现代信息化技术在生物统计学课程教学中的应用与探索
摘要：随着多媒体计算机、网络信息技术的飞速发展，线上学习平台及多媒体教学等现代信息化技术在“生物统计学”课程教学中的运用越来越广泛。基于此，阐述了信息化技术在“生物统计学”课程教学中应用的必要性，分析了现代信息化技术对课程教学的影响，以及现代信息化技术在课程教学中的具体应用，旨在为“生物统计学”课程教学改革提供一些思路和参考，不断提高课堂教学效果。
生物统计学是生物数学的一个分支，是一门研究客观现象数量的方法论科学，具有很强的理论性和应用性，目前已成为生物学各个领域非常重要的一种分析工具，尤其是面对不确定性问题时，需要根据已有的部分信息作出比较正确的判断与决策。无论是数据资料的收集与整理，还是试验方案的合理设计或数据统计分析，均以生物统计学的基本原理和基本方法为依据，为后续的毕业设计及相关学习奠定基础[1]。因此，生物类、农林工程类、动植物生产类各专业学生都应掌握这门理论性和试验性都很强的工具课，目前，已成为众多高等院校生物学、医学、药学和农学等专业的必修课程。
“生物统计学”课程教学中，要求锻炼学生的动手能力，但目前绝大多数院校多采用手工计算的方式，忽略了现代信息化技术的应用，从而无法更好地适应现代教育需求。通过采用线上网络课程教学，如视频教学、多媒体课件教学，线下计算机软件操作，采用SPSS、DPS、STATISTICA、MATLAB、R语言等，结合案例分析，快速获得手工计算无法得到的结果，使学生通过自身理论学习、实践操作，掌握统计分析的原理，并对结果分析的实际意义有更深刻的认识与理解，从而提高课程教学效果和质量。本研究基于常规教学和信息化教学，对学生进行调查问卷，获取数据，并加以分析，以期提高“生物统计学”课程教学效果。
1信息化技术在“生物统计学”课程教学中应用的必要性
“生物统计学”课程涉及的内容多、概念多、公式多，统计计算过程繁琐乏味，而网络学习平台、多媒体教学具有图文并茂、人机交流的特点，通过利用视频、电子教材、线上习题、多媒体课件等，能明显提高教学效果。
1.1理论教学
1.1.1教学课件。是一种用于专门设计的学习软件，一般用于课堂教学和在线学习。梳理生物统计学内容，将部分框架和重点内容采用AuthoringTools等课程软件进行编辑，制作成文字、图片、动画、视频、音频等多种形式的多媒体课件，通过投影仪向同学们展示，并讲授相关内容，包括课程的导入，如生物统计学的相关历史人物（哈里、欧拉、马尔萨斯等）；问题提出，如购买的电视机，为什么厂家规定的是3年质保，不同机构评测的大学排名结果为何不一致等；概念、原理的讲解，如什么是统计学，准确性和精确性有什么区别，χ2检验的原理等；拉丁方设计的数据分析过程等。总之，教学课件的使用，既能减少讲授时间，丰富教学内容，又能吸引学生的注意力，增加学生的学习兴趣。
1.1.2演示文稿。PowerPoint是一种图形程序，由微软公司开发，主要用于创建和展示幻灯片的一种软件，包括文字、图片、图表、动画等多种形式，与课件类似，但主要用于展示信息，进行授课、演讲、宣传等。教师根据生物统计学教学大纲的课程目标和教学内容制作演示文稿，
不仅能帮助教师进行讲解，还可节省板书时间[2]。
1.2实验教学
“生物统计学”是一门比较难学的课程，涉及较多数学知识，应用方面具有较强的灵活性，计算量大且复杂[3]。所以，需要在讲完理论课后进行必要的生物统计学实验。通过研究典型案例，培养学生收集、整理数据的能力，并通过数据分析，认识抽象概念的本质，例如，研究某鱼塘未中毒鱼的死亡率和现有调查数据鱼的死亡率数据间存在或不存在显著差异，让学生了解什么是显著差异，以及研究结果有何用途。学生可将难以理解的统计术语与生活内容相结合，从而更加深刻地理解相关理论、概念、实验设计等，有利于增强学生的学习兴趣和提高其分析、解决问题的能力。
1.3网络教学
网络教学是一种应用网络技术将知识传授给学生的一种教学模式，需要搭建网络教学平台，其传输媒介是互联网，而互联网已成为人类生活不可或缺的组成部分[4]。借助互联网，学生可通过教学平台进行自主学习，根据自己的学习进度控制节奏，并且可以重复学习，这对生物统计学知识的普及与传播具有重要作用。网络教学平台由原来的提供视频教学发展到提供互动视频、、在线讨论、个性化学习等，再到采用大数据和人工智能技术定制化课程，最后到构建虚拟课堂、虚拟实验室，建立项目小组、学习社区等，越来越重视学生之间的交流合作，有利于提高学习效果。在学习过程中，发布一些学习信息或解决学生的一些问题，也可建立生物统计学论坛、QQ群等，由教师解答一些共性问题，进一步提升学生的学习积极性。
2现代信息化技术对“生物统计学”课程教学的影响
2.1信息化技术对教学内容的影响
