统计学实验课精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇统计学实验课，期待它们能激发您的灵感。

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关键词：PBL教学法;验证型教学法;统计学;实验课建设

0 引言

统计学专业是培养具有良好的职业道德，具备系统的统计学知识，了解统计学理论，掌握统计学的基本思想和方法，具有利用计算机软件分析数据的能力，能在经济、金融、保险和信息产业等领域从事统计调查、统计信息管理及数据处理和分析的应用型专门人才。

国务院学位委员会的第28次会议通过了新的《学位授予和人才培养学科目录（2011）》，统计学上升为一级学科，设在理学门类中。2013年9月我校数理学院招收统计学专业的本科生，我校的统计学也是江苏省重点建设学科。校院两级领导非常重视统计学专业的建设，并对专业建设工作提出了很高要求。目前，我们培养计划中开设的实验课程有《抽样技术》，《统计软件及应用》，《应用多元统计分析》，《时间序列分析》等。我校统计学专业建设目标是把学生培养成具有数据处理和统计分析基本能力的应用型人才。而统计学实验课就是要培养学生处理分析数据的能力，构建实验课程PBL教学模式对统计学专业的人才培养有着极其重要的价值和意义。

1 统计学实验课教学中存在的问题

当前，对于统计专业实验课的教学，一般院校多采用验证型教学法。实验课教学时一般是先介绍理论，学生在掌握了一定的统计分析理论后，结合统计软件的使用，验证书本上的案例，所有实验环节都在机房完成 。在我校13，14级统计专业实验课教学中，我们发现，验证型教学法是学生巩固理论知识、熟悉实验流程的基础途径，但实验的内容都是验证书本上设计好的例子、程序、结果分析。学生缺乏兴趣，不能很好的将理论应用于实践，教师缺乏创新，实验课流于形式，不利于人才培养计划的实施。因而，统计专业实验课教学的改革迫在眉睫，我们需要寻找一种能调动起学生学习兴趣的实验教学方法，PBL教学法是一个很好的尝试。

2 PBL教学法简介

PBL教学法即基于问题学习（Problem-Based Learning）的教学法，是基于建构主义理论指导下的，以复杂的、有意义的问题情境为出发点和贯穿线索，让学生通过小组协作学习形式来解决复杂的、真实的问题，从而使学习者学习到相关学科知识，并使其具备解决实际问题能力的一种教学模式。此方法是在1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创，目前已成为国际上较流行的一种教学方法[1]。

PBL教学模式的基本要素主要包含以下六个方面：

①以问题为学习的起点，学生的一切学习内容是以问题为主轴所架构的;

②问题必须是学生在其未来的专业领域可能遇到的真实的问题，没有固定的解决方法和过程;

③侧重小组合作学习和自主学习，培养社会交往发展能力和协作技巧;

④以学生为主题，学生必须担负起学习的责任;

⑤教师的角色是指导认知学习技巧的教练;

⑥在每一个问题解决后要进行自我评价和小组评价[2-3]。

我们尝试把PBL教学法应用到统计学实验课的建设中，让学生通过小组协作的学习形式来解决复杂的实际案例，让学生带着问题自主设计实验，分析处理问题，撰写报告。以学生为中心代替以教师为中心;以小组讨论代替班级授课。

3 PBL教学模式的具体实施

《抽样技术》是我校统计学专业的一门专业必修课，其中实验32学时，通过这门课程的学习学生应当能掌握各种抽样方法的特点，学会对抽样调查数据的处理，估计和分析的方法。我们首先尝试了把PBL教学模式运用到14级统计班的《抽样技术》的实验课教学中。

PBL教学模式，一般需要几个固定的环节：教师课前提出PBL问题;学生课前自主学习;学生分组实验;学生课后撰写实验报告;课后学生自我评价与教师反馈总结[4，5]。

3.1 教师课前提出PBL问题

《抽样技术》主要介绍了复杂的抽样方法的应用。教师需要提出学生感兴趣的问题。例如现在网络通讯设施的发达，学生把越来越多时间花在上网上，我们要调查“大学生上网的问题”，这是每个学生都经历的问题，容易引起学生的兴趣。教师提前一周把问题告诉学生，为了定量研究“大学生上网的问题”，可以转化为研究“大学生月平均上网时间”的调查问题。

3.2 学生课前自主学习

“大学生”是个很大的群体，对全校大学生上网问题的调查短时间几乎是不可能完成的，我们需要进行抽样调查。学生课前自主学习抽样技术以及数据分析相关知识，思考“大学生月平均上网时间”抽样方案的设计，数据收集方式，以调查部分学生9月份上网时间去估计全校学生的月平均上网时间，由此确定抽样框内容是“您9月份上网总时间是多少小时”。

3.3 学生分组实验

调查“大学生月平均上网时间”是一个复杂的抽样调查问题，需要小组的合作。14级统计两个班共88人，分成11组，每组8人，选定小组长，每组分工协作。每组讨论确定抽样方案，抽样方式，数据搜集方式，设计调查问卷，实施调查过程，获得样本单元的数据，确保原始数据的质量。每组抽样方案设计可以不一样，可以采用简单随机抽样，分层抽样，整群抽样，两阶段抽样等不同的抽样方法。数据搜集方式也可以采用电话调查，问卷调查，随访等不同方式。对于收集的原始调查数据“您9月份上网总时间是多少小时”，要核对录入系统，可以利用统计软件对数据进行处理。接着利用搜集的样本数据估计出“大学生月平均上网时间”，估计上网时间的区间，评价估计的好坏，并给出这种估计所达到的精确度，若采用不同的抽样方案可以评价它们的效果。在这一阶段，教师起到学习引导者和辅助者的责任。

3.4 学生课后撰写实验报告

调查报告要写清楚调查的目的是什么，调查对象，资料收集方式方法。对调查数据分析后推断出“大学生月平均上网时间”，给出这种估计所达到的精确度，不同的抽样方案精度和效果进行比较，对 “大学生月平均上网时间”的调查反映出怎样的 “大学生上网的问题”。

3.5 课后学生自我评价与教师反馈总结

课后学生进行自我评价和小组评价，指出自己在小组中承担的任务和担任的角色以及完成任务情况。教师针对不同小组抽样方案设计的不同，任务完成情况的差异，进一步讲解不同调查方案的差异以及适用范围，针对调查分析中小组遇到的问题及时总结。

调查“大学生上网的问题” 是一次不拘泥于课堂的综合性试验，我们把PBL教学法应用在《抽样技术》的实验课教学中，不仅教会学生如何进行完整的抽样调查培养他们数据处理和统计分析的实践能力，还锻炼了自主学习综合运用知识和小组协作能力。

4 PBL 教学模式的评价

通过对实验课教学过程的观察，PBL教学法应用在14级统计班的《抽样技术》实验课教学中收到了很好的效果。

首先，它为学生们营造了一个轻松、主动的学习氛围。

PBL 模式的课堂教学，能够充分调动学生们的积极性，使其能够自主地、积极地畅所欲言，充分表达自己的观点，同时也可以十分容易地获得来自其他同学和老师的信息。这种模式可使有关课程的问题尽可能多地当场暴露，在讨论中可以加深对正确理论的理解，还可以不断发现新问题，解答新问题，使学习过程缩短，印象更加深刻。它不仅对理论学有益处，还可锻炼学生们多方面的能力，如文献检索、查阅资料的能力，归纳总结、综合理解的能力，逻辑推理、口头表达的能力，主导学习、终身学习的能力等。PBL教学法的实施为学生掌握系统的知识和基本技能提供了系统化的思路和科学的实践。

其次，从教师的发展角度看，促使教师主动担负起学生学习引导者和辅助者的责任。

教师将逐渐摆脱教案的控制，课堂教学中发生一切将变得不可预测，充斥着学生知、情、意、行的充分经历和体验知识发生发展的全过程。对学生在思考、探究、互动交流过程中所偶然或必然爆发出的创新、协作、质疑火花，也受到了教师前所未有的关注[6]。

我们对于PBL教学法的尝试还不止如此，以后我们会把这种尝试大胆地应用于统计学专业其他实验课的建设中去。

参考文献：

[1]杨晓卿.64位诺贝尔经济学奖获得者学术贡献评介[M].北京：社会科学文献出版社，2010.

[2]崔炳权，李春梅，何震宇，等.PBL教学法在生物化学实验课教学中应用的探索[J].中国高等医学教育，2007（1）：7-8.

[3]基于PBL教学模式的“基础物理实验网络课程”[J].实验室研究与探索，2013，（6）：334-337.

[4]朱枫.国内项目教学法的研究[J].教育理论与实践，2010（9）：54-56.

[5]张开暗，郭毓麟，易剑英.项目教学法实施中的基本问题探讨[J].教学研究，2011（2）：10-11.

[6]李丽萍，PBL课程改革中教师实践共同体的构建与思考[J].中国高教研究，2010，（9）：90-91.

基金项目：

本文受“徐州工程学院高等教育教学研究课题资助-PBL教学法在我校统计学专业实验课建设中的研究（项目号YGJ1452）”。

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    1.对象与方法

1.1对象选取某医科大学拟开展医学统计学实验课教学的2006级和2007级的学生作为调查对象，专业包括预防医学、妇幼卫生、临床医学、卫生事业管理和本硕连读，按照实验课分班，分别从这些专业选取一个班级进行调查，共调查325名学生。

1.2 方法在完成一个学期的医学统计学实验课教学后，采用自编调查表对学生进行问卷调查。内容包括调查对象的一般情况、对带教老师的要求、对教学方法的要求、对教学时间的要求、对教学内容的要求、对教学的满意程度等，共设21个条目。共发放问卷325份，回收325份，回收率为100%。

2结果

2.1 调查对象的基本情况调查对象的基本情况见表1。

2.2 医学生对医学统计学实验课带教老师的要求75.4%的学生希望教师年龄在30~50岁之间，68.3%的学生希望带教老师的学历在硕士及以上，80.0%的学生希望带教老师的职称在副教授及以上，仅有34.2%的学生希望采用双语教学，87.3%的学生希望1~2名老师带教实验课，见表2。

2.3 医学生对医学统计学实验课教学方法、时间和内容的要求86.5%的学生希望实验课程教学采用多媒体与传统教学结合的方式，86.8%的学生希望实验课多开展相互讨论，96.9%的学生希望采用案例教学，70.7%的学生希望每次实验课时间安排为三节课，72.4%的学生希望实验课理论讲解时间为30~40min72.9%的学生希望增加软件操作方面的实验内容，89.8%的学生希望增加更多先进统计技术和知识，见表3。

2.4 医学生对医学统计学实验课教学及其教学要

素重要性的认识79.0%的学生认为实验课有助于提升自身能力，96.9%的学生认识到实验课的重要性，94.4%的学生认为实验课中需要老师的指导，教学要素的重要性排序依次为教师示教、分组练习、实践能力培养、针对性辅导、创新能力培养、理论回顾和总结。

