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分析其課程不如人意的影響因素有很多,其中學(xué)生不注重平時(shí)的練習(xí),對(duì)學(xué)過(guò)的統(tǒng)計(jì)分析方法不理解、不掌握,生搬硬套公式是一個(gè)很重要的原因。究根結(jié)底,與該課程以前所采用的傳統(tǒng)的課程考核模式不無(wú)關(guān)系。
傳統(tǒng)的“一考定乾坤”的成績(jī)考核模式明顯已不適應(yīng)現(xiàn)在高等教育的形勢(shì)和人才培養(yǎng)的需求[1],尤其是對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)這種理論與實(shí)際分析結(jié)合的課程。如果只是通過(guò)一次考試來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià),學(xué)生若平時(shí)再不注重知識(shí)的積累,很容易在最后復(fù)習(xí)的時(shí)候出現(xiàn)心理負(fù)擔(dān)過(guò)重、課程理解難度加大等問(wèn)題。如果在教學(xué)過(guò)程中采取形成性考核,則可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行督促和考察,能夠真正發(fā)揮考核的評(píng)定、檢測(cè)、診斷、反饋、引導(dǎo)和激勵(lì)等功能,達(dá)到教學(xué)和考核互相支撐、緊密配合、有機(jī)結(jié)合,全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。從2006年開(kāi)始,我們?cè)谏锝y(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)考核中采用形成性考核方式。本文就形成性考核在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用做了初步的探索分析,并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提出進(jìn)一步改進(jìn)的建議。
一、形成性考核方法介紹
所謂課程形成性考核,是指依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn),按照一定的程序和方法,定期或不定期對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)過(guò)程的狀況進(jìn)行考核和評(píng)價(jià),并將考察和評(píng)價(jià)的結(jié)果作為評(píng)定學(xué)生課程學(xué)業(yè)成績(jī)依據(jù)的過(guò)程[2]。
與傳統(tǒng)的考試考核模式相比較,形成性考核具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)更注重學(xué)習(xí)過(guò)程的考核,將過(guò)程與效果緊密結(jié)合起來(lái)。(2)考核機(jī)會(huì)更多,避免了傳統(tǒng)考核模式重期末、輕平時(shí)的缺點(diǎn),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)問(wèn)題,并給予其補(bǔ)救機(jī)會(huì),最終調(diào)動(dòng)其主動(dòng)性和積極性,促使其更認(rèn)真學(xué)好功課,杜絕部分學(xué)生鋌而走險(xiǎn)在考試中舞弊的僥幸心理。(3)考核形式多元化。傳統(tǒng)的考核模式往往形式單一,絕大部分為開(kāi)(閉)卷考試。而形成性考核可以在平時(shí)開(kāi)放的學(xué)習(xí)環(huán)境下融合各種各樣的考核方式,鼓勵(lì)學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí)。也就是說(shuō),課程形成性考核是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的考核,能更全面、更客觀、更公正地反映學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況,其將過(guò)程考核結(jié)果與課程終結(jié)性考核結(jié)果相結(jié)合,能更合理地對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)過(guò)程和課程學(xué)業(yè)成績(jī)進(jìn)行評(píng)定。課程形成性考核是現(xiàn)代教育教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),能夠加強(qiáng)學(xué)習(xí)過(guò)程控制,督促學(xué)生學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)效率;反饋教學(xué)信息,及時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和方法,提高教學(xué)質(zhì)量;全面、客觀地評(píng)定學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果和成績(jī)。
二、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程形成性考核實(shí)踐
在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中,我們采用的具體的課程考核方式很多,按照類(lèi)型劃分,主要有平時(shí)作業(yè)考核、平時(shí)課程學(xué)習(xí)表現(xiàn)考核、階段性小測(cè)驗(yàn)考核、特別作業(yè)考核、實(shí)踐性作業(yè)考核、期中期末考試等。其考核最終成績(jī)計(jì)算方法為:最終成績(jī)=(平時(shí)與小測(cè)驗(yàn)總成績(jī)×30%+期中成績(jī)×40%+期末成績(jī)×30%)×準(zhǔn)確率+其他加分。其中,平時(shí)作業(yè)考核是在每一章學(xué)習(xí)結(jié)束后下發(fā)這一章的作業(yè),并規(guī)定交作業(yè)的最后期限,按照作業(yè)完成的數(shù)量及質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分,實(shí)行推遲一天交作業(yè),成績(jī)扣除10%的懲罰。平時(shí)課程學(xué)習(xí)表現(xiàn)考核是根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的出勤率、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂表現(xiàn)等各方面的情況評(píng)定其成績(jī)。如果課堂發(fā)言積極,與教師互動(dòng)較多,給予一定的獎(jiǎng)勵(lì),包括加分或書(shū)籍、禮物等物質(zhì)上的。同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生走上講臺(tái),親自體會(huì)“臺(tái)上一分鐘,臺(tái)下十年功”的辛勞,使之珍惜教師的勞動(dòng)以及得來(lái)不易的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。階段性小測(cè)驗(yàn)考核是在教學(xué)過(guò)程中在課堂上隨機(jī)進(jìn)行的小測(cè)驗(yàn),以檢查學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的情況,并可兼做出勤考察用。具體根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容安排的實(shí)際情況確定,次數(shù)不宜過(guò)多,結(jié)合課程內(nèi)容需要進(jìn)行。特別作業(yè)考核,一般是在期中考試后進(jìn)行的,以自愿為原則參與考核,主要目的在于給予期中考試成績(jī)不理想的同學(xué)一次補(bǔ)救的機(jī)會(huì)。其內(nèi)容一般是針對(duì)該課程所學(xué)內(nèi)容或?qū)φn程本身的某一方面談?wù)劯邢牖蚴墙o學(xué)生一個(gè)實(shí)際問(wèn)題要求運(yùn)用統(tǒng)計(jì)知識(shí)給出一套解決方案。這種考核方式可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程的思考,并激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。根據(jù)學(xué)生完成作業(yè)的質(zhì)量,考慮給其最后成績(jī)加上0~2分。實(shí)踐性作業(yè)考核,和特別作業(yè)考核相似,一般也是在期中考試后,期末考試前進(jìn)行的。一般是提供給學(xué)生一些原始數(shù)據(jù),如幾個(gè)班的學(xué)生成績(jī)資料,某養(yǎng)殖場(chǎng)的生產(chǎn)性能測(cè)定數(shù)據(jù)等,讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析知識(shí)進(jìn)行分析,并嘗試形成書(shū)面論文。按照學(xué)生分析結(jié)果的正確性及論文寫(xiě)作質(zhì)量,考慮給其期末成績(jī)加上0~2分。期中、期末考試與傳統(tǒng)考核模式基本相同,采取閉卷考試、統(tǒng)一閱卷的方式進(jìn)行。此外,為了激發(fā)學(xué)生對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的興趣,我們還特意設(shè)計(jì)了一項(xiàng)激勵(lì)機(jī)制,給出了一個(gè)復(fù)雜的期中考試成績(jī)的補(bǔ)救公式。
之所以給出如此復(fù)雜的公式,就是為了引導(dǎo)學(xué)生思考如何把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到生活和學(xué)習(xí)中去,以融會(huì)貫通。期中考試的補(bǔ)救成績(jī)將替代原期中考試成績(jī),鼓勵(lì)那些在期中考試中成績(jī)不理想的學(xué)生繼續(xù)努力學(xué)習(xí)提高成績(jī)。
如果采用形成性考核,則教學(xué)工作量會(huì)呈數(shù)倍增長(zhǎng)。我們采取的解決辦法是吸納汲取研究生力量。研究生參與作業(yè)批改、教學(xué)和答疑也是我們采用的一種方式。一來(lái)借鑒研究生同學(xué)本科學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn),對(duì)本科生進(jìn)行學(xué)習(xí)過(guò)程教育,起到另一種言傳身教的作用;二來(lái)創(chuàng)造更多的研究生與本科生之間的交流機(jī)會(huì),促使研究生在獨(dú)立完成課題的同時(shí),完成知識(shí)輸入到知識(shí)產(chǎn)出的過(guò)程,培養(yǎng)全面發(fā)展的綜合素質(zhì)。
基于以上分析,我們的形成性考核的內(nèi)容涵蓋了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和結(jié)果的各方面,包括學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果。其中,學(xué)習(xí)態(tài)度主要指學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和自主性,這從出勤、完成作業(yè)的時(shí)間和質(zhì)量以及期中考試后是否采取補(bǔ)救措施的角度進(jìn)行衡量;學(xué)習(xí)能力主要指學(xué)生選擇學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)媒體、學(xué)習(xí)方式與方法進(jìn)行課程學(xué)習(xí)的合理性與有效性水平;學(xué)習(xí)效果主要指學(xué)生獨(dú)立完成課程學(xué)習(xí)內(nèi)容、課程作業(yè)、課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量以及課程考試的成績(jī)。學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效果三方面的課程形成性考核,較符合生物統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)實(shí)際。
三、目前形成性考核方法實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題及原因分析
通過(guò)幾年來(lái)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的形成性考核方法的持續(xù)實(shí)施,督促學(xué)生加強(qiáng)平時(shí)的練習(xí),指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),加深了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性,提高了學(xué)生自主探究能力。學(xué)生普遍反映生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的恐懼心理已經(jīng)不復(fù)存在,并且該課程的及格率也大大提高。學(xué)困生更加積極認(rèn)真學(xué)習(xí),許多優(yōu)秀的學(xué)生甚至開(kāi)始學(xué)習(xí)閱讀國(guó)外生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課本,并與教師交流,教學(xué)相長(zhǎng)。但是其中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題,那就是一直存在著平時(shí)作業(yè)準(zhǔn)確率普遍偏高,而期中、期末考試成績(jī)較低的不合理的情況。
為什么會(huì)產(chǎn)生這種情況?通過(guò)對(duì)形成性考核的構(gòu)成內(nèi)容進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)平時(shí)書(shū)面作業(yè)考核方式占據(jù)了形成性考核內(nèi)容的大部分,但是由于這種開(kāi)卷類(lèi)考試本身就存在互相參考或抄襲不容易被發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn),因此書(shū)面作業(yè)成績(jī)存在一定水分,只能反映大多數(shù)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的掌握情況。而且我們安排作業(yè)答疑,鼓勵(lì)同學(xué)針對(duì)作業(yè)進(jìn)行討論,助長(zhǎng)了一部分學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的惰性。此外,本著大學(xué)生自尊心強(qiáng)的前提,對(duì)不按時(shí)交作業(yè)或者抄襲的同學(xué),沒(méi)有采取措施進(jìn)行嚴(yán)格的處理。
四、對(duì)形成性考核方法實(shí)施過(guò)程的幾點(diǎn)建議
1.分組考核??梢詫⒚堪嗤瑢W(xué)隨機(jī)分成小組(最好男、女混合),以小組為單位安排平時(shí)作業(yè)或課堂小測(cè)驗(yàn),各小組的作業(yè)題不同,增加學(xué)生抄寫(xiě)作業(yè)的難度。同時(shí),又培養(yǎng)了學(xué)生之間交流和團(tuán)隊(duì)合作能力。
2.校驗(yàn)考核。在期中考試后,對(duì)那些平時(shí)作業(yè)準(zhǔn)確率比較好而期中成績(jī)不理想的同學(xué),進(jìn)行一項(xiàng)小測(cè)試,測(cè)試內(nèi)容為以前各次作業(yè)中的原題,以推測(cè)其是否有抄作業(yè)的行為。對(duì)抄寫(xiě)平時(shí)作業(yè)的同學(xué)進(jìn)行嚴(yán)肅的處罰,如降低平時(shí)成績(jī)、增加學(xué)習(xí)任務(wù)等。
關(guān)鍵詞植物生產(chǎn)類(lèi);試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法;教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào)G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2011)22-0031-02
試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法是高等院校植物生產(chǎn)類(lèi)(農(nóng)學(xué)、園藝等)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理在生物科學(xué)中的具體應(yīng)用,是一門(mén)理論性、應(yīng)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的方法論學(xué)科,具有“三多”(內(nèi)容多、公式多、概念多)、“四難”(教師感到難教,學(xué)生難懂、難記、難用)的特點(diǎn)[1],由田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)和生物統(tǒng)計(jì)2個(gè)部分構(gòu)成。開(kāi)展試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法課程,不僅可以培養(yǎng)鞏固學(xué)生的專(zhuān)業(yè)思想,提高綜合素質(zhì),還可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力,為畢業(yè)設(shè)計(jì)及職業(yè)選擇奠定良好的基礎(chǔ)[2]。為提高試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法課程的教學(xué)質(zhì)量,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上,結(jié)合植物生產(chǎn)類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃修訂、試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法課程設(shè)置等新情況,根據(jù)學(xué)校發(fā)展實(shí)際,對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)分步改革實(shí)踐,包括教學(xué)目的、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等方面內(nèi)容,效果較好。此外,為了進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì),該文結(jié)合淮陰工學(xué)院植物生產(chǎn)類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法課程的教學(xué)改革,分析該課程當(dāng)前教學(xué)存在的問(wèn)題,從教學(xué)內(nèi)容的合理編排、教學(xué)形式和教學(xué)手段的合理應(yīng)用等方面進(jìn)行探索,以期提高試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)效果[3-4]。
1明確課程定位,凝練教學(xué)目標(biāo)
試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法是一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,涉及到統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率論等學(xué)科的知識(shí),實(shí)踐性很強(qiáng),各知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系較密切,大多屬于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學(xué)中,只注重傳授基本概念、基本理論等知識(shí),忽略理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用以及鍛煉學(xué)生能力的問(wèn)題,學(xué)生普遍反映用時(shí)無(wú)從下手[3]??梢?jiàn),必須改革傳統(tǒng)的教學(xué)方式,進(jìn)一步提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,才能促進(jìn)該課程的廣泛應(yīng)用。大學(xué)生科研能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與研究課題的設(shè)計(jì)與實(shí)施2個(gè)方面,其中研究課題的設(shè)計(jì)與實(shí)施能力的培養(yǎng)則是本科階段的主要目標(biāo),而試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)可以達(dá)到這一培養(yǎng)目標(biāo)。另外,學(xué)習(xí)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的最終目的是使學(xué)生掌握田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)和科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析方法這一從事科學(xué)研究的有力工具,能夠熟練地應(yīng)用于具體的實(shí)際問(wèn)題[5]。根據(jù)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力和思維能力的需要,淮陰工學(xué)院將農(nóng)學(xué)、園藝等專(zhuān)業(yè)原有的各種試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)相關(guān)課程實(shí)行“三統(tǒng)一”,即統(tǒng)一課程名稱為試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法、統(tǒng)一課程性質(zhì)為學(xué)科基礎(chǔ)課、統(tǒng)一學(xué)時(shí)為56個(gè)學(xué)時(shí)。同時(shí),進(jìn)一步明確課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)目的[2-4]。因此,將試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法課程定位為一門(mén)工具課、方法課和實(shí)驗(yàn)技能課。在確定試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法課程的教學(xué)大綱時(shí),綜合考慮本科生的培養(yǎng)層次和課時(shí)要求,即在教學(xué)目標(biāo)上,要求學(xué)生在專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,通過(guò)課堂學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、撰寫(xiě)課程論文等環(huán)節(jié),熟練掌握數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理技能等內(nèi)容,達(dá)到能獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文的基本要求,并具備在未來(lái)工作崗位上獨(dú)立開(kāi)展產(chǎn)品研發(fā)的基本素質(zhì)和能力;在授課內(nèi)容上去粗取精,抓住核心,注重實(shí)用。
