李彥杰 劉仁華 蔣夢蕓

摘 要：為了適應社會對生物行業(yè)人才需求的新形勢和新變化，本文結(jié)合我校生物學科的專業(yè)特點，結(jié)合我校生物學科專業(yè)特點以及行業(yè)發(fā)展、人才的新需求和新變化，對《生物統(tǒng)計及試驗設計》課程的設計理念、設計思路、課程教學內(nèi)容及實施和課程考核等方面作了有益的探索，旨在實現(xiàn)學生動手能力、創(chuàng)新意識及綜合素質(zhì)的提升。

關鍵詞：生物統(tǒng)計 試驗設計 教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1578（2018）10-0050-02

《生物統(tǒng)計及試驗設計》是我校生物學科相關專業(yè)的必修課程。該課程以微積分、線性代數(shù)和概率論等先修課程為基礎，其教學內(nèi)容分為生物統(tǒng)計學基礎和試驗設計兩大模塊，前者主要包括生物統(tǒng)計學的基本概念、原理和計算方法，后者主要包括生物試驗設計的基本原理、思路、實驗方案的制定流程、試驗設計的誤差控制途徑和常見的試驗設計方法等。該課程的方法和技能可用于生物學科相關專業(yè)的科學研究、生產(chǎn)工藝改進和質(zhì)量控制等。

1 課程設計的理念和思路

1.1 課程設計理念

《生物統(tǒng)計及試驗設計》的教學內(nèi)容較為抽象，且知識點的掌握有一定難度，從以往的教學反饋和教學思考來看，存在如下幾個較為突出的問題：（1）學生對統(tǒng)計學的一些概念理解較為困難，對常見分析模型和知識體系的使用不太清楚；（2）部分學生雖然可以獨立完成課后作業(yè)等，但在后續(xù)實踐項目中存在諸如“不知道從何入手”和對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)作過度分析、解讀等問題；（3）學生對常見的統(tǒng)計分析軟件不太熟悉，且對實驗數(shù)據(jù)作規(guī)范整理及分析的概念未能完全建立；（4）試驗設計能力較差，不熟悉或不能正確使用常見試驗設計軟件完成正規(guī)的實驗設計方案。

課程設計理念與教育目標相對應是落實“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人”的關鍵[1]。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，以往該課程的教學內(nèi)容與企業(yè)實際需求相比，表現(xiàn)出一定的滯后性和不相匹配性。在本課程新教學大綱及教學內(nèi)容制定中，廣泛征求、參照企業(yè)工作人員和畢業(yè)生的意見和建議，并經(jīng)過多次論證，根據(jù)教學內(nèi)容特點及應用型轉(zhuǎn)型背景下對學生提出的新要求，提出該課程的設計理念：（1）以市場需求為背景，局部體現(xiàn)動態(tài)調(diào)整性和適當前瞻性；（2）以突出應用性為導向，突出與企業(yè)直接對接的應用性；（3）以實訓為實現(xiàn)手段，強調(diào)學生業(yè)務能力的提升；（4）以創(chuàng)新為目標，實現(xiàn)對學生的培養(yǎng)要求。

1.2 課程設計思路

按照上述4個設計理念，在課程教學過程開展中緊扣以應用為目標、以能力培養(yǎng)為中心、以教學方法多樣化為手段和以實際任務為驅(qū)動的教學模式。

1.2.1 以應用為目標

以往該課程教學反饋顯示，學生對本課程的基礎知識掌握較好，但跟蹤后續(xù)學生參與的科研項目、畢業(yè)論文等環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)，不少學生依然存在為“不知道本課程的方法和技能哪里該用”、“如何正確、規(guī)范的使用”和“如何對分析結(jié)果作客觀解讀”等問題。因此，在本課程的教學過程中，應準確把握本課程屬于應用統(tǒng)計學這一原則，教學內(nèi)容應有所取舍，并突出重點，如對基本的概念和統(tǒng)計學思想應講清講透，而對一些較為復雜公式的推導過程對學生不作額外要求。同時，在掌握本課程基礎知識前提下，強化實際案例教學、操作演示及結(jié)果解讀，增加課后軟件工具講座，加強課后學生自主練習和解答，突出以應用為主的培養(yǎng)目標。

1.2.2 以能力為中心

應用型轉(zhuǎn)型的關鍵是培養(yǎng)學生的思維能力、動手能力和創(chuàng)新能力[2-3]。在課程的教學實施過程中始終貫穿以學生為主體，以學生能力培養(yǎng)為中心的課程教學模式。結(jié)合新的教學內(nèi)容及模塊，緊扣學生就業(yè)崗位的能力需求，重點突出數(shù)據(jù)資料的整理、歸納及可視化，誤差分析的不同方法及實現(xiàn)，試驗設計的方法及實現(xiàn)，且在教學過程中強化數(shù)據(jù)及實驗設計軟件的使用，以提升學生的實踐能力。參與綜合項目是鞏固和提升能力的關鍵環(huán)節(jié)之一，通過收集學生同學期開設的專業(yè)課大實驗數(shù)據(jù)及學生參與的創(chuàng)新項目實驗數(shù)據(jù)等，引導學生有意識的思考及實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的分析：分析的目的是什么？通過什么分析方法實現(xiàn)分析目的？分析結(jié)果在統(tǒng)計學上說明了？本次或后續(xù)實驗是否有改進的潛力等。

