郭 威,劉 豪,郭軼斌,司可藝,吳 騁,秦宇辰
(海軍軍醫(yī)大學(xué)衛(wèi)生勤務(wù)學(xué)系,上海 200433)
衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理、方法與技術(shù)解決醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)采集、整理和分析問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科[1],隨著其應(yīng)用領(lǐng)域不斷深化,統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用水平不斷提高,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)目前已深入醫(yī)療衛(wèi)生的各個(gè)領(lǐng)域并廣泛應(yīng)用在諸多方面。衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)是預(yù)防醫(yī)學(xué)人才的必修課程。本課程旨在幫助學(xué)生掌握衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)中的基本概念,實(shí)驗(yàn)性研究與觀察性研究設(shè)計(jì),常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析方法,如參數(shù)估計(jì)和假設(shè)檢驗(yàn)、高級(jí)統(tǒng)計(jì)分析方法(如多因素方差分析、多重線性回歸分析、Logistic 回歸分析、生存分析、聚類(lèi)分析及判別分析)等內(nèi)容。根據(jù)人才培養(yǎng)要求,預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握利用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析的能力,將理論知識(shí)學(xué)以致用,為成為具備良好職業(yè)素養(yǎng)的公共衛(wèi)生人才打好基礎(chǔ)。作為一門(mén)編程語(yǔ)言,SAS軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)分析功能,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)科研數(shù)據(jù)分析工作。在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下,會(huì)用、善用SAS 軟件進(jìn)行大數(shù)據(jù)的處理和分析已成為公共衛(wèi)生人才必要的職業(yè)素養(yǎng)之一。作為公共衛(wèi)生領(lǐng)域的后備人才,預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的統(tǒng)計(jì)思維及應(yīng)用SAS 軟件進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)分析的能力培養(yǎng)值得密切關(guān)注?;诖?,本文擬從我校預(yù)防醫(yī)學(xué)本科生SAS 軟件教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題出發(fā),探索預(yù)防醫(yī)學(xué)本科生SAS 軟件課程教學(xué)改革與實(shí)踐,并將改革實(shí)踐體會(huì)總結(jié)如下。
自2019 年起,我校開(kāi)始為預(yù)防醫(yī)學(xué)本科生設(shè)置SAS 軟件課程。本課程在本科生三年級(jí)上學(xué)期開(kāi)設(shè)。以往課程安排總計(jì)30 課時(shí),其中27 個(gè)課時(shí)為授課課時(shí),分9 次課進(jìn)行,其余3 個(gè)課時(shí)用于期末上機(jī)考試。課程教學(xué)分為兩部分:第一部分關(guān)注SAS 數(shù)據(jù)管理,共6 個(gè)課時(shí),包括SAS 基礎(chǔ)、SAS 數(shù)據(jù)集的建立與整理;第二部分詳細(xì)講解常用統(tǒng)計(jì)方法的SAS 軟件實(shí)現(xiàn),共計(jì)21 個(gè)課時(shí),包括計(jì)量資料的統(tǒng)計(jì)描述與兩均數(shù)的比較、單因素方差分析和多因素方差分析、計(jì)數(shù)資料的統(tǒng)計(jì)描述和組間比較、基于秩次的非參數(shù)檢驗(yàn)、簡(jiǎn)單線性相關(guān)與回歸、多重線性回歸、Logistic 回歸與生存分析等。這種課程安排的好處是使SAS軟件課與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)理論知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容保持了較好的一致性,便于學(xué)生理解和接受。然而,作為預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)SAS 軟件教學(xué)的初步嘗試,在教學(xué)實(shí)踐中逐漸暴露出一些問(wèn)題。
一般來(lái)說(shuō),科研人員的第一手資料往往是“臟”的,大約80%的時(shí)間會(huì)用于數(shù)據(jù)清理工作,直至數(shù)據(jù)清理干凈后方可進(jìn)入統(tǒng)計(jì)建模階段[2]。SAS 軟件內(nèi)置的數(shù)據(jù)管理相關(guān)的函數(shù)庫(kù)豐富,特別適用于復(fù)雜醫(yī)療衛(wèi)生大數(shù)據(jù)的清理,然而當(dāng)前SAS 軟件課的數(shù)據(jù)管理課時(shí)比重較小。而統(tǒng)計(jì)分析與建模主要利用SAS 軟件調(diào)用“PROC”步,不同統(tǒng)計(jì)方法的“PROC”步的程序編寫(xiě)相對(duì)固定,自學(xué)難度小,這部分內(nèi)容所占比重卻較大。這種“輕數(shù)據(jù)管理、重統(tǒng)計(jì)分析”的教學(xué)安排使學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)管理“淺嘗輒止”,未深切體會(huì)到SAS 編程的魅力,不利于其數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)。
醫(yī)學(xué)生的課程偏重于記憶和背誦,較少接受數(shù)理類(lèi)及編程類(lèi)課程的思維訓(xùn)練,部分學(xué)生在初步接觸SAS 編程課的時(shí)候,存在一定的畏難心理,擔(dān)心學(xué)不會(huì)、考不好。在本課程教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),考慮學(xué)生的認(rèn)知水平,教師設(shè)計(jì)的隨堂案例多數(shù)取自衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)理論課教材,案例數(shù)據(jù)理想化,脫落實(shí)際,學(xué)生只需稍微動(dòng)腦,套用講義中的程序模板即可快速得到正確答案。表面上學(xué)生成績(jī)很好,實(shí)際上,一方面限制了學(xué)生對(duì)SAS 軟件的理解和掌握,另一方面也使課程對(duì)于學(xué)生統(tǒng)計(jì)思維訓(xùn)練的效果大打折扣。