2合理使用教材,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
當(dāng)前的教學(xué)體系中,人才培養(yǎng)的主要落腳點(diǎn)是改善教學(xué)內(nèi)容和課程體系,這也是教學(xué)改革的關(guān)鍵[6]。教材貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,是進(jìn)行傳授教學(xué)的主要載體,是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求的基本工具,不僅是教師進(jìn)行教學(xué)的依據(jù),也是學(xué)生獲取系統(tǒng)知識(shí)的重要來(lái)源、提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證[7]。為使學(xué)生全面、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)和把握試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法這門(mén)學(xué)科,選擇內(nèi)容全面的精選教材,在教學(xué)過(guò)程中依據(jù)不同的授課對(duì)象,有針對(duì)性地選擇部分內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解,并在博覽群書(shū)、歸納、整理、總結(jié)各家所長(zhǎng)的基礎(chǔ)上,深切領(lǐng)會(huì)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法教學(xué)內(nèi)容,透徹把握內(nèi)容間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系,遵循數(shù)學(xué)邏輯編排各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生容易接受并消化新知識(shí),形成適合專(zhuān)業(yè)特色和學(xué)生實(shí)際需要的課程內(nèi)容體系。
筆者認(rèn)為,試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的統(tǒng)計(jì)學(xué)推理思維能力,使其學(xué)會(huì)從不確定性和概率的視角思考問(wèn)題[3]。在教學(xué)實(shí)踐中,將教學(xué)重點(diǎn)放在統(tǒng)計(jì)學(xué)基本原理、基本要領(lǐng)和邏輯思維上,讓學(xué)生盡可能地掌握數(shù)據(jù)資料的類(lèi)型、樣本大小、設(shè)計(jì)方法、數(shù)據(jù)分布、結(jié)構(gòu)等分析方法,熟練使用SPSS、DPS和Excel 等重要統(tǒng)計(jì)軟件,根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理的解釋和分析,提高運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3改進(jìn)教學(xué)方法,全方位提高教學(xué)質(zhì)量
試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法課程的理論性相對(duì)較強(qiáng),單一的教學(xué)形式易導(dǎo)致學(xué)生注意力渙散,產(chǎn)生視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和思維疲勞,或者會(huì)感覺(jué)課程內(nèi)容較枯燥和抽象[8],難以取得良好的教學(xué)效果。因此,教師必須認(rèn)真?zhèn)湔n,根據(jù)教材各章節(jié)的具體情況,借助現(xiàn)代化多媒體教育技術(shù),不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、改進(jìn)教學(xué)方法,實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與方法的優(yōu)化組合。在教學(xué)過(guò)程中,堅(jiān)持以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo),采用講授式、案例式、啟發(fā)式和討論式教學(xué),理論聯(lián)系實(shí)際,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,促使學(xué)生積極主動(dòng)的開(kāi)展思維活動(dòng)[4]。為了使學(xué)生徹底理解知識(shí),應(yīng)同時(shí)注重講練結(jié)合,如在課堂演示相關(guān)例題,可借助SPSS和Excel等統(tǒng)計(jì)分析軟件,使學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)又能掌握一定的計(jì)算機(jī)知識(shí),并安排適當(dāng)?shù)臅r(shí)間讓學(xué)生動(dòng)手練習(xí),給學(xué)生預(yù)留充分消化知識(shí)的時(shí)間,發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性與積極性,提高學(xué)生靈活運(yùn)用和綜合運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
4強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合
以學(xué)生為主體的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)于保證教學(xué)效果尤為重要。結(jié)合植物生產(chǎn)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革,對(duì)該課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行較大的調(diào)整和改革[3]。首先,在課堂教學(xué)中增加提問(wèn)和隨堂測(cè)驗(yàn),在每次課結(jié)束前留出一定的時(shí)間讓學(xué)生提問(wèn),便于教師及時(shí)掌握學(xué)生消化吸收生物統(tǒng)計(jì)理論的情況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方法,調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂教學(xué)中的學(xué)習(xí)積極性。其次,加強(qiáng)習(xí)題訓(xùn)練和作業(yè)環(huán)節(jié),精心選擇具有代表性、普遍性和多樣性的課后作業(yè),要求學(xué)生獨(dú)立完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行解釋和推理,并寫(xiě)出相應(yīng)的結(jié)論,培養(yǎng)學(xué)生處理具體數(shù)據(jù)、解決實(shí)際問(wèn)題的基本技能,為培養(yǎng)學(xué)生撰寫(xiě)科研報(bào)告的能力奠定基礎(chǔ)[2]。再者,為使學(xué)生進(jìn)一步掌握試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的基本理論和概念,提高學(xué)生利用統(tǒng)計(jì)分析軟件的能力,由學(xué)生動(dòng)手操作相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析軟件,如SPSS、Excel、DPS 等,由此提高學(xué)生素質(zhì),達(dá)到以點(diǎn)帶面、擴(kuò)大學(xué)生視野的目的[9]。最后,利用學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),進(jìn)一步提高學(xué)生的運(yùn)用技能,指導(dǎo)學(xué)生針對(duì)具體課題進(jìn)行正確的試驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施和統(tǒng)計(jì)分析,系統(tǒng)、全面地完成試驗(yàn)課題和畢業(yè)論文,使學(xué)生能將所學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中。
5改革考核方式,促進(jìn)學(xué)習(xí)的全面鞏固
考試是教學(xué)的重要環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的直接手段,也是衡量教師教學(xué)效果的重要方式、反饋教學(xué)成果的主要渠道[5]。為了更好地發(fā)揮考試的功能,在教學(xué)改革過(guò)程中針對(duì)傳統(tǒng)考試作為衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的應(yīng)試教育現(xiàn)象,根據(jù)淮陰工學(xué)院的人才培養(yǎng)定位目標(biāo),切實(shí)轉(zhuǎn)變思想觀念,堅(jiān)持考試應(yīng)為教學(xué)服務(wù),提高學(xué)生應(yīng)用能力。為全面測(cè)試學(xué)生對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的掌握能力和實(shí)踐動(dòng)手能力,實(shí)行考知識(shí)與考方法相結(jié)合,考理論與考應(yīng)用相結(jié)合,建立從學(xué)習(xí)過(guò)程、平時(shí)作業(yè)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)直到期末考試實(shí)行定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的“全程評(píng)價(jià)、綜合評(píng)定”的考核評(píng)價(jià)體系[10]。在教改中嘗試實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核,將學(xué)生的總評(píng)成績(jī)分為平時(shí)成績(jī)、筆試成績(jī)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試3個(gè)部分,增加平時(shí)成績(jī)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試的比重,使其達(dá)到30%,筆試成績(jī)占70%。另外,應(yīng)兼顧學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握程度及靈活應(yīng)用知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,突出筆試內(nèi)容的實(shí)用性,減少需死記硬背、理論性很強(qiáng)但應(yīng)用較少的題目[4]。為培養(yǎng)學(xué)生腳踏實(shí)地的學(xué)習(xí)態(tài)度,規(guī)范教師的教學(xué)內(nèi)容和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng),克服教學(xué)過(guò)程的“隨意性”,以及實(shí)現(xiàn)教考分離,由教研組組建試題庫(kù),考試試題從試題庫(kù)中隨機(jī)抽取。結(jié)果表明,采用綜合評(píng)定的考核方法,學(xué)生普遍反映效果良好,既能兼顧一般學(xué)生的合格水平,又能突出優(yōu)秀學(xué)生的創(chuàng)造性思維和激發(fā)學(xué)生能力的發(fā)揮,客觀地反映學(xué)生的真實(shí)水平,并能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
6結(jié)語(yǔ)
試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法作為植物生產(chǎn)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課程,同時(shí)也是生命科學(xué)學(xué)科中應(yīng)用性很強(qiáng)的工具課程。在教學(xué)實(shí)踐中,教研人員主要從凝練教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、豐富教學(xué)形式等方面進(jìn)行初步地改革探索。實(shí)踐表明,學(xué)生不僅提高了使用統(tǒng)計(jì)軟件以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,而且很好地掌握了試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的理論知識(shí),達(dá)到試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)目標(biāo),但仍有很多問(wèn)題值得進(jìn)一步的探究[2]。在今后的教學(xué)實(shí)踐中,仍需不斷地加強(qiáng)研討和交流,研究適于實(shí)際的教學(xué)方法,探索教學(xué)規(guī)律,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,完善教學(xué)體系,全面提高教學(xué)質(zhì)量。
7參考文獻(xiàn)
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Design and implementation of generation of financial documents from outside business data imported into NC
LIU Tian?yu, LI Jin?xin
(College of Electronic Information, Hangzhou Dianzi Unversity, Hangzhou 310018, China)
Abstract: In order to realize data conversion from business system to the financial system, reduce the complex operation steps, and improve the work efficiency for the business person, a task trigger is opened at the Web front?end and a small amount of condition configuration are added to let the data interface program extract data from a common intermediate database according to the known conditions, and utilize the data persistence and JNDI to complete data import. With the above steps, the requirement about generating the accounting documents was achieved successfully. A new way to realize the conversion of the data from other system was obtained with this method, which can make a full use of two systems’ advantages to give an excellent service to enterprises to the full extent.
Keywords: ERP system; data interface; accounting document; J2EE
0 引 言
NC(New Century)是用友軟件集團(tuán)ERP軟件產(chǎn)品,是面向集團(tuán)的世界級(jí)高端企業(yè)管理軟件。目前NC基于8 000家集團(tuán)企業(yè)客戶的實(shí)力,使其在同類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率已經(jīng)達(dá)到亞太第一。NC采用J2EE架構(gòu),包含7大核心模塊,以及一個(gè)開(kāi)放的集團(tuán)級(jí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)UAP,利用最新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)等,形成了集團(tuán)管控8大領(lǐng)域15大行業(yè)68個(gè)細(xì)分行業(yè)的解決方案[1]。本文將闡述利用Java語(yǔ)言,進(jìn)行客戶化接口程序開(kāi)發(fā),完成從外系統(tǒng)取出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),導(dǎo)入NC財(cái)務(wù)模塊生成會(huì)計(jì)憑證的過(guò)程。
1 數(shù)據(jù)對(duì)接總流程介紹
1.1 接口設(shè)計(jì)意義
會(huì)計(jì)憑證是整個(gè)公司經(jīng)營(yíng)的重要反映,是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)具體化、成本控制可視化的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),必須能充分反映出公司各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)指標(biāo),為決策分析、方案制定和運(yùn)營(yíng)管理提供基礎(chǔ)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)[2?3]。保證數(shù)據(jù)信息安全、可持久化的前提下,設(shè)計(jì)一個(gè)可擴(kuò)展的、高效率的數(shù)據(jù)接口,不僅可以提高企業(yè)財(cái)務(wù)的工作效率,還充分發(fā)現(xiàn)各自系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)[4]。
1.2 流程介紹
由于兩個(gè)系統(tǒng)的框架不同,對(duì)外封閉,以及數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一等因素。本文提出一種將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到公共的中間庫(kù)中,然后開(kāi)發(fā)接口從中間表中取出數(shù)據(jù),最終導(dǎo)入NC財(cái)務(wù)模塊的辦法。系統(tǒng)流程示意圖如圖[5?6]。
圖1 系統(tǒng)流程示意圖
2 開(kāi)發(fā)程序設(shè)計(jì)
基于J2EE架構(gòu)的NC在表示層是面向Web的服務(wù)。故在NC中注冊(cè)的任務(wù)觸發(fā)器直接在Web前端面向財(cái)務(wù)業(yè)務(wù)人員,配置待提取數(shù)據(jù)的篩選條件,讓后臺(tái)程序去完成后續(xù)包括生成憑證的全部過(guò)程,最終在Web頁(yè)面上返回執(zhí)行結(jié)果。任務(wù)觸發(fā)器操作以及后臺(tái)數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)流程圖如圖2所示。
圖2 任務(wù)觸發(fā)器以及數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)流程圖
上述過(guò)程主要分為3個(gè)階段:前期配置階段、數(shù)據(jù)加工處理階段、數(shù)據(jù)分類(lèi)保存階段。
(1) 前期配置階段:主要工作有中間表元數(shù)據(jù)定義,中間件服務(wù)啟動(dòng),數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例連接。中間表元數(shù)據(jù)定義是將中間表的主子表定義為2個(gè)事務(wù)性的JavaBean,即2個(gè)VO類(lèi)。表中的每個(gè)字段為JavaBean中一個(gè)私有屬性,外界通過(guò)訪問(wèn)器訪問(wèn)。如:
public class YBNCBillHVO extends VauleObject{
private String vaccount;
public String getVaccount() {
return vaccount;}
public void setVaccount(String vaccount) {
this.vaccount = vaccount;}
為了數(shù)據(jù)可持久化,VO類(lèi)需要實(shí)現(xiàn)java.lang.Cloneab和java.io.Serializable這兩個(gè)接口,同時(shí)采用DAO的設(shè)計(jì)模式,核心DAO類(lèi)是對(duì)JDBC的封裝和改進(jìn),完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)增、刪、改、查等操作的同時(shí),對(duì)業(yè)務(wù)層提供了一個(gè)面向?qū)ο蟮慕涌?,使得開(kāi)發(fā)人員將更多的時(shí)間去實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯上,并且在以后的維護(hù)上帶來(lái)了極大的便利[7]。
中間件服務(wù)使用Tomcat,利用JDBC連接池與兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)連接。JDBC是一種用于執(zhí)行SQL語(yǔ)句的Java API,可以為多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)提供統(tǒng)一訪問(wèn),它由一組用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的類(lèi)和接口組成。
(2) 數(shù)據(jù)加工處理階段:主要工作包括數(shù)據(jù)處理以及調(diào)用接口傳入后臺(tái)實(shí)現(xiàn)類(lèi)。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換、加工三步驟。數(shù)據(jù)提取的實(shí)現(xiàn)是使用DAO類(lèi)的查詢方法,返回VO類(lèi)數(shù)組。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是通過(guò)將中間表數(shù)據(jù)一一映射到NC內(nèi)部臨時(shí)表中。數(shù)據(jù)加工是通過(guò)定義一個(gè)對(duì)外公開(kāi)的遠(yuǎn)程接口,其接口包含一個(gè)加工的方法。定義一個(gè)這樣的接口是為了方便以后的擴(kuò)展和維護(hù)[8]。但是接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)是部署在服務(wù)器上,如果從客戶端訪問(wèn)該接口的實(shí)現(xiàn)方法時(shí),需要用到目錄服務(wù)技術(shù)JNDI,并且要在XML配置文件中聲明[9]。部分代碼如下:
nc.itf.hzyb.IDapMsgVOConverter IdapMsgVO =
(IDapMsgVOConverter)NCLocator.getInstance().lookup(IDapMsgVOConverter.class.
