提升生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程的教學(xué)質(zhì)量
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摘要：生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計是高校生命科學(xué)類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，為改善本科教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，有必要在生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課堂教學(xué)中引入新的教學(xué)模式。5E教學(xué)模式是一種應(yīng)用于探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，它包含“參與、探索、解釋、遷移和評價”五個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。將5E教學(xué)模式與生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計軟件緊密結(jié)合在一起應(yīng)用于課堂教學(xué)，有利于學(xué)生自學(xué)習(xí)慣的培養(yǎng)；從而實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與教師主導(dǎo)知識傳授的有機結(jié)合、生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計理論與生物醫(yī)學(xué)實踐的相互交融，進而提升生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計的教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計軟件；生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計；教學(xué)效果；5E教學(xué)模式
一、科學(xué)合理應(yīng)用統(tǒng)計分析軟件提高教學(xué)質(zhì)量
1.激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。愛因斯坦說：“興趣是最好的老師，它可激發(fā)人的創(chuàng)造熱情、好奇心和求知欲[3]?！庇蓤皂g不拔的信念支持的人的意志，遠遠強于似乎無敵的物質(zhì)力量。人的需求可分為表層需求與深層需求。表層需求是對環(huán)境及行為的需求，如提升技能、感覺良好等；而深層需求有責(zé)任、成功快樂、信念、意義等。要激勵一個人，必須了解其表層需求與深層需求，找出他最在意的價值。當(dāng)所有激勵人的方法都是在這個人要做的事情上增加他所關(guān)注的價值時，他便會對完成事情有興趣，會全身心的主動、積極和認(rèn)真地去做。多年生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程的教學(xué)及研究生培養(yǎng)過程中，感悟到學(xué)習(xí)興趣在學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、對關(guān)鍵問題的把握度、看待學(xué)習(xí)及研究中遇到難題的態(tài)度及學(xué)習(xí)效果方面起著重要的作用；要想讓學(xué)生學(xué)到扎實的理論知識及實踐應(yīng)用能力，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣非常重要[4]。生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計是一門邏輯思維嚴(yán)謹(jǐn)、概念抽象難懂的課程，引入統(tǒng)計分析軟件，增加課程教學(xué)趣味性、形象化，可以促進學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。例如，在講授序論時，預(yù)設(shè)了以下教學(xué)內(nèi)容：檢測可植入生物材料導(dǎo)致老鼠炎癥的情況，要求學(xué)生先從數(shù)據(jù)庫及文獻中采集數(shù)據(jù)，然后將相關(guān)的原始數(shù)據(jù)錄入統(tǒng)計產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（StatisticalProductandServiceSolutions，SPSS）應(yīng)用軟件中，以它作為實際案例進一步整理數(shù)據(jù)，通過和理論分布曲線對比，增加學(xué)生對實際數(shù)據(jù)的感性認(rèn)識[5]。