仝 娜 易洪剛 柏建嶺 楊 晟 陳 峰 趙 楊△

【提 要】 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門具有較強(qiáng)理論性和實(shí)踐性的前沿交叉學(xué)科。除了專業(yè)技能，自主學(xué)習(xí)、科研能力的培養(yǎng)也是教學(xué)工作的重點(diǎn)之一。本文針對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力缺乏這一現(xiàn)象，結(jié)合我院綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，全面提高統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)學(xué)生數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)分析能力，為今后生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)改革提供見解。

在醫(yī)學(xué)院校，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)(生物統(tǒng)計(jì)方向)定位于培養(yǎng)既具有統(tǒng)計(jì)學(xué)思維，掌握統(tǒng)計(jì)理論、流行病學(xué)研究方法，精通統(tǒng)計(jì)編程技術(shù)，又具有基本醫(yī)學(xué)知識(shí)的復(fù)合型生物統(tǒng)計(jì)學(xué)人才[1]。從2012年起，南京醫(yī)科大學(xué)(以下簡稱“本?！?設(shè)立了應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)(生物統(tǒng)計(jì)方向)并開始招生，該專業(yè)學(xué)生接受系統(tǒng)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和編程技術(shù)的培養(yǎng)。作為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)工作者，學(xué)生在面對(duì)工作中的實(shí)際問題時(shí)，除了需要扎實(shí)的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，還必須將統(tǒng)計(jì)學(xué)與相關(guān)領(lǐng)域有機(jī)整合，并且具備面對(duì)各領(lǐng)域?qū)嶋H問題時(shí)自主的知識(shí)學(xué)習(xí)能力和實(shí)際問題分析能力。

在實(shí)際教學(xué)工作中，筆者注意到，不少學(xué)生已經(jīng)掌握了常用統(tǒng)計(jì)分析方法的原理和過程，但在實(shí)際應(yīng)用中，卻無法將各種方法融會(huì)貫通；不知道如何正確表達(dá)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果和結(jié)論，使得最終的報(bào)告變成了過程的羅列，僅僅體現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)學(xué)的分析過程，卻無法體現(xiàn)研究者的科研思路；缺少在不同研究背景下將專業(yè)問題轉(zhuǎn)化為統(tǒng)計(jì)問題的訓(xùn)練，導(dǎo)致對(duì)自己進(jìn)行的分析缺乏自信，等等。

本校公共衛(wèi)生學(xué)院在五年制預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)中，開設(shè)了預(yù)防醫(yī)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)，將多門實(shí)踐課程綜合，目的是為了提高學(xué)生對(duì)預(yù)防醫(yī)學(xué)有關(guān)問題的綜合解決能力[2-3]?；谶@門課程的理念，筆者提出了基于綜合實(shí)驗(yàn)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程，即利用某個(gè)領(lǐng)域中的實(shí)際案例，如遺傳關(guān)聯(lián)性研究、臨床試驗(yàn)、現(xiàn)況調(diào)查研究等，基于真實(shí)數(shù)據(jù)或產(chǎn)生模擬數(shù)據(jù)，讓學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行分析，自主學(xué)習(xí)獲取該案例所來自領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，結(jié)合自己掌握的統(tǒng)計(jì)方法，搜集、整理、分析和解釋數(shù)據(jù)。

與一般統(tǒng)計(jì)課對(duì)應(yīng)的“上機(jī)實(shí)驗(yàn)課”不同，綜合實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)在深刻理解問題的學(xué)科背景的基礎(chǔ)上，綜合利用多種統(tǒng)計(jì)分析方法，借助于一種或多種數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)分析軟件完成，旨在全面提高應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)學(xué)生數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)分析能力的實(shí)驗(yàn)方法[4-6]。

綜合實(shí)驗(yàn)案例的設(shè)計(jì)

以《流行病學(xué)中的統(tǒng)計(jì)分析方法》為例。該課程的目的是為了使生物統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)本科生，通過這門課程的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)地掌握流行病學(xué)研究中常用的研究設(shè)計(jì)類型及其特點(diǎn)，掌握流行病學(xué)研究中各種常用方法的基本原理、特點(diǎn)和適用條件，掌握流行病學(xué)研究中各種常用統(tǒng)計(jì)模型的建模策略，為以后專業(yè)學(xué)習(xí)和從事流行病學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)代流行病學(xué)研究非常強(qiáng)調(diào)在嚴(yán)密的流行病學(xué)設(shè)計(jì)下，綜合利用分子生物學(xué)、現(xiàn)場調(diào)查、因果推斷、數(shù)據(jù)分析等各種方法和手段。通過整合綜合實(shí)驗(yàn)與課堂理論教學(xué)，不再拘泥于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)教材基本知識(shí)→統(tǒng)計(jì)方法→實(shí)例計(jì)算的教學(xué)方式，采用基于案例和問題的教學(xué)，精選案例，介紹案例的來龍去脈；提煉問題，課堂教學(xué)和討論圍繞相關(guān)案例的若干個(gè)問題展開。例如，綜合實(shí)驗(yàn)課中包含了如下一個(gè)案例：