課程考核是檢驗(yàn)教學(xué)效果、評(píng)價(jià)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要抓手。SAS 軟件課程具有較強(qiáng)的邏輯性和實(shí)踐性,注重學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以往本課程主要通過(guò)期末開(kāi)卷上機(jī)考試的方式考查學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握程度,考核方式較為單一,有些學(xué)生平時(shí)不注重實(shí)操訓(xùn)練,僅依賴考前突擊也能得到不錯(cuò)的分?jǐn)?shù)。然而,這種“一考定高低”的模式難以形成以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向的教學(xué)評(píng)價(jià)體系,難以衡量學(xué)生對(duì)SAS 軟件的真實(shí)掌握水平。
課程組在對(duì)國(guó)內(nèi)知名醫(yī)科院校SAS 課程建設(shè)情況廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上[3-5],結(jié)合本校SAS 軟件教學(xué)實(shí)際,對(duì)照預(yù)防醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)方案,在SAS 軟件課程內(nèi)容安排、教學(xué)案例設(shè)計(jì)和課程考核方式等方面進(jìn)行了改革探索。
為突出SAS 課程特色,強(qiáng)化學(xué)生編程技術(shù)訓(xùn)練,課程組選用賀佳主編、人民衛(wèi)生出版社出版的國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)“十三五”醫(yī)學(xué)規(guī)劃教材《SAS 統(tǒng)計(jì)軟件應(yīng)用》(第四版)[6]作為基本教材。另選用朱世武編著、清華大學(xué)出版社出版的《SAS 編程技術(shù)教程》(第二版)[7]作為輔助教材,重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,制訂新的課程標(biāo)準(zhǔn),力求在教學(xué)時(shí)長(zhǎng)不變的前提下,努力做到數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計(jì)分析并重。課程共安排9 次課:首先按照初識(shí)SAS、外部數(shù)據(jù)源導(dǎo)入SAS 及數(shù)據(jù)集建立、數(shù)據(jù)集及變量操作、SAS 常用函數(shù)、宏功能簡(jiǎn)介的順序展開(kāi),重點(diǎn)講解SASBASE 模塊的內(nèi)容。其次,進(jìn)一步介紹常用統(tǒng)計(jì)方法的SAS 實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解讀,包括假設(shè)檢驗(yàn)與回歸分析等內(nèi)容。最后,考慮到實(shí)際數(shù)據(jù)分析時(shí)經(jīng)常面臨的重要問(wèn)題——SAS 輸出結(jié)果的外部文件導(dǎo)出,介紹ODS 輸出傳送系統(tǒng)等內(nèi)容。每次授課分為教師軟件演示與學(xué)生上機(jī)操作練習(xí)兩個(gè)階段,分別用時(shí)1 個(gè)課時(shí)和2 個(gè)課時(shí),具體課時(shí)安排見(jiàn)表1。
表1 SAS 軟件課程教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)分配Table 1 Teaching content and period allocation of SAS software course
課程組按照課程的教學(xué)重、難點(diǎn),利用平時(shí)教學(xué)和科研工作中積累的實(shí)際素材,精心挑選和設(shè)計(jì)教學(xué)案例,主要培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力,提升其理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。例如,在第七次課中,基于上海市家庭衛(wèi)生服務(wù)調(diào)查數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)了城鎮(zhèn)居民生活質(zhì)量影響因素分析的問(wèn)題,旨在考查學(xué)生對(duì)于t 檢驗(yàn)、方差分析及多重線性回歸(逐步法篩選變量)的掌握情況;在第八次課,根據(jù)某“三甲”醫(yī)院呼吸內(nèi)科收治的669 名肺炎住院患者數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)了肺炎患者預(yù)后因素分析的問(wèn)題,旨在考查學(xué)生對(duì)于生存分析模型的應(yīng)用能力;在第九次課,利用某上市藥物的Ⅲ期臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合我國(guó)藥物臨床試驗(yàn)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)指導(dǎo)原則,介紹實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)分析的基本步驟及分析結(jié)果的整理及外部文件導(dǎo)出等。在案例教學(xué)過(guò)程中,教師按照理論課知識(shí)要點(diǎn)復(fù)習(xí)、實(shí)際案例導(dǎo)入、問(wèn)題設(shè)置與任務(wù)分配、學(xué)生分組實(shí)踐與討論、學(xué)生代表上講臺(tái)演示匯報(bào)、教師與學(xué)生共同點(diǎn)評(píng)等方式組織實(shí)施,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升了其課堂參與度,充分發(fā)揮了其主觀能動(dòng)性。同時(shí),授課過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生自主思考,積極提問(wèn),通過(guò)問(wèn)答環(huán)節(jié)及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過(guò)對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題予以解答,對(duì)其共性問(wèn)題和學(xué)習(xí)過(guò)程中的易錯(cuò)點(diǎn)等在課堂結(jié)尾時(shí)匯總講解,進(jìn)一步提高了教學(xué)效果。