學(xué)生還可以繼續(xù)使用SPSS軟件對這些數(shù)據(jù)進行假設(shè)檢驗等統(tǒng)計分析，將抽象原理和實際案例相結(jié)合，可以使學(xué)生對生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計在實踐中的應(yīng)用有比較清晰的認(rèn)識[5]，從而主動思考和探索與本專業(yè)相關(guān)統(tǒng)計問題的科學(xué)性和實用性。2.應(yīng)用統(tǒng)計分析軟件夯實學(xué)生的理論基礎(chǔ)及實際應(yīng)用能力。結(jié)合多年來教育教學(xué)實踐的經(jīng)驗，將生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程的教學(xué)內(nèi)容整理為基本原理、主要方法、SPSS分析軟件應(yīng)用三大模塊。針對不同的教學(xué)模塊，采用合適的教學(xué)方法和教學(xué)模式。基本原理模塊部分，重點將抽象難理解的概念具體化、形象化，減少講授公式的推導(dǎo)過程。假設(shè)檢驗方法模塊，重點講授生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計理論知識、各類參數(shù)檢驗和非參數(shù)檢驗方法的適用范圍、統(tǒng)計結(jié)果的詳細闡述和合理注釋。增強講授生物學(xué)及醫(yī)學(xué)研究實例，通過剖析統(tǒng)計分析具體案例，一方面可以增加學(xué)生接觸生物學(xué)及醫(yī)學(xué)前沿知識的機會，另一方面也可以增強學(xué)生客觀評價統(tǒng)計分析方法應(yīng)用在實際中的能力，刺激學(xué)生學(xué)習(xí)生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計的興趣[6]。SPSS分析軟件應(yīng)用模塊部分，將SPSS軟件應(yīng)用到課堂教學(xué)的每個環(huán)節(jié)，充分挖掘生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計軟件在教學(xué)中的潛力。在課堂教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)完每章理論知識后，同時講解怎么應(yīng)用SPSS軟件來解本章節(jié)的例題，學(xué)以致用，增加實踐應(yīng)用的感性認(rèn)識。為了培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，增強學(xué)生解決實際問題的能力。相關(guān)與回歸分析部分的教學(xué)內(nèi)容，中學(xué)就有所接觸，擬將該部分內(nèi)容留給學(xué)生自學(xué)。教師將學(xué)生分成3人一組，要求學(xué)生查找相關(guān)文獻，并闡述SPSS統(tǒng)計軟件應(yīng)用在相關(guān)與回歸的內(nèi)容，同時要求其他同學(xué)通過提問方式參與問題的討論，加深學(xué)生對統(tǒng)計原理的理解。增強學(xué)生熟練運用生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計軟件分析實際數(shù)據(jù)的能力，確實掌握解讀統(tǒng)計分析結(jié)果的方法。通過理論學(xué)習(xí)和實踐訓(xùn)練，可以精準(zhǔn)地提高課堂教學(xué)效率，為學(xué)生將來順利撰寫畢業(yè)論文和從事相關(guān)科學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)[5]。
二、將5E教學(xué)模式與生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計軟件有機融合，提高課程教學(xué)效果
1.5E探究式教學(xué)模式簡介。5E探究式教學(xué)模式是由美國生物學(xué)課程研究會（BiologicalSciencesCur-riculumStudy，BSCS）基于Atkin-Karplus學(xué)習(xí)環(huán)提出來的，它包含參與（Engage）、探究（Explore）、解釋（Ex-plain）、遷移（Elaborate）和評價（Evaluate）五個環(huán)節(jié)[7]?！皡⑴c”是指教師通過精心設(shè)計問題情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生自愿參與到教學(xué)活動中來，活動過程中，學(xué)生自發(fā)將自身的學(xué)習(xí)或生活經(jīng)驗與課程教學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系。教師用提出問題、指出問題及定義問題等方式，掌控課堂討論內(nèi)容及主題走向。“探究”是指學(xué)生以自身掌握的知識及社會經(jīng)驗為基礎(chǔ)，采用直接參與、親手操作等方式進行摸索，得到感性體驗，并在教師的引導(dǎo)下不斷深化探究學(xué)習(xí)。“解釋”是指學(xué)生在真正“吃透”知識的基礎(chǔ)上，將所學(xué)的內(nèi)容去偽存真、去粗取精。