2.5 医学生对医学统计学实验课教学效果的评价56.3%的学生对目前带教老师感到满意，但仅21.9%的学生对目前实验课程设置感到满意，39.1%的学生对目前实验课教学感到满意，55.6%的学生认为目前的实验课内容安排少了，见表4。

3讨论

教学评价是现代教育科学的三大领域之一，许多高校都把教学评价作为实现教育目标，提高教学质量的重要手段和有力杠杆[3]。教学评价具有价值判断和信息反馈功能，是改进和控制教学过程的有力工具和有效手段。本次调查较全面地反映了医学生对医学统计学实验教学的需求及满意度，尽管学生的评价也有部分偏颇之处，但仍可反馈出重要的教学信息。

本次调查有4.3%的学生对目前带教老师不满意75.4%的学生认为教师年龄在30岁~50岁之间最为合适，80.0%的学生要求带教老师的职称在副教授及以上,68.3%的学生要求带教老师的学历在硕士及以上，87.3%的学生认为实验课由1~2名教师带教最为合适。从中可以看出，医学生对医学统计学实验课带教老师的年龄、学历、职称等方面都提出了很高的要求，这与目前师资情况仍有部分差距，目前医科院校医学统计学实验课的带教老师多为资历较低的年轻老师和研究生。所以，学校一方面要提高这些年轻老师和研究生的教学水平;另一方面要多安排副教授及以上的教师带教实验课。

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《统计学》作为经济管理各专业的一门专业基础课程，是教育部规定的经管类专业十门核心课程之一，主要讲授基本统计理论，为经济研究提供资料调查与整理、统计定量分析方法，以揭示经济现象的统计规律性。作为一门方法论学科，统计学具有应用性、实践性特点。近年来，《统计学》实践教学越来越受重视，实践教学学时数不断增加，越来越多的教师及管理人员意识到《统计学》实践教学在培养学生分析解决本文由收集整理问题能力方面的重要性，纷纷进行实践教学改革。

1 《统计学》实践教学中存在的主要问题

1.1 实践教学体系不完善

我国大学一般是以学科—专业—课程路径来设置专业与设计大学课程，从学科逻辑出发制定相应的人才培养方案，将学科体系和专业知识以课程形式呈现并传授给学生。当前，我国大学各专业人才培养方案仍以理论课为主，实践教学所占比例一般不足20%，实践教学体系不完善。受人才培养方案总学分限制，《统计学》课时安排多为48学时，课程教学内容较多课时又不够情况下，教师只好压缩实践教学学时。其次，许多高校教师使用的多是偏重理论讲解的教材，鲜有配备专门实践教学教材；教学大纲的编写多针对理论课，对实践教学的描述较为简略，客观上导致《统计学》课程理论教学与实践教学脱节，难以衔接，教学效果差强人意。

1.2 缺乏有效的实践教学考核方式

目前大部分高校《统计学》授课教师采用综合成绩来评定学生成绩，期末考试成绩占总成绩的权重多为70%，平时成绩（一般指出勤率、课后练习题完成情况、课堂问答等占20%左右）和上机课成绩（一般占到10%左右）在总成绩中所占比例过小。其次，期末考试多采用闭卷考试，导致学生在期末复习时死记硬背公式，漠视统计方法的应用。

1.3 学生实践能力不足，缺乏可雇佣性

部分《统计学》任课教师思想观念陈旧，将实践教学理解为习题课，或者是单纯的上机课，安排学生完成练习册，或是照着书上操作步骤在计算机上简单演示一遍，学生只知其然不知其所以然，不会运用统计学的思维和方法去分析和解决实际问题，实践能力不足，难以将所学统计方法用于经济现象的分析中去，缺乏可雇佣性。例如在进行统计调查时，不懂选用何种方法收集资料，如何进行概率抽样。

2 《统计学》实践教学设计思想

近年来，随着高校扩招大学毕业生人数陡增，2013年将近700万大学生毕业，相比而言就业岗位增加有限，这导致用人单位在选拔人才时特别看重学生能力，尤其是可雇佣性技能。约克（yorke，m.）认为可雇佣性即“使个人能更好地就业并使他们成功胜任所选择职业的一组能力、理解力和个人特质”。可雇佣性是一个较为抽象的概念，为了对其进行更细致的分析，国外学者将其细化为可操作的指标—可雇佣性技能。比较有代表性的是约克（yorke，m.）等提出的usem模型，在该模型中，可雇佣性由理解力、技能、自我效能、元认知4个部分构成。

奈特（knight，p.t.）等认为可雇佣性教育应该融合进课程，而且只有整合进课程时才会得到最大程度的开发。就如何融入课程，代表性观点有瓦伦（warren，d.）的三分法和奈特（knight，p.t.）等的五分法。瓦伦（warren，d.）认为将采用独立式、半整合式或整合式将可雇佣性的培养融入课程。奈特（knight，p.t.）则提出将可雇佣性嵌入课程的五种方式：“将可雇佣性融入全部课程”，“将可雇佣性融入核心课程”，“在课程中融入基于工作的或者与工作相关的内容”，“在课程中设计专门的培养学生可雇佣性技能的模块”，“与课程并行的、基于工作的或工作相关的学习”。

《统计学》作为一门实务性较强的专业基础课程，在经济管理类人才培养中具有十分重要的地位和意义。其实践教学的基本出发点是立足理论、强化操作，突出应用，将对学生可雇佣技能的培养融入课程；在课程中融入基于工作的或者与工作相关的内容，充分利用现代统计分析方法解决经济管理中的实际问题；在课程中设计专门的培养学生可雇佣性技能的模块，强调实践教学在学生可雇佣性技能培养方面的重要性。

3 可雇佣性视域下《统计学》实践教学改革

3.1 完善实践教学体系

从统计学学科逻辑出发，将学科体系和专业知识以课程实践教学形式呈现并传授给学生。一是适当增加《统计学》实践教学学时，强调统计分析软件在教学中的重要性，注重培养学生分析问题和解决问题的能力。二是针对各学校生源特点编写专门的《统计学》实践教材，从各学校实际出发培养学生可雇佣能力。三是完善《统计学》实践教学大纲，强调教师对课程的理解和对有关课程专业知识的研究，并结合培养学生可雇佣性技能开发实践教学大纲。

3.2 实践教学环节模块重组

依据培养学生可雇佣性原则，对实践教学环节进行模块重组。将《统计学》实践环节模块化为上机操作环节、课

题申报环节、学年论文和毕业论文环节。

《统计学》上机操作环节主要在各实验室进行，着重于帮助学生增加理论教学环节的感性认识，利用excel、spss、sas等统计软件对统计数据进行定量分析，提高学生动手操作能力。

课题申报环节一般在课程教学中后期进行，学生在授课教师的指导下，利用所学知识就经济管理中感兴趣的问题开展课题申报，设计调查方案、收集数据并进行统计分析，撰写调查报告和项目报告等实践活动，全部由学生自行完成，强调学生学习自主性，注重统计学知识的迁移性。通过课题申报环节，不仅提高了学生运用统计相关理论知识分析和解决问题的能力，而且加深了他们对统计学课程的理解，认识到统计学不是一堆复杂的公式加统计软件，而是一种思想，是认识社会经济现象的重要工具，从而真正建立起统计思维，并将其转化为自身的可雇佣性技能。

学年论文和毕业论文环节。学生学习完《统计学》课程后，通过e-mail、qq、课程教学网站等多种方式和渠道与授课教师保持长期联系，在学年论文和毕业论文写作过程中遇到统计数据处理的问题，随时进行咨询，授课教师可进一步指导学生如何应用统计学知识和统计方法解决实际问题。

3.3 改革实践教学方法

采用案例教学与参与式教学相结合方式进行教学。首先，授课教师对教学重点进行透彻解析，使学生能举一反三。在此基础上，结合任课教师的科研工作，编制课堂教学案例，通过案例教学使学生能够较快地领会相关教学重点，使得本课程的应用导向、可雇佣性导向能够真正落到实处。其次，在课题申报环节，要求学生以小组为单位进行课题申报，实践整个数据收集、分析和解释的过程，并通过课堂讨论环节进行交流，充分调动学生学习积极性，提高分析问题和解决问题的能力，培养可雇佣性技能。

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［关键词］ 统计学； 实践教学； 专业技术应用能力

统计学课程是企业管理、市场营销、财务会计、统计等专业的一门重要的技术基础课，它是专门研究客观现象的数量方面，探索数量关系的内在规律性，表现其数量特征和数量关系，以达到对客观事物的发展认识的一门科学。为此，在统计学课程的教学中必须加强实践教学，了解其研究对象的某种数量特征和数量的规律性，并熟悉和掌握对该现象的数据进行收集、整理和分析的活动过程，从而培养学生统计技术应用能力和职业素质，体现出高职教育的本质特色。

一、加强统计学实践教学的必要性

首先，根据地方经济发展状况和对人才的需求，高职统计教育培养目标是从事各种统计调查、统计整理、统计分析、计算机预测与推算等工作的人才。就其工作性质而言，对统计知识掌握的面要宽，面面俱到。能够做到上岗顶用，胜任岗位工作。因此有较强的实践能力和过硬的动手能力是高职学生在人才市场竞争中取胜的关键。

其次，高职学生毕业就业后，面对各种经济现象发展变化的情况和企业及消费者对产品市场占有率及需求变动分析，这就要求学生利用在校学习的统计理论知识，解决工作中遇到的实际问题。要想培养出适合企业工作需要的职业性人才，就要加强实践教学，培养学生统计专业基本技能和分析能力。

第三，统计学课程实践教学过程中采取案例教学、课程实验、社会实践调查以及校外实习等方法，对于学生自身能力的培养以及对所学知识的有效利用十分重要。尤其是随着多媒体技术在教学中的应用，更有利于实现数据的统计分析，使抽象的内容变得形象化、具体化，更有利于实践教学的有效进行，进一步加深学生对知识的理解。

二、统计学实践教学方法

1. 案例教学法的应用

对统计学这种应用型学科来说，案例教学法无疑是最为生动有效的实践教学法。案例教学法就是教师根据以往的经验总结出的一种有效的教学方法。案例包括课堂教学案例和综合模拟案例两种。在应用案例教学法时，教师应选用一些真实的材料对学生进行训练，让学生掌握分析问题的思路，更好地去解读计算结果，从而达到深刻理解并灵活应用的目的。课堂案例教学是对课堂教学的一种重要的补充，它是连接统计学理论与实践的重要桥梁。教师在教学过程中主要以培养学生分析处理实际问题的能力为中心，根据所学的相关内容选用一些合适的案例来为教学服务。通过案例教学法不仅能够实现理论与实际的有效结合，还能够将抽象、枯燥的理论形象化、具体化，更有助于学生对相关知识的理解与掌握。