1.2.3 以教學方法多樣化為手段

充分利用多媒體形象化和具體化的教學手段，采取多種教學方法和手段并用的立體化教學模式以提高教學效果。對比較抽象的概念，列舉多個與學生生活緊密相關，便于學生理解的案例反復講述，引導學生從建立印象逐步到體會、理解。如講述抽樣分布的概念時，可通過計算機作抽樣仿真，幫助學生理解抽樣方式、樣本容量和樣本均值分布等概念。對試驗設計的教學采取多媒體總體演示，教學軟件分步操作的方法使得學生熟悉、掌握試驗設計思路以及如何一步步的實現(xiàn)正規(guī)的試驗設計。在教學軟件使用的教學環(huán)節(jié)采用數(shù)據(jù)分析軟件現(xiàn)場演示，通過現(xiàn)場化的過程展示，引導學生體會、建立數(shù)據(jù)分析及試驗設計的思路、流程及方法。從教學反饋來看，現(xiàn)場化的軟件教學演示比PPT展示軟件操作更能帶動學生的學習熱情和積極性。

1.2.4 以實訓項目為驅(qū)動

在教學過程中布置實訓項目和任務可顯著提升學生的綜合應用能力。本課程的實訓項目主要篩選自其他專業(yè)課綜合實驗項目、學生參與的科研項目和企業(yè)實訓中與試驗設計和數(shù)據(jù)處理有關的部分。如專業(yè)課程實訓中開設了PCR優(yōu)化實驗，以本項目作為本課程的教學案例，從實驗的目的、實驗因子的選擇、因子水平的設置、試驗方法的選擇、軟件設計實驗表及實驗結(jié)果分析解釋等一步步引導學生掌握該模塊教學內(nèi)容。

2 教學內(nèi)容及實施

以課程設計理念及目標基礎，以學生能力培養(yǎng)為關鍵，根據(jù)該課程的前期教學反饋、總結(jié)及對口企業(yè)對畢業(yè)生的工作能力評價及建議，該課程教學內(nèi)容分為生物統(tǒng)計學基礎和試驗設計兩大模塊，課內(nèi)教學共計32學時。

2.1 生物統(tǒng)計學基礎

生物統(tǒng)計的基本知識點主要包括：總體與樣本、理論分布與抽樣分布、數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計推斷及均值檢驗、方差分析、卡方檢驗、回歸與相關分析等。該部分的教學及實訓分別推薦或建議學生嘗試多種數(shù)據(jù)整理及分析軟件，鼓勵學生通過動手操作體會不同軟件的特點及使用異同，以提高學生的自主學習能力和動手能力等。如數(shù)據(jù)整理通?？捎肊XCEL，數(shù)據(jù)可視化可用EXCEL、Origin、Sigmaplot和GraphPad Prism等，數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計分析可用EXCEL、SPSS、Minitab、JMP和SAS等。同時鼓勵學有余力的同學學習Matlab等軟件或Python等語言工具。教學中對不同分析結(jié)果作詳細解釋，在實訓中要求學生對分析結(jié)果中的圖表作注釋，并根據(jù)要求，提交正規(guī)的統(tǒng)計分析報告。

2.2 試驗設計

本部分教學分為試驗設計的目的、原理及常見方法。在熟悉每一種試驗設計原理及流程的基礎之上，引導學生理解不同試驗設計方法的優(yōu)缺點，并能熟悉選擇、使用不同試驗設計方法完成正規(guī)試驗設計。每一個實驗類型均通過具體案例講述，在試驗設計環(huán)節(jié)引入三種教學軟件Minitab、JMP和Design-Expert輔助生成實驗表格及完成后續(xù)實驗數(shù)據(jù)分析。課外安排與企業(yè)相關的試驗設計（design of experiments，DOE）講座，引導學生理解DOE在企業(yè)質(zhì)量控制、工藝改善等方面的作用及初步建立DOE的實施步驟。

3 課程考核

基于重點培養(yǎng)學生應用能力的教學要求，該課程的期末考核采取兩部分實施：（1）生物統(tǒng)計的基本概念、理論及方法，試驗設計的基本理論、方法等采取閉卷考核的方式。（2）實驗流程的設計、實施及數(shù)據(jù)整理分析采取實訓考核方式，考核項目從同期開設的專業(yè)課綜合實驗項目中抽取。考核前將學生分組，每組4人，抽取一個專業(yè)課綜合實驗項目，首先按照本課程要求設計正規(guī)的實驗流程及生成對應表格，在專業(yè)課綜合實驗室開展實驗并采集數(shù)據(jù)，按照本課程要求對數(shù)據(jù)作整理、分析，并作出客觀的解釋，然后提交分析報告及作小組匯報。該課程總成績按照平時成績+期末考核作綜合評定，具體項目包括課堂提問（10%），作業(yè)（10%），期末閉卷考試（50%）和實訓考核（30%）。

4 結(jié)語

地方本科院校應用型轉(zhuǎn)型的核心是以學生為中心，著重培養(yǎng)學生的思維能力、動手能力和創(chuàng)新能力。課程教學改革是推動學校轉(zhuǎn)型和學生3個能力培養(yǎng)的關鍵，也是培養(yǎng)適應社會科技、經(jīng)濟發(fā)展的應用型人才的基礎。為了適應轉(zhuǎn)型的需要和學生能力培養(yǎng)的目標，我們對《生物統(tǒng)計及試驗設計》課程從課程設計理念、課程內(nèi)容及具體實施和課程考核等方面作了初步的探索和嘗試，并取得了一定的實效。

參考文獻：

[1] 康琪，丁邦平.關于教育目的與教育目標、教學和課程目標關系的再思考[J].北京教育學院學報，2016，30（2）：39-46.

[2] 吳睿，唐先龍，楊永剛.創(chuàng)新思維STC算子法在應用技術(shù)型人才培養(yǎng)中的運用[J].課程教育研究，2014（30）：16-17.

[3] 邵平，張建友，何晉浙，等.校政企協(xié)同食品專業(yè)工程實踐教學體系探索與實踐[J].食品與機械，2014（2）：266-268.