[出处] 教育教学论坛_2022年第39期

郑 凯，王莉萍

（新疆农业大学 a.农学院；b.教务处，新疆 乌鲁木齐 830052）

农业发展的过程中，需要通过科学研究进行调查或试验解决两个问题：一是如何合理地进行调查或试验设计；二是如何科学地整理、分析所收集得来的具有变异的资料，揭示出隐藏在内部的规律性。“生物统计与田间试验设计”课程是用数理统计的原理和方法来分析和解释试验调查资料，去阐明生物界各种现象，是研究生命过程中以样本来推断总体的一门学科，也是一门实践性较强的课程。由于课程中涉及抽象的数学原理，也算是一门应用数学，因此教学难度较大。从涉农专业的培养方案来看，该门课是农学、种子科学与工程、植物保护、生物技术等专业学生必修的专业课。

在实际教学中，“生物统计与田间试验设计”依然存在不少问题，学习该门课程需要一定的数学功底，而且教学内容相对抽象和枯燥，部分章节的概念易混淆、理论性强、计算公式较多且复杂；课程的实验部分缺乏创新，传统教学方法不能调动学生的积极性，加上学生对理论知识的理解不透彻，只靠死记硬背很难达到融会贯通的效果。该课程一般在大一上学期或者大二上学期开设，早于其他专业课程。从近几年的教学实践来看，学生面对该门课时带有畏难心理，如果在上课过程中老师没有正确引导，学生前期章节基础不扎实，将会对这门课的教学效果造成不利影响，致使学生在今后的应用上产生困惑，甚至不能熟练应用。针对以上问题，如何完善教学方式，如何通过增加教学互动将枯燥的知识点清晰明了地传授给学生，让学生在今后毕业实习、升学就业中，掌握试验设计、分析数据，熟练应用SPSS软件，是当前农业院校在大数据时代“生物统计与田间试验设计”课程教学模式改革的一种新探索。

一、“生物统计与田间试验设计”课程教学现状及困境

（一）大纲内容涉及广，课时相对较少

在种子科学与工程、农学、植物保护和生物技术专业的教学安排中，“生物统计与田间试验设计”的教学大致可分为基础理论学习（常用术语解析、数据资料整理、概率分布、试验设计）和数据分析（T检验、卡方检验、方差分析、回归分析）两大模块。该课程在教学中遵循“依靠教材内容教学、课上讲解原理、课下练习习题”的惯例，但是在课堂上针对数据分析模块需要向学生讲授章节知识点出现的所有公式，并板书推导过程。其次针对多因素方差分析、多重比较等相关的例题，运算量大，往往一节课只能讲授一道例题，几乎没有时间让学生练习，因此时间不充裕且教学难度大。

（二）章节内容相对独立，知识点缺少连贯性

在实际教学中，基础理论学习模块中大部分章节的内容会出现很多生物统计学常用术语，且这几章的内容缺乏实验案例；数据资料整理和概率分布这两个章节的内容关联性较小，掌握了前几章节的知识点并不能为后续的学习奠定理论基础。从授课过程的反馈来看，内容中缺少实例，再加上学生对相关知识点缺乏应用，导致知识点学习不扎实。

（三）学生未建立应用意识，理解课程内容有难度

大部分高校农科专业的“生物统计与田间试验设计”都作为一门专业基础必修课，通常在大一或大二上学期开课，距离大三实习和撰写毕业论文还有一段时间。此时的大学生还没有开展实验或者接触田间试验，不能了解“生物统计与田间试验设计”课程在今后专业领域中的重要性，因此缺少应用认知，在学习过程中容易“晕头转向”，会导致学生对抽象的数学知识和公式产生排斥感，不能灵活掌握生物统计学的分析方法，更谈不上今后的应用。

（四）课程内容枯燥，学生缺乏求知欲

授课对象多处在入学初期，例如种子科学与工程专业在大一上学期就开设此课，刚入学的他们还没反应过来科研是什么。农学等专业在大二开设，该时期正处于基础理论学习阶段，此时他们课程繁重，有些专业的学生有近50～60学时的课程，课余时间没有相关的应用实践机会。而“生物统计与田间试验设计”包含一定的数理统计原理，内容复杂，较难掌握，加之课后作业需要大量运算，部分学生在繁重的课程压力之下很容易丧失求知欲，产生排斥心理，这对“生物统计与田间试验设计”的教学来说，也是一大挑战。