在关于获取资料方法的讲解中，可以选择合适的分组标志进行分组，然后通过计算机进行整理，并编制出相关的统计表，最后绘制出统计图。然后再为学生提供一份调查原始资料并提出相关的要求，让学生自己动手完成，并通过统计图表来反映其整理的结果。通过这种方法有助于培养学生调查实际问题、独立分析问题的能力，使学生能够更好地掌握所学的知识。

2. 模拟实验法在统计实践教学中的应用

模拟性的教学方法对提高学生的实际应用能力所产生的作用也是非常显著的。这种教学方法不仅提高了学生的实际动手能力，更有助于加深学生对理论知识的掌握。在对统计学进行教学时，应注重加强统计实验室的建设力度，配备一些比较先进的计算机设备以及一些富有经验的实验辅导教师，并引进一些现今应用广泛的统计软件，使抽象的内容具体化、形象化，以便学生的理解与掌握。随着课程教育体制的不断改革，在教学过程中更加重视实现理论与实践的有效结合。

通过现代计算机技术实现一系列的模拟实验，可以实现模拟统计工作的全过程，通过对资料的收集、整理、分析和加工统计全过程的演练，使学生能够更好地理解相关的概念及定义。实际上这属于一项综合的训练活动，不仅涉及对实际问题背景的判断以及统计方法的选择与运用，还涉及对相关统计软件的操作以及对所得计算结果的理解与分析。使学生能够掌握分析实际问题的思路，知道需要解决什么样的问题，通过什么方法去解决，并能够根据所计算的结果进行分析讨论，进一步加深对问题的理解与掌握。通过模拟实验法可以为学生将理论知识转化为实践能力提供很好的教学平台。

3. 扩大校外实习的基地建设

为了实现各种不同的教学计划，学校还可以选择相关的企事业单位作为实习基地，在教学过程中更好地实现理论与实践的有效结合。根据所要实习的内容安排合适的实习地点，有助于提高学生的职业能力，从而更好地适应社会发展的需要。另外，为了更好地保证实习的学生与实习岗位的有效配合，避免出现人多岗位少，可以采取轮岗实习、角色实习等形式，实践教学必须要为学生提供足够数量与规模的实习基地。

学生在企事业单位实习，会给企事业单位带来一定的问题，比如需要安排相关业务人员进行指导。因此，学校应加强与这些企事业单位的沟通，并为他们提供相应的服务工作，比如员工的培训和信息咨询等，学校还可以与实习单位做一些相关的联合性课题，从而既能够为企事业单位创造效益，还有助于解决学生的实习问题。

4. 要提高教师的实践教学能力

教师的实践教学能力直接关系到职业教育能否取得成功。教育体制的不断改革以及多媒体技术在课堂教学中的普及应用，对教师也提出了很高的要求。教师不仅要具备分析问题、解决问题的能力，还要对学生所采用的不同方法以及所得结论进行评价。教师应熟练地使用计算机，能够真正将计算机作为自己备课、授课以及组织教学活动的重要工具。还要将自己的一些创新思维融入到多媒体的课件中，从而不断提高学生的理解能力和创新能力。在统计实训的环节，教师应不断提高自己组织整个统计调查过程的能力，特别是运用高科技手段收集信息的能力。由此可见，教师应不断提高自己的教学水平，并探索各种有效的教学方法，切实培养出符合社会需求的高职教育应用型人才。

三、实践教学的预期效果

（1） 加强实践教学，激发高职学生对本课程学习的兴趣，培养学生统计工作实践能力。

（2） 加强实践教学，培养学生分析问题、解决问题的能力，充分发挥统计信息的搜集、整理、咨询和监督的功能。

（3） 积极实践应用计算机从事统计工作，加快实现统计软件的更新换代及多媒体技术的普及。

主要参考文献

［1］ 张晓庆，赵鹏，黄剑桥． 统计学课程的实践教学探讨［J］． 大连民族学院学报，2006（4）．

［2］ 韩桂兰． 统计学课程实践教学改革的探讨［J］． 吉林省经济管理干部学院学报，2008（4）．

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作为经济类和管理类专业的核心课程，统计学为其他科学提供从量的方面着手研究客观事物的方法和理论。统计方法是为适应各门科学的客观需要而产生的，它形式多样、内容丰富，其目的在于使自己成为其他有关科学和实践工作者认识客观现象的强大武器。在教学实践中培养学生统计思维能力，可以使统计思维和统计知识得到更好的推广和应用，能够提高统计思维的效果，使学生自觉地对事物的数量方面产生兴趣，乐于进行数量分析，进而使统计思维在经济生活中发挥应有的作用。统计学是经济、管理类专本文由收集整理业学生的专业基础课，同时也是历届学生普遍反映比较难学的一门课程。因此，教师如何教好这门课，学生如何学好这门课，如何搞好统计学课程的教学，就成为摆在我们面前的一个非常重要的课题。

研究性教学概述

1.研究性教学的内涵

研究性教学是相对于传统接受性教学方法而言的一种现代教学方法，是借鉴科学研究的方法，与学校课堂教学的实际结合起来，创造性地推出的一种新的教学方法。具体来说，研究性教学法至少具有以下内涵：一是实行教学与研究的有机结合，人才培养与学科建设的有机结合；二是发挥学生的主动性，让学生有机会参与研究工作，培养学生的创新意识和研究能力；三是教学过程中通过优化课程结构建立一种基于研究探索的学习模式，在教学科研结合的氛围中，教师和学生间相互交流，师生互动；四是提供教师、学生研究问题的条件，激发创新的欲望；五是教学的目标不在于必须得出一定的结果，而在于其研究、探讨的过程，培养学生多方面的能力，从某种意义上讲过程比结果更为重要。与强调知识传授和注重知识蓄积为特征的传统教学模式相比，研究性教学更多地体现了一种以促进学生发展、培养学生自主创造能力为根本价值追求的教学模式[1]。

2.研究性教学的特点

（1）学生学习的探究性。研究性教学在教学过程中通过提出问题、设立课题，引导学生提出不同看法和观点，鼓励学生通过查阅资料、开展实验、讨论分析来验证书本知识，解决现实问题[2]。学生在这种探究活动中，科学研究思维方式得到训练，学习兴趣得到培养和提高。

（2）老师组织的开放性。包括组织形式上的开放性和内容组织上的开放性。形式上，要求老师不要局限于讲台上，而是深入学生中间进行探讨和互动。内容上，要求教学内容不能局限于教科书中。在研究性教学中，问题的提出和课题的设计等都与学生生活和社会现实密切相关，而问题的解决和课题的研究需要大量依赖教材、学校以外的知识和资源。

（3）教学活动的实践性。研究性教学十分强调实践。一方面，教学内容与社会生活实际和科学研究进展紧密结合，社会生活中的重大现实问题常常是学生课堂讨论问题和开展课题研究的源头活水；另一方面，研究性教学强调学生的亲身实践，注重学生的广泛参与，提倡学生开展调查研究，深入农业生产一线，鼓励学生在科学研究的基础上发表自己的见解和看法[3]。

统计学课程教学实施研究性教学的必要性和可行性分析

1.必要性

（1）统计学课程内容安排缺乏对学生专业背景的考量。表现为沿用老教材闭门教学，无视会计、营销、商务管理、电子商务、物流等各个专业的实际需要，使其实用性无法得到充分体现，失去了应用学科的特色。

（2）统计学课程重理论、轻实践。教学过程中，偏重于理论的阐述，很少给予学生动手解决问题的机会。这导致很多学生不会运用统计学的思维和方法去看待和解决实际问题；决策时只考虑到某种情况的可能性而不知根据统计数据作出客观判断；进行调查时,不会选用正确的调查方法获取资料等。

（3）统计学课程教学与统计软件应用的结合力度不够。数据的搜集、处理、分析须借助于相关的统计软件（如excel、spss、eviews、sas等）来实现，所以如何使用这些软件与掌握统计理论同样重要。在实际教学中，统计软件的应用被忽视，导致学生应用统计软件处理问题时，不知从何下手，即使依葫芦画瓢，把数据置入程序，也不能判断结果的好坏与正误等。

（4）教师自身的统计学应用能力不足。我们的教师基本上是从学校来到学校，自身缺乏实践教学环节的训练，很少了解和掌握企事业单位、政府统计部门的统计是如何实现的，因此在培养学生实践能力方面存在难度，会出现“力不从心”，教学过程中的统计应用也只能是一些理论上的应用，与实际应用差距甚大。

（5）课程考核内容和方式陈旧。现有考核形式仍采用

传统的闭卷考试形式，学生往往采取机械性的记忆通过考试，至于如何应用则无心顾及。

基于以上问题考虑，现有的统计学教学还不能满足学生个性发展的需要，必须对其进行改革，实施研究性教学是解决这些问题的有效手段。

2.可行性

（1）统计学知识需要探究性学习。统计学知识可分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识三类。陈述性知识是有关统计学“是什么”的知识，如统计学概念，什么是时间数列，统计指数等。这类统计知识，学生通过听讲或阅读就可以掌握和记忆。程序性知识又称为操作性知识，回答“怎么做”的问题，如有关操作，程序，步骤方法等方面的知识，涉及到学生掌握统计知识的技能和方法等方面的知识，如怎样编制统计指数，如何用时间数列进行动态趋势分析等。策略性知识是回答“为什么”的问题，如统计学产生和发展过程的知识等，后两类知识，特别是程序性知识单靠老师的讲解很难让学生掌握，而通过学习者亲自参与探究或实践，能更好地掌握。这种从实践中获得的统计知识，学生更能容易理解和记忆，并更容易被应用到实际之中。

（2）统计学课程内容需要开放性教学。统计学老师在课堂讲授时，可以在学生中来回走动，及时收集学生的反馈信息，密切地和同学们进行交流。学生也可以自愿组成小组来向老师提问或针对老师提出的问题进行及时讨论。统计学的教学内容都与经济生活联系紧密，教师可以通过目标的制订，引导学生在既定教学框架下面，进行统计调查、统计整理和统计分析，而调查及整理的内容自己可以结合自己的专业和个人爱好进行灵活地选择，只要完成学习目标就算完成任务。

（3）统计学是一门实践性很强的课程。统计学本身是一门实践性极强的方法论学科，应用范围十分广阔，在生产、生活、学习中无处不用到统计。统计与其他学科教学相比更强调“用什么”、“怎么用”，统计教学更为重要的是要突出教师如何引导学生运用所学知识去解决实践问题，把统计知识运用到市场经济活动中去。