教師通過引導(dǎo)學(xué)生將探索過程中獲得的感性認(rèn)識與自身經(jīng)驗相結(jié)合，建構(gòu)對概念、公式、原理的理解。“遷移”是指激勵學(xué)生利用上一環(huán)節(jié)學(xué)得的知識構(gòu)建自己專屬的更深刻、更廣泛的理解技巧?！霸u價”既包括參與上述各環(huán)節(jié)活動過程的學(xué)生自我評價、學(xué)生互評和教師對學(xué)生的評價，也包括教師對學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果的整體性評價。將定性評價與定量評價相結(jié)合，自我評價、相互評價及教師評價等多種評價方式結(jié)合起來，更全面地激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。5E教學(xué)模式下學(xué)生可以通過探究學(xué)習(xí)新概念、修復(fù)不全面及殘缺的知識，更透徹地理解概念，并將學(xué)習(xí)獲得的理論知識遷移到其他學(xué)科或領(lǐng)域。2.5E教學(xué)模式在生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程中的應(yīng)用。參與：是5E教學(xué)模式中最關(guān)鍵的起始環(huán)節(jié)，課堂導(dǎo)入部分教師應(yīng)該想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生探究問題任務(wù)的興趣。課前教師應(yīng)該了解學(xué)生對于新學(xué)課程基本概念的理解程度，精心布局教學(xué)方案，吸引學(xué)生愉悅地加入到探究和構(gòu)建新概念的學(xué)習(xí)中來。課中，教師將學(xué)生引入生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程所創(chuàng)設(shè)的情境中，以課程需要掌握的主題為導(dǎo)向，將課程教學(xué)內(nèi)容置于生動、富含趣味的生物學(xué)及醫(yī)學(xué)研究實例中，引導(dǎo)學(xué)生思考，利用學(xué)生深究事情真相的熱情來激發(fā)學(xué)生的探究意識[7]。教師需要在實際的生物學(xué)及醫(yī)學(xué)問題和抽象的統(tǒng)計概念、理論之間搭建溝通的橋梁，培養(yǎng)學(xué)生的統(tǒng)計思維，使學(xué)生能夠通過數(shù)據(jù)收集、整理及分析的方法研究生物學(xué)與醫(yī)學(xué)現(xiàn)象。探究：解決問題的過程，學(xué)生對問題提出質(zhì)疑，教師逐步引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生的探究思維，在此過程中學(xué)生應(yīng)用自身掌握的知識和技能技巧探索新問題的解決途徑，為新知識概念的形成創(chuàng)造有利條件[2]。學(xué)生是探究活動的主體，探究方式可以采用相互合作或自主獨立的方式，通過觀察、實驗、操作、搜集處理信息等形式建立事物之間的聯(lián)系；教師是探究活動的主導(dǎo)，教師的職責(zé)是挖掘?qū)W生的潛能，激發(fā)學(xué)生的求知欲，給予學(xué)生個性化的指導(dǎo)，并提供全方位、多層次的支持。此階段主要培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力，督促學(xué)生建構(gòu)知識、形成經(jīng)驗、掌控技能技巧。生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程中涉及大量抽象、枯燥、晦澀、難懂的統(tǒng)計術(shù)語、概念、公式和理論，如果學(xué)生能借助已有的經(jīng)驗和直觀的感性認(rèn)識理解這些專業(yè)知識，將有利于學(xué)生內(nèi)化這些知識。探究過程中，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)或多方協(xié)作探索SPSS軟件的基本功能，獲得較好的感性認(rèn)識。學(xué)生可通過數(shù)據(jù)錄入、描述性統(tǒng)計、計算特征量、作圖等內(nèi)容進行探索，掌握如何以最簡單、清晰的統(tǒng)計分析方法展示生物學(xué)及醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的科學(xué)意義，實現(xiàn)完美的數(shù)形結(jié)合。解釋：學(xué)生可以采用演講、辯論、虛擬演示等方式，根據(jù)自己的理解，用自己的語言闡述探究的意義。教師則可以采用提示討論、答疑等方式解釋、補充或訂正學(xué)生的解釋，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。針對學(xué)生的討論結(jié)果，教師整理所有問題并逐一講評。