案例名稱：人類身高的遺傳密碼

案例題干：現(xiàn)有研究表明，人類的身高由多個(gè)基因決定。但既往很多結(jié)論來自于候選基因研究，即研究者事先根據(jù)專業(yè)知識(shí)，對(duì)可能影響身高的基因進(jìn)行分型，再分析其與身高的關(guān)聯(lián)性。為了從全基因組的角度更深入地理解身高的遺傳特征，對(duì)1000例美國白人男性進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)性研究。經(jīng)過質(zhì)控后的數(shù)據(jù)，共包括932位男性，532569個(gè)單核苷酸多態(tài)性。

在案例中，不對(duì)該案例的具體分析目標(biāo)做過多規(guī)定。只是交代問題背景、研究設(shè)計(jì)和實(shí)施等基礎(chǔ)信息。由學(xué)生在對(duì)問題背景進(jìn)行學(xué)習(xí)和理解后，討論并形成分析方案(protocol)，在教師引導(dǎo)下，揭示數(shù)據(jù)中隱藏的各種玄機(jī)，逐漸接近問題的真相。本案例是一個(gè)遺傳流行病學(xué)的研究問題。在第一次實(shí)習(xí)課上，學(xué)生首先需要查閱文獻(xiàn)，了解遺傳流行病學(xué)、全基因組關(guān)聯(lián)性研究的基本概念；同時(shí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)了解全基因組關(guān)聯(lián)性研究數(shù)據(jù)的基本格式，學(xué)會(huì)使用plink等常用遺傳統(tǒng)計(jì)分析軟件，理解不同遺傳模型的統(tǒng)計(jì)學(xué)表達(dá)，并掌握線性模型、logistic回歸模型等常用的分析方法。而在第二次課堂上，學(xué)生將在教師的引導(dǎo)下，面臨多重比較的問題。到了第三次課堂上，本以為采用多因素回歸便能達(dá)到目的，學(xué)生又將面臨人群結(jié)構(gòu)及人群分層帶來的混雜問題。在最后一次課上，學(xué)生將前幾次課的內(nèi)容進(jìn)行匯總，對(duì)最終的分析結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)。學(xué)生在學(xué)習(xí)后，不但掌握流行病學(xué)中的常用設(shè)計(jì)和分析方法，深入理解各種方法的歷史變革、使用條件和結(jié)果解讀，并親自參與研究方案設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析計(jì)劃設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析編程和報(bào)告等等，全方位地加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。

再以《現(xiàn)場調(diào)查設(shè)計(jì)》課程為例，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，掌握必要的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法，為以后專業(yè)學(xué)習(xí)和從事實(shí)際工作時(shí)處理現(xiàn)場抽樣調(diào)查問題打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在《現(xiàn)場調(diào)查設(shè)計(jì)》課程的綜合實(shí)驗(yàn)中，引入了基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)方式。研究問題由學(xué)生自己提出，要求學(xué)生選取醫(yī)學(xué)相關(guān)選題，提出一個(gè)研究問題；再通過自行設(shè)計(jì)問卷、研究設(shè)計(jì)和樣本量估計(jì)、調(diào)查實(shí)施、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論匯報(bào)和辯論等形式，完成綜合實(shí)驗(yàn)的過程。通過將綜合實(shí)驗(yàn)和基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式整合，學(xué)生不斷在實(shí)踐中強(qiáng)化了對(duì)調(diào)查設(shè)計(jì)相關(guān)理論知識(shí)的理解和掌握，也通過實(shí)踐操作了解了調(diào)查問卷的設(shè)計(jì)、調(diào)查執(zhí)行、問卷錄入和質(zhì)控、數(shù)據(jù)分析等全過程。通過兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)，已基本形成了較為成熟的教學(xué)體系，學(xué)生能撰寫出相對(duì)質(zhì)量較高的調(diào)查論文。

綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

筆者選取了本校4年制生物統(tǒng)計(jì)專業(yè)第4學(xué)年所開設(shè)的《流行病學(xué)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法》、《現(xiàn)場調(diào)查設(shè)計(jì)》、《臨床試驗(yàn)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法》三門應(yīng)用導(dǎo)向的必修課程，通過案例選擇和建設(shè)、教師培訓(xùn)、過程評(píng)價(jià)等手段，在這三門課程中添加了綜合實(shí)驗(yàn)的模塊。將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)理論知識(shí)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)有機(jī)交叉融合，以學(xué)生為中心，重視學(xué)生的能力培養(yǎng)。