研究性教学法在统计学教学中的实施

1.统计学研究性课堂教学实施模式

（1）教师提出研究性学习目标和要求。由教师根据教材创设问题情境，向学生提供研究的基本素材，提出研究目标与要求，指导学生根据问题情境提出有价值的可研究的问题。所创设的问题情境应有利于学生进行研究性学习，促使他们获得更多的统计知识，经历更多、更真切的统计体验，提高统计能力。

（2）学生研究性学习。要求学生以原有的知识经验为基础，提出解决问题的一些初步想法，自主地学习与问题相关的内容，积极地去发现和再创造。问题研究的目的，不仅在于让学生获得数学知识，更在于让学生在探究、分析、讨论过程中，充分展示自己的思维过程及方法，揭示知识规律和解决问题的方法、途径，学会相互帮助，实现学习互补，增强合作意识，提高交往能力。

（3）老师引导。教师引导在研究式教学中是一个贯穿始终的环节，它对于学生的学习起着方向性的指导作用。但在研究性教学中不再是把问题的答案直接告诉学生，而是采用启发式，提供解决问题的思路，引导学生找到解决问题的方法；学生也不再是简单地听或记，而是在已经预习的基础上，把所要探讨的问题与教师的提示相结合，主动思考。加强师生互动，实现教学相长。

（4）组讨论。各小组分组讨论，由各小组推荐代表汇报解决问题的过程，在黑板上列出研究成果，师生共同对所有的成果进行分析汇总，寻找规律，对知识进行提炼与总结，为下一步学习作好充分的准备。

（5）社会调研。研究性教学不是局限于狭义的课堂，而是以整个社会为课堂。当学生掌握了一定的理论后，围绕统计学学习的需要，有针对性地到一些典型区域进行调查研究，有利于学生增加对问题的感性认识，扩大思路，提高认识和解决现实问题的能力。考察不能仅仅是实地观察的过程，而应渗透着对现象实质的思考。调查结束后，形成调研报告，全班交流，组织答辩，对发现和存在的问题进行研究探讨。

（6）总结、巩固和提高。这一阶段既要对前5个阶段探究活动的基本收获进行总结，对学生在统计研究过程中体现出来的态度、能力、信念给予确认，对学生在

学习和社会调查过程中体现出来的团结协作、共同研究、发挥集体智慧、共同进步的理念给予充分肯定；又要得出结论，提炼问题，使每一个学生都能灵活运用所学的知识，拓宽思路，体验成功和探索创新，从而提炼和升华思维，建构起自己的知识体系，为学生以后解决类似或相关问题提供帮助。

2.统计学研究性教学的考核模式

研究性教学强调学生在独立的主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中，吸收知识、应用知识、分析问题、解决问题，从而提高学生的各方面素质。如果缺乏行之有效的评价手段，自始至终教师只是口头泛泛地评价学生的表现，会使学生误认为对于平时任务的参与是大锅饭，只要参加了就行，这样，积极参与的学生会感到难以体现自身的成功与满足，从而失去了继续探究的热情。而在活动中态度不认真的学生更认为参不参与是无所谓的，结果研究性教学很可能就难以继续。如果在评价学生参与研究性教学时，将活动成绩与期末总评挂钩，情况就会大有改观。我们的做法是，统计学原理研究性教学要注重过程性评价，将学生参与研究性教学的表现经过量化纳入期末总评，最终分数由两部分组成，即期末考试成绩占40%，学习过程占60%。平时每进行一项内容，教师有相应记录，力求做到尽可能地公开、公正、公平，各项内容教师接受学生异议并负责解释。

经过几个学期的实践，大部分学生对于此评价模式感到满意，在课堂表现与课后任务的完成上都很努力，学生科研能力得到大幅度提高，骨干学生成为本系大学生科研创新的主力。表1列出了考核改革后三年与改革前两年浙江农林大学天目学院会计学专业学生考核成绩对比情况。从表中可以看出，各届学生的成绩分布均呈现良好的正态分布；平均成绩和及格率在改革后有了一定的提高；标准差相对稳定，但改革后还是有一定的提升，说明改革后的考核方式能够更好地区别学生对知识掌握和应用程度。经过考核方式的改革，我们发现学生在知识的综合运用、 科研思维、 创新能力方面有了显著提高。学生在课堂上表现积极， 勇于提问，大胆与教师交流，尤其在课程论文汇报课上更是思维活跃，表现突出。

篇6

关键词：生物统计学；统计思维；应用意识

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0191-03

生物统计学是利用概率论和数理统计的原理和方法研究生物数量性状变化规律的一门学科，是应用数学领域的重要学科分支[1]。它涵盖了生物学试验设计、数据收集和数据整理、统计分析方法的选择以及统计结论的得出与解释等内容。生物统计学不仅广泛应用于传统的生物学、生态学、医学、药学和农学等各学科专业中，也是现代分子生物学研究中数据分析的重要工具[2]。数据分析与处理能力是当今生物学领域科研工作者的必备技能之一，且随着生物组学时代的来临，生物统计学的应用更加广泛和深入，生物统计学在高校生物学课程体系中的位置也愈发重要，肩负着培养学生数据分析技能和科研素养的重要使命。因此，生物统计学已成为我国高等院校生物科学类专业的一门基础课程，也是广东海洋大学水产养殖学专业的一门专业必修课。

然而，生物统计学课程不同于其他的理论基础课和专业课，其最大特点是概念抽象、公式复杂、计算烦琐，是一门教师和学生普遍反映难教、难学、难懂的课程，这也导致学生缺乏学习兴趣和动力，难以取得预期的教学效果[3]。为此，本文将结合笔者近年来水产生物统计学的教学实践，就如何培养学生统计思维能力和应用意识进行分析和探讨，以期为水产生物统计学课程的教学提供一定的参考。

一、统计思维能力培养

生物统计学作为一门工具学科，是一种思维方法（或统计思想）在生物学中的应用。学习生物统计学就是要学会利用统计思想分析问题和解决问题。姚亮等（2015）归纳了四条统计思想，分别是或然性思想、小概率原理、大概率原理和信息最大化原理。这些统计思想存在于生物统计学理论体系的各个角落，共同构成了统计学学科的思想基础。为此，生物统计学的课堂中，教师应将核心统计思想的阐述贯穿于基础理论知识讲解中，努力帮助学生理解复杂统计理论和方法的思想本质。

1.注重核心统计思想的讲解是培养学生统计思维能力的首要任务。生物统计学教学活动中，由于较多的数学推理与计算等难点需要讲解，因此会占用教师较多的授课时间和精力，从而面临能力培养难于知识传授的困境，这就与“知识传授与能力培养”的高等教育课程基本培养目标相违背。另一方面，正是因为生物统计学课程较大的教学与学习难度，才更需要学生掌握核心的统计学思想及应用统计学思想思考问题的思维模式，这样才有助于学生更深层次地理解理论性较强的具体统计理论与方法，并将其灵活运用于解决各种实际科研问题。

举例来说，若某事件发生的概率很小，其在一次（或极少次）试验中几乎不可能发生，统计学上将该事件称为小概率事件。小概率事件对应的小概率原理是假设检验理论的思想基础，几乎所有假设检验的推理均是依据小概率原理来进行的。具体来说，首先假定原假设成立并进行检验统计量的计算，推导出其为一小概率事件，那么依据小概率原理则有理由相信原假设在概率上是不成立的；反之，若无小概率事件的发生，则无充分理由质疑原假设。显然，小概率原理是假设检验理论最为关键的思想基础。倘若教师在讲授假设检验理论之前注重小概率事件原理的讲解，便能帮助学生更好地理解统计推断的推理过程和判断依据。同样，注重或然性现象（随机性现象）、大概率原理以及信息最大化原理等统计思想的讲解，对于帮助学生透彻理解统计学基本理论、培养学生统计思维能力均具有十分重要的作用。

2.模型构建训练及实例结合教学是培养学生统计思维能力的主要途径。源于数学学科分支的统计学可以理解为对现实问题的抽象概括，即现实统计问题的模型化表达。比如，生物统计学中的方差分析将总变异分解为组内变异和组间变异两部分，分别代表误差和试验的处理效应，并将生物学中的各种控制试验采用统一的符号及线性公式来描述，进而计算统计量来衡量因素的效应值。教学过程中教师可要求学生将实际科研问题中的因素、水平、重复、组间、组内等具体名词代入方差分析的理论线性模型，反复开展模型构建训练，以加深对方差分析的理解。再如假设检验，一般将检验过程分为“假设提出”、“选择及计算统计量”、“确定显著性水平”和“统计推断”四个步骤，而任何实际问题的假设检验分析均可构建为由这四个步骤构成的模型。课程讲授初期务必严格要求学生遵守“四步走”的分析流程，进行统计模型的构建训练，不断增强学生对该统计模型的熟悉程度，这样做，让同学们在更好地掌握统计学理论知识的同时，又培养了其模型思维能力。

实例结合教学是生物统计学教学的重要方法，也是模型构建训练的重要组成部分。课堂教学活动中，教师可选择一些贴近生活、科研与生产的实例来讲解抽象的统计学理论和模型。比如，笔者在讲解假设检验理论时，选用水产饲料装包机工作是否正常的实例来讲解假设检验的基本步骤。首先提出原假设和备择假设，讲解两种假设各自表示的实际含义；根据“装包机是否工作正常”及“额定标准”确定检验统计量为样本均值并计算；确定P值后，做出统计推断，并解读统计结论所代表的实际统计学含义。

通过以上模型构建训练和实例结合教学，将抽象的统计学理论、方法与具体的实际问题相结合，达到化繁为简的目的，进而提高生物统计学的教学效果。当然，模型训练与实例结合教学是一项系统工程，需要教师投入更多的时间和精力备课，并循序渐进地将其贯穿于整个生物统计学的教学过程。

3.计算机辅助分析训练是培养学生统计思维能力的有效措施。生物统计学基本理论往往涉及复杂的推理和计算过程，而作为生物专业的学生并无必要完全掌握其中的每一个具体细节和过程。从生物统计学课程的教学目的来看，基本原理和知识的讲解固然非常重要，但更应强调对学生的生物学试验设计、数据收集、分析以及处理技能的培养。生物统计学教学的最高目标是让学生从抽象、复杂的统计学知识中解放出来，学会利用计算机统计工具高效地进行生物数据的分析、处理和解释。更为重要的是，计算机辅助分析过程中的数据录入、统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断以及结果的解释等各环节的实训操作是学生对统计思想、统计模型的再次复习和巩固，是培养学生统计思维能力的有效措施。

二、统计应用意识培养

生物统计学是探讨生物学研究的试验设计、数据收集与整理、分析与推论，并最终从样本信息中获取有关总体的科学可靠的结论的科学，是将数学方法应用于生物学研究领域的工具学科，是生物科学应用型人才的必备知识，也是广大科研工作者从事科学研究的重要工具和手段。因此，着力培养学生综合运用生物统计学知识和方法的能力、增强学生分析问题与解决问题的能力，进而提高学生的综合素质和科学素养是生物统计学课程教学的又一目标。

