李金玲， 趙 致， 王華磊， 羅春麗， 羅夫來， 劉紅昌，黃明進， 李丹丹， 梁 瑾

(貴州大學(xué)/貴州省藥用植物繁育與種植重點(工程)實驗室， 貴陽 550025)

田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計是運用數(shù)理統(tǒng)計和概率論的理論方法研究農(nóng)業(yè)或生物科學(xué)和技術(shù)問題，是一門應(yīng)用性很強的實踐方法學(xué)科，是農(nóng)業(yè)和生物學(xué)研究工作者必備的工具課程，在教學(xué)、科研、技術(shù)推廣等方面發(fā)揮著重要作用。田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計包括田間試驗的設(shè)計與實施、試驗資料收集整理以及試驗結(jié)果統(tǒng)計分析，知識點間邏輯性強，為作物栽培、作物育種、作物營養(yǎng)與施肥、植物生理等農(nóng)學(xué)和生物學(xué)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究與技術(shù)推廣服務(wù)。

田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計應(yīng)用性強，在農(nóng)業(yè)上體現(xiàn)在品種引種[1-7]、新品種選育及配套栽培技術(shù)[8-12]、新技術(shù)研究與推廣[13-14]等，均源于試驗實施與統(tǒng)計分析，科研結(jié)果從試驗中產(chǎn)生，同時試驗又是科研結(jié)果的應(yīng)用先行，每一項投入于生產(chǎn)的成果，都是靠無數(shù)的科研試驗支撐，田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計不僅是農(nóng)業(yè)高校本科生、研究生、農(nóng)業(yè)職業(yè)院校大專生的核心課程，也是科研院所科技人員及基層農(nóng)技推廣人員的必修課，推動農(nóng)業(yè)科技化，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計理論課程原理多，公式推導(dǎo)多，以習(xí)題形式練習(xí)統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)計算，而實踐操作少，在田間試驗操作實施過程中，由于田間地形、土壤、氣候等環(huán)境復(fù)雜，實施者很難達(dá)到試驗的預(yù)期結(jié)果。為此，本課題對田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計實踐課程進行改革與實踐，使其能夠與理論課程緊密結(jié)合，使學(xué)習(xí)者能夠系統(tǒng)性學(xué)習(xí)與應(yīng)用，理論知識支撐試驗設(shè)計，實踐操作靈活應(yīng)用，保證課程理論與實踐緊密結(jié)合。

1 田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計實踐課程特點與傳統(tǒng)教學(xué)分析

田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計課程理論知識多，但實踐性強、學(xué)科交叉性大，重點、難點知識很難理解。課程內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，尤其是統(tǒng)計分析部分，邏輯性強，知識的難點多，死記硬背的知識點少，而要求掌握并理解的知識點多，應(yīng)用性強，相比農(nóng)學(xué)的其他課程，該課程總體偏難。將數(shù)學(xué)的理論和方法運用到生物學(xué)中，學(xué)生們普遍認(rèn)為課程難。

傳統(tǒng)教學(xué)，教師以講授為主。田間試驗實施以PPT的形式，講解一塊地怎么布置試驗；或是選擇一塊規(guī)則的土地，教師講解讓學(xué)生拉線劃小區(qū)；試驗統(tǒng)計分析部分，教師以PPT講授的方式講解操作過程，課后學(xué)生自己找電腦練習(xí)，完成實驗報告，以實驗報告的形式考核實踐課程平時成績。學(xué)生以聽講的形式，完成實踐課程，缺乏操作環(huán)節(jié)鍛煉，學(xué)生課后很快忘了操作過程，很難發(fā)現(xiàn)實踐中的問題，對實踐課興趣不足，未達(dá)到教學(xué)效果。

統(tǒng)計軟件應(yīng)用缺乏。田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計課程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析部分，由于統(tǒng)計軟件需要購買、還需不斷升級等原因，采用Excel軟件進行統(tǒng)計分析，而Excel軟件只能解決部分統(tǒng)計分析問題，如進行方差分析時，只能獲得方差分析表，而不能獲得多重比較的結(jié)果，多重比較結(jié)果還需手動計算。試驗設(shè)計與統(tǒng)計課程公式多，因此掌握分析與計算方法尤為重要，但一些復(fù)雜的計算沒有計算機軟件的幫助，使學(xué)生產(chǎn)生厭煩心理，從而失去信心?，F(xiàn)代大學(xué)生基本人手一臺電腦，而沒有統(tǒng)計軟件，學(xué)生無法進行操作，對于田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計課程來說，即使學(xué)生學(xué)到了一些統(tǒng)計方法，但不能應(yīng)用于實踐，不能達(dá)到教學(xué)目的，影響教學(xué)效果。