（五）学生缺少学习兴趣

现有的教材中，部分章节出现的例题多数以动物为主，对农业植物领域的学生来说，对有些案例理解不透。另外，“生物统计与田间试验设计”的理论需要与软件操作相结合，实验教学中运用SPSS以书本上的例题进行演练，缺乏新颖性和创新性，导致学生积极性不高，只是机械地操作软件生成数据，并不能熟练运用软件，致使后期在处理专业实习的数据时，找不到思路，力不从心，这对该门课程的实际应用带来了非常大的困难。

二、教学内容设置及考核方式

“生物统计与田间试验设计”的教学内容全部由任课教师讲授，课程总学时为56学时，主要的内容包含理论学习和上机操作。其中理论学习由概论、资料整理与特征数计算、概率与概率分布、统计推断、χ检验、方差分析、直线回归与相关分析、试验设计及其统计分析章节组成，共40学时。上机操作有SPSS基本操作、均值比较和T检验、χ检验、单因素和多因素方差分析、线性回归与相关分析组成，共16学时。

本课程的考核成绩由三部分组成，其中平时成绩占30%，主要由课堂出勤、课前提问，课堂互动等组成，这部分的分数设置主要鼓励学生积极交流，在课堂上参与练习，加深对知识的理解。其次是SPSS软件的操作，占20%，根据教学内容，提前准备10道题，包含数据加载、数据统计、数据分析、多重比较等，旨在锻炼学生对理论知识的应用能力。最后一部分是闭卷考试，占50%，试卷主要由单项选择、名词解释、填空、简答题、计算题组成，通过对基础知识的考核，检验学生对理论知识的理解程度。总的来说，该门课程借助多种考核方式，旨在提升学生的思维，促进学生自主掌握该项技能，进而促进“生物统计与田间试验设计”在实习和数据分析中的应用。

三、“生物统计与田间试验设计”课程教学方式的探索

笔者在近几年的授课对象主要有种子科学与工程、农学、生物技术专业的学生，通过总结教学内容与课后反馈，结合教学的实践经历，就如何提高本门课程的教学效果提出几点体会与思考。

（一）打破传统授课方式，提升教学效果

受新冠疫情影响，各大高校纷纷启动线上教学，例如，雨课堂、钉钉直播、腾讯会议等软件都被搬上讲堂，结合中国大学慕课、智慧树等教学资源库，为学生提供多种多样的线上学习平台。对教学来说，教师应该根据章节内容需要，将优质资源整合，选用适合自己的平台开展教学。笔者在近两年，按照教学要求，部分内容也开展线上教学，主要通过整合多平台资源，借助线上直播、线上互动的模式来讲授课程知识。例如，在讲到χ检验时，会提前1～2天将授课的PPT上传到雨课堂中，供学生提前预习，教师在后台可以随时查看学生预习情况；待上课时，大部分学生已知晓本节课的内容，通过钉钉直播讲授课程内容。课堂中通过连麦，邀请学生参与答题互动，每节课穿插10分钟左右的例题练习时间，让学生将计算过程拍照发布到互动窗口，随时讲解。由于直播内容可以回放，更方便学生课后随时随地观看，增加了学生对该门课的学习兴趣，进一步提高了教学效果。

（二）优化课程内容，融入实践教学

“生物统计与田间试验设计”的主要教学目的在于让学生根据个人专业需要学会设计试验，能自主动手分析和解决科学试验中常见的统计学问题。有学者认为，增加一些野外调查和试验设计，有助于提高学生对该门课程的理解能力。生物统计的实验课与理论教学相比，实验课的课时较少，教学内容主要停留在软件的操作上，对于书本给定的例题或数据加以练习，缺乏新颖性，学生缺乏兴趣，理论与实践脱节，一定程度上影响了学生对统计方法的理解。因此，建议在课程设计上增加数据采集环节。例如笔者在教学中也承担着作物育种的授课任务，其中有部分实验课是观察小麦、棉花的农艺性状。借此机会将班级学生5人分为一组，去田间统计小麦或者棉花的株高、穗长等性状，将这部分数据详细记载，在“生物统计与田间试验设计”的实验课中利用SPSS软件进行数据整理、分析，从课堂的效果来看，学生积极性较高，对于一手获得的资料充满了好奇。笔者设想，今后在作物育种或者形态观察课中提前设置好试验处理（如同一块试验田设置对照和控水处理，或者每个小区施不同用量的肥料），让学生了解作物长势的同时也统计相应的表型数据，将测量到的数据，用所学的生物统计知识科学地进行分析，锻炼了他们的数据整理分析能力，使其掌握实验设计原理，经过实践，会提高该门课程的教学效果。