1.教材选择与课程内容体系的优化。教材是体现教学内容和教学要求的知识载体，也是教学最基本的工具，它不仅是教师进行教学的依据，而且是学生获取知识的重要资料。生物统计学课程主要包括统计理论知识和统计软件的使用两部分内容，二者相互依存，不可分割。因此，教师应结合课程属性，选择统计理论与实际学科相结合、统计原理与试验设计相结合、统计学方法与统计软件相结合的生物统计学教材进行教学较为合适；同时选择若干具有一定实用性且难易程度、侧重点不同的参考书让学生课后参考学习，以取长补短，开阔学生视野。其次，在生物统计学课程课时减少和教学内容增加的现实背景下，课程内容体系的编排和优化在兼顾该课程的理论性的同时，更要突出其应用性和实践性。也就是说要根据教学内容的难易程度和理论的系统性，合理分配学时；尽量压缩复杂统计学定理的证明和公式数理推导等内容，相应增加统计学基本理论和统计分析方法及其应用的内容。

2.加强生物统计学的计算机辅助实验教学，重视知识的应用性。计算机技术的发展给统计学带来了巨大的变化，它帮助科技工作者摆脱了繁重的手工计算的麻烦，同时计算机技术的发展和计算机技术在统计学中的应用，为培养学生分析问题、解决问题的能力，提高其综合素质提供了广阔的空间。因此，教学过程中应适当压缩统计学理论的教学时间，注重统计学软件的操作，增加学生上机操作时间。笔者在各基本理论知识讲授完毕之后，开设相应实验课程，讲授统计软件的使用方法和演示例题的计算及分析过程；同时，要求学生结合实例，进行计算机软件的操作，重点掌握统计软件的数据录入、储存，各种基础统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断、结果的解释等内容。在计算机辅助实验教学中，利用统计软件把基本原理与统计方法的实际应用有机结合起来，不仅使复杂的统计数据处理工作变得简单，而且充分调动了学生的主观能动性和学习兴趣，从而提高了学生的统计学应用能力。

3.合理运用案例教学和专题训练，强调知识应用性。生物统计学课程的理论性强、内容抽象，照本宣科的传统教学方法，更会使学生失去学习兴趣，不利于培养学生独立思考能力，且难以取得良好的教学效果。案例教学是实现以应用能力培养为导向的生物统计学课程教学改革目标的一个重要手段。教师将生物学领域的科研工作或生产实践等案例贯穿到教学过程中，应用统计学理论知识对试验设计、方案制订、样品采集与测量、数据收集整理、数据的统计分析等各个研究步骤进行讲解与分析，既增强了学生的学习兴趣，又培养了学生的统计学思维及统计学应用能力。教师在案例选择上，尽量减少陈旧的、与社会发展不相适应的实例，及时增加统计学课程呈现的新理论、新方法和新应用，将反映专业发展最前沿的成果实例转化为教学内容，使学生在掌握统计学理论的同时及时了解专业技术发展和应用的最新动态，与时俱进，适应专业发展的需要，提高学生的科研素质。

专题训练是培养生物统计学应用能力、达到从感性认识到理性认识的又一有效途径。教师可以将统计学课程内容分为若干模块，每一模块包含若干统计学方法，并分专题讲解各种统计方法和理论在生物学中实际应用。通过专题训练培养学生提出问题、分析问题和解决问题的思维习惯，引导学生合理、科学地应用统计学方法，进而逐步掌握生物统计学的基本原理及常用统计方法。

4.改革考核方式，突出统计工具的运用能力。考试是高等院校的一个重要教育制度，考试成绩是检验教学质量和学生学习效果的一项重要指标。考核方式的合理与否，决定着教学效果的好坏以及学生学习积极性能否得到最大限度地调动。目前我国许多高校的考试制度和考核方式缺乏一定合理性和灵活性，如以闭卷考试为主和限定的考试题型等。就生物统计学课程而言，这种考核方式不能真正体现生物统计学课程的本质属性，不能全面考察学生对生物统计学原理的掌握及运用能力。为此，笔者认为生物统计学的考核方式应实行考查学生掌握理论知识与统计方法应用技能结合情况的综合考核方式，将考核成绩分为三个部分：平时成绩（占20%，包括课堂表现、出勤率、作业情况）、理论考试成绩（30%）和上机操作考试成绩（50%）。闭卷考试命题应突出基础性和实用性，少出或不出理论性强但无实际应用的偏题，同时考虑学生掌握基本知识的程度及灵活应用知识的能力；上机操作考试部分是在计算机上进行试验数据的整理、输入、分析和统计结论的获得等，是考查学生应用统计学软件对常用统计方法的分析运用能力。采取闭卷考试和上机操作考试有机结合的考核方式，同时加大上机操作的考核比重，既调动了学生学习的主动性，摆脱了单纯的应试考核模式，又培养了学生运用统计学理论和方法解决实际问题的能力，提升了学生的统计学应用能力。

三、结语

针对生物统计学课程的属性和特点，笔者认为生物统计学的教学既要注重学生统计思维能力的培养，也要重视学生统计学应用意识的培养。为此，本文探讨了培养学生统计思维能力的主要途径和方法，主要包括统计思想讲解、模型构建训练与实例结合教学及计算机辅助分析训练；同时，本文还从教材选择与课程内容体系的优化、加强计算机辅助实验教学、合理运用案例教学和专题训练及改革传统考核方式等方面阐述了培养学生统计学应用意识的教学策略。随着生物组学时代的来临，科研数据分析和处理能力将显得尤为重要，相信以上教学方法和策略的应用，将会显著提高学生运用生物统计学知识分析问题、解决问题的能力，帮助学生抓住生物统计学的发展和应用机遇。

参考文献：

[1]张力，甘乾福，吴旭.SPSS19.0（中文版）在生物统计中的应用[M].厦门大学出版社，2013.

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关键词 食品试验设计与统计分析；教学改革；实践

中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）22-0335-01

Innovation and Practice of Teaching on Food Experiment Design and Statistics Analysis

FU Xiao-ping LI Ling-Fei FAN Jiang-ping HUANG Ai-Xiang*

（College of Food Science and Technology，Yunnan Agricultural University，Kunming Yunnan 650201）

Abstract Food experiment design and statistics analysis is an important basic course of majors of food science and engineering and food quality and safety with fairly instrumental，theoretical and practical value；Innovation and exploration of teaching improved teaching quality and students′ study enthusiasm，fostered students capacity of scientific research and innovation，and obtained favorable result in practice

Key words food experiment design and statistics analysis；teaching reform；practice

《食品试验设计与统计分析》作为高等院校食品专业本科生的专业基础课程[1]，具有内容全面、理论概括性强、实践应用突出等特点，教学内容主要包括科学试验设计和统计分析方法，课程的开设对学生综合运用试验设计和统计分析的思想和理论基础，从而解决实际生产科研问题的能力有较高的要求，因此常被学生认为是一门学习难度大、考核偏应用的专业课程。在专业课程的教学中如何改进教学方法、手段，激发学习兴趣[2]，突出课程对学生创新能力和和解决实际应用能力的培养，是目前《食品试验设计与统计分析》课程教学改革的热点内容。为不断满足社会对高素质食品专业人才的需求，针对该课程存在的问题，结合课程教学特点和专业人才培养目标，根据多年的教学实践经验和教训，对课程教学体系进行探索，期望能提高教学效果，以供参考。

1 重视教材建设，合理选用教材

目前，国内每年都有大量统计方面的新出版教材，种类繁多，但多数内容雷同，能结合专业编辑的教材，并满足教学大纲基本要求的教材较少。经过多年的教学实践和使用比较，最后选用中国农业大学出版社出版，由王钦德、杨坚主编的《食品试验设计与统计分析》作为教材，该教材为国家级优秀规划教材，基本满足了本科阶段学生对全面、系统的专业统计知识学习要求。云南农业大学的教学大纲规定《食品试验设计与统计分析》的理论教学为23学时，实验教学为时，学时较少，较难实现对学习内容的面面俱到。因此在教学过程中，按照保障教学学时、突出讲授重点内容等特点[3]，不断优化教学内容，课堂下认真做好教案准备，在保证完成教学目标的前提下，根据教学实际，分清教学重点和难点[4]，将课程的每一章教学内容划分为重要讲授内容、理解内容和课后自学内容3个部分，适时、灵活地对教学要点、课程进度进行合理调整，既保证了教学活动的有序开展，也满足了不同学习层次学生在面向不同深度的统计知识学习内容上的个性发展需要。

2 开展案例教学，丰富课程内容针对性

应用案例教学方法是培养学生应用统计的理论、原理和方法解决实际问题的重要途径[5]。案例教学具有形象化、生动化、简单化、具体化等特点，能将沉闷的学习环境变成轻松愉快的学习氛围，能有效避免出现教师满堂灌、学生被动接受的问题，防止教师在讲授理论时过多推导理论公式等情况。因此在讲授课程内容时，一方面要增强所讲理论知识的实践应用性，同时还要积极调动学生学习的兴趣和积极性，让学生参与案例分析的解决，通过引导和启发学生利用理论原理和方法来思考解决案例中的问题。比如科学试验研究步骤和程序，借助常见的试验内容为实例，就可以实现抽象的统计原理转变为学生熟知的、感性的具体事例[6]，在激发学生学习兴趣的同时，也使他们从食品专业的角度对结果做出科学的分析和判断。课堂引入案例教学，可以起到丰富课堂教学和增强统计知识的实用性作用[7]；有助于启发学生借助具体的统计分析方法来实现生产科研实际问题的解决，也能促使学生更好的开展自我学习、自我提高，为深入学习课程内容打下坚实的兴趣基础。

3 依托现代教学技术，综合提高教学效果

现代教学技术是提高教学质量的重要手段和方法。作为基础理论课程，多媒体技术可以促进文字、图像、动画和声音等教学材料的有机融合，促进不同统计方法在案例中的应用说明，信息量大，形象生动、具体化，对提高学生学习的主动性和自觉性作用很大，同时也能减轻教师工作强度，促进教学质量的提高。另外，相对于多媒体教学的板书教学方法也有其独特优势，能给学生足够的时间来消化、理解多媒体教学内容，是对多媒体教学技术的有益补充。这种多媒体教学为主，板书教学为辅的教学方式，能大大提高教学效果。

4 强化计算机实验教学，突出课程应用实践性

《食品试验设计与统计分析》实验教学是理论课程的重要补充部分，能借助各种统计软件如 SPSS、Excel、SAS等培养学生进行数据处理与分析的能力，也是课堂教学的延续和检验。这些统计分析软件的语法简单、使用方便[8]，学生借助软件可以对数据输入后采用的分析方法、结果的识读进行独立思考，使学生将课堂上学到的理论、方法原理运用于实验数据处理[9]，让数据分析结果更具说服力，既增强了学生对统计知识的实践应用能力，加深统计学原理与方法的理解，也激发学生学习统计分析的兴趣。

综上所述，相对于其他基础课程而言，《食品试验设计与统计分析》课程较难教、难学，但教学改革是永恒的主题。在教学过程中，只要刻苦钻研教学内容和教学方法，不断提高教学水平和转变教学理念，在实践中不断探索，在探索中不断实践，就能培养出真正的现代化实用型与复合型人才。

5 参考文献

[1] 周鑫斌，赖凡，刘峰.《试验设计与统计分析》课程教学改革探索[J].安徽农业科学，2010，38（28）：16042-16043.