2 田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計實踐課程教學(xué)改革與實踐

田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計實踐課程安排田間試驗設(shè)計與實施、試驗資料的整理與描述及圖表制作、平均數(shù)假設(shè)檢驗、試驗資料的方差分析、直線回歸與相關(guān)五部分內(nèi)容[15]。

田間試驗設(shè)計與實施是獲得試驗結(jié)果的基礎(chǔ)，只有試驗設(shè)計合理、實施科學(xué)，才能獲得可靠的試驗結(jié)果。田間試驗設(shè)計與實施實驗內(nèi)容選擇隨機區(qū)組試驗設(shè)計，因隨機區(qū)組試驗設(shè)計是最常用、最基本的試驗設(shè)計，運用了田間試驗設(shè)計的重復(fù)、隨機和局部控制三個原則，控制和降低試驗誤差，可獲得試驗誤差的無偏估計值。試驗的實施由原來的規(guī)則地塊變成坡地、前茬作物不同、土壤肥力不均、坡度坡向不同等環(huán)境條件，讓學(xué)習(xí)者在不同土地環(huán)境安排試驗，要充分應(yīng)用控制環(huán)境差異的小區(qū)技術(shù)，如小區(qū)面積、小區(qū)形狀與方向、重復(fù)次數(shù)、對照區(qū)設(shè)置、設(shè)置保護行、區(qū)組與試驗小區(qū)排列等，控制降低試驗誤差，獲得科學(xué)數(shù)據(jù)，達(dá)到預(yù)期效果。通過對不同土壤環(huán)境試驗安排，使學(xué)習(xí)者對不同環(huán)境條件在實施試驗時的利弊親身體會，為以后的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

試驗資料的整理、描述及圖表制作，結(jié)合田間試驗設(shè)計與實施內(nèi)容，將所實施試驗的一個考核指標(biāo)收集質(zhì)量性狀或數(shù)量性狀資料，如數(shù)量性狀直接記錄數(shù)據(jù)，如質(zhì)量性狀需進行數(shù)量性狀轉(zhuǎn)換，將試驗資料進行整理，包括數(shù)據(jù)收集記錄以及在Excel中的排列整理；將整理好的試驗資料在Excel中進行數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計，包括標(biāo)準(zhǔn)誤差、中位數(shù)、眾數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、方差、最大值、最小值、求和、置信度等；圖表制作是新加入內(nèi)容，讓學(xué)習(xí)者了解三線表的標(biāo)題、橫標(biāo)目、縱標(biāo)目、線條、數(shù)字等要求與注意事項；常用統(tǒng)計圖的種類及其適用范圍與含義表達(dá)，統(tǒng)計圖的標(biāo)題、縱橫軸刻度單位數(shù)值、圖形長寬比例、圖例等；介紹直方圖、多邊形圖、條形圖、圓圖、線圖的制作方法、注意事項以及細(xì)節(jié)標(biāo)注等。將試驗指標(biāo)以圖或表的形式對數(shù)據(jù)進行分析，進行結(jié)論性總結(jié)。滿足學(xué)習(xí)者畢業(yè)論文、發(fā)表文章、資料總結(jié)匯報等應(yīng)用的需要。

平均數(shù)假設(shè)檢驗包括平均值的成對二樣本分析t-檢驗、雙樣本等方差假設(shè)t-檢驗和雙樣本異方差假設(shè)t-檢驗。平均值的成對二樣本分析t-檢驗是針對成對數(shù)據(jù)的假設(shè)檢驗；雙樣本等方差假設(shè)t-檢驗是成組數(shù)據(jù)的假設(shè)檢驗，包括兩組數(shù)據(jù)每組數(shù)據(jù)個數(shù)相同或不同，但兩組數(shù)據(jù)一定等方差；雙樣本異方差假設(shè)t-檢驗是針對成組數(shù)據(jù)，兩組數(shù)據(jù)方差不同，進行假設(shè)t-檢驗。平均數(shù)假設(shè)檢驗包括平均值、方差、自由度、t-檢驗值、t單尾臨界值、臨界值概率P、t雙尾臨界值等分析，比較兩個樣本是否有差異。

