《生物统计与试验设计》课程建设与学生科研素质培养.docx

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《生物统计与试验设计》课程建设与学生科研素质培养

《生物统计与试验设计》课程建设与学生科研素质培养

摘要：

《生物统计与试验设计》是农学类专业的专业基础课，是从事农业科学研究的专业基础工具。

为了进一步提高本课程的教学效果，本文针对扬州大学农学院国家级精品课程《生物统计与试验设计》的教学内容、教学体系、教学方法、教学手段、网络教学统计软件的开发应用以及在大学生科研素养培养的作用等方面进行了全面的总结和解析。

以期对课程教学改革提供借鉴和帮助。

关键词：

生物统计与实验设计教学手段网络教学科研素养

《生物统计与试验设计》是农学、生物科学等专业重要的学科专业基础课[1]，是关于科学试验的设计、实施、试验数据的收集、整理、分析，以及结果解释和推断的一门科学。

本课程主要是运用数理统计原理和方法于农学和生物科学研究，使学生理解试验数据现象和本质的关系，树立农学和生物科学研究正确的思想和方法。

该课程教学的目的是使学生初步具有独立处理和分析农学和生物学试验数据的能力，为进一步学习各专业课程以及毕业论文设计与实施奠定坚实的基础。

扬州大学的《生物统计与试验设计》课程在2010年入选国家精品课程。

目前，该课程的授课对象包括农学院、园艺与植物保护学院、生物科学与技术学院以及环境科学与工程学院多数专业的本科生以及部分研究生。

近年来，在该课程的教学改革实践中，我们注重将科研和教学紧密结合起来，通过科研促进教学，着力提高大学生的科研素养。

通过深化教学改革，注重学生能力的培养，有效提高了农科大学生的科研素养。

利用科研丰富教学内容，使学生通过本课程学习，掌握了进行科学研究的深入研究模式。

1教学内容与教学体系改革

近年来，本教研室在教材建设、教学内容及方法的改革、相关课程系统构建等方面进行了多方面努力，主要包括：

1.1改革教学内容，适应新时期人才培养需要

根据夯实基础、拓展外延以及课程内容现代化的要求，需进一步修订教学大纲。

教学大纲不是《生物统计与试验设计》章节内容的简单堆砌，而是本门课程教学的指导性文件；不只是课堂讲授的大纲，还应是指导学生自学的纲要。

《生物统计与试验设计》是一门工具，学习的目的是为了应用这一工具处理和分析试验数据，对教学大纲进行修订，在把握本学科前沿知识的同时，强调生物统计方法的应用，同时注意介绍本领域前沿信息与新的统计方法研究进展，以提高学生的学习兴趣。

1.2与时俱进开设相关课程，加强学生动手能力

学以致用是生物统计学的最终目的，在目前计算机已经普及的情况下，利用计算机解决统计计算问题已十分容易。

本教研室积极拓宽思路，先后为本科生和研究生开设了《统计分析系统SAS应用》和《常用统计软件的应用》两门校级公共选修课，每年授课人数超过200人。

这一做法不仅可以使学生更好地理解本课程所讲授的统计分析方法，更有利于学生拓宽知识面，以适应新时代的要求。

除开设《生物统计与试验设计》课程外，还应开设高级生物统计、试验设计、数量遗传学、统计基因组学、生物信息学等多门后续相关课程。

这些课程大多是作物遗传育种、植物生物技术专业研究生的学位或必修课程。

对进一步加深对《生物统计与试验设计》课程的理解起到重要作用，此外还对作物遗传育种、植物生物技术以及其他农学相关专业研究生的培养有较大作用。

1.3规范教学环节，提高教学效果

在课堂讲授、上机操作等教学过程中，注重革新教学方式，活跃教学氛围，充分发挥启发式教学的特色，从发现问题、解决问题入手引导学生，强化自觉学习的效果。

教学过程中结合多媒体课件使用，但又不拘泥于多媒体课件，采用多种形式，激发学生的学习积极性，提高学习效果。

另外，讲授过程中特别注重统计基础理论与统计分析方法与生产和科研实践相结合，使学生对统计方法的了解与掌握更加实在。

努力探讨实践互动式教学，改变传授式教学中师生的距离感，采用计算机演示，上机等实践环节，加深对知识点的掌握，熟练常用统计分析方法的学习与应用。

多年来，本教研室一直采用试题库出卷、试卷内容广泛、题目严谨、严格考试、统一阅卷，判分标准合理，使生物统计课程历来为各类学生所重视，使这一在农学院普遍认为较难学习的课程，被广大学生所接受、理解并掌握，并能在毕业论文、科研实践中加以应用。