（三）优化考核内容，创新考核方式

课程考核只是教师检验学生对知识掌握情况的一个手段，而考试的意义是帮助学生发现自身对该门课程的薄弱点，提早查漏补缺；另外也可以检验任课老师对所讲授知识的完整性，帮助任课老师有针对性地优化教学。但现在的很多大学生将通过考试视为课程学习的唯一目的，这样所带来的不良后果就是学生只知道机械完成理论学习，应付考试，无法在今后的专业学习中灵活运用知识。而该门课程考核的主要目的是督促学生复习，加深印象，提升学生对该门课程的学习兴趣，使得学生真正理解、掌握“生物统计与田间试验设计”的核心内容。因此对该门课程的考核，就不能选用试卷来作为唯一的判定标准，此时就需要对传统的考核方式进行调整。

充分利用现有的网上教学工具，在考核中增加线上考核的比重。可以借助雨课堂等，将提前预习环节纳入总分考核，以保证在课堂教学中的学习质量。其次课堂考核可将出勤、课前提问、课堂互动及课后作业纳入考核分数，提高学生对各个环节的竞争性，调动课堂积极性。将期末的闭卷考试所占的总分50%的分值比，分成15%和35%，其中的15%做期中测试，也就是在课程完成一半进度以后，利用雨课堂在线答题，将前面的知识点设计成考题提前上传到雨课堂中进行测验。由于雨课堂可以在线及时公布成绩，利用数据分析可以在线实时看出每道题的答题情况，帮助学生查找疑难点，将此部分成绩作为期末成绩的一部分，这也增大了过程考试的比重，调动了学生学习的积极性，让学生通过多种途径获取课程总分。针对实验部分，结合班级的专业特性，要求学生提交一份实验设计方案，同时加强对SPSS等统计软件的实操，将数据分析过程和结果以PPT形式呈现，根据展示结果赋予一定分值，作为实验课分值的一部分。

（四）鼓励学生开展科研创新，锻炼实践能力

在讲授生物统计学的同时，鼓励学生积极参加各种大学生创新项目，给学生提供了一些实践实习机会。大学生创新项目基本是科研项目，会涉及试验方案设计、调查研究、数据统计、数据分析等统计实践技能。而这些大创项目都与教师本身的科研课题结合，无形中培养了学生的基本素质和科研能力。例如，笔者结合自身承担的博士后项目和省级科研课题，给学习“生物统计与田间试验设计”的班级提供了若干大创项目，比如指导某一小组的本科生开展陆地棉种质资源苗期的耐盐性评价。项目立项前，学生自主查阅文献，设计试验，经过多次指导，确定项目研究内容，直至最后获批，锻炼了学生的自主能动性。在该项目执行期间，参与大创项目的学生不仅学会了棉花苗期的形态观察、数据采集，还能熟练通过SPSS软件对所做的处理开展方差分析、多重比较，直至最后撰写试验结题报告，完成项目。从前几期的大创项目来看，老师提供科研机会，稍加引导，学生就能积极投入，逐渐引导他们对作物生产相关的科研产生浓厚的兴趣，为今后的升学深造和就业提前打下了基础。

“生物统计与田间试验设计”课程作为种子科学与工程、农学和植物保护领域中重要的专业基础课程，对学生的数据分析和论文撰写具有重要影响。身为一名教授统计学的高校教师，一定要重视对“生物统计与田间试验设计”课程教学改革的探索。在信息化、大数据时代，要充分利用科技知识，掌握各种信息化教学方式，加强理论教学与实践教学相结合，培养学生独立的动手能力及严谨的科学态度，进而激发学生对农科专业的兴趣，从而为今后的深造或工作奠定坚实的基础。