在此過程中讓學(xué)生列出生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程中最難理解的概念、原理，然后分組討論，每一個小組負責(zé)用一種獨特方式解讀概念。通過層層深入、抽絲剝繭的分析方法，學(xué)生將會逐漸領(lǐng)悟和理解這些晦澀的概念，明確它們與其他概念或統(tǒng)計學(xué)的基本原理之間盤根錯節(jié)、千絲萬縷的聯(lián)系。讓每一個基本概念、基本公式、主要統(tǒng)計學(xué)假設(shè)檢驗方法呈現(xiàn)出全新的、立體的、多方位的面貌，借此鍛煉學(xué)生的思辨能力。遷移：在教師啟發(fā)及引導(dǎo)下，學(xué)生通過討論、協(xié)作、交流、歸納、總結(jié)獲得正確的結(jié)論，然后利用新概念深入研究及拓展新知識。學(xué)生用SPSS軟件中的一些假設(shè)檢驗方法如：χ2檢驗、相關(guān)與回歸分析等，分析數(shù)據(jù)的固有性質(zhì)；對于天資聰慧的學(xué)生引導(dǎo)他們進行更深入的分析，如生存分析、主成分分析等。通過遷移，提升學(xué)生的已有經(jīng)驗體系，形成高度概括的系統(tǒng)化的知識。在此基礎(chǔ)上，教師再安排新的探究任務(wù)，學(xué)生通過做而學(xué)的過程（learningbydoing），將外顯知識延伸、拓展，內(nèi)化為其自身新的隱性知識。評價：評價存在于整個教學(xué)過程，是對學(xué)習(xí)過程或結(jié)果的總結(jié)。為了不打擊學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性，無論學(xué)生得出的結(jié)論是否正確或者互動環(huán)節(jié)中表現(xiàn)是否積極，教師都應(yīng)先加以贊賞，然后再循循誘導(dǎo)學(xué)生做出正確的反應(yīng)或得到合理的結(jié)論。評價除過程性評價和總結(jié)性評價外，更要重視發(fā)展性評價。評價內(nèi)容不僅包含學(xué)生學(xué)習(xí)效果如何、探究過程中的表現(xiàn)等課堂評價，還應(yīng)包括非預(yù)期結(jié)果的評估?？蓢L試由師生共同探討考核課程的標(biāo)準(zhǔn)，增強學(xué)生的自我管理意識。考核指標(biāo)的重心是學(xué)生的科學(xué)精神、探索意識、創(chuàng)新能力和合作能力。學(xué)生更重視課程結(jié)果的評價，因此改革期末考試形式非常重要。從前生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程的期末總評成績由期末試卷成績（占70%）和平時成績（占30%）兩部分構(gòu)成。為了更好地激勵學(xué)生參與到探究式教學(xué)過程中來，調(diào)整期末總評成績?yōu)椋浩谀┰嚲碚?0%，平時占40%，增加平時成績的占比，凸顯了學(xué)習(xí)過程的重要性。另外部分考試試題與SPSS軟件結(jié)合，將SPSS軟件的實驗結(jié)果作為試題的一部分，要求學(xué)生從生物學(xué)或醫(yī)學(xué)的角度分析SPSS軟件的結(jié)果，從而更好地將理論和實踐有機地結(jié)合起來。
三、小結(jié)
統(tǒng)計分析軟件的應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計教學(xué)中占有重要的地位，該門課程應(yīng)當(dāng)全力提高學(xué)生對生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計的興趣，加強學(xué)生對假設(shè)檢驗方法原理的掌握、假設(shè)檢驗結(jié)果的解讀。將5E教學(xué)模式和生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計軟件相結(jié)合，以探究性學(xué)習(xí)為核心點，建立應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計中的5E教學(xué)模式。在探索該模式的過程中，不斷深化調(diào)整教學(xué)策略，并以創(chuàng)新、和諧、有益為發(fā)展理念，推進生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計課程教學(xué)的改革步伐。教學(xué)研究中，教師積極投入感情、精力，想方設(shè)法尋找到培育學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的合理教學(xué)方案，不斷總結(jié)和創(chuàng)新教學(xué)模式，最終提高學(xué)生利用生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計知識解決實際問題的能力。
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作者：譚建軍 喬愛科 吳水才 李春華 張小軼 單位：北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院