借鑒國(guó)內(nèi)外高校醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課程考核改革經(jīng)驗(yàn)[8],采用形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式進(jìn)行SAS 軟件課程考核。形成性評(píng)價(jià)主要包括平時(shí)考勤、課堂表現(xiàn)與撰寫(xiě)基于案例的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告,占總成績(jī)的30%。其中,統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告撰寫(xiě)貫穿課程教學(xué)始終,將學(xué)生每3~4 人分為一組,小組自行通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)等途徑收集資料,開(kāi)展研究設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析,最終撰寫(xiě)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。形成性評(píng)價(jià)采用學(xué)生自評(píng)、互評(píng)與教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式,可進(jìn)一步促進(jìn)考核的公平性和科學(xué)性。終結(jié)性考核為上機(jī)考試,占總成績(jī)的70%,考試題目主要為綜合案例分析,包括若干小題,考核內(nèi)容覆蓋統(tǒng)計(jì)描述、基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)方法及高級(jí)統(tǒng)計(jì)分析方法等,各小題層層遞進(jìn),緊密銜接,學(xué)生需靈活運(yùn)用SAS 數(shù)據(jù)步和過(guò)程步的知識(shí)和操作方能完成相應(yīng)題目。
課程組在2021、2022 年秋季學(xué)期進(jìn)行了初步的教學(xué)改革與實(shí)踐,調(diào)查顯示,2019、2020 級(jí)兩屆預(yù)防醫(yī)學(xué)本科生的學(xué)習(xí)興趣得到了顯著提升,課堂活躍度明顯增強(qiáng),課程成績(jī)達(dá)到預(yù)期水平。從最終的成績(jī)?cè)u(píng)定來(lái)看,32 名本科生的課程成績(jī)平均得分85 分,按照60 分作為及格線,及格率為100%,90 分及以上的占25.0%,80~89 分的占37.5%,70~79 分的占31.3%,60~69分的占6.2%。
課程組自行設(shè)計(jì)SAS 軟件教學(xué)滿意度調(diào)查問(wèn)卷,課程結(jié)束當(dāng)天通過(guò)問(wèn)卷星小程序推送到班級(jí)微信群,學(xué)生用手機(jī)即可作答,問(wèn)卷填寫(xiě)采用無(wú)記名方式。共發(fā)放問(wèn)卷32 份,回收有效問(wèn)卷30 份,有效問(wèn)卷回收率93.75%,調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 SAS 軟件教學(xué)滿意度問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果[n(%)]Table 2 Questionnaire survey results of SAS software satisfaction with teaching[n(%)]
通過(guò)課程學(xué)習(xí),學(xué)生初步具備了衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力,培養(yǎng)了創(chuàng)新思維,提高了綜合素質(zhì)。教師指導(dǎo)學(xué)生獲得2022 年全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽三等獎(jiǎng)1 項(xiàng),2023 年全國(guó)大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模大賽省級(jí)賽區(qū)三等獎(jiǎng)1 項(xiàng)(該比賽為我校隊(duì)伍首次參賽)。
SAS 軟件功能強(qiáng)大,在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在課程初始,教師可結(jié)合實(shí)際案例和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行演示,讓學(xué)生對(duì)SAS 軟件處理實(shí)際數(shù)據(jù)有感性認(rèn)識(shí),激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。誠(chéng)然,任何一門(mén)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)都需要大量的練習(xí),SAS 也不例外。因此,本實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間分配采用1∶2 的講解演示與學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的比例[9],強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行案例分析與編程,以加深其對(duì)軟件工具的理解和語(yǔ)法的掌握,同時(shí)也能培養(yǎng)其數(shù)據(jù)分析思維。