getName());
DapMsgVO[] msgvos = IdapMsgVO.convert((MidBillVO[]) bills);
XML配置信息如下:
nc.itf.hzyb.IDapMsgVOConverter
nc.impl.hzyb.convert.DapMsgVOImpl
remote=true表示遠(yuǎn)程組件,singleton=true表示單例模式,tx=NONE表示非事務(wù)性公共組件。
調(diào)用內(nèi)部接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)入核心實(shí)現(xiàn)類(lèi)。同樣用JNDI尋求服務(wù)將處理好的數(shù)據(jù)交給后臺(tái)核心處理類(lèi)。數(shù)據(jù)參數(shù)一個(gè)是對(duì)應(yīng)中間表VO類(lèi)數(shù)組,一個(gè)是帶有會(huì)計(jì)憑證信息的VO類(lèi)數(shù)組。
(3) 數(shù)據(jù)分類(lèi)保存階段:主要工作包括憑證模板匹配,會(huì)計(jì)科目分類(lèi),數(shù)據(jù)保存[9]。憑證模板匹配和會(huì)計(jì)科目分類(lèi)過(guò)程,都是NC根據(jù)VO數(shù)組中各屬性的值去匹配系統(tǒng)內(nèi)部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表中的主鍵值的過(guò)程。數(shù)據(jù)保存工作是調(diào)用JDBC完成數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入。
3 性能測(cè)試
系統(tǒng)硬件環(huán)境為Windows XP,Tomcat 6.0,Oracle11g,軟件環(huán)境為NC5.6,IE 9。圖3為數(shù)據(jù)接口程序完成以后結(jié)果回顯圖。這里返回的結(jié)果是會(huì)計(jì)實(shí)時(shí)憑證,當(dāng)前錄入人選擇需要組合的實(shí)時(shí)憑證進(jìn)行編號(hào),點(diǎn)擊生成,進(jìn)入會(huì)計(jì)憑證界面(圖4),審核確認(rèn)以后,點(diǎn)擊保存,即可生成會(huì)計(jì)憑證。先生成實(shí)時(shí)憑證為了降低出錯(cuò)率,控制財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。
圖3 生成實(shí)時(shí)憑證結(jié)果回顯
圖4 會(huì)計(jì)憑證界面
【關(guān)鍵詞】氣囊;滯留物沖洗;氣管;切開(kāi);VAP
【中圖分類(lèi)號(hào)】R655.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-0616(2015)21-23-04
美國(guó)國(guó)家醫(yī)院獲得性感染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(NNISSR)1992~2004年收集的資料顯示,在接受機(jī)械通氣的ICU患者中VAP病死率為20%~70%。隨著對(duì)VAP發(fā)生機(jī)制研究的深入,臨床研究證實(shí)一過(guò)性氣囊壓力降低、改變、氣道管徑改變都會(huì)引起氣管導(dǎo)管氣囊上滯留物通過(guò)氣管內(nèi)壁與導(dǎo)管間隙進(jìn)入下呼吸道,是VAP重要的發(fā)病機(jī)制之一。鑒于VAP的致病菌以及臨床診斷與治療同一般的肺炎相比有差異,且其病死率更高,近年來(lái)VAP的研究在國(guó)內(nèi)外都受到廣泛重視。本次研究通過(guò)選擇最合適的聲門(mén)下吸引和沖洗的方法,以清除聲門(mén)下氣囊上滯留物,降低氣管切開(kāi)患者VAP的發(fā)生率,控制其肺部感染情況,現(xiàn)報(bào)道如下。
1資料與方法
1.1一般資料
2012年4月~2015年4月,選擇在我院重癥監(jiān)護(hù)病房行氣管切開(kāi)的患者120例進(jìn)行研究。其中男76例,女44例,年齡30~79歲;平均(48.2±2.4)歲。患者納入標(biāo)準(zhǔn):(1)基礎(chǔ)為肺部感染、腦血管意外、顱腦外傷、頸椎外傷、中毒和電擊等;(2)均經(jīng)皮氣管切開(kāi)留置可沖洗氣管導(dǎo)管行機(jī)械通氣?;颊吲懦龢?biāo)準(zhǔn):(1)死亡或中途出院者從入選對(duì)象中去除;(2)排除外血液系統(tǒng)疾病及晚期慢性消耗性疾病。將符合要求的患者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組1,實(shí)驗(yàn)組2,實(shí)驗(yàn)組3,實(shí)驗(yàn)組4,每組各30例。其中每組男19例,女11例。兩組患者在性別,年齡以及病情程度上進(jìn)行比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。
1.2研究方法
(1)每組患者定時(shí)用滅菌注射用水行口腔護(hù)理。(2)每組患者每4小時(shí)用氣囊壓力表測(cè)氣囊壓力一次,使之達(dá)20~25em H2O(1cm H2O=0.098kPa),保證氣囊充盈。(3)每組患者遵循2004年加拿大危重病學(xué)會(huì)和加拿大危重病臨床試驗(yàn)組聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)制定的VAP指南對(duì)VAP進(jìn)行預(yù)防:對(duì)無(wú)禁忌證者每組均采取45。半臥位,定時(shí)翻身,每周更換溫濕交換器,使用密閉式吸痰管,按需更換呼吸機(jī)管道等。(4)實(shí)驗(yàn)組1:滅菌注射用水行聲門(mén)下沖洗并予以持續(xù)吸引。按無(wú)菌原則將氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管接負(fù)壓吸引裝置持續(xù)吸引氣囊上滯留物。每2小時(shí)以無(wú)菌注射器抽取滅菌注射用水經(jīng)氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管沖洗并吸出氣囊上滯留物。每次沖洗不限液體量,直至肉眼觀察吸出的沖洗液清為止。(5)實(shí)驗(yàn)組2:滅菌注射用水行聲門(mén)下沖洗并予以間斷吸引。按無(wú)菌原則將氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管接負(fù)壓吸引裝置吸引,每2小時(shí)打開(kāi)負(fù)壓,吸盡氣囊上滯留物。同時(shí),每2小時(shí)以無(wú)菌注射器抽取滅菌注射用水經(jīng)氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管沖洗并吸出氣囊上滯留物。每次沖洗不限液體量,直至肉眼觀察吸出的沖洗液清為止。(6)實(shí)驗(yàn)組3:0.02%洗必泰溶液行聲門(mén)下沖洗并予以持續(xù)吸引。按無(wú)菌原則將氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管接負(fù)壓吸引裝置持續(xù)吸引氣囊上滯留物。每2小時(shí)以無(wú)菌注射器抽取0.02%洗必泰溶液經(jīng)氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管沖洗并吸出氣囊上滯留物。每次沖洗不限液體量,直至肉眼觀察吸出的沖洗液清為止。(7)實(shí)驗(yàn)組4:0.02%洗必泰溶液行聲門(mén)下沖洗并予以間斷吸引。按無(wú)菌原則將氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管接負(fù)壓吸引裝置吸引,每2小時(shí)打開(kāi)負(fù)壓,吸盡氣囊上滯留物。同時(shí),每2小時(shí)以無(wú)菌注射器抽取0.02%洗必泰溶液經(jīng)氣管導(dǎo)管聲門(mén)下沖洗引流管沖洗并吸出氣囊上滯留物。每次沖洗不限液體量,直至肉眼觀察吸出的沖洗液清為止。
1.3療效評(píng)價(jià)
VAP的診斷標(biāo)準(zhǔn)主要采用2005年美國(guó)胸科協(xié)會(huì)的《醫(yī)院內(nèi)獲得性肺炎的治療指南》。
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析,結(jié)果中等級(jí)資料行多組比較的秩和檢驗(yàn),定量資料行配對(duì)t檢驗(yàn),P
2結(jié)果
2.1四組患者VAP的發(fā)生率和死亡率比較
實(shí)驗(yàn)組1和實(shí)驗(yàn)組3的VAP發(fā)生率明顯小于實(shí)驗(yàn)組2和實(shí)驗(yàn)組4的發(fā)生率,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。見(jiàn)表1。
2.2四組患者上滯留物與下呼吸道引流量比較
四組氣囊上滯留物與下呼吸道引流量情況相比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P
2.3四次氣囊上滯留物行痰培養(yǎng)檢查
以無(wú)菌痰液采集器留取出現(xiàn)感染征象以及研究過(guò)程中的第4、7、10、13天時(shí)下呼吸道分泌物行痰培養(yǎng)檢查,并收集氣囊上滯留物標(biāo)本行細(xì)菌學(xué)檢查。見(jiàn)表3。
3討論
呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎(VAP)指的是經(jīng)氣管插管及氣管切開(kāi)行有創(chuàng)機(jī)械通氣(MV)48h后至撤機(jī)拔管,在48h內(nèi)發(fā)生的肺實(shí)質(zhì)性感染性炎癥,是機(jī)械通氣過(guò)程中常見(jiàn)而嚴(yán)重的并發(fā)癥之一。在重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU),VAP發(fā)生率高達(dá)27%,死亡率也高居不下,由多重耐菌感染的病例病死率更是高達(dá)70%之多。同時(shí),氣囊上滯留物在氣囊上形成“黏液湖”,有利于細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖,從而增加了耐藥突變菌株出現(xiàn)的概率。2001年美國(guó)學(xué)者Zhao等率先提出了關(guān)于防細(xì)菌耐藥突變體選擇濃度(MPC),突變選擇窗(MSW)的新假說(shuō)和新理論,MPC是指抑制細(xì)菌耐藥突變體被選擇性富集擴(kuò)增所需的最低抗菌藥物濃度。MSW指最低抑菌濃度和MPC之間的濃度范圍,當(dāng)藥物濃度在這一濃度范圍時(shí)容易導(dǎo)致耐藥細(xì)菌突變體被富集性擴(kuò)增?!梆ひ汉敝锌咕幬餄舛冗_(dá)不到MPC以上,處于MSW,容易導(dǎo)致耐藥細(xì)菌突變體被富集性擴(kuò)增,可能出現(xiàn)同時(shí)發(fā)生兩次耐藥突變的菌株,而耐藥菌株向下呼吸道遷移又會(huì)加重VAP的感染。但是,氣囊上滯留物位于聲門(mén)下氣囊上,普通的吸痰技術(shù)無(wú)法清除氣囊上滯留物,故臨床有研究使用聲門(mén)下可沖洗及吸引的氣管導(dǎo)管進(jìn)行沖洗及吸引氣囊上滯留物,減少氣囊上滯留物的下移,降低VAP的發(fā)生。并且減少了聲門(mén)下局部細(xì)菌量,減少了耐藥菌株出現(xiàn)的概率。由于“黏液湖”減小或者是消失使得局部藥物濃度有所提高,細(xì)菌不再處于MSW,減少了耐藥細(xì)菌的突變體的富集性擴(kuò)增,從而減少了兩次耐藥突變菌株的產(chǎn)生,對(duì)VAP的預(yù)后也有積極的意義。
教材是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的主要依據(jù),是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求的知識(shí)載體,貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》及相關(guān)教材有20余種,每本教材都有自己的特點(diǎn)和針對(duì)領(lǐng)域,有的還附有相關(guān)統(tǒng)計(jì)軟件知識(shí)的介紹和應(yīng)用[2~4]。河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院是較早開(kāi)設(shè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的高校之一。開(kāi)設(shè)之初是選修課,沒(méi)有固定的教材,教師將主要講授內(nèi)容以講義的形式發(fā)給學(xué)生,重點(diǎn)介紹常用的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法,所選案例亦是生物學(xué)試驗(yàn)中常見(jiàn)的。隨著培養(yǎng)方案的完善和專(zhuān)業(yè)設(shè)置的調(diào)整,1997年該課程調(diào)整為全院必修課。目前,是我院生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課,是生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)限選課。在多年的教學(xué)過(guò)程中,隨著生物學(xué)的發(fā)展和統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用,該課程的教材也從講義到科學(xué)出版社四版《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》及其配套的《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》[1,5~8]。筆者就四版教材建設(shè)中的體會(huì)與實(shí)踐進(jìn)行分析。
1《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第一版)
統(tǒng)計(jì)學(xué)是以概率論為基礎(chǔ)的,因而生物統(tǒng)計(jì)學(xué)必然與抽象復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識(shí)相聯(lián)系。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng),而且涉及的內(nèi)容、公式和抽象概念較多,需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯推理能力,但由于生物學(xué)科的特點(diǎn),生物統(tǒng)計(jì)學(xué)相對(duì)應(yīng)于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是“拿來(lái)主義”,一般不過(guò)多討論其數(shù)學(xué)原理,而是在簡(jiǎn)單介紹統(tǒng)計(jì)原理的基礎(chǔ)上重點(diǎn)介紹具體分析方法的應(yīng)用。教學(xué)組在多年教學(xué)實(shí)踐工作的基礎(chǔ)上,1997年在科學(xué)出版社出版的《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》[5]就充分體現(xiàn)了這個(gè)特點(diǎn)。書(shū)中內(nèi)容主要側(cè)重于各種統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用,在統(tǒng)計(jì)原理方面,一般只作概念上的介紹和公式的簡(jiǎn)單推導(dǎo),對(duì)有些較復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)公式則只給出公式,其目的主要是為讓讀者不但對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理有較全面的了解,更重要的是結(jié)合實(shí)例了解和掌握各種常用統(tǒng)計(jì)方法。在內(nèi)容的編排上,全書(shū)共分十二章,概括起來(lái)主要有五個(gè)方面:第一章至第三章介紹統(tǒng)計(jì)和概率的基礎(chǔ)知識(shí),包括生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念和內(nèi)容、數(shù)據(jù)的搜集與整理、平均數(shù)和變異數(shù)的計(jì)算、概率和概率分布等;第四章、第五章介紹統(tǒng)計(jì)推斷,包括樣本平均數(shù)的檢驗(yàn)、樣本頻數(shù)的檢驗(yàn)、方差同質(zhì)性檢驗(yàn)、非參數(shù)檢驗(yàn)和檢驗(yàn);第六章至第九章介紹統(tǒng)計(jì)分析方法,主要內(nèi)容有方差分析、直線回歸與相關(guān)分析、可直線化的曲線回歸分析、多元回歸與相關(guān)分析、逐步回歸分析、多項(xiàng)式回歸、協(xié)方差分析;第十章、第十一章介紹抽樣與試驗(yàn)設(shè)計(jì),主要包括抽樣誤差估計(jì)、抽樣方法、抽樣方案制訂及常見(jiàn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)如對(duì)比設(shè)計(jì)、隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)、正交設(shè)計(jì)及其相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法;第十二章對(duì)多元統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。每章都附有一定數(shù)量的思考練習(xí)題,供讀者參考。
2《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第二版)
根據(jù)教學(xué)安排和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)應(yīng)用的需要,在教材使用反饋意見(jiàn)的基礎(chǔ)上《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第二版)[6]于2000年在科學(xué)出版社出版。與第一版相比,各章節(jié)做了大幅度調(diào)整,將全書(shū)分為十四章,補(bǔ)充了拉丁方設(shè)計(jì)和裂區(qū)設(shè)計(jì)兩種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,將抽樣原理和方法、常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其統(tǒng)計(jì)分析放在了可直線化的非線性回歸分析之后進(jìn)行介紹,使章節(jié)編排體系更符合讀者學(xué)習(xí)的要求。第一章至第三章分是基礎(chǔ)理論,包括概論、試驗(yàn)資料的整理與特征數(shù)的計(jì)算及概率與概率分布。第四章至第六章介紹了具體的統(tǒng)計(jì)分析方法,分別是統(tǒng)計(jì)推斷、檢驗(yàn)和方差分析。第七章、第八章主要介紹試驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容,包括抽樣原理與方法、常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)分析。前面所涉及的統(tǒng)計(jì)分析內(nèi)容主要是針對(duì)一個(gè)變量而言,之后的章節(jié)則主要介紹兩個(gè)及多個(gè)變量的分析方法,第九章、第十章是關(guān)于一元回歸和相關(guān)的內(nèi)容,分別是直線回歸與相關(guān)分析、可直線化的非線性回歸分析。第十一章至第十四章介紹了協(xié)方差分析、多元回歸與多元相關(guān)分析、多項(xiàng)式回歸分析和多元統(tǒng)計(jì)分析簡(jiǎn)介。書(shū)中增加了對(duì)全文關(guān)鍵詞匯和術(shù)語(yǔ)的索引,并在書(shū)后附上了各章部分思考練習(xí)題的答案。在例題上進(jìn)行了重新編排,以使所選例題更能反映本章的內(nèi)容且便于讀者的學(xué)習(xí)和理解。