为了解现代信息化技术对课堂教学的影响，设置调查问卷，调查内容包括园艺、园林、生物科学、生物技术4个专业学生的知识量、重难点及复习时间，赋4个层次，由1～4知识量逐渐增大，重点、难点逐渐增多，复习时间逐渐变长。由图1可知，55%的同学认为多媒体的应用，增加了“生物统计学”课程知识量；8%的同学认为课程知识量增加得很少；80%的同学认为应用现代信息技术，更容易掌握课程的重点和难点；58%的同学认为运用PPT课件、网络课程等多媒体教学，导致思维跳跃度较大，上课跟不上老师节奏，课程重难点不易掌握；75%的同学认为现代信息技术的应用，增加了课前预习、课后复习的时间。
2.2现代信息化技术对教学质量的影响
由图2可知，9%的同学认为纯板书对“生物统计学”课程教学质量的提高有较大帮助；近50%的同学认为单一用信息化技术能提高教学质量；84%的同学认为板书和信息化技术的结合应用，对提高教学质量最为有利。其中，运用信息化技术讲解理论知识，运用板书讲解计算过程，更有利于帮助学生理顺思路，带领学生一起进行计算、验证、推导等，并获得结果。
2.3信息化技术对教学效果认可度的影响
由图3可知，38%的同学认为信息化教学对理论知识应用于实践方面的锻炼较少；80%以上的学生因信息化技术的应用，对生物统计学更感兴趣，对“生物统计学课”程教学的满意度达到89%。由此可见，信息化技术的应用能激发学生学习兴趣，有利于提高“生物统计学”课程教学质量，同时，授课过程中结合板书进行教学，会取得较好的效果。
3现代信息化技术在“生物统计学”课程教学中的应用
3.1合理选用教学课件或PPT演示文稿内容
教学课件或PPT演示文稿无法完全呈现课本内容，如教材中的计算题、证明题的推理过程或求解过程，这需要引导学生逐步进行计算、推导和演算，才能获得计算结果[5]。但若将计算过程和计算结果一次性放至屏幕上，容易分散学生的注意力，使学生只注意到计算结果，而忽略了计算过程，进而无法独立完成过程计算及推导。
另外，由于“生物统计学”课程内容既会随新知识的出现、关注的统计问题焦点的不同而发生变化，还会因教师科研水平的高低进行动态调整，因此，需要采用信息化技术对课程内容进行持续地更新和补充。例如，采用Excel、SPSS、DPS、SAS、R语言、Python等软件程序进行实验操作，可聚焦近年来社会热点，如新型冠状病毒感染，利用信息化技术统计分析该病毒的流行、传播途径，以及与其他病毒的差异性。
3.2灵活选用信息化技术形式
信息化技术形式多样[6-7]，每种形式的运用都存在一定的局限性，需要根据课程教学的不同特点灵活选用。在“生物统计学”课程教学中，应根据毕业要求设定教学目标，并将授课内容与教学目标进行匹配，删减不匹配的教学内容，再将教学内容以文字、图片、动画、视频等形式进行呈现，以达成教学目标。要求文字简明扼要，同一页面最多使用3种字体和颜色；图片以统计图为主，合理调整条形图、直方图、折线图等图形在整个页面中的比例；动画一般适用于展现统计图表的变化规律和趋势；视频适用于章节或相对容易理解、验证、推导等内容的总结。同一页面中，既要避免使用多个动画或视频内容，又要避免放置与教学无关的动画或视频，以免分散学生注意力，影响教学效果。
另外，除了采用不同的信息化技术形式外，也要重视传统教学方法的运用。“生物统计学”课程涵盖较多重点、难点内容，需要教师通过板书展示出来，让学生掌握解题思路，逐渐加深对教学内容的理解。因此，只有将传统教学方法和信息化技术教学有机结合，两者相互补充、共同作用，才能达到最佳的教学效果。
3.3贯彻OBE教育理念，加强师生互动
OBE教育理念是一种以学习成果为导向的教育理念，强调“学生中心、产出导向、持续改进”，始终将学生能否学到知识为首要任务，或将学生的学习成果作为教学目标进行课堂教学。信息化技术教学是现代化教学的一种辅助手段，由于其具有直观、高效等特点，可提高课堂教学效率，突破传统教学难以解决的问题[8-9]。运用信息化手段教学，需要引导、启发学生通过现象看本质、通过趋势看规律，培养学生勤于思考、勇于探索、善于提问、乐于总结的习惯，激发学生自主思维和学习兴趣，避免将课程教学变成学生和信息技术之间的交流。教师如果只将信息化技术作为一种展示教学内容的手段，容易让学生失去学习兴趣，而是需要教师通过采取课堂提问、小组实验及汇报、问题的剖析及解答等方式，调动学生的主观能动性，才能体现教师的主导作用。
3.4理论结合实践，提高学生分析、解决问题的能力
生物统计学是一门实用性很强的学科，传统教学侧重讲授课程试验设计和统计分析的基本理论和方法，多采用讲解、板书或多媒体等讲授方式，实践性不足，无法解决生活或工作中遇到的实际问题[10]。例如，即使学生学会如何计算，但不知计算结果有何用途；对于数据的显著性检验，学生并不了解差异显著与不显著的含义，导致对自己的试验操作产生怀疑，或无法检验数据的合理性。
在教学过程中，可创建与生物相关的统计项目，通过小组讨论、研究进行试验设计，运用Excel、SPSS、SAS、Origin、Statistics等统计软件处理获得的数据[11]，或提供统计学理论方法与应用实践相结合的案例、实例，或使用计算机模拟演示试验设计、组织数据分析竞赛等方式，培养学生解决与处理实际问题的能力。通过学生的实际操作，既能提高学生对课程基本知识和理论的理解，又能提升学生的实践能力和研究能力。
