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        基于案例教學(xué)的生物統(tǒng)計學(xué)課程改革探究*

        2019-04-09 03:29:44徐太海張奕婷任國領(lǐng)梁彥濤張國發(fā)大慶師范學(xué)院
        教書育人 2019年9期
        關(guān)鍵詞:成果案例生物

        徐太海 張奕婷 任國領(lǐng) 梁彥濤 張國發(fā)(大慶師范學(xué)院)

        隨著生物大數(shù)據(jù)時代的來臨,數(shù)據(jù)分析能力在生物專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中扮演著越來越重要的角色[1]。生物統(tǒng)計學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析技能的主要課程載體,在生物學(xué)課程體系中的位置愈加重要。目前,高等教育中圍繞著知識體系的生物統(tǒng)計學(xué)課程建設(shè)已經(jīng)基本成熟[2]。經(jīng)過多年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn),學(xué)生無論是在畢業(yè)設(shè)計,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)試驗,還是各類試驗數(shù)據(jù)處理,都離不開統(tǒng)計學(xué)的幫助,然而單純的理論教學(xué)不能使學(xué)生對于生物統(tǒng)計學(xué)的方法達到熟練運用的程度,如何培養(yǎng)生物學(xué)專業(yè)的統(tǒng)計學(xué)思維具有非常重要的理論和實踐意義。

        案例式教學(xué)可以通過具體的情境,將隱性的知識外顯,或?qū)@性的知識內(nèi)化。學(xué)生必須具有系統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)背景知識作為支撐,才能正確理解并解決案例教學(xué)過程中涉及的實際問題[3]。對于一般的生物統(tǒng)計學(xué)的初學(xué)者,其數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)有限,缺乏統(tǒng)計學(xué)的思維,而且目前生物統(tǒng)計學(xué)在本科生教學(xué)過程中課時數(shù)較少,如我院《生物統(tǒng)計學(xué)》的課時只有32學(xué)時,理論和實踐表明,案例教學(xué)法如果應(yīng)用不恰當(dāng),不會取得良好的教學(xué)效果[4]。因此,結(jié)合自身教學(xué)情況,通過對大慶師范學(xué)院生物工程學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生進行案例教學(xué),總結(jié)整理出適合生物統(tǒng)計學(xué)的案例和教學(xué)方法,從多個方面提高教學(xué)效果。

        一 生物統(tǒng)計學(xué)的課程特點和問題

        生物統(tǒng)計學(xué)課程特點是教學(xué)內(nèi)容前后章節(jié)關(guān)系密切,層層深入,并且需要較好的概率論和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)[5]。同時,由于概念多、計算多,學(xué)生感到枯燥乏味,而且部分統(tǒng)計概念容易混淆,直接影響了學(xué)生對統(tǒng)計知識的掌握和運用[6],且隨著計算機軟件應(yīng)用的普及,學(xué)生不愿意使用傳統(tǒng)方法去計算,導(dǎo)致學(xué)生對生物統(tǒng)計是的基本概念、基本方法掌握不扎實。此外,統(tǒng)計分析方法多而且難,各種分析方法又有特定的適用范圍和使用特點,課程學(xué)時少,每章節(jié)的內(nèi)容都講不透,使得學(xué)生一知半解,不會應(yīng)用。教學(xué)與科研的脫節(jié)也使生物統(tǒng)計學(xué)課程在人才培養(yǎng)過程中未起到應(yīng)有的作用,拘泥于舊的教學(xué)模式,不能科學(xué)規(guī)劃該課程新形勢下的教學(xué)導(dǎo)向和編排,忽視試驗設(shè)計,只注重統(tǒng)計分析基本方法、基本原理,重課堂講授,少課外實訓(xùn),尤其是與科研活動相結(jié)合的實訓(xùn)活動和統(tǒng)計分析,致使學(xué)生無法正確掌握和應(yīng)用理論知識,也難以將理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用技能[7]。

        二 課程改革的研究

        在當(dāng)今大學(xué)生物統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)中,許多教學(xué)工作這在教學(xué)方法與內(nèi)容上有了很大改進,主要是涉及多媒體教學(xué)方式、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式的引入、傳統(tǒng)的考核方式的改革、翻轉(zhuǎn)課堂[8]等,均取得了一定的效果。以加強計算機軟件在教學(xué)過程的應(yīng)用為例,多種統(tǒng)計軟件的出現(xiàn)為改革《生物統(tǒng)計學(xué)》傳統(tǒng)教學(xué)方式提供了新的契機和工具[9]。目前,世界上最著名的統(tǒng)計相關(guān)軟件主要有Excel、SAS(Statistical Analysis System)和SPSS(Statistical Product and Service Solutions)等,Excel軟件作為一個非專業(yè)的統(tǒng)計學(xué)軟件,其統(tǒng)計功能還不夠強大;SAS軟件[10]是一個集多種強大功能為一體的大型軟件系統(tǒng),但是其操作較為復(fù)雜,對于統(tǒng)計初學(xué)者來說學(xué)習(xí)難度較高;而SPSS軟件具有統(tǒng)計功能強大、功能界面展現(xiàn)規(guī)范、分析結(jié)果輸出整齊等優(yōu)點,用戶只要掌握一定的Windows操作技能,簡單了解統(tǒng)計分析原理,就可以使用該軟件為特定的科研工作服務(wù),適用于在《生物統(tǒng)計學(xué)》本科教學(xué)過程中使用。我院生物統(tǒng)計學(xué)課程安排了一定學(xué)時的上機訓(xùn)練,主要以學(xué)習(xí)SPSS軟件為主,一定程度上提高了教學(xué)效果,增強了學(xué)生的生物統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用技能。