3《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第三版)
為適應(yīng)21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展和生物學(xué)人才培養(yǎng)的要示,在第一版、第二版的基礎(chǔ)上,對(duì)教材內(nèi)容重新進(jìn)行了編排、審核并增加了部分內(nèi)容,于2005年在科學(xué)出版社出版《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第三版)[7],并被列為21世紀(jì)高等院校生物科學(xué)系列教材。與之前相比,此版教材突出了以下3個(gè)特點(diǎn):(1)內(nèi)容豐富:增加了平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)、倒數(shù)函數(shù)曲線、通徑分析等內(nèi)容;(2)編排科學(xué):全書(shū)分解為十六章,各章節(jié)的安排更加注重了內(nèi)容的循序漸進(jìn),并在每章之首增加了本章提要,總結(jié)該章節(jié)的主要內(nèi)容,并列出了難點(diǎn)和重點(diǎn);(3)針對(duì)性強(qiáng):內(nèi)容突出了本教材主要作為生物學(xué)專(zhuān)業(yè)教材這個(gè)重點(diǎn),所選例題均為均為生物學(xué)試驗(yàn)中的案例。另外,隨著計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)軟件的發(fā)展和應(yīng)用,統(tǒng)計(jì)軟件是在統(tǒng)計(jì)學(xué)研究中必不可少的應(yīng)用工具。目前的統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件,相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析方法及術(shù)語(yǔ)多以英文形式給出,只有掌握了相關(guān)術(shù)語(yǔ)的英文表達(dá),才能更好地應(yīng)用軟件,否則只會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)分析的誤用。在此版的修訂中,對(duì)主要概念和術(shù)語(yǔ)增加了英文標(biāo)注,并重新編排了中英文對(duì)照索引,以便于學(xué)習(xí)和檢索。此版還對(duì)統(tǒng)計(jì)分析中學(xué)生易引起歧義的內(nèi)容進(jìn)行了修訂,例如,方差分析是統(tǒng)計(jì)學(xué)常用的分析方法之一,對(duì)方差分析基本原理的理解是正確運(yùn)用方差分析的前提。在教學(xué)中,要求學(xué)生正確理解方差分析中的處理數(shù)和組內(nèi)重復(fù)數(shù)的含義和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。原來(lái)的教材中,例題中的處理數(shù)k和每處理下的重復(fù)數(shù)n的數(shù)量值是一樣的,這樣學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)容易產(chǎn)生混淆,在這次修訂中對(duì)例題進(jìn)行了更換,以使學(xué)生很容易掌握n、k的含義及特征。
4《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第四版)
為適應(yīng)21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展和生物學(xué)人才培養(yǎng)對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教材的要求,在本書(shū)前三版的基礎(chǔ)上,按照“強(qiáng)化基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)、注重應(yīng)用、通俗易懂”的原則對(duì)全書(shū)內(nèi)容重新進(jìn)行了精簡(jiǎn)和編排,于2008年出版《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第四版)[1],并被教育部列為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。與前三版相比,本書(shū)具有以下特點(diǎn):(1)突出以本科教學(xué)為重點(diǎn),注重與多數(shù)高校生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)目前生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)要求的適應(yīng),精簡(jiǎn)了多元統(tǒng)計(jì)分析等部分較深的內(nèi)容和平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)、拉丁方設(shè)計(jì)、非參數(shù)檢驗(yàn)等不常用的內(nèi)容,將全書(shū)縮編為十四章。教材內(nèi)容更側(cè)重于各種統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用,而對(duì)復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)原理只做概念上的介紹和公式的簡(jiǎn)單推導(dǎo),目的是讓讀者在全面了解統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)例了解和掌握各種常用統(tǒng)計(jì)方法。(2)根據(jù)生命科學(xué)研究的發(fā)展和要求不斷進(jìn)行補(bǔ)充和調(diào)整教材內(nèi)容,在內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排方面,對(duì)全書(shū)各章節(jié)進(jìn)行了部分調(diào)整,將直線回歸與相關(guān)分析、可直線性的非線性回歸分析放在抽樣原理與方法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)的前面,以使本書(shū)更加系統(tǒng),便于本課程基本內(nèi)容的教學(xué)。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)分為統(tǒng)計(jì)分析和試驗(yàn)設(shè)計(jì)兩大部分內(nèi)容。此版教材在介紹統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本理論之后,全面介紹各種常用的統(tǒng)計(jì)分析方法,然后是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。各章節(jié)安排循序漸進(jìn),具有一定的深度和廣度。(3)更換和調(diào)整了部分例題和習(xí)題,對(duì)部分表達(dá)不甚清晰的部分進(jìn)行了修訂。在選用例題時(shí),選擇生物學(xué)各個(gè)分支典型例子,并著重突出生物專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)教材的重點(diǎn)。同時(shí)在各章后附上重新編排思考練習(xí)題,教材最后附上中英對(duì)照索引,以便于學(xué)習(xí)和檢索。(4)為了進(jìn)一步幫助讀者理解和學(xué)習(xí)此版教材的內(nèi)容,提高學(xué)生自學(xué)能力,配合本書(shū)編寫(xiě)了《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》一書(shū),以利于學(xué)生加強(qiáng)課后實(shí)踐練習(xí),實(shí)現(xiàn)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材的立體化。
5《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的工具性課程。學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)需要舉一反三,既要對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本概念、基本內(nèi)容有較熟悉的理解和掌握,也要通過(guò)例題學(xué)習(xí)了解不同統(tǒng)計(jì)問(wèn)題的解題思路和解題方法,更要通過(guò)習(xí)題練習(xí)來(lái)熟練掌握這些方法。因此,編寫(xiě)一本與《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材配套的學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū)就顯得十分必要。由于課時(shí)的限制,課堂講授僅限于基本的統(tǒng)計(jì)問(wèn)題和部分?jǐn)U展性知識(shí),用于介紹和解析各種統(tǒng)計(jì)方法的例題也只能選擇少部分經(jīng)典例,這就不可避免地會(huì)使一些問(wèn)題得不到細(xì)致分析,部分內(nèi)容的敘述和公式推導(dǎo)也不夠深入。此外,前版教材雖然在書(shū)后附有各章習(xí)題的答案,但也僅是簡(jiǎn)單的參考答案,而沒(méi)有詳細(xì)的解題分析和解題過(guò)程。
關(guān)鍵詞:生物統(tǒng)計(jì)學(xué);精品課程;教學(xué)改革
一、引言
隨著生物科學(xué)的發(fā)展,只有定性的結(jié)論已不能滿足實(shí)踐的需要,實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)結(jié)論定量化是人們長(zhǎng)期追求探索的目標(biāo);生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)科定量化的重要分析理論與方法,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)科應(yīng)具備的基本知識(shí)和素質(zhì),與生命活動(dòng)有關(guān)的各種現(xiàn)象中普遍存在著隨機(jī)現(xiàn)象,大到森林陸地生態(tài)系統(tǒng),小至分子水平,均受到許多隨機(jī)因素的影響,表現(xiàn)為各種各樣的隨機(jī)現(xiàn)象,而生物統(tǒng)計(jì)學(xué)正是從數(shù)量方面揭示大量隨機(jī)現(xiàn)象中存在的必然規(guī)律的學(xué)科。因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門(mén)在實(shí)踐中應(yīng)用十分廣泛的工具學(xué)科,它是生命科學(xué)各專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,對(duì)后續(xù)生命科學(xué)課程學(xué)習(xí)和生物科研有重要作用。
同時(shí),生物統(tǒng)計(jì)作為數(shù)理統(tǒng)計(jì)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,是教學(xué)難度較大的一門(mén)課程。因此,在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)精品課程建設(shè)過(guò)程中,針對(duì)各專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的定位,因材施教,更新教育理念,加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練,在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行改革和大膽探索。
二、二十一世紀(jì)對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的重新定位。
(一)新世紀(jì)對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程提出的新要求。
二十世紀(jì)上半葉農(nóng)業(yè)和遺傳統(tǒng)計(jì)學(xué)首先獲得了發(fā)展,在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)流行病學(xué)、隨機(jī)化臨床試驗(yàn)學(xué)已經(jīng)成為攻克人類(lèi)疾病的一個(gè)里程碑。這在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里顯著提高了人類(lèi)的期望壽命。
21世紀(jì)人類(lèi)基因組,基因芯片等實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生出的巨量數(shù)據(jù),需要新工具來(lái)組織和提取重要信息。
將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息需要統(tǒng)計(jì)理論和實(shí)踐方面的洞察力、技術(shù)和訓(xùn)練。
未來(lái)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)將會(huì)與信息技術(shù)密切結(jié)合,較少側(cè)重傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì),而會(huì)更多注意數(shù)據(jù)分析,尤其是大型數(shù)據(jù)庫(kù)的處理。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)越來(lái)越不同于其它數(shù)學(xué)領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)大學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的作用。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是通過(guò)樣本來(lái)推斷和估計(jì)總體,這樣得到的結(jié)論有很大的可靠性但有一定的錯(cuò)誤率,這是統(tǒng)計(jì)分析的基本特點(diǎn),因此在生物統(tǒng)計(jì)課程的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來(lái)思考問(wèn)題和分析科學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是通過(guò)個(gè)別的試驗(yàn)研究得出其一般性結(jié)論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡(jiǎn)單枚舉法和科學(xué)歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學(xué)的研究中絕大多數(shù)涉及到的是隨機(jī)事件,因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅是試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué),更重要的還是大學(xué)生思維方式的培養(yǎng),這對(duì)提高大學(xué)生的素質(zhì)很有必要。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)方法兩個(gè)有機(jī)聯(lián)系的組成部分。通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)可提高大學(xué)生設(shè)計(jì)研究課題試驗(yàn)方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗(yàn)因素與水平以及試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法等方面的內(nèi)容。通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)除讓學(xué)生弄清各種統(tǒng)計(jì)方法的內(nèi)涵外,還需要使學(xué)生能夠正確地選擇最適合的統(tǒng)計(jì)方法,以揭示資料潛在的信息,達(dá)到研究的最終目的,從而提高大學(xué)生科學(xué)研究素質(zhì)。
三、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。
(一)加強(qiáng)電子課件及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理研究生物界數(shù)量變化的學(xué)科,而概率統(tǒng)計(jì)的理論和思維方法對(duì)本科生來(lái)說(shuō)有一定的難度,加之課程學(xué)時(shí)的減少(由原來(lái)的60 - 70學(xué)時(shí),降到現(xiàn)在的40學(xué)時(shí)左右) ,如何深入淺出地引導(dǎo)學(xué)生入門(mén),并使學(xué)生在了解概率統(tǒng)計(jì)思想的基礎(chǔ)上,掌握常用統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用及使用條件是課程的教學(xué)難點(diǎn)。為此,我們利用多媒體技術(shù),制作了與教材配套的課件,通過(guò)在課堂上把抽象內(nèi)容形象化與直觀化,收到了良好教學(xué)效果。建設(shè)了一個(gè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái),現(xiàn)有課程簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材、課程錄像、實(shí)習(xí)指導(dǎo)、在線測(cè)試題、參考文獻(xiàn)、其它教學(xué)資源等欄目,免費(fèi)向全校師生開(kāi)放。
(二)將多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律有機(jī)結(jié)合,用較少的學(xué)時(shí)得到良好的教學(xué)效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點(diǎn)。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律相結(jié)合,多媒體教學(xué)就可能會(huì)帶來(lái)一些弊端諸如: (1)內(nèi)容多,幻燈片變換快,由照本宣科變?yōu)檎掌列?,為新的“滿堂灌”; (2)課件圖片多,內(nèi)容以展示為主,缺乏啟發(fā)性; (3)教學(xué)內(nèi)容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”) ,老師照著屏幕上的內(nèi)容給學(xué)生講解,失去了傳統(tǒng)教學(xué)方法,老師邊講邊板書(shū)能給學(xué)生留下比較深刻印象的特點(diǎn),缺乏吸引力。