一般而言，理論課與綜合實(shí)驗(yàn)的比例是3∶1。但其與理論課程的比例及時(shí)間安排則視課程內(nèi)容而定。例如，以《流行病學(xué)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法》課程為例，課程共計(jì)48個(gè)學(xué)時(shí)，每次課3學(xué)時(shí)，本課程分別在完成病例對(duì)照研究、隊(duì)列研究、交互作用的理論授課后，進(jìn)行一次綜合分析，目的是針對(duì)不同類型設(shè)計(jì)，了解資料背景，撰寫分析計(jì)劃，完成數(shù)據(jù)分析，并按照STROBE指南撰寫研究報(bào)告；《現(xiàn)場調(diào)查設(shè)計(jì)》只有一個(gè)綜合分析案例(設(shè)計(jì)并完成一個(gè)實(shí)際調(diào)查)，則在講授完成抽樣方式、調(diào)查表設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析、敏感問題調(diào)查技術(shù)后，學(xué)生分別完成綜合實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，最終目的是讓學(xué)生掌握現(xiàn)場調(diào)查全過程中所需的統(tǒng)計(jì)思維和統(tǒng)計(jì)方法，等等。

在案例建設(shè)的基礎(chǔ)上，每年負(fù)責(zé)課程的老師均需在開課前集體備課，總結(jié)上一輪教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并根據(jù)最新研究進(jìn)展對(duì)案例進(jìn)行修訂。最終學(xué)生的學(xué)業(yè)成績除了包含最終考試外，綜合實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)也具有相當(dāng)大的權(quán)重。例如，在《現(xiàn)場調(diào)查設(shè)計(jì)》的綜合實(shí)驗(yàn)中，調(diào)查方案的質(zhì)量、問卷的質(zhì)量、調(diào)查報(bào)告的撰寫水平、最終匯報(bào)的質(zhì)量及答辯的表現(xiàn)，均構(gòu)成了綜合實(shí)驗(yàn)最終成績的要素。

教學(xué)反饋

筆者分別對(duì)剛完成綜合練習(xí)的學(xué)生及已攻讀研究生的生物統(tǒng)計(jì)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查。本科生共計(jì)發(fā)放30份問卷，研究生共計(jì)發(fā)放10份問卷。調(diào)查結(jié)果表明，幾乎所有學(xué)生均認(rèn)可，綜合練習(xí)改變了既往實(shí)習(xí)課只是做練習(xí)學(xué)軟件的過程，有75%的同學(xué)認(rèn)為綜合練習(xí)的方式有助于將幾門課的知識(shí)融會(huì)貫通，特別是已經(jīng)學(xué)完的課程會(huì)被重新喚醒；但也有部分同學(xué)認(rèn)為過于消耗時(shí)間。研究生同學(xué)普遍評(píng)價(jià)較高，這可能和他們本科階段學(xué)業(yè)較為優(yōu)秀有關(guān)，但他們也表示確實(shí)課上學(xué)到了很多課本上沒有，但在讀研階段很有幫助的背景知識(shí)。

總 結(jié)

在多年教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革過程中，筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)緊緊圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)，全面提高生物統(tǒng)計(jì)人才的理論水平及對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用能力。通過在《流行病學(xué)中的統(tǒng)計(jì)方法》、《現(xiàn)場調(diào)查設(shè)計(jì)》等特色課程中引入綜合實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生全面素質(zhì)，使學(xué)生成為既具備統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與思維，又具有多方面能力的復(fù)合型人才。

目前國內(nèi)醫(yī)學(xué)院校廣泛開展基于問題學(xué)習(xí)(PBL)。PBL是一種以學(xué)生為中心的，基于問題的教學(xué)方法。與以機(jī)械性記憶為主的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)方式相比，在醫(yī)學(xué)院校中開展PBL教學(xué)，不但傳授知識(shí)，更傳授學(xué)習(xí)的方式。而筆者教學(xué)團(tuán)隊(duì)在生物統(tǒng)計(jì)專業(yè)所開展的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，體現(xiàn)了PBL(基于問題學(xué)習(xí))與PBL(基于項(xiàng)目學(xué)習(xí))的整合。

課題組基于R軟件的Shiny包，開發(fā)了“生物統(tǒng)計(jì)交互式分析平臺(tái)”。在分析平臺(tái)基礎(chǔ)上，課題組進(jìn)一

步開發(fā)了模擬軟件，利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，模擬醫(yī)學(xué)中的隨機(jī)現(xiàn)象，服務(wù)于綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課題組將進(jìn)一步完善已經(jīng)開發(fā)的軟件，包裝相應(yīng)成果，進(jìn)行著作權(quán)申報(bào)和推廣[7]。

盡管從實(shí)際成效看，學(xué)生反映生物統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與方法的綜合應(yīng)用能力有所提高。但目前對(duì)于生物統(tǒng)計(jì)學(xué)綜合能力的評(píng)價(jià)，還欠缺廣泛認(rèn)可的手段。筆者所在教學(xué)改革團(tuán)隊(duì)已針對(duì)醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)適應(yīng)性評(píng)價(jià)等開展了研究，后期將進(jìn)一步考慮統(tǒng)計(jì)分析能力考核體系的研究[8-10]。