        在生物統(tǒng)計學(xué)課程教學(xué)改革過程中,應(yīng)用了較多的傳統(tǒng)案例,如遺傳學(xué)的豌豆雜交實驗等,但這些例題距離當(dāng)代時間較為久遠(yuǎn),且學(xué)生從中小學(xué)即開始學(xué)習(xí)這些簡單的問題,在大學(xué)課堂上講解這些案例不能提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了進一步改善教學(xué)效果,研究生物統(tǒng)計學(xué)案例式教學(xué)方法,建立新的案例庫勢在必行。案例式教學(xué)自20世紀(jì)80年代初引入我國,經(jīng)過多年的實踐和探索,對我國高校教學(xué)的改革和發(fā)展起到了很大的促進作用。案例選擇是案例式教學(xué)成敗的關(guān)鍵因素,選取案例時應(yīng)注意要根據(jù)教學(xué)目的和要求選擇相應(yīng)的案例,緊密圍繞所要傳授的核心內(nèi)容選編有代表性的案例,內(nèi)容精煉,從而更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

        三 案例教學(xué)的實施對象和方法

        (一)實施對象

        生物工程學(xué)院2016級生物技術(shù)專業(yè)全體同學(xué)。

        (二)課堂教學(xué)模式

        采用理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合的模式。理論教學(xué)在多媒體教室進行,采用多媒體與板書結(jié)合的方式;實踐教學(xué)在機房進行,應(yīng)用SPSS軟件處理數(shù)據(jù)分析的問題。

        (三)考核模式

        1 測驗

        包括筆試和上機兩種形式。筆試試題采用多種題型,上機測驗通過不同的試驗題目操作考核學(xué)生對SPSS軟件的掌握和應(yīng)用能力。

        2 案例分析

        要求2016級全體同學(xué)結(jié)合學(xué)科競賽、實驗室開放項目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目分組提交相關(guān)數(shù)據(jù)處理的成果,有團隊的提交團隊成果,無團隊的提交個人成果。

        (1)字?jǐn)?shù)要求:不限字?jǐn)?shù),但要求能完整地說明一個案例的問題。

        (2)團隊案例要求:對于提交團隊成果的案例,要求必須是學(xué)院備案的具體項目(包括競賽、實驗室開放、大創(chuàng)等),團隊成員必須是學(xué)院備案的參與人員,否則按違紀(jì)取消團隊案例分析成績。提交一個案例成果的團隊成員不能超過5人,且案例分析過程中均應(yīng)體現(xiàn)團隊所有成員在數(shù)據(jù)處理過程中所起到的作用,未體現(xiàn)數(shù)據(jù)處理工作的成員將沒有案例分析的成績。超過5人的團隊項目(如實驗室開放),需要以不超過5人為一個團隊從不同角度、不同的數(shù)據(jù)收集和處理方法來進行案例分析,團隊成果如有雷同,取消雷同小組的案例分析成績。

        (3)個人案例要求:無團隊案例分析成果提交的同學(xué),或者因為項目組成員較多,無法在案例分析過程中體現(xiàn)個人在數(shù)據(jù)分析和處理工作中所起到作用的同學(xué),要求提交個人案例分析成果。為了避免案例分析成果提交的盲目性,要求提交個人成果的同學(xué)進行定向案例分析,即按照個人學(xué)號尾號對應(yīng)的十個章節(jié)進行相關(guān)實驗數(shù)據(jù)的處理,個人案例分析成果與相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容無關(guān)的案例分析成績?yōu)?分。具體要求見表1。

        表1 個人案例分析命題要求

        (4)案例分析評分標(biāo)準(zhǔn):教師根據(jù)案例分析的提交成果,根據(jù)數(shù)據(jù)處理方法的科學(xué)性、準(zhǔn)確性,處理數(shù)據(jù)的工作量,結(jié)論的正確性等多個方面,給出團隊及個人成果的案例分析成績。評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

        表2 案例分析評分標(biāo)準(zhǔn)