而多媒體在教學(xué)中只能充當(dāng)工具的角色,在教學(xué)過(guò)程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律緊密結(jié)合在一起。在制作課件時(shí),采用啟發(fā)式教學(xué)方式,精煉教學(xué)內(nèi)容,模仿傳統(tǒng)教學(xué)書(shū)寫(xiě)板書(shū)的過(guò)程,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)畫(huà)方式。在課堂教學(xué)中,老師仍然保持傳統(tǒng)教學(xué)方法的教姿教態(tài),在授課的過(guò)程中與學(xué)生保持互動(dòng),根據(jù)學(xué)生在課堂上接受知識(shí)的能力,掌握屏幕上顯示內(nèi)容的速度,必要時(shí)輔以板書(shū)進(jìn)行講解。這樣做既發(fā)揮了多媒體教學(xué)的特點(diǎn),又充分照顧到學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,在內(nèi)容沒(méi)有縮減,學(xué)時(shí)減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學(xué)效果。
(三)長(zhǎng)期堅(jiān)持教育教學(xué)方法及教學(xué)規(guī)律的研究。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論基礎(chǔ)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),從這個(gè)層面上講,它有非常濃的數(shù)學(xué)味道,但是它又有別于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),生物統(tǒng)計(jì)學(xué)更主要強(qiáng)調(diào)的是概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想和方法在解決生命科學(xué)中一些具體問(wèn)題的應(yīng)用。因此在教學(xué)過(guò)程中就存在一個(gè)“度”的把握問(wèn)題,如果將概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理講得太多,一是學(xué)時(shí)不允許,二是學(xué)生難以消化,得不到好的教學(xué)效果;如果只注重方法的講解,學(xué)生知其然不知其所以然,就會(huì)誤入亂套公式的歧途。經(jīng)過(guò)將教學(xué)的重點(diǎn)放在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)掌握統(tǒng)計(jì)方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類(lèi)方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導(dǎo)。在教學(xué)內(nèi)容的安排上采用“保干削枝”,即在學(xué)時(shí)減少很多的情況下,將一些次要的統(tǒng)計(jì)方法去掉,也要保證有足夠的學(xué)時(shí)講授理論分布與抽樣分布、統(tǒng)計(jì)假設(shè)測(cè)驗(yàn)等方面的內(nèi)容,讓學(xué)生掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中所蘊(yùn)含的概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想精髓,從而避免學(xué)生亂套統(tǒng)計(jì)公式。
(四)密切跟蹤生命科學(xué)發(fā)展的前沿動(dòng)向,探索生物統(tǒng)計(jì)學(xué)解決前沿問(wèn)題的理論與方法。
統(tǒng)計(jì)學(xué)在生物學(xué)中的應(yīng)用已有長(zhǎng)遠(yuǎn)的歷史,許多統(tǒng)計(jì)的理論與方法也是自生物上的應(yīng)用發(fā)展而來(lái),而且生物統(tǒng)計(jì)是一個(gè)極重要的跨生命科學(xué)各研究領(lǐng)域的平臺(tái)?,F(xiàn)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)與生物信息學(xué)的蓬勃發(fā)展,使得生物統(tǒng)計(jì)在這些突破性生物科技領(lǐng)域上扮演著不可或缺的角色。
在課程建設(shè)中,隨時(shí)注意納入生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在前沿領(lǐng)域研究應(yīng)用的內(nèi)容,增強(qiáng)課程的活力,提高教師和學(xué)生面向生物產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場(chǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),注重學(xué)生能力培養(yǎng)。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)要不要開(kāi)實(shí)驗(yàn)課,怎樣開(kāi)實(shí)驗(yàn)課,一直存在爭(zhēng)議,在此認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅應(yīng)該開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課,而且還要將實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用上,讓學(xué)生不僅掌握統(tǒng)計(jì)方法,而且加深對(duì)原理的認(rèn)識(shí),獲得就業(yè)或升學(xué)的必備計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)技能,提高解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。
(一)開(kāi)展統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)習(xí),擴(kuò)大學(xué)生的視野,提高學(xué)生素質(zhì)。
20世紀(jì)20年展起來(lái)的多元統(tǒng)計(jì)方法雖然對(duì)于處理多變量的種類(lèi)數(shù)據(jù)問(wèn)題具有很大的優(yōu)越性,但由于計(jì)算工作量大,使得這些有效的統(tǒng)計(jì)分析方法一開(kāi)始并沒(méi)有能夠在實(shí)踐中很好推廣開(kāi)來(lái)。而電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的誕生與發(fā)展,使得復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作變得非常容易,所以充分利用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù),通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件將統(tǒng)計(jì)方法中復(fù)雜難懂的計(jì)算過(guò)程屏障起來(lái),讓用戶直接看到統(tǒng)計(jì)輸出結(jié)果與有關(guān)解釋?zhuān)瑥亩菇y(tǒng)計(jì)方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學(xué)時(shí)數(shù)與達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)所需完成的教學(xué)內(nèi)容相比還是不足的。為此,可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)軟件的教學(xué)實(shí)習(xí)來(lái)達(dá)到以點(diǎn)帶面,擴(kuò)大學(xué)生視野,提高學(xué)生素質(zhì)。
為此我們建立了一個(gè)專(zhuān)用于實(shí)習(xí)教學(xué)的生物統(tǒng)計(jì)電腦實(shí)驗(yàn)室?,F(xiàn)共有50余臺(tái)電腦,并連接到校園網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)室配備有指導(dǎo)教師,負(fù)責(zé)對(duì)上機(jī)的學(xué)生答疑。除按教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行的正常實(shí)習(xí)教學(xué)外,實(shí)驗(yàn)室還對(duì)優(yōu)秀學(xué)生免費(fèi)開(kāi)放,鼓勵(lì)他們結(jié)合教師的科研活動(dòng),應(yīng)用所學(xué)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí),學(xué)習(xí)新的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí),掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決生物統(tǒng)計(jì)學(xué)問(wèn)題的技能。
(二)全方位、多層次的實(shí)踐教學(xué)。
為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,必須將本課程的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)延伸到課堂教學(xué)外,開(kāi)展全方位、多層次的實(shí)踐教學(xué)。
在原綿陽(yáng)農(nóng)專(zhuān)期間,主要在作物育種、作物栽培、動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)等課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)中,根據(jù)相關(guān)內(nèi)容加入了試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的相關(guān)內(nèi)容。
組建了西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院以后,由原來(lái)的單一農(nóng)科專(zhuān)業(yè)變成了理、工、農(nóng)三大學(xué)科均有專(zhuān)業(yè)的格局。雖然專(zhuān)業(yè)的學(xué)科歸屬不同,但有一點(diǎn)是相通的,其內(nèi)涵均屬于生命科學(xué)的范疇。以科學(xué)研究的方法進(jìn)行劃分,均屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。
掌握正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,從不確定性數(shù)據(jù)中挖掘事物的客觀規(guī)律,是實(shí)驗(yàn)科學(xué)工作者必備的技能。因此,我們將原來(lái)只是在農(nóng)科專(zhuān)業(yè)上延伸實(shí)踐教學(xué)的作法推廣到全院的所有專(zhuān)業(yè),結(jié)合實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改革,對(duì)發(fā)酵工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)、食用菌實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)等課程的內(nèi)容全部或部分改為用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)指導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),把過(guò)去單一的實(shí)驗(yàn)流程、樣品觀察或檢測(cè)實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樵囼?yàn)條件的優(yōu)化試驗(yàn),提出在不同條件下對(duì)樣品測(cè)定的比較試驗(yàn)設(shè)計(jì)、單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)試驗(yàn)結(jié)果要求學(xué)生使用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)進(jìn)行分析和討論,最后得出最佳試驗(yàn)條件。
這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革起到了一箭雙雕的作用,從專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課的角度看,改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型、綜合性實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力;從生物統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看,將課程的教學(xué)實(shí)踐延伸到課程外,彌補(bǔ)了學(xué)時(shí)的不足,更重要的是學(xué)生將自己學(xué)到的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí),轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力,知識(shí)得到很好的內(nèi)化。
此外,在學(xué)生課外科技活動(dòng)中指導(dǎo)學(xué)生選用正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中要求學(xué)生采用恰當(dāng)?shù)纳锝y(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析,寫(xiě)出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 。
通過(guò)這樣的教學(xué)實(shí)踐,訓(xùn)練了學(xué)生的統(tǒng)計(jì)思維能力,使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)這一工具的重要性和必要性,增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好用好這門(mén)工具的信心,提高了學(xué)生從復(fù)雜的生命現(xiàn)象中挖掘事物客觀發(fā)展規(guī)律的能力。
精品課程是集科學(xué)性、先進(jìn)性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的優(yōu)秀課程。作為精品課程的載體,應(yīng)具有一流的教師隊(duì)伍、一流的教學(xué)內(nèi)容、一流的教學(xué)方法、一流的教材、一流的教學(xué)管理等特點(diǎn)。與之相比,我們?cè)谏锝y(tǒng)計(jì)學(xué)精品課程的建設(shè)上,才剛剛起步,今后還要在教材建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)、科學(xué)研究等方面加大力度,將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)建設(shè)成體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學(xué)思想、符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和適應(yīng)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的需要、能夠促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展而深受學(xué)生歡迎的一門(mén)課程。
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關(guān)鍵詞:生物統(tǒng)計(jì)學(xué);教學(xué)方式;實(shí)踐教學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)48-0145-03
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)在生物學(xué)中的應(yīng)用,它是用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理、方法來(lái)分析解釋生物學(xué)中各種現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)調(diào)查資料的一門(mén)科學(xué)。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是本科生專(zhuān)業(yè)必修課,對(duì)提高學(xué)生的科研能力和綜合素質(zhì)有重要意義。生物統(tǒng)計(jì)學(xué),不僅提供設(shè)計(jì)科學(xué)試驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)的方法,而且也提供整理和分析數(shù)據(jù)、得出科學(xué)結(jié)論的方法。同時(shí),生物統(tǒng)計(jì)學(xué)也是一門(mén)理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,課程內(nèi)容廣、概念多、公式多;加上學(xué)生缺乏背景知識(shí),對(duì)該課程認(rèn)識(shí)不夠,使這門(mén)課程有教師難教,學(xué)生難學(xué)、難記、難用的“四難”課程之稱[1,2]。從2012年開(kāi)始,我校生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教研組針對(duì)課程特點(diǎn),重新確立了教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃,改進(jìn)教學(xué)方式,增加學(xué)生上機(jī)操作訓(xùn)練,使學(xué)生由傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)向掌握具體數(shù)據(jù)處理和分析方法的目標(biāo)上轉(zhuǎn)變,將過(guò)去以筆試為主的考試方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)知識(shí)測(cè)試和統(tǒng)計(jì)分析方法應(yīng)用相結(jié)合的考核制度,從源頭上使教學(xué)模式向注重人才培養(yǎng)和提高學(xué)生科研素質(zhì)上轉(zhuǎn)變。經(jīng)過(guò)教研組全體教師的努力,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平得到了大幅提升。筆者根據(jù)兩年來(lái)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)工作的實(shí)踐,結(jié)合課程特點(diǎn),對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)方法的探索和實(shí)踐作如下總結(jié)。
一、確立教學(xué)目標(biāo)、調(diào)整教學(xué)計(jì)劃