試驗資料的方差分析是田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計中應(yīng)用最廣、最為普遍的試驗結(jié)果分析方法[16-21]。試驗資料的方差分析用Excel分析和統(tǒng)計軟件分析兩種方法。用Excel方差分析包括單因素方差分析、可重復(fù)雙因素分析以及無重復(fù)雙因素分析，得到方差分析表，包括方差(SS)、自由度(df)、均方(MS)、F值、P值(P-Value)、F臨界值(F-crit)，經(jīng)過F值與F臨界值比較能夠判斷處理間是否存在差異，如存在差異，還需進行多重比較，如不存在差異，則無需繼續(xù)分析。多重比較是判斷各處理間存在怎樣的差異，但是Excel方差分析無法進行，還需手動計算進行多重比較。為了彌補Excel方差分析的不足，采用統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，主要用國際認(rèn)可的SPSS軟件和國產(chǎn)DPS軟件，軟件分析可獲得數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計表、方差分析表、標(biāo)記符號法和標(biāo)記子母法的多重比較表。二因素與多因素進行統(tǒng)計分析時，還能獲得各單因素、二因素組合及多因素組合的多重比較結(jié)果，只需結(jié)合試驗?zāi)康募耙?，得出相?yīng)結(jié)論。

直線回歸與相關(guān)分析也是試驗結(jié)果統(tǒng)計分析應(yīng)用較多的方法，最常用的是標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作[22-24]、模型的擬合[25-26]、相關(guān)性的判斷[27-28]等。直線回歸與相關(guān)分析可在Excel數(shù)據(jù)分析模塊、Excel作散點圖以及統(tǒng)計軟件中進行，但相對應(yīng)用最多的還是Excel作散點圖。利用Excel作散點圖，可進行方程擬合、獲得決定系數(shù)，判斷其關(guān)系的正負(fù)、顯著程度以及利用擬合的方程推導(dǎo)數(shù)值。

3 田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計實踐課程改革的效果分析

實踐課程促進了對理論課程的理解。實踐課程對試驗設(shè)計與實施、數(shù)據(jù)收集與整理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等操作，促進了學(xué)生對重點、難點理論知識的理解，如田間試驗三原則重復(fù)、隨機和局部控制，尤其是局部控制，對于土壤肥力有差異、不同前茬作物、不同坡度等環(huán)境，應(yīng)該如何進行區(qū)組排列、小區(qū)劃分等局部控制方法，才能控制試驗誤差，學(xué)生通過親身體會深刻理解了局部控制的理論含義。

實踐課程師生、生生交流，課堂氛圍活躍，實現(xiàn)了學(xué)生是課堂的主體。實踐課程在試驗田和機房進行，學(xué)生們分小組討論實施方案、數(shù)據(jù)處理等，教師隨時到各小組，觀察學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、討論問題的點，與學(xué)生交流并適時引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生講解、互相評價，總結(jié)實踐課與理論課程知識點銜接、問題與注意事項等，表揚部分學(xué)生的特殊想法或做法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，有效鞏固了理論知識。

實現(xiàn)了實踐課程教學(xué)過程評價。實踐操作過程，學(xué)生講解、評價、打分，教師總評打分；實驗報告總結(jié)實驗過程與結(jié)果，總評打分，實現(xiàn)了實踐課程教學(xué)過程評價，打破了傳統(tǒng)的完成實驗報告打分評價標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)動了學(xué)生操作過程積極性，學(xué)生為了得到更好的成績，小組同學(xué)合作交流與討論，在講解試驗設(shè)計與實施、數(shù)據(jù)收集與整理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等實踐時，討論方案、派小組里思路清晰表達(dá)清楚的同學(xué)講解、還有同學(xué)補充，體現(xiàn)了學(xué)生的團結(jié)合作精神，鍛煉了學(xué)生的語言表達(dá)，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題以及邏輯思維能力，體驗實驗操作過程，學(xué)生反饋“終身”難忘。

4 結(jié) 語

田間試驗設(shè)計與統(tǒng)計實踐課程教學(xué)改革與實踐，改變了傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)類實踐課程“課堂講解”實驗過程的模式，采用多環(huán)境試驗地進行試驗方案實施，在機房運用Excel和統(tǒng)計軟件相結(jié)合的方法進行統(tǒng)計分析應(yīng)用，增加了應(yīng)用較多的圖、表制作內(nèi)容。實踐課程采用小組討論、講解，小組間互評等；教師參與各小組討論，表揚學(xué)生的特殊想法或做法并總評，達(dá)到師生充分交流。實踐課程改革促進了學(xué)生對理論知識理解，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，實現(xiàn)了實踐課程過程性考核，體現(xiàn)了學(xué)生是課堂主體，也培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題及創(chuàng)新能力，使學(xué)生對農(nóng)學(xué)類實踐課程充分理解與技能掌握。