[2] 黄利文.概率论与数理统计课程的教学探讨[J].廊坊师范学院学报：自然科学版，2013，13（1）：117-119.

[3] 于晓芳.农学类专业《试验设计与统计分析》课程教学改革的探讨[J].内蒙古农业大学学报：社会科学版，2013，15（67）：78-79.

[4] 董春玲，王锐，王晓宇.《统计原理》课程教学改革研究[J].职业技术教育，2009（29）：18-20.

[5] 李杰勤，王丽华，詹秋文.《试验统计方法》课程教学改革与实践[J].安徽科技学院学报，2013，27（1）：97-99.

[6] 李兰会，周荣艳，李祥龙.强化生物统计课程实践教学[J].培养综合素质畜牧人才，2013，15（2）：46-48.

[7] 孙晓祥，惠英杰.数理统计课程教学中培养学生统计思维的几点认识[J].吉林农业科技学院学报，2013，22（1）：80-82.

篇8

关键词植物生产类；试验统计方法；教学改革

中图分类号G642.0文献标识码A文章编号 1007-5739（2011）22-0031-02

试验统计方法是高等院校植物生产类（农学、园艺等）专业开设的一门专业基础课，是数理统计原理在生物科学中的具体应用，是一门理论性、应用性和实践性都很强的方法论学科，具有“三多”（内容多、公式多、概念多）、“四难”（教师感到难教，学生难懂、难记、难用）的特点[1]，由田间试验设计和生物统计2个部分构成。开展试验统计方法课程，不仅可以培养巩固学生的专业思想，提高综合素质，还可以培养学生发现问题、分析问题、独立解决问题的能力，为毕业设计及职业选择奠定良好的基础[2]。为提高试验统计方法课程的教学质量，进一步激发学生学习兴趣，培养学生的逻辑思维能力，在深入调研的基础上，结合植物生产类本科专业教学计划修订、试验统计方法课程设置等新情况，根据学校发展实际，对该课程进行教学分步改革实践，包括教学目的、教学方法、教学内容等方面内容，效果较好。此外，为了进一步培养和提高学生的实践能力和综合素质，该文结合淮阴工学院植物生产类本科专业试验统计方法课程的教学改革，分析该课程当前教学存在的问题，从教学内容的合理编排、教学形式和教学手段的合理应用等方面进行探索，以期提高试验统计方法的教学效果[3-4]。

1明确课程定位，凝练教学目标

试验统计方法是一门专业基础课，涉及到统计学和概率论等学科的知识，实践性很强，各知识点的联系较密切，大多属于数理统计的内容。传统的教学中，只注重传授基本概念、基本理论等知识，忽略理论知识的实际应用以及锻炼学生能力的问题，学生普遍反映用时无从下手[3]。可见，必须改革传统的教学方式，进一步提高学生分析问题和解决问题的能力，才能促进该课程的广泛应用。大学生科研能力的培养主要体现在发现问题与研究课题的设计与实施2个方面，其中研究课题的设计与实施能力的培养则是本科阶段的主要目标，而试验统计方法的教学可以达到这一培养目标。另外，学习试验统计方法的最终目的是使学生掌握田间试验设计技术和科学的统计分析方法这一从事科学研究的有力工具，能够熟练地应用于具体的实际问题[5]。根据培养学生实际应用能力和思维能力的需要，淮阴工学院将农学、园艺等专业原有的各种试验统计相关课程实行“三统一”，即统一课程名称为试验统计方法、统一课程性质为学科基础课、统一学时为56个学时。同时，进一步明确课程教学目标和教学目的[2-4]。因此，将试验统计方法课程定位为一门工具课、方法课和实验技能课。在确定试验统计方法课程的教学大纲时，综合考虑本科生的培养层次和课时要求，即在教学目标上，要求学生在专业课学习的基础上，通过课堂学习、实验操作、数据处理、撰写课程论文等环节，熟练掌握数理统计理论知识、试验设计以及数据处理技能等内容，达到能独立完成毕业设计和毕业论文的基本要求，并具备在未来工作岗位上独立开展产品研发的基本素质和能力；在授课内容上去粗取精，抓住核心，注重实用。

2合理使用教材，优化教学内容

当前的教学体系中，人才培养的主要落脚点是改善教学内容和课程体系，这也是教学改革的关键[6]。教材贯穿整个教学过程，是进行传授教学的主要载体，是体现教学内容和教学要求的基本工具，不仅是教师进行教学的依据，也是学生获取系统知识的重要来源、提高教学质量的重要保证[7]。为使学生全面、系统地认识和把握试验统计方法这门学科，选择内容全面的精选教材，在教学过程中依据不同的授课对象，有针对性地选择部分内容进行详细讲解，并在博览群书、归纳、整理、总结各家所长的基础上，深切领会试验统计方法教学内容，透彻把握内容间的内在逻辑联系，遵循数学逻辑编排各章节教学内容，使学生容易接受并消化新知识，形成适合专业特色和学生实际需要的课程内容体系。

笔者认为，试验统计方法的教学重点和难点是培养学生的统计学推理思维能力，使其学会从不确定性和概率的视角思考问题[3]。在教学实践中，将教学重点放在统计学基本原理、基本要领和逻辑思维上，让学生尽可能地掌握数据资料的类型、样本大小、设计方法、数据分布、结构等分析方法，熟练使用SPSS、DPS和Excel 等重要统计软件，根据统计结果进行科学合理的解释和分析，提高运用统计学方法解决实际问题的能力。

3改进教学方法，全方位提高教学质量

试验统计方法课程的理论性相对较强，单一的教学形式易导致学生注意力涣散，产生视觉、听觉和思维疲劳，或者会感觉课程内容较枯燥和抽象[8]，难以取得良好的教学效果。因此，教师必须认真备课，根据教材各章节的具体情况，借助现代化多媒体教育技术，不断优化教学设计、改进教学方法，实现教学内容与方法的优化组合。在教学过程中，坚持以学生为主体、以教师为主导，采用讲授式、案例式、启发式和讨论式教学，理论联系实际，激发学生学习的兴趣，促使学生积极主动的开展思维活动[4]。为了使学生彻底理解知识，应同时注重讲练结合，如在课堂演示相关例题，可借助SPSS和Excel等统计分析软件，使学生在学习专业知识的同时又能掌握一定的计算机知识，并安排适当的时间让学生动手练习，给学生预留充分消化知识的时间，发挥学生的主动性与积极性，提高学生灵活运用和综合运用统计学知识解决实际问题的能力。

4强化实践教学，实现理论与实践的有机结合

以学生为主体的实践教学环节对于保证教学效果尤为重要。结合植物生产类专业实践教学体系改革，对该课程的实践教学环节进行较大的调整和改革[3]。首先，在课堂教学中增加提问和随堂测验，在每次课结束前留出一定的时间让学生提问，便于教师及时掌握学生消化吸收生物统计理论的情况，及时调整教学进度和教学方法，调动学生在课堂教学中的学习积极性。其次，加强习题训练和作业环节，精心选择具有代表性、普遍性和多样性的课后作业，要求学生独立完成数据的统计分析，对分析结果进行解释和推理，并写出相应的结论，培养学生处理具体数据、解决实际问题的基本技能，为培养学生撰写科研报告的能力奠定基础[2]。再者，为使学生进一步掌握试验统计方法的基本理论和概念，提高学生利用统计分析软件的能力，由学生动手操作相关的统计分析软件，如SPSS、Excel、DPS 等，由此提高学生素质，达到以点带面、扩大学生视野的目的[9]。最后，利用学生毕业设计的机会，进一步提高学生的运用技能，指导学生针对具体课题进行正确的试验设计、实施和统计分析，系统、全面地完成试验课题和毕业论文，使学生能将所学习到的理论知识运用到实践中。

5改革考核方式，促进学习的全面巩固

考试是教学的重要环节，是检验学生学习效果的直接手段，也是衡量教师教学效果的重要方式、反馈教学成果的主要渠道[5]。为了更好地发挥考试的功能，在教学改革过程中针对传统考试作为衡量学生学习效果的应试教育现象，根据淮阴工学院的人才培养定位目标，切实转变思想观念，坚持考试应为教学服务，提高学生应用能力。为全面测试学生对关键知识点的掌握能力和实践动手能力，实行考知识与考方法相结合，考理论与考应用相结合，建立从学习过程、平时作业、上机实验直到期末考试实行定性评价与定量评价相结合的“全程评价、综合评定”的考核评价体系[10]。在教改中尝试实践教学环节的考核，将学生的总评成绩分为平时成绩、笔试成绩及实验测试3个部分，增加平时成绩及实验测试的比重，使其达到30%，笔试成绩占70%。另外，应兼顾学生对基本知识的掌握程度及灵活应用知识和解决实际问题的能力，突出笔试内容的实用性，减少需死记硬背、理论性很强但应用较少的题目[4]。为培养学生脚踏实地的学习态度，规范教师的教学内容和严谨的作风，克服教学过程的“随意性”，以及实现教考分离，由教研组组建试题库，考试试题从试题库中随机抽取。结果表明，采用综合评定的考核方法，学生普遍反映效果良好，既能兼顾一般学生的合格水平，又能突出优秀学生的创造性思维和激发学生能力的发挥，客观地反映学生的真实水平，并能充分调动学生的学习积极性。

6结语

试验统计方法作为植物生产类专业的一门基础课程，同时也是生命科学学科中应用性很强的工具课程。在教学实践中，教研人员主要从凝练教学内容、优化课堂教学环节、丰富教学形式等方面进行初步地改革探索。实践表明，学生不仅提高了使用统计软件以及分析问题和解决问题的能力，而且很好地掌握了试验统计方法的理论知识，达到试验统计方法的教学目标，但仍有很多问题值得进一步的探究[2]。在今后的教学实践中，仍需不断地加强研讨和交流，研究适于实际的教学方法，探索教学规律，优化教学内容，完善教学体系，全面提高教学质量。

7参考文献

[1] 叶子弘，崔海峰，陈春.生物统计学课程“能力素质培训计划”的构建及分析[J].安徽农业科学，2011，39（10）：6268-6269.