2012年前,我校生物統(tǒng)計(jì)學(xué),主要由數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的老師進(jìn)行講授,教學(xué)內(nèi)容以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為主。學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后,仍然無(wú)法將統(tǒng)計(jì)學(xué)這一工具應(yīng)用于生物學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域。針對(duì)這一情況,學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)研究決定生物統(tǒng)計(jì)學(xué)這門(mén)課程由學(xué)院相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師授課,教研組接到通知后進(jìn)行了研究部署。筆者在確立人才培養(yǎng)目標(biāo)時(shí),首先將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程定義為工具課。在確保這一基礎(chǔ)后,筆者根據(jù)我校本科生培養(yǎng)目標(biāo),將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的目標(biāo)明確為:以一線教師和科研工作中最常用的統(tǒng)計(jì)分析方法為內(nèi)容,要求學(xué)生了解現(xiàn)代科學(xué)研究的基本方法、統(tǒng)計(jì)學(xué)基本概念和主要參數(shù)的意義;理解生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和常用統(tǒng)計(jì)模型的應(yīng)用條件;掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析方法,掌握EXCEL和STATISTICA軟件操作方法,能夠獨(dú)立進(jìn)行生物學(xué)試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析,并具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
根據(jù)上述教學(xué)目標(biāo),筆者選擇合適的課程教材,制定教學(xué)計(jì)劃,將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的課程重心放在讓學(xué)生了解統(tǒng)計(jì)學(xué)的一般原理和方法、掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的原理、掌握統(tǒng)計(jì)軟件處理和分析數(shù)據(jù)的方法上。
二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,突出課程重點(diǎn)
教學(xué)內(nèi)容貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,是人才培養(yǎng)的主要落腳點(diǎn)。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容非常龐雜,筆者根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃,將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程進(jìn)行了梳理,主要以一線教師和科研工作者最常用到的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容,主要包括數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類(lèi)型、總體和樣本、數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)、概率和分布、統(tǒng)計(jì)推斷、t檢驗(yàn)、方差分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、多重比較、相關(guān)和回歸、因子分析、非參數(shù)檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。教學(xué)的重點(diǎn),是讓學(xué)生理解各種統(tǒng)計(jì)方法的使用條件和基本原理,通過(guò)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行EXCEL和STATISTICA軟件,結(jié)合生物學(xué)實(shí)例掌握各類(lèi)統(tǒng)計(jì)模型和檢驗(yàn)方法的具體操作步驟,得出統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用已掌握的生物學(xué)原理解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的科學(xué)意義。此外,我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中,會(huì)將近年來(lái)生物學(xué)方面有重要意義的一些統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和原理做簡(jiǎn)單的普及,如將系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系納入形態(tài)數(shù)據(jù)中,檢驗(yàn)形態(tài)特征進(jìn)化的譜系依賴性;利用不同地理種群的生活史特征和形態(tài)特征計(jì)算物種的表型分化,結(jié)合遺傳分化數(shù)據(jù)分析物種分化的原因等。我們通過(guò)這樣的方式,在學(xué)生心中埋下進(jìn)一步學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)學(xué)的種子,為他們以后的科研和學(xué)習(xí)提供幫助。從教學(xué)內(nèi)容上,筆者將以往所注重的統(tǒng)計(jì)原理介紹和統(tǒng)計(jì)模型推導(dǎo)的部分轉(zhuǎn)變?yōu)樽寣W(xué)生理解統(tǒng)計(jì)模型的原理和應(yīng)用條件,內(nèi)容上側(cè)重于讓學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用。因此,筆者在授課過(guò)程中,上機(jī)實(shí)習(xí)的學(xué)習(xí)時(shí)間約占整個(gè)課時(shí)的50%。根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo),生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程重點(diǎn)要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理的一般方法,并利用EXCEL和STATISTICA軟件綜合分析數(shù)據(jù)并得出科學(xué)結(jié)論。教學(xué)過(guò)程中,筆者注重生物學(xué)實(shí)例教學(xué),利用已發(fā)表文章的數(shù)據(jù)為訓(xùn)練內(nèi)容,將課程所涉及的各類(lèi)統(tǒng)計(jì)模型貫穿于實(shí)例教學(xué)中,使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí),將所學(xué)方法應(yīng)用于實(shí)際科研項(xiàng)目中,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
三、“以學(xué)生為本”,優(yōu)化教學(xué)方式
現(xiàn)代教學(xué)觀念認(rèn)為,課程是學(xué)生的發(fā)展,課程是教師與學(xué)生之間的契約[3]。這里體現(xiàn)了一種“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念,傳統(tǒng)教學(xué)較多地體現(xiàn)在對(duì)教師和教材的關(guān)注上,而“以學(xué)生為本”的教學(xué)思想,則更多地關(guān)注在課程教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中學(xué)生的參與和知識(shí)的獲得,關(guān)注在課程教學(xué)過(guò)程中為學(xué)生創(chuàng)造出充滿生機(jī)的學(xué)習(xí)、研究氛圍,為學(xué)生提供張揚(yáng)個(gè)性、充分發(fā)展的環(huán)境[4]。在“以學(xué)生為本”的教學(xué)思想指導(dǎo)下,針對(duì)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)理論性較強(qiáng),內(nèi)容枯燥、乏味等特點(diǎn),筆者在教學(xué)過(guò)程中,以多媒體教學(xué)為主,輔以傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)。教學(xué)過(guò)程,筆者為學(xué)生提供大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)挖掘數(shù)據(jù),通過(guò)小組討論等形式探究數(shù)據(jù)處理方式,應(yīng)用已學(xué)習(xí)的統(tǒng)計(jì)模型分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出科學(xué)結(jié)論。
在教學(xué)過(guò)程中,將傳統(tǒng)的教師講授模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熤v授和實(shí)例教學(xué)相結(jié)合的模式,筆者將上課的地點(diǎn)安排在計(jì)算機(jī)機(jī)房進(jìn)行,每次上課根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同設(shè)置1~2課時(shí)的實(shí)例教學(xué)。從應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法解決實(shí)際科研問(wèn)題的角度組織課堂教學(xué),以小組的形式就某個(gè)實(shí)際問(wèn)題展開(kāi)討論,教師的角色定位成課程組織者,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。例如,我們?cè)谥v解t檢驗(yàn)時(shí),前1個(gè)課時(shí),我們通過(guò)多媒體教學(xué)結(jié)合板書(shū)的形式講解t檢驗(yàn)的應(yīng)用條件和計(jì)算原理;其余2個(gè)課時(shí),我們提供一定的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和中學(xué)生考試成績(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù),以小組討論的方式要求學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)并得出科學(xué)結(jié)論。在學(xué)習(xí)相關(guān)與回歸時(shí),我們要求學(xué)生將生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)和生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)拿到生物統(tǒng)計(jì)學(xué)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),如分子量和電泳遷移距離的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以用來(lái)檢驗(yàn)蛋白質(zhì)分子量和電泳遷移距離的相關(guān)性,并預(yù)測(cè)已知遷移距離的蛋白質(zhì)分子的分子量;通過(guò)卡方檢驗(yàn)驗(yàn)證果蠅雜交結(jié)果是否符合實(shí)驗(yàn)預(yù)期等。我們通過(guò)對(duì)自己實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),讓學(xué)生深刻體會(huì)到學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要性,從而激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)和探究。
四、“學(xué)以致用”,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)是高校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié),是高校生物專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)體系的重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能及實(shí)踐技能的重要途徑。它對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,造就學(xué)生成為具有社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)人才具有特殊作用[5,6]。因此,筆者根據(jù)大學(xué)生人才培養(yǎng)目標(biāo),將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容融入到學(xué)生實(shí)踐教學(xué)中。在教學(xué)過(guò)程中,我們將整個(gè)班級(jí)按照每6個(gè)人一個(gè)小組進(jìn)行分組,在教授不同的教學(xué)內(nèi)容時(shí),給每組同學(xué)收集一定的數(shù)據(jù),采用研究型教學(xué)的方式讓學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理,并得出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。我們通過(guò)研究型教學(xué)的方式,可以使學(xué)生積極參與到教學(xué)和科研實(shí)踐中,對(duì)提高學(xué)生利用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理解決實(shí)際生物學(xué)問(wèn)題有積極的推動(dòng)作用。
此外,筆者利用動(dòng)物、植物和微生物野外實(shí)習(xí)和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際科研訓(xùn)練中。教師根據(jù)已學(xué)過(guò)的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理組織和指導(dǎo)學(xué)生在開(kāi)展野外調(diào)查和創(chuàng)新訓(xùn)練前,針對(duì)性地查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中根據(jù)已確定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和采樣工作,完成野外實(shí)踐活動(dòng)并獲得相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出科學(xué)結(jié)論。我們通過(guò)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、獲得數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和得出結(jié)論等過(guò)程,使學(xué)生更好地掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)這門(mén)工具課,提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
五、注重實(shí)效,改革考核形式
考試是教育教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié),正確理解和掌握考試的目的對(duì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和改進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量有重要意義。在以往的教學(xué)過(guò)程中,考試以筆試為主,考試內(nèi)容主要偏重于概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理和基本概念等,期末考試的成績(jī)決定了這門(mén)課的最終成績(jī)。在這種考試指揮棒的作用下,學(xué)生往往是平時(shí)松、考前緊,考后不復(fù)習(xí)。這種考試方式不能全面考查學(xué)生對(duì)各種統(tǒng)計(jì)分析方法的掌握和應(yīng)用情況,同時(shí)也不利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,學(xué)習(xí)課程后也不能將具體的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用到今后的科研或教學(xué)實(shí)踐中。為了扭轉(zhuǎn)這種局面,對(duì)學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)確、客觀、公正地評(píng)定學(xué)習(xí)成績(jī)和能力的改革勢(shì)在必行。筆者根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo),將課程最終考核成績(jī)分為以下三個(gè)部分:平時(shí)成績(jī)(占總成績(jī)的40%,主要由出勤和課后作業(yè)成績(jī)組成)、期末筆試成績(jī)(占總成績(jī)的24%,主要是生物統(tǒng)計(jì)學(xué)一些重要的概念和統(tǒng)計(jì)原理)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析(占總成績(jī)的36%,根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用EXCEL和STATISTICA軟件選擇正確的統(tǒng)計(jì)分析方法,得出可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)論)。
