学专业学生而言,可以激发家国情怀,提升学习兴趣、职业认同和人文素养,树立正确的世界观、人生观、价值观,最终全方位地提升教学质量,具体如表1所示。

表1 课程思政元素融入点

(五)多阶段性评价与终结性考核相结合

传统的考核方法以理论考试和实验操作考核相结合的方式为主,注重学生对公式的应用和对原理的理解,易导致学生形成思维惯性。新医科要求高校改革和完善原有的医科专业,为了提升学生的统计思维,医学统计学的课程考核方式可以逐渐转换为多阶段过程性评价和终结性考核相结合的模式。在多阶段过程性评价方面,第一,增加探究式、论文汇报和答辩等评价方式,增加线上、线下随堂测验和课后习题测评方式;第二,开展计算机操作实践作业考核,对学生的研究设计、研究报告进行考查与评定;第三,采用学生互评小组和教师点评的模式,进行团队作业测评,将班级学生分成学习小组,由教师布置开放性或主题式学习任务,如翻转课堂、小组讨论等,小组成员通过互助合作完成学习任务,最终分别由教师和学生点评,对各学习小组的成果进行总成绩评定,设定提问与回答问题环节,引导学生自主学习和思考问题。在终结性考核方面,继续推行理论考试和计算机软件考核并行的方式,考核从以原理、公式运用为主的试卷考试形式转变为以辨析式统计分析方法为主的考核形式,增加对学生整理、分析数据库等的考查。具体如图1所示。

图1 课程考核评价体系

(六)加强教学团队建设

教学团队建设是提高教育教学水平的重要途径。为了培养和建成优秀的教学团队,应当促进教师专业能力发展,优化课程体系建设,定期召开教学研讨会,积极培养青年教师,鼓励和推进青年教师参加各类教学技能比赛,发挥教学名师的模范带头作用,实现教学资源共享。同时,各高校教师之间应加强教学经验的交流;各高校间建立教学团队联盟,建立跨区域、跨高校的虚拟教研室;推动教师之间协同教研,提升教学质量;组织联合研究课题项目,促进学科间交叉融合;互相邀请各校名师和专家学者开展讲座并交流经验。[15]

四、结语

掌握和运用医学统计学知识是医学生进行科研设计、数据收集与整理、数据分析的关键。针对医学统计学的特点,为解决医学生统计思维薄弱的问题,教学改革的重点应从方法学原理讲解转变为辨析式统计分析方法和案例分析,开展文献阅读、研究设计、统计分析的实践教学,将思政元素融入课堂教学或实践能力培养,通过创新课程教学模式和课程考核方法,组织建设优秀的教学团队,培养学生的统计思维、增强学生的职业认同感,推进新医科建设,培养高素质的复合型医学人才。