[2] 王学敏.高校《生物统计学》课程教学改革的初步探讨[J].经济研究导刊，2010（9）：233-234.

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[4] 朱香萍，李桢，张庭荣.信息时代《生物统计学》教学的探索与实践[J].农业网络信息，2008（2）：81-83，87.

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[8] 李玉阁.“生物统计学”课程教学初探[J].生物学杂志，2006，23（5）：52-54.

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关键词：生物统计与实验设计 教学手段 网络教学 科研素养

《生物统计与试验设计》是农学、生物科学等专业重要的学科专业基础课[1]，是关于科学试验的设计、实施、试验数据的收集、整理、分析，以及结果解释和推断的一门科学。本课程主要是运用数理统计原理和方法于农学和生物科学研究，使学生理解试验数据现象和本质的关系，树立农学和生物科学研究正确的思想和方法。该课程教学的目的是使学生初步具有独立处理和分析农学和生物学试验数据的能力，为进一步学习各专业课程以及毕业论文设计与实施奠定坚实的基础。扬州大学的《生物统计与试验设计》课程在2010年入选国家精品课程。目前，该课程的授课对象包括农学院、园艺与植物保护学院、生物科学与技术学院以及环境科学与工程学院多数专业的本科生以及部分研究生。近年来，在该课程的教学改革实践中，我们注重将科研和教学紧密结合起来，通过科研促进教学，着力提高大学生的科研素养。通过深化教学改革，注重学生能力的培养，有效提高了农科大学生的科研素养。利用科研丰富教学内容，使学生通过本课程学习，掌握了进行科学研究的深入研究模式。

1 教学内容与教学体系改革

近年来，本教研室在教材建设、教学内容及方法的改革、相关课程系统构建等方面进行了多方面努力，主要包括：

1.1 改革教学内容，适应新时期人才培养需要

根据夯实基础、拓展外延以及课程内容现代化的要求，需进一步修订教学大纲。教学大纲不是《生物统计与试验设计》章节内容的简单堆砌，而是本门课程教学的指导性文件；不只是课堂讲授的大纲，还应是指导学生自学的纲要。《生物统计与试验设计》是一门工具，学习的目的是为了应用这一工具处理和分析试验数据，对教学大纲进行修订，在把握本学科前沿知识的同时，强调生物统计方法的应用，同时注意介绍本领域前沿信息与新的统计方法研究进展，以提高学生的学习兴趣。

1.2 与时俱进开设相关课程，加强学生动手能力

学以致用是生物统计学的最终目的，在目前计算机已经普及的情况下，利用计算机解决统计计算问题已十分容易。本教研室积极拓宽思路，先后为本科生和研究生开设了《统计分析系统SAS应用》和《常用统计软件的应用》两门校级公共选修课，每年授课人数超过200人。这一做法不仅可以使学生更好地理解本课程所讲授的统计分析方法，更有利于学生拓宽知识面，以适应新时代的要求。除开设《生物统计与试验设计》课程外，还应开设高级生物统计、试验设计、数量遗传学、统计基因组学、生物信息学等多门后续相关课程。这些课程大多是作物遗传育种、植物生物技术专业研究生的学位或必修课程。对进一步加深对《生物统计与试验设计》课程的理解起到重要作用，此外还对作物遗传育种、植物生物技术以及其他农学相关专业研究生的培养有较大作用。

1.3 规范教学环节，提高教学效果

在课堂讲授、上机操作等教学过程中，注重革新教学方式，活跃教学氛围，充分发挥启发式教学的特色，从发现问题、解决问题入手引导学生，强化自觉学习的效果。教学过程中结合多媒体课件使用，但又不拘泥于多媒体课件，采用多种形式，激发学生的学习积极性，提高学习效果。另外，讲授过程别注重统计基础理论与统计分析方法与生产和科研实践相结合，使学生对统计方法的了解与掌握更加实在。努力探讨实践互动式教学，改变传授式教学中师生的距离感，采用计算机演示，上机等实践环节，加深对知识点的掌握，熟练常用统计分析方法的学习与应用。多年来，本教研室一直采用试题库出卷、试卷内容广泛、题目严谨、严格考试、统一阅卷，判分标准合理，使生物统计课程历来为各类学生所重视，使这一在农学院普遍认为较难学习的课程，被广大学生所接受、理解并掌握，并能在毕业论文、科研实践中加以应用。

1.4 突出精品，狠抓教材建设

教材建设是课程建设的基本内容之一，是保证教学质量的基础。本课程教研组非常重视教材建设，早在上世纪八九十年代，本课程组莫惠栋教授就编著出版了《农业试验统计》（第一版和第二版）和《实用农业试验方法》等教材[2]。中国科学院生物学部委员、院士、中国作物学会理事长庄巧生研究员曾评价道：“《农业试验统计》是一本好书，内容丰富，条理清晰，系统性、逻辑性、实用性都很强，不仅是大学本科生、研究生的好教材，也是农业科学特别是作物科学工作者的好工具书”。此外，为了与《生物统计与试验设计》课程学习相配套，在1996年组织编著并出版了《统计分析系统SAS软件实用教程》，该教材是国内较早介绍统计软件的教材。为了进一步适应新时期的教学需要，本课程组又主编了《SPSS农业试验数据分析实用教程》和参编了“十二五”规划教材《生物信息学》等，形成了系列教材体系。此外，经高等教育出版社约稿，本课程组正在组织中国农业大学、华中农业大学等相关教师《生物统计与试验设计》国家“十二五”规划教材的编写工作。

2 教学方法与教学手段改革

《生物统计与试验设计》是农学类专业的一门重要的基础课，该课程最大特点是概念多、公式多[4-5]。针对本课程的实际特点，在组织教学中，主要采取以下几种解决办法：①备课等各类教学活动，对重点难点共同研讨，并提出解决方法和采取措施等原则性建议，再由各任课教师结合班级具体情况组织教学。②提倡启发式、讨论式的教学方法，教师的讲解深入浅出，厚积薄发，层层剖析。采用讲要点、讲方法、讲思路的教学方法，引导学生积极思考，学生参与和交互，提高学生的学习主动性。③提倡利用多媒体课件，录像，网络技术等辅助教学手段，结合板书进行教学，增强教学效果。本教研室在多年教学经验的基础上研制了单机版的“生物统计辅助教学系统”多媒体课件，该课件利用动画演示、数据库查询、自测系统等方式引导学生学习该课程。完成了具有自主知识产权的DAS数据处理软件的研制。建立了生物统计网络教学系统。④滚动式教学手段的运用。由于统计课的内容前后连贯性很强，因此，从实例或学过的内容引出新的知识就显得尤为重要。通常在一节课的开始，教师可采用提问或自我总结的方式，将上次课或与本次课有关的知识用精练的语言进行概括，起到带领学生复习和理清思路的作用，然后顺着这个思路引出新的知识。⑤坚持提倡学生的自主学习精神，使学生从“教会”到“学会”，最后达到“会学、会用”，使学生终身受益。

3 以科学研究促进教学

3.1 注重教学内容和教学体系改革

以科研促教学是做好《生物统计与试验设计》教学工作的主要措施。在精品课程建设的几年中，课程组成员群策群力，充分发挥集体作战的优势，努力争取教育部和校级教改项目，先后承担教育部、省教育厅和学校等多项教学研究项目，并将我们的研究成果应用到教学之中，对教学具有很好的促进作用。研究成果不断充实到教学内容中去，收到了很好的效果。此外在教学过程中我们还经常听课，互相讨论，加深对统计分析理论的理解。并注重对探讨的内容进行总结，积极撰写教学论文，提高教学水平。

3.2 承担其他科研项目，拓宽研究领域

实践证明，科研工作对充实和更新教学内容、改善教学条件、增强教师素质、提高教学质量都有重要作用。因而本教研室的所有教师都是教学、科研双肩挑的。目前，本教研室的教师主持和参加多项国家级（如国家自然科学基金项目、863项目，973项目等）、部省级（省自然科学基金等）课题20多项。近年来，在国际权威期刊上多篇，在国内自然科学核心刊物上70余篇，其中被SCI收录的论文30多篇。此外，我们的研究成果曾获得教育部自然科学二等奖等科研奖励。以上的科研项目和研究成果，大多数与本课程密切相关，这对加深统计课程的理解，提升教师水平，提高教学效果有很大作用。因此，科学研究不仅促进了本教研室教学质量的提高，还有利于青年教师和研究生的培养。

在教学过程中，可以将教学与科研相结合，提高学生的学习积极性。例如，平均数的比较可用我们自己培育的新品种间产量的比较；绪论的教学可介绍自己在生物统计与田间试验课程方面的科研成果，即把自己提出的胚乳性状QTL定位方法、最大似然聚类方法、非线性拟合的缩张算法和多种具有国际影响的QTL定位新方法等介绍给同学，一方面建立自己在学生中的威信，另一方面又提高学生的积极性；在适当的时候将研究生处理数据资料的经典例子给同学讲述，使他们意识到要灵活使用统计方法，才能发挥其最大的效益；把承担的国家、省部级科研项目的内容从生物统计与田间试验侧面讲述给学生，潜意识地培养学生的科学研究能力。

4 全新教学方式的使用

依托校园网，建立了生物统计网络教学系统。本教学系统包含课程简介、师资队伍建设、教学大纲、课程教案、常用统计软件的应用、习题集、统计软件开发、教研教改和参考资料等内容。同时为方便同学生的交流，我们专门设立了网络讨论区。生物统计网络教学系统的多样性、形象性、互动性及灵活性等特点，改变了以往生物统计教学的抽象与难懂，促进了学生的学习积极主动性。除了建立了《生物统计与试验设计》教学网站，为适应单机版用户，我们开发了单机版的DAS（数据分析系统），目前2.0版本已经通过测试，即将在互联网上。DAS系统包含学习系统和数据分析系统两个部分。其中学习系统面向生物统计的初学者，为其提供一个良好的学习工具；而数据分析系统采用全菜单操作方式，类似Excel的运行界面，完美的图形输出方式来进行数据分析，涵盖了课程中所涉及到的所有的统计分析方法。目前我们正在积极开发DAS系统的iPad版本和android版本。

5 在大学生科研素质培养中的作用

教研室坚持边研究探索、边试点实践的方针，不断总结经验，全面规划，重点突破。自2003年以来，参加试点实践的有农学、农业信息技术、农村区域发展、生物技术、植物保护和应用化学等本科专业，学生人数1000人。具体效果主要体现在：①通过深化教学改革，注重学生能力的培养，有效提高了农科大学生的科研素养。利用科研丰富教学内容，使学生通过本课程学习，掌握了进行科学研究的深入研究模式：立题制定试验方案选择田间试验设计类型田间实施观察记载收获、取样、考种整理资料统计分析撰写课程论文发现问题再次立题，深化研究。提高学生的分析问题解决问题的能力，为学生今后从事科学研究奠定了良好的科研素养。近年来，本科生将本课程所学习的教学方法应用到科研实习中，在国内外期刊上发表学术论文的本科生明显提高，并已经有本科生将在SCI刊物。②为本科生考取研究生后进行科学研究奠定了方法论的基础。开展统计软件的学习，扩大学生的视野，提高学生的素质，为学生以后在科研工作中利用统计软件解决实际问题奠定了基础。近年来农学院考取研究生的同学将生物统计和试验设计知识应用于科学研究中，数据分析的能力大大增强。

参考文献：

[1]王永立，乔琳，樊淑华.生物统计学课程教学改革探索与尝试[J].周口师范学院学报，2011，28（5）：82-84.