在教研組實(shí)施上述教學(xué)改革后,我院學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)處理和解決科學(xué)問(wèn)題的能力有了明顯提高。在大學(xué)生科研訓(xùn)練中,我們要求學(xué)生不斷地把統(tǒng)計(jì)的方法應(yīng)用到解決實(shí)際科學(xué)問(wèn)題上,使他們形成了一個(gè)不斷鞏固統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和學(xué)習(xí)新的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)的良性循環(huán)中,對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的學(xué)習(xí)有了更進(jìn)一步的提高。總之,我們通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和考核形式的一系列改革,可以有效地將學(xué)生從機(jī)械地學(xué)習(xí)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論知識(shí)向利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理解決實(shí)際生物教學(xué)和科研的實(shí)際問(wèn)題上轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生能夠在理解統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的基礎(chǔ)上,正確選擇和熟練運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法解決實(shí)際問(wèn)題。作為專(zhuān)業(yè)教師,我們也會(huì)在今后的教學(xué)中,仍需要不斷學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)理論,探索教學(xué)規(guī)律,完善教育體系,提高課程教學(xué)質(zhì)量,為培養(yǎng)具有較強(qiáng)社會(huì)適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才而努力。
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關(guān)鍵詞: 生物信息學(xué) 醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué) 課堂教學(xué)
生物信息學(xué)融合了生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的大量方法,已逐漸成為發(fā)現(xiàn)生命過(guò)程中所蘊(yùn)涵知識(shí)的一門(mén)重要學(xué)科。其基本問(wèn)題主要包括:DNA分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、分子進(jìn)化。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)作為醫(yī)科院校的基礎(chǔ)課程之一,長(zhǎng)期以來(lái)其理論和方法就廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的各類(lèi)研究中。隨著生物新技術(shù)的誕生,在推動(dòng)生物信息學(xué)發(fā)展的同時(shí),醫(yī)學(xué)研究對(duì)象也由宏觀的病人、生物組織拓展到微觀的基因領(lǐng)域,所面對(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上也都有所不同,這對(duì)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用提出了新的更高的要求。
目前,醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的很多原理和方法已成功地應(yīng)用于這些新研究之中,并在此基礎(chǔ)之上有了新的發(fā)展和改進(jìn)。如概率分布的知識(shí)與序列相似性分析、蛋白質(zhì)分類(lèi)等技術(shù)密切相關(guān);方差分析、非參數(shù)檢驗(yàn)方法經(jīng)改進(jìn)和結(jié)合后在基因表達(dá)數(shù)據(jù)的前期分析中發(fā)揮了較好的作用;而聚類(lèi)分析、判別分析、相關(guān)分析這些大家所熟知的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法更是在基因分類(lèi)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的建立中得到了廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂教學(xué)時(shí)加入生物信息學(xué)方面的應(yīng)用實(shí)例,不僅可以使學(xué)員了解本學(xué)科研究的前沿和醫(yī)學(xué)、生物信息學(xué)研究的新發(fā)展,還可以提高學(xué)員對(duì)于醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論學(xué)習(xí)的興趣,掌握先進(jìn)的生物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法,提高今后從事醫(yī)學(xué)科研的能力。下面,本文在回顧醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)授課主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上,就醫(yī)學(xué)和生物信息學(xué)中的可能應(yīng)用舉例如下:
一、概率分布
概率分布(probability distribution)是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中多種統(tǒng)計(jì)分析方法的理論基礎(chǔ)。授課內(nèi)容一般包括:二項(xiàng)分布、Possion分布、正態(tài)分布、t分布、F分布等。
借助概率分布常常可以幫助我們了解生命指標(biāo)的特征、醫(yī)學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生規(guī)律等等。例如,臨床檢驗(yàn)中計(jì)量實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的參考值范圍就是依據(jù)正態(tài)分布和t分布的原理計(jì)算得到;許多醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的“陽(yáng)性”結(jié)果服從二項(xiàng)分布,因此它被廣泛用于化學(xué)毒性的生物鑒定、樣本中某疾病陽(yáng)性率的區(qū)間估計(jì)等;而一定人群中諸如遺傳缺陷、癌癥等發(fā)病率很低的非傳染性疾病患病數(shù)或死亡數(shù)的分布,單位面積(或容積)內(nèi)細(xì)菌數(shù)的分布等都服從Poisson分布,我們就可以借助Poisson分布的原理定量地對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行研究。
在生物信息學(xué)中概率分布也有一定應(yīng)用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白質(zhì))序列的相似性分析。被研究者廣泛使用的分析工具BLAST (Basic Local Alignment Search Tool)能迅速將研究者提交的蛋白質(zhì)(或DNA)數(shù)據(jù)與公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相似性序列比對(duì)。對(duì)于序列a和b,BLAST發(fā)現(xiàn)的高得分匹配區(qū)稱為HSPs。而HSP得分超過(guò)閾值t的概率P(H(a,b)>t)可以依據(jù)Poisson分布的性質(zhì)計(jì)算得到。
二、假設(shè)檢驗(yàn)
假設(shè)檢驗(yàn)(hypothesis)是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中統(tǒng)計(jì)推斷部分的重要內(nèi)容。假設(shè)檢驗(yàn)根據(jù)反證法和小概率原理,首先依據(jù)資料性質(zhì)和所需解決的問(wèn)題,建立檢驗(yàn)假設(shè);在假設(shè)該檢驗(yàn)假設(shè)成立的前提下,采用適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)方法,根據(jù)樣本算得相應(yīng)的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量;最后,依據(jù)概率分布的特點(diǎn)和算得的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的大小來(lái)判斷是否支持所建立的檢驗(yàn)假設(shè),進(jìn)而推斷總體上該假設(shè)是否成立。其基本方法包括:u檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)、方差分析(ANOVA)和非參數(shù)檢驗(yàn)方法。
假設(shè)檢驗(yàn)為醫(yī)學(xué)研究提供了一種很好的由樣本推斷總體的方法。例如,隨機(jī)抽取某市一定年齡段中100名兒童,將其平均身高(樣本均數(shù))與該年齡段兒童應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)平均身高(總體均數(shù))做u檢驗(yàn),其檢驗(yàn)結(jié)果可以幫助我們推斷出該市該年齡段兒童身高是否與標(biāo)準(zhǔn)身高一致,為了解該市該年齡段兒童的生長(zhǎng)發(fā)育水平提供參考。又如,醫(yī)學(xué)中常??梢圆捎胻檢驗(yàn)、秩和檢驗(yàn)比較兩種藥物的療效有無(wú)差別;用?2檢驗(yàn)比較不同治療方法的有效率是否相同等等。
這些假設(shè)檢驗(yàn)的方法在生物實(shí)驗(yàn)資料的分析前期應(yīng)用較多,但由于研究目的和資料性質(zhì)不同,一般會(huì)對(duì)某些方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和結(jié)合。
例如,基于基因芯片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找差異表達(dá)基因的問(wèn)題?;蛐酒╣ene chip)是近年來(lái)實(shí)驗(yàn)分子生物學(xué)的技術(shù)突破之一,它允許研究者在一次實(shí)驗(yàn)中獲得成千上萬(wàn)條基因在設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件下的表達(dá)數(shù)據(jù)。為了從這海量的數(shù)據(jù)中尋找有意義的信息,在對(duì)基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程中,找到那些在若干實(shí)驗(yàn)組中表達(dá)水平有明顯差異的基因是比較基礎(chǔ)和前期的方法。這些基因常常被稱為“差異表達(dá)基因”,或者“顯著性基因”。如果將不同實(shí)驗(yàn)條件下某條基因表達(dá)水平的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)看作一個(gè)樣本,尋找差異表達(dá)基因的問(wèn)題其實(shí)就可以采用假設(shè)檢驗(yàn)方法加以解決。
如果表達(dá)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布,可以采用t-檢驗(yàn)(或者方差分析)比較兩樣本(或多樣本)平均表達(dá)水平的差異。
但是,由于表達(dá)數(shù)據(jù)很難滿足正態(tài)性假定,目前常用的方法基于非參數(shù)檢驗(yàn)的思想,并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。該方法分為兩步:首先,選擇一個(gè)統(tǒng)計(jì)量對(duì)基因排秩,用秩代替表達(dá)值本身;其次,為排秩統(tǒng)計(jì)量選擇一個(gè)判別值,在其之上的值判定為差異顯著。常用的排秩統(tǒng)計(jì)量有:任一特定基因在重復(fù)序列中表達(dá)水平M值的均值 ;考慮到基因在不同序列上變異程度的統(tǒng)計(jì)量 ,其中,s是M的標(biāo)準(zhǔn)差;以及用經(jīng)驗(yàn)Bayes方法修正后的t-統(tǒng)計(jì)量: ,修正值a由M的方差s2的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)得到。
三、一些高級(jí)統(tǒng)計(jì)方法在基因研究中的應(yīng)用
(一)聚類(lèi)分析
聚類(lèi)分析(clustering analysis)是按照“物以類(lèi)聚”的原則,根據(jù)聚類(lèi)對(duì)象的某些性質(zhì)與特征,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的方法,將聚類(lèi)對(duì)象比較相似或相近的歸并為同一類(lèi)。使得各類(lèi)內(nèi)的差異相對(duì)較小,類(lèi)與類(lèi)間的差異相對(duì)較大1。聚類(lèi)分析作為一種探索性的統(tǒng)計(jì)分析方法,其基本內(nèi)容包括:相似性度量方法、系統(tǒng)聚類(lèi)法(Hierarchical Clustering)、K-means聚類(lèi)法、SOM方法等。
聚類(lèi)分析可以幫助我們解決醫(yī)學(xué)中諸如:人的體型分類(lèi),某種疾病從發(fā)生、發(fā)展到治愈不同階段的劃分,青少年生長(zhǎng)發(fā)育分期的確定等問(wèn)題。
近年來(lái)隨著基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)的不斷積累,聚類(lèi)分析已成為發(fā)掘基因信息的有效工具。在基因表達(dá)研究中,一項(xiàng)主要的任務(wù)是從基因表達(dá)數(shù)據(jù)中識(shí)別出基因的共同表達(dá)模式,由此將基因分成不同的種類(lèi),以便更為深入地了解其生物功能及關(guān)聯(lián)性。這種探索完全未知的數(shù)據(jù)特征的方法就是聚類(lèi)分析,生物信息學(xué)中又稱為無(wú)監(jiān)督的分析(Unsupervised Analysis)。常用方法是利用基因表達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)基因(樣本)進(jìn)行聚類(lèi),將具有相同表達(dá)模式的基因(樣本)聚為一類(lèi),根據(jù)聚類(lèi)結(jié)果通過(guò)已知基因(樣本)的功能去認(rèn)識(shí)那些未知功能的基因。對(duì)于基因表達(dá)數(shù)據(jù)而言,系統(tǒng)聚類(lèi)法易于使用、應(yīng)用廣泛,其結(jié)果——系統(tǒng)樹(shù)圖能提供一個(gè)可視化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),直觀具體,便于理解。而在幾種相似性的計(jì)算方法中,平均聯(lián)接法(Average Linkage Clustering)一般能給出較為合理的聚類(lèi)結(jié)果2。
(二)判別分析
判別分析(discriminant analysis)是根據(jù)觀測(cè)到的某些指標(biāo)的數(shù)據(jù)對(duì)所研究的對(duì)象建立判別函數(shù),并進(jìn)行分類(lèi)的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它與聚類(lèi)分析都是研究分類(lèi)問(wèn)題,所不同的是判別分析是在已知分類(lèi)的前提下,判定觀察對(duì)象的歸屬3。其基本方法包括:Fisher線性判別(FLD)、最鄰近分類(lèi)法(k-Nearest Neighbor Classifiers)、分類(lèi)樹(shù)算法(Classification Tree Algorithm),人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)和支持向量機(jī)(SVMs)。
判別分析常用于臨床輔助鑒別診斷,計(jì)量診斷學(xué)就是以判別分析為主要基礎(chǔ)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)科學(xué)。如臨床醫(yī)生根據(jù)患者的主訴、體征及檢查結(jié)果作出診斷;根據(jù)各種癥狀的嚴(yán)重程度預(yù)測(cè)病人的預(yù)后或進(jìn)行某些治療方法的療效評(píng)估;以及流行病學(xué)中某些疾病的早期預(yù)報(bào),環(huán)境污染程度的堅(jiān)定及環(huán)保措施、勞保措施的效果評(píng)估等。
在生物信息學(xué)針對(duì)基因的研究工作中,由于借助了精確的生物實(shí)驗(yàn),研究者通常能得到基因(樣本)的準(zhǔn)確分類(lèi),如,基因的功能類(lèi)、樣本歸結(jié)于疾?。ㄕ#顟B(tài)等等。當(dāng)利用了這些分類(lèi)信息時(shí),就可以采用判別分析的方法對(duì)基因進(jìn)行分類(lèi),生物信息學(xué)中又稱為有監(jiān)督的分析(Supervised Analysis)。例如,基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析中,對(duì)于已經(jīng)過(guò)濾的基因,前三種方法的應(yīng)用較為簡(jiǎn)單。而支持向量機(jī)(SVMs)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)是兩種較新,但很有應(yīng)用前景的方法。
(三)相關(guān)分析
相關(guān)分析(correlation analysis)是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中研究?jī)勺兞块g關(guān)系的重要方法。它借助相關(guān)系數(shù)來(lái)衡量?jī)勺兞恐g的關(guān)系是否存在、關(guān)系的強(qiáng)弱,以及相互影響的方向。其基本內(nèi)容包括:線性相關(guān)系數(shù)、秩相關(guān)系數(shù)、相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)、典型相關(guān)分析等。
我們常??梢越柚嚓P(guān)分析判斷研究者所感興趣的兩個(gè)醫(yī)學(xué)現(xiàn)象之間是否存在聯(lián)系。例如,采用秩相關(guān)分析我們發(fā)現(xiàn)某種食物中黃曲霉毒素相對(duì)含量與肝癌死亡率間存在正相關(guān)關(guān)系;采用線性相關(guān)方法發(fā)現(xiàn)中年女性體重與血壓之間具有非常密切的正相關(guān)關(guān)系等等。
生物信息學(xué)中可以利用相關(guān)分析建立基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。如果將兩個(gè)不同的基因在不同實(shí)驗(yàn)條件下的表達(dá)看作是兩個(gè)變量,相關(guān)分析所研究的正是兩者之間的調(diào)控關(guān)系。如采用線性相關(guān)系數(shù)進(jìn)行兩基因關(guān)系的分析時(shí),其大小反應(yīng)了基因調(diào)控關(guān)系的強(qiáng)弱,符號(hào)則反應(yīng)了兩基因是協(xié)同關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為正),還是抑制關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為負(fù))。
四、意義
生物信息學(xué)不僅是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究前沿,更是醫(yī)學(xué)研究由宏觀向微觀拓展的重要領(lǐng)域,其研究?jī)?nèi)容已逐漸為多數(shù)醫(yī)學(xué)院校的學(xué)員了解和熟悉。而如何對(duì)新技術(shù)產(chǎn)生的生物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確合理的分析,卻成為生物信息學(xué)研究的主要瓶頸之一。
在醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂教學(xué)中引入生物信息學(xué)實(shí)例,而不僅僅局限于常見(jiàn)的醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生領(lǐng)域的例子,將難以理解的統(tǒng)計(jì)理論和方法與前沿的生物實(shí)例相結(jié)合,拓寬了學(xué)員的視野,提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣,更可以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解;與此同時(shí),使學(xué)員掌握了生物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的先進(jìn)分析方法,擴(kuò)大了學(xué)員的知識(shí)面,提高了他們今后開(kāi)展醫(yī)學(xué)科研工作的能力。
還有一些醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法目前也逐漸應(yīng)用于生物信息學(xué)研究中,諸如:遺傳算法、熵理論等等。但這些方法已經(jīng)超出了醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂教學(xué)的范圍,我們將嘗試在第二課堂或選修課中,作為補(bǔ)充知識(shí)進(jìn)行講授,供那些學(xué)有余力的學(xué)員學(xué)習(xí)交流。
參考文獻(xiàn)
1.郭祖超著. 醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué). 第1版.北京:人民軍醫(yī)出版社,1999. 238-243
關(guān)鍵詞:生物信息學(xué)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂教學(xué)
生物信息學(xué)融合了生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的大量方法,已逐漸成為發(fā)現(xiàn)生命過(guò)程中所蘊(yùn)涵知識(shí)的一門(mén)重要學(xué)科。其基本問(wèn)題主要包括:DNA分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、分子進(jìn)化。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)作為醫(yī)科院校的基礎(chǔ)課程之一,長(zhǎng)期以來(lái)其理論和方法就廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的各類(lèi)研究中。隨著生物新技術(shù)的誕生,在推動(dòng)生物信息學(xué)發(fā)展的同時(shí),醫(yī)學(xué)研究對(duì)象也由宏觀的病人、生物組織拓展到微觀的基因領(lǐng)域,所面對(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上也都有所不同,這對(duì)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用提出了新的更高的要求。
目前,醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的很多原理和方法已成功地應(yīng)用于這些新研究之中,并在此基礎(chǔ)之上有了新的發(fā)展和改進(jìn)。如概率分布的知識(shí)與序列相似性分析、蛋白質(zhì)分類(lèi)等技術(shù)密切相關(guān);方差分析、非參數(shù)檢驗(yàn)方法經(jīng)改進(jìn)和結(jié)合后在基因表達(dá)數(shù)據(jù)的前期分析中發(fā)揮了較好的作用;而聚類(lèi)分析、判別分析、相關(guān)分析這些大家所熟知的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法更是在基因分類(lèi)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的建立中得到了廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂教學(xué)時(shí)加入生物信息學(xué)方面的應(yīng)用實(shí)例,不僅可以使學(xué)員了解本學(xué)科研究的前沿和醫(yī)學(xué)、生物信息學(xué)研究的新發(fā)展,還可以提高學(xué)員對(duì)于醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論學(xué)習(xí)的興趣,掌握先進(jìn)的生物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法,提高今后從事醫(yī)學(xué)科研的能力。下面,本文在回顧醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)授課主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上,就醫(yī)學(xué)和生物信息學(xué)中的可能應(yīng)用舉例如下:
一、概率分布
概率分布(probabilitydistribution)是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中多種統(tǒng)計(jì)分析方法的理論基礎(chǔ)。授課內(nèi)容一般包括:二項(xiàng)分布、Possion分布、正態(tài)分布、t分布、F分布等。
借助概率分布常??梢詭椭覀兞私馍笜?biāo)的特征、醫(yī)學(xué)現(xiàn)象的發(fā)生規(guī)律等等。例如,臨床檢驗(yàn)中計(jì)量實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的參考值范圍就是依據(jù)正態(tài)分布和t分布的原理計(jì)算得到;許多醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的“陽(yáng)性”結(jié)果服從二項(xiàng)分布,因此它被廣泛用于化學(xué)毒性的生物鑒定、樣本中某疾病陽(yáng)性率的區(qū)間估計(jì)等;而一定人群中諸如遺傳缺陷、癌癥等發(fā)病率很低的非傳染性疾病患病數(shù)或死亡數(shù)的分布,單位面積(或容積)內(nèi)細(xì)菌數(shù)的分布等都服從Poisson分布,我們就可以借助Poisson分布的原理定量地對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行研究。
在生物信息學(xué)中概率分布也有一定應(yīng)用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白質(zhì))序列的相似性分析。被研究者廣泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速將研究者提交的蛋白質(zhì)(或DNA)數(shù)據(jù)與公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相似性序列比對(duì)。對(duì)于序列a和b,BLAST發(fā)現(xiàn)的高得分匹配區(qū)稱為HSPs。而HSP得分超過(guò)閾值t的概率P(H(a,b)>t)可以依據(jù)Poisson分布的性質(zhì)計(jì)算得到。
二、假設(shè)檢驗(yàn)
假設(shè)檢驗(yàn)(hypothesis)是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中統(tǒng)計(jì)推斷部分的重要內(nèi)容。假設(shè)檢驗(yàn)根據(jù)反證法和小概率原理,首先依據(jù)資料性質(zhì)和所需解決的問(wèn)題,建立檢驗(yàn)假設(shè);在假設(shè)該檢驗(yàn)假設(shè)成立的前提下,采用適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)方法,根據(jù)樣本算得相應(yīng)的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量;最后,依據(jù)概率分布的特點(diǎn)和算得的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的大小來(lái)判斷是否支持所建立的檢驗(yàn)假設(shè),進(jìn)而推斷總體上該假設(shè)是否成立。其基本方法包括:u檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)、方差分析(ANOVA)和非參數(shù)檢驗(yàn)方法。
假設(shè)檢驗(yàn)為醫(yī)學(xué)研究提供了一種很好的由樣本推斷總體的方法。例如,隨機(jī)抽取某市一定年齡段中100名兒童,將其平均身高(樣本均數(shù))與該年齡段兒童應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)平均身高(總體均數(shù))做u檢驗(yàn),其檢驗(yàn)結(jié)果可以幫助我們推斷出該市該年齡段兒童身高是否與標(biāo)準(zhǔn)身高一致,為了解該市該年齡段兒童的生長(zhǎng)發(fā)育水平提供參考。又如,醫(yī)學(xué)中常常可以采用t檢驗(yàn)、秩和檢驗(yàn)比較兩種藥物的療效有無(wú)差別;用2檢驗(yàn)比較不同治療方法的有效率是否相同等等。
這些假設(shè)檢驗(yàn)的方法在生物實(shí)驗(yàn)資料的分析前期應(yīng)用較多,但由于研究目的和資料性質(zhì)不同,一般會(huì)對(duì)某些方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和結(jié)合。
例如,基于基因芯片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找差異表達(dá)基因的問(wèn)題?;蛐酒╣enechip)是近年來(lái)實(shí)驗(yàn)分子生物學(xué)的技術(shù)突破之一,它允許研究者在一次實(shí)驗(yàn)中獲得成千上萬(wàn)條基因在設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件下的表達(dá)數(shù)據(jù)。為了從這海量的數(shù)據(jù)中尋找有意義的信息,在對(duì)基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過(guò)程中,找到那些在若干實(shí)驗(yàn)組中表達(dá)水平有明顯差異的基因是比較基礎(chǔ)和前期的方法。這些基因常常被稱為“差異表達(dá)基因”,或者“顯著性基因”。如果將不同實(shí)驗(yàn)條件下某條基因表達(dá)水平的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)看作一個(gè)樣本,尋找差異表達(dá)基因的問(wèn)題其實(shí)就可以采用假設(shè)檢驗(yàn)方法加以解決。
如果表達(dá)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布,可以采用t-檢驗(yàn)(或者方差分析)比較兩樣本(或多樣本)平均表達(dá)水平的差異。
但是,由于表達(dá)數(shù)據(jù)很難滿足正態(tài)性假定,目前常用的方法基于非參數(shù)檢驗(yàn)的思想,并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。該方法分為兩步:首先,選擇一個(gè)統(tǒng)計(jì)量對(duì)基因排秩,用秩代替表達(dá)值本身;其次,為排秩統(tǒng)計(jì)量選擇一個(gè)判別值,在其之上的值判定為差異顯著。常用的排秩統(tǒng)計(jì)量有:任一特定基因在重復(fù)序列中表達(dá)水平M值的均值;考慮到基因在不同序列上變異程度的統(tǒng)計(jì)量,其中,s是M的標(biāo)準(zhǔn)差;以及用經(jīng)驗(yàn)Bayes方法修正后的t-統(tǒng)計(jì)量:,修正值a由M的方差s2的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)得到。
三、一些高級(jí)統(tǒng)計(jì)方法在基因研究中的應(yīng)用
(一)聚類(lèi)分析
聚類(lèi)分析(clusteringanalysis)是按照“物以類(lèi)聚”的原則,根據(jù)聚類(lèi)對(duì)象的某些性質(zhì)與特征,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的方法,將聚類(lèi)對(duì)象比較相似或相近的歸并為同一類(lèi)。使得各類(lèi)內(nèi)的差異相對(duì)較小,類(lèi)與類(lèi)間的差異相對(duì)較大1。聚類(lèi)分析作為一種探索性的統(tǒng)計(jì)分析方法,其基本內(nèi)容包括:相似性度量方法、系統(tǒng)聚類(lèi)法(HierarchicalClustering)、K-means聚類(lèi)法、SOM方法等。
聚類(lèi)分析可以幫助我們解決醫(yī)學(xué)中諸如:人的體型分類(lèi),某種疾病從發(fā)生、發(fā)展到治愈不同階段的劃分,青少年生長(zhǎng)發(fā)育分期的確定等問(wèn)題。
近年來(lái)隨著基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)的不斷積累,聚類(lèi)分析已成為發(fā)掘基因信息的有效工具。在基因表達(dá)研究中,一項(xiàng)主要的任務(wù)是從基因表達(dá)數(shù)據(jù)中識(shí)別出基因的共同表達(dá)模式,由此將基因分成不同的種類(lèi),以便更為深入地了解其生物功能及關(guān)聯(lián)性。這種探索完全未知的數(shù)據(jù)特征的方法就是聚類(lèi)分析,生物信息學(xué)中又稱為無(wú)監(jiān)督的分析(UnsupervisedAnalysis)。常用方法是利用基因表達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)基因(樣本)進(jìn)行聚類(lèi),將具有相同表達(dá)模式的基因(樣本)聚為一類(lèi),根據(jù)聚類(lèi)結(jié)果通過(guò)已知基因(樣本)的功能去認(rèn)識(shí)那些未知功能的基因。對(duì)于基因表達(dá)數(shù)據(jù)而言,系統(tǒng)聚類(lèi)法易于使用、應(yīng)用廣泛,其結(jié)果——系統(tǒng)樹(shù)圖能提供一個(gè)可視化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),直觀具體,便于理解。而在幾種相似性的計(jì)算方法中,平均聯(lián)接法(AverageLinkageClustering)一般能給出較為合理的聚類(lèi)結(jié)果2。
(二)判別分析
判別分析(discriminantanalysis)是根據(jù)觀測(cè)到的某些指標(biāo)的數(shù)據(jù)對(duì)所研究的對(duì)象建立判別函數(shù),并進(jìn)行分類(lèi)的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它與聚類(lèi)分析都是研究分類(lèi)問(wèn)題,所不同的是判別分析是在已知分類(lèi)的前提下,判定觀察對(duì)象的歸屬3。其基本方法包括:Fisher線性判別(FLD)、最鄰近分類(lèi)法(k-NearestNeighborClassifiers)、分類(lèi)樹(shù)算法(ClassificationTreeAlgorithm),人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)和支持向量機(jī)(SVMs)。
判別分析常用于臨床輔助鑒別診斷,計(jì)量診斷學(xué)就是以判別分析為主要基礎(chǔ)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)科學(xué)。如臨床醫(yī)生根據(jù)患者的主訴、體征及檢查結(jié)果作出診斷;根據(jù)各種癥狀的嚴(yán)重程度預(yù)測(cè)病人的預(yù)后或進(jìn)行某些治療方法的療效評(píng)估;以及流行病學(xué)中某些疾病的早期預(yù)報(bào),環(huán)境污染程度的堅(jiān)定及環(huán)保措施、勞保措施的效果評(píng)估等。
在生物信息學(xué)針對(duì)基因的研究工作中,由于借助了精確的生物實(shí)驗(yàn),研究者通常能得到基因(樣本)的準(zhǔn)確分類(lèi),如,基因的功能類(lèi)、樣本歸結(jié)于疾?。ㄕ#顟B(tài)等等。當(dāng)利用了這些分類(lèi)信息時(shí),就可以采用判別分析的方法對(duì)基因進(jìn)行分類(lèi),生物信息學(xué)中又稱為有監(jiān)督的分析(SupervisedAnalysis)。例如,基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析中,對(duì)于已經(jīng)過(guò)濾的基因,前三種方法的應(yīng)用較為簡(jiǎn)單。而支持向量機(jī)(SVMs)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)是兩種較新,但很有應(yīng)用前景的方法。
(三)相關(guān)分析
相關(guān)分析(correlationanalysis)是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中研究?jī)勺兞块g關(guān)系的重要方法。它借助相關(guān)系數(shù)來(lái)衡量?jī)勺兞恐g的關(guān)系是否存在、關(guān)系的強(qiáng)弱,以及相互影響的方向。其基本內(nèi)容包括:線性相關(guān)系數(shù)、秩相關(guān)系數(shù)、相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)、典型相關(guān)分析等。
我們常??梢越柚嚓P(guān)分析判斷研究者所感興趣的兩個(gè)醫(yī)學(xué)現(xiàn)象之間是否存在聯(lián)系。例如,采用秩相關(guān)分析我們發(fā)現(xiàn)某種食物中黃曲霉毒素相對(duì)含量與肝癌死亡率間存在正相關(guān)關(guān)系;采用線性相關(guān)方法發(fā)現(xiàn)中年女性體重與血壓之間具有非常密切的正相關(guān)關(guān)系等等。
生物信息學(xué)中可以利用相關(guān)分析建立基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。如果將兩個(gè)不同的基因在不同實(shí)驗(yàn)條件下的表達(dá)看作是兩個(gè)變量,相關(guān)分析所研究的正是兩者之間的調(diào)控關(guān)系。如采用線性相關(guān)系數(shù)進(jìn)行兩基因關(guān)系的分析時(shí),其大小反應(yīng)了基因調(diào)控關(guān)系的強(qiáng)弱,符號(hào)則反應(yīng)了兩基因是協(xié)同關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為正),還是抑制關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為負(fù))。
四、意義
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:CSCD期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)