1.4突出精品，狠抓教材建设

教材建设是课程建设的基本内容之一，是保证教学质量的基础。

本课程教研组非常重视教材建设，早在上世纪八九十年代，本课程组莫惠栋教授就编著出版了《农业试验统计》（第一版和第二版）和《实用农业试验方法》等教材[2]。

中国科学院生物学部委员、院士、中国作物学会理事长庄巧生研究员曾评价道：

“《农业试验统计》是一本好书，内容丰富，条理清晰，系统性、逻辑性、实用性都很强，不仅是大学本科生、研究生的好教材，也是农业科学特别是作物科学工作者的好工具书”。

此外，为了与《生物统计与试验设计》课程学习相配套，在1996年组织编著并出版了《统计分析系统SAS软件实用教程》，该教材是国内较早介绍统计软件的教材。

为了进一步适应新时期的教学需要，本课程组又主编了《SPSS农业试验数据分析实用教程》和参编了“十二五”规划教材《生物信息学》等，形成了系列教材体系。

此外，经高等教育出版社约稿，本课程组正在组织中国农业大学、华中农业大学等相关教师《生物统计与试验设计》国家“十二五”规划教材的编写工作。

2教学方法与教学手段改革

《生物统计与试验设计》是农学类专业的一门重要的基础课，该课程最大特点是概念多、公式多[4-5]。

针对本课程的实际特点，在组织教学中，主要采取以下几种解决办法：

①组织集体备课等各类教学活动，对重点难点共同研讨，并提出解决方法和采取措施等原则性建议，再由各任课教师结合班级具体情况组织教学。

②提倡启发式、讨论式的教学方法，教师的讲解深入浅出，厚积薄发，层层剖析。

采用讲要点、讲方法、讲思路的教学方法，引导学生积极思考，学生参与和交互，提高学生的学习主动性。

③提倡利用多媒体课件，录像，网络技术等辅助教学手段，结合板书进行教学，增强教学效果。

本教研室在多年教学经验的基础上研制了单机版的“生物统计辅助教学系统”多媒体课件，该课件利用动画演示、数据库查询、自测系统等方式引导学生学习该课程。

完成了具有自主知识产权的DAS数据处理软件的研制。

建立了生物统计网络教学系统。

④滚动式教学手段的运用。

由于统计课的内容前后连贯性很强，因此，从实例或学过的内容引出新的知识就显得尤为重要。

通常在一节课的开始，教师可采用提问或自我总结的方式，将上次课或与本次课有关的知识用精练的语言进行概括，起到带领学生复习和理清思路的作用，然后顺着这个思路引出新的知识。

⑤坚持提倡学生的自主学习精神，使学生从“教会”到“学会”，最后达到“会学、会用”，使学生终身受益。

3以科学研究促进教学

3.1注重教学内容和教学体系改革

以科研促教学是做好《生物统计与试验设计》教学工作的主要措施。

在精品课程建设的几年中，课程组成员群策群力，充分发挥集体作战的优势，努力争取教育部和校级教改项目，先后承担教育部、省教育厅和学校等多项教学研究项目，并将我们的研究成果应用到教学之中，对教学具有很好的促进作用。