        (四)考核效果分析

        1 案例分析考核在總體考核過程中發(fā)揮的作用

        通過筆試和上機測驗對學(xué)生的基本理論知識和基本操作技能進行檢驗,讓學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上進行案例設(shè)計及案例分析。在學(xué)生提交的案例中,以產(chǎn)學(xué)研合作為基礎(chǔ)的團隊成果往往可以獲得高分,因為這樣的結(jié)果既有較好的研究基礎(chǔ),數(shù)據(jù)直觀準(zhǔn)確,又能在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力方面發(fā)揮作用。

        2 典型案例解析

        (1)案例來源

        以黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“氨基酸發(fā)酵尾液生產(chǎn)蛋白飼料”為依托的案例分析成果,充分體現(xiàn)了學(xué)生團隊協(xié)作的效果。案例分析數(shù)據(jù)情況如下。

        某公司產(chǎn)品提取率μ0=0.85,實驗室研發(fā)新產(chǎn)品提取率0.87、0.84、0.96、0.88、0.87、0.90、0.84、0.91,研發(fā)的新產(chǎn)品與某公司產(chǎn)品相比,是否顯著提高了產(chǎn)率?

        (2)案例解析

        用假設(shè)檢驗的方法來解決這個問題。

        ①建立假設(shè),確定檢驗水準(zhǔn):

        H0:μ1=0.85;H1:μ1≠0.85

        α=0.05。

        ②計算概率:

        計算檢驗統(tǒng)計量:

        n-1=7時,t0.05=2.365。現(xiàn)實得|t|躍t琢=2.365,故P<0.05。

        ③作結(jié)論:

        按α=0.05水準(zhǔn),否定H0:μ1=0.85,即研發(fā)新產(chǎn)品與意大利公司產(chǎn)品有顯著差異,且顯著提高了產(chǎn)率。

        (3)案例反思

        ①t分布是對正態(tài)分布的檢驗,案例中的提取率服從正態(tài)分布嗎?如果服從正態(tài)分布,依據(jù)是什么?如果不服從,是否可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q,將百分率轉(zhuǎn)化成某種符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)呢?

        ②實驗室研發(fā)新產(chǎn)品的提取率數(shù)值波動較大,說明本實驗本身存在較大的實驗誤差,是提取液的問題,還是提取劑的問題,抑或是控制參數(shù)的問題,還有待于進一步的實驗分析研究。

        3 案例分析考核的不足

        從案例分析的提交成果可以看出,大部分學(xué)生提交的為個人案例分析成果,只有少部分學(xué)生提交了團隊案例分析成果,說明學(xué)生在實驗室開放、大創(chuàng)項目過程中還缺少基于統(tǒng)計學(xué)思維的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理,這也導(dǎo)致學(xué)生在參與這些項目時完成質(zhì)量不高,往往得出一些流于表面的實驗結(jié)論,不能形成相關(guān)論文成果。通過此次訓(xùn)練,學(xué)生意識到生物統(tǒng)計學(xué)在科研領(lǐng)域應(yīng)用的價值,一定程度上促進了學(xué)生對生物統(tǒng)計學(xué)課程重要性的認(rèn)識,為今后學(xué)生加強對生物統(tǒng)計學(xué)的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)。

        四 結(jié)語

        針對生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀,采用“案例式”教學(xué)方法對生物統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)模式、考核模式進行了改革探索。研究發(fā)現(xiàn),案例式教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。案例主要來源于學(xué)生參與的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、大學(xué)生生命科學(xué)聯(lián)賽、實驗室開放等,對于學(xué)生來說學(xué)習(xí)目的性更強,學(xué)習(xí)積極性更高。學(xué)生為尋求答案,積極查閱資料,互相討論,實現(xiàn)被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。案例式教學(xué)有助于學(xué)生理論聯(lián)系實際,并能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)??己四J降母淖円泊龠M了本門課程由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變,學(xué)生由以往的只會算題不會應(yīng)用,逐步變?yōu)閷υ囼炘O(shè)計中統(tǒng)計學(xué)方法的應(yīng)用有一定的預(yù)期和設(shè)計,為將來的項目結(jié)題和畢業(yè)論文打下了良好的基礎(chǔ)。

        對生物統(tǒng)計學(xué)進行案例教學(xué)的初步探索后發(fā)現(xiàn),案例教學(xué)雖然是一種適合本門課程的教學(xué)方法,但仍有許多問題需要改進。如案例教學(xué)的介入時機需要恰如其分,不宜過早也不宜過晚,介入過早學(xué)生對基本概念、基本方法還沒有理解,介入過晚則使學(xué)生沒有充分的時間對案例分析的材料進行搜集和整理,不能與教師和同學(xué)之間形成有效的互動,從而失去對案例分析的興趣,達不到預(yù)期的教學(xué)效果。此外,根據(jù)我院應(yīng)用型人才培養(yǎng)的定位,引導(dǎo)學(xué)生將案例分析的素材盡量與我院的實習(xí)就業(yè)基地阜豐集團、華理生物技術(shù)有限公司等企業(yè)的生產(chǎn)實踐相結(jié)合,進一步促進產(chǎn)學(xué)研合作,這也是生物統(tǒng)計學(xué)課程改革的努力方向。

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