案例教學(xué)法是一種基于案例的教學(xué)方法[10-11],是一種理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。在SAS 軟件案例教學(xué)中,教師主要通過(guò)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自主思考,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。通過(guò)案例教學(xué),使枯燥的數(shù)字變得直觀生動(dòng)。同時(shí),通過(guò)學(xué)生間的小組合作探究,能夠促使學(xué)生鍛煉溝通交流、合作學(xué)習(xí)的能力[12]。本次教學(xué)改革后的問(wèn)卷調(diào)查也表明,學(xué)生對(duì)于案例教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)普遍較為滿意,案例教學(xué)法受到了學(xué)生的歡迎。全國(guó)大學(xué)生數(shù)據(jù)建模競(jìng)賽和全國(guó)大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模大賽是促進(jìn)學(xué)生將課堂知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的重要賽事[13],課堂教學(xué)中的案例教學(xué)法特別適合學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移到比賽當(dāng)中,通過(guò)比賽進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)清理、可視化、統(tǒng)計(jì)建模、報(bào)告撰寫(xiě)及團(tuán)隊(duì)合作等能力,培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)。
初學(xué)者普遍感覺(jué)SAS 軟件的上手存在一定難度,加之本課程課時(shí)有限,教學(xué)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣,教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)清理和統(tǒng)計(jì)分析并重,在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生如不能及時(shí)消化吸收前期教學(xué)內(nèi)容,可能影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果,挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,一方面,要求課中的教學(xué)實(shí)施注重實(shí)效,努力使學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)掌握SAS 軟件的基本使用方法和技巧;另一方面,教師可考慮將部分軟件操作與講解內(nèi)容進(jìn)行錄屏,方便學(xué)生在課后回看和復(fù)習(xí),幫助其更好地消化吸收所學(xué)知識(shí),這是線上教學(xué)資源的主要來(lái)源。除此之外,教師也可以借助網(wǎng)絡(luò)上優(yōu)質(zhì)的在線開(kāi)放課程,如中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)的實(shí)用醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)與SAS 應(yīng)用等,輔助開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)[5],這是線上教學(xué)資源的輔助來(lái)源。需要注意的是,教師在挑選線上資源時(shí),需要密切關(guān)注線上教學(xué)資源的質(zhì)量,關(guān)注其是否與課程教學(xué)目標(biāo)相一致,是否能夠做到資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),是否能夠在不額外增加學(xué)生負(fù)擔(dān)的情況下提高學(xué)習(xí)效果等。
在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),由于醫(yī)學(xué)生普遍缺乏計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練,因此其將數(shù)據(jù)分析的理論與實(shí)踐相結(jié)合存在一定難度,初學(xué)者在使用SAS 軟件時(shí)常常會(huì)遇到語(yǔ)法錯(cuò)誤或不知如何用程序?qū)崿F(xiàn)想要的功能等問(wèn)題。針對(duì)語(yǔ)法錯(cuò)誤問(wèn)題,教師可以事先準(zhǔn)備一些常見(jiàn)錯(cuò)誤的解決方案,指導(dǎo)學(xué)生如何查找問(wèn)題、如何調(diào)試程序,直至最終解決錯(cuò)誤,比如仔細(xì)檢查代碼中的拼寫(xiě)、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和語(yǔ)法規(guī)則,借助SAS 的自動(dòng)補(bǔ)全功能和語(yǔ)法檢查工具等[14]。針對(duì)程序設(shè)計(jì)不知如何實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,比如數(shù)據(jù)讀取時(shí)發(fā)現(xiàn)格式不匹配、數(shù)據(jù)存在缺失值或重復(fù)記錄、多個(gè)數(shù)據(jù)集的匹配、統(tǒng)計(jì)方法及過(guò)程步的選擇等,針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題,教師可根據(jù)自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)事先提供典型樣例及SAS 程序,并適當(dāng)給予提示,鼓勵(lì)學(xué)生自主思考和解決問(wèn)題,也可指導(dǎo)學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上使用SAS 幫助文檔、互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎或ChatGPT[15]等輔助工具進(jìn)行查詢,以獲得可用線索,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行程序編寫(xiě)與調(diào)試,最終完成任務(wù)。
SAS 軟件是一門(mén)將理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)與掌握SAS 軟件,能夠更好地培養(yǎng)其數(shù)據(jù)分析能力,增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力,為將來(lái)的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展,SAS軟件課程教師應(yīng)積極適應(yīng)這一變化趨勢(shì),結(jié)合預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),不斷提升自身教學(xué)能力,持續(xù)推進(jìn)課程教學(xué)改革,包括更新教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法、改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)手段等,以使SAS 軟件課程更好地為公共衛(wèi)生專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)服務(wù)。