研究成果不断充实到教学内容中去，收到了很好的效果。

此外在教学过程中我们还经常组织集体听课，互相讨论，加深对统计分析理论的理解。

并注重对探讨的内容进行总结，积极撰写教学论文，提高教学水平。

3.2承担其他科研项目，拓宽研究领域

实践证明，科研工作对充实和更新教学内容、改善教学条件、增强教师素质、提高教学质量都有重要作用。

因而本教研室的所有教师都是教学、科研双肩挑的。

目前，本教研室的教师主持和参加多项国家级（如国家自然科学基金项目、863项目，973项目等）、部省级（省自然科学基金等）课题20多项。

近年来，在国际权威期刊上发表论文多篇，在国内自然科学核心刊物上发表论文70余篇，其中被SCI收录的论文30多篇。

此外，我们的研究成果曾获得教育部自然科学二等奖等科研奖励。

以上的科研项目和研究成果，大多数与本课程密切相关，这对加深统计课程的理解，提升教师水平，提高教学效果有很大作用。

因此，科学研究不仅促进了本教研室教学质量的提高，还有利于青年教师和研究生的培养。

在教学过程中，可以将教学与科研相结合，提高学生的学习积极性。

例如，平均数的比较可用我们自己培育的新品种间产量的比较；绪论的教学可介绍自己在生物统计与田间试验课程方面的科研成果，即把自己提出的胚乳性状QTL定位方法、最大似然聚类方法、非线性拟合的缩张算法和多种具有国际影响的QTL定位新方法等介绍给同学，一方面建立自己在学生中的威信，另一方面又提高学生的积极性；在适当的时候将研究生处理数据资料的经典例子给同学讲述，使他们意识到要灵活使用统计方法，才能发挥其最大的效益；把承担的国家、省部级科研项目的内容从生物统计与田间试验侧面讲述给学生，潜意识地培养学生的科学研究能力。

4全新教学方式的使用

依托校园网，建立了生物统计网络教学系统。

本教学系统包含课程简介、师资队伍建设、教学大纲、课程教案、常用统计软件的应用、习题集、统计软件开发、教研教改和参考资料等内容。

同时为方便同学生的交流，我们专门设立了网络讨论区。

生物统计网络教学系统的多样性、形象性、互动性及灵活性等特点，改变了以往生物统计教学的抽象与难懂，促进了学生的学习积极主动性。

除了建立了《生物统计与试验设计》教学网站，为适应单机版用户，我们开发了单机版的DAS（数据分析系统），目前2.0版本已经通过测试，即将发布在互联网上。

DAS系统包含学习系统和数据分析系统两个部分。

其中学习系统面向生物统计的初学者，为其提供一个良好的学习工具；而数据分析系统采用全菜单操作方式，类似Excel的运行界面，完美的图形输出方式来进行数据分析，涵盖了课程中所涉及到的所有的统计分析方法。

目前我们正在积极开发DAS系统的iPad版本和android版本。

5在大学生科研素质培养中的作用

教研室坚持边研究探索、边试点实践的方针，不断总结经验，全面规划，重点突破。

自2003年以来，参加试点实践的有农学、农业信息技术、农村区域发展、生物技术、植物保护和应用化学等本科专业，学生人数1000人。

具体效果主要体现在：

①通过深化教学改革，注重学生能力的培养，有效提高了农科大学生的科研素养。

利用科研丰富教学内容，使学生通过本课程学习，掌握了进行科学研究的深入研究模式：

立题→制定试验方案→选择田间试验设计类型→田间实施→观察记载→收获、取样、考种→整理资料→统计分析→撰写课程论文→发现问题→再次立题，深化研究。

提高学生的分析问题解决问题的能力，为学生今后从事科学研究奠定了良好的科研素养。

近年来，本科生将本课程所学习的教学方法应用到科研实习中，在国内外期刊上发表学术论文的本科生明显提高，并已经有本科生将论文发表在SCI刊物。

②为本科生考取研究生后进行科学研究奠定了方法论的基础。

开展统计软件的学习，扩大学生的视野，提高学生的素质，为学生以后在科研工作中利用统计软件解决实际问题奠定了基础。

近年来农学院考取研究生的同学将生物统计和试验设计知识应用于科学研究中，数据分析的能力大大增强。

参考文献：

[1]王永立，乔琳，樊淑华.生物统计学课程教学改革探索与尝试[J].周口师范学院学报，2011，28（5）：

82-84.

[2]莫惠栋.农业试验统计[M].上海科学技术出版社，1992.

[3]盖钧镒.试验统计方法[M].北京：

中国农业出版社，2001.

[4]陈柄.《食品试验设计与统计分析》课程教学设想[J].西南农业大学学报，社会科学版，2008（6）1：

211-213.

[5]叶子弘，崔海峰，陈春.生物统计学课程“能力素质培养计划”的构建及分析[J].安徽农业科学，2011，39（10）：

6268-6269.