[2]莫惠栋.农业试验统计[M].上海科学技术出版社，1992.

[3]盖钧镒.试验统计方法[M].北京：中国农业出版社，2001.

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Abstract：This paper expounds the concept of discovery teaching method and the application of discovery teaching method in teaching the course of “biological statistics attached to experiment design”. Results show that the discovery teaching method has changed the student's study interest，enhanced the student to study the initiative，reduced the psychological barrier，has improved the result obviously and the experimental design basic skill.

Key words：Discover teaching；Experimental design and biological statistics；Application study

发现教学法是教师把有关讲课内容的问题和实例提供给学生，让学生利用资料或情趣自觉地探索，发现事物变化的内在因果关系，形成基本概念，获得基本原理或结论，培养独立思考能力的一种方法[1]。《生物统计附试验设计》课程是一门理论和实践结合紧密，实用性很强的方法课、工具课和实验技能课，是在高等数学、线性代数、概率论等课程的基础上讲授试验资料的整理、统计分析方法和试验设计的实施的课程。由于其涉及一些严谨的数学理论和方法，笔者把发现教学法引入到《生物统计附试验设计》课程教学中来，取得了不错的教学效果，提高了学生学习统计学的兴趣、态度，降低了心理障碍，提高了学生的理论和实践结合的认知结构[2]。

1 教学理念

通过实例讲解《生物统计附试验设计》课程的概念、计算公式和原理[3]。如：利用随机抽测比较10头长白猪和10头大白猪经产母猪的产仔数来阐述显著性检验的基本原理；通过比较3个品种奶牛产奶量的高低来讲授试验指标、试验因素和试验水平的概念。也可通过实例创设问题情境，让学生产生情趣，带着疑问去听课[4]。如在讲解次数资料的分析―卡平方检验，一个羊场有876只羔羊，公羔428只，母羔448只。按遗传学动物性别1∶1的比例计算，公、母羔均应为438只。观察次数和理论次数为什么不同？

2 教学设计

2.1 教学流程 举例讲授方差分析的基本原理与步骤，引出发现教学法的教学流程。（1）预习方差分析的概念、原理和步骤。（2）提出问题，我们讲过两个样本平均数的显著性检验问题，应用t检验。如：比较12头长白猪和12头蓝塘猪100kg时的背膘厚度的差异？而3个或3个以上平均数的显著性检验问题，应用哪种方法？举一例：比较4种饲料A1、A2、A3、A4对猪的饲喂效果，选取初始条件相同的猪20头，每组5头，各组猪的增重结果列于表1。

比较4种饲料对猪的增重效果，找出增重效果最好的1种饲料？引出如下问题：①多个平均数的显著性检验问题能否采用t检验？②方差分析的原理是什么？③方差分析的方法步骤是什么？④平方和与自由度如何分解？⑤如何进行F检验？⑥F检验显著，表明4种饲料对猪的增重效果差异极显著，但并不知道哪种饲料增重效果好？下面我们要比较4种饲料，需要进行多重比较。⑦多重比较的定义、方法和步骤？

（3）发现探索问题：学生分成小组进行分析问题，讨论并总结。

（4）知识归纳总结：方差分析的步骤：①平方和和自由度的分解，②F检验，③多重比较（F检验显著）。多重比较的方法：最小显著极差法（LSR）和最小显著差数法（LSD），LSD和LSR区别？为什么选用LSR法？最后得出结论。多重比较的结果有三角形法和标记字母法？两者的区别是什么？最后得出结论。

2.2 教学研究 由表2可知，试验组和对照组2组的试验对象分别是动物科学和动物医学的大学二年级学生，试验组是发现教学法，对照组是传统教学法，传统教学法是注入式教学（老师主动讲授，学生被动接受、死记硬背）。试验组较对照组的期末笔试成绩、期末实验成绩、学习态度和兴趣和学生主体意识分别提高了9.20%、11.73%、16.43%和26.43%，学习心理障碍降低了17.01%，并且达到了显著的差异（P

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关键词：科研基地 各异类型 研究成果 科学实验

深秋九月的呼和浩特，暖意融融，绿色盎然，一派“夏日”风景映入眼帘，舒怡人心。2011年9月27日上午，土地勘测规划院迎来了“国土资源部土地利用重点实验室内蒙古科研基地”正式落户揭牌的日子。为此自治区领导、中国土地规划院、国土资源厅和科学技术厅等领导，通过亲临现场或委托专人代表等多种形式对“内蒙古科研基地”揭牌进行了支持和关注。其充分体现了国家对内蒙古土地资源科学利用的重视，也体现了自治区对国土资源利用及科学研究基地成立的高度重视。“科研基地”的揭牌成立，开启了自治区土地资源利用国家级科研平台的窗口，为国土资源科学、合理利用形式的探索找到了有效的实践途径，也为我国北方地区各异类型土地利用在内蒙古区域内相应类型的土地利用研究及成果、经验的推广找到了最佳实验基地。如何发挥好“国土资源部土地利用重点实验室内蒙古科研基地”科学实践的作用，值得深思！为此笔者认为统筹“科研基地”目标，规范“科研基地”制度，明晰“科研基地”程序，营销“科研基地”成果是十分必要的。

一、品味发展成果 推进平台建设

成立于1954年的土地勘测规划院，历经机构称谓及职能变迁的历史过程，至今终于回归到成立初期的公益性事业单位国土资源管理技术支撑及地区土地利用特征调查研究政策建议成果输出职能的机构，实属不易，认知难得。五十八年的规划院发展历史，让我们在土壤普查、土地利用调查、土壤化验、土地利用总体规划、农牧场规划设计、农田水利工程设计、地形测量、工程制图、数字土地工程等方面进行了广泛建设，取得几十项省部级荣誉成果。并在学术研究上收获了近四百篇论文及十几部专著成果，特别是近几年在规划院鼓励学术创造激励机制的作用下，每年有三十多篇土地利用及相关内容的学术在省部级刊物上，而且每年有几项土地利用专项研究课题在开展着。对于拥有近170名职工及10多名招聘人员的土地勘测规划院，又迎来“国土资源部土地利用重点实验室内蒙古科研基地”的落地，是可喜的大事，值得熟虑。对比拥有同样工作人员的国土资源部土地利用重点实验室（2004年成立）的中国土地规划院所取得的成绩，土地勘测规划院更应把握契机将自治区国土资源利用的科学研究工作做实做牢。成立于1987年的中国土地勘测规划院，在短短的二十五年中，取得1000多项研究成果并有100多项国家、省部级荣誉成果。深厚的学术积淀，铸就了辉煌业绩，必有厚重下的果实为基。以2005年学术成绩为例：30余篇技术专著，400余篇专业论文的数量为中国土地规划院赢得年度科研国家级荣誉。如何借助“内蒙古科研基地”平台，推进国土资源厅土地利用学术研究进程，并全面服务于自治区经济建设及北方区域国土经济发展，是值得琢磨的！统筹“科研基地”工作，规划“科研基地”活力是基本建设原则。

二、凿定原则范畴 控制基地方向

“国土资源部土地利用重点实验室内蒙古科研基地”作为国土部门土地利用及地政研究两目标实验室（中心）之一的“利用基地”落户于土地勘测规划院，是国土资源厅领导班子对规划院的信任；也是对规划院机构建制职能的肯定。为此“科研基地”在建设上要始终如一地坚持以下原则：要结合内蒙古经济建设形势和土地自然条件、现状利用形式及国土厅根据国家和自治区“十二五”规划目标的指示精神开展土地利用方面的科学研究。并采取灵活多样的研究形式，开展自治区各异类型土地利用方式、方法的研究，要凸显重点研究目标。同时，也要把常规研究项目做好做实，为未来十几年、乃至几百年的区域土地利用研究夯实基础。

“科研基地”建设要有条不紊的进行，以纲举目张的方式开展。首先，要进行“内蒙古科研基地”规章制度的建设。用制度规范行为，使核心科研目的明确；统一认识、服务目标，把自治区国土资源利用的各层面研究，及涉及的各领域研究内容规划好，做到统筹有序、张弛有度。其次，要明晰“内蒙古科研基地”科研程序秩序。用程序引领多种科研形式及灵活方法的实施，使国土资源系统各部门及社会各界有志之士积极参与到自治区土地利用的研究实践中。让成果丰富；使人才展示，把人才培养与科研实践紧密地结合起来，推进自治区国土科技力量建设。再次，要制定“内蒙古科研基地”土地利用科研的中、长期目标规划，特别是，要把自治区“十二五”规划目标与土地利用科研规划目标，制定好、衔接好。使“科研基地”有的放矢，防止“蛮牛”乱撞现象发生。最后，要落实、激活“内蒙古科研基地”土地利用研究成果的综合价值，特别是经济价值、生态价值及土地利用形式科学转变的理念价值、觉悟价值，及研究成果能够不断产出的激励机制效果价值的运作机制价值。

科学实验是需要经济支撑的，同样“国土资源部土地利用重点实验室内蒙古科研基地”的科研活动也需要经济经费来支持。如何统筹“科研基地”科研项目的经费利用是考量国土厅及规划院领导智慧的课题！也是土地利用科研成果能否直接服务于经济建设的大课题！关乎国土资源土地利用工作职能效果的问题！也关乎“土地利用重点实验室内蒙古科研基地”科研平台服务于内蒙古经济发展效果的问题！应加以重视。 虽然，国土厅和规划院对“内蒙古科研基地”的项目经费使用有了统筹规划，但是，如何最大限度的发挥好经费作用？如何使经费利用创造出更大的科研成果？需要有灵活的机制进行运作。既要把有限的经费利用好，又要使经费利用带来更大的研究成果效应。其需要“两条腿走路式”的利用：（一）通过科研申报程序确定的重点科研项目，要进行固定经费科研利用，要明确法人或项目带头人下的责任和义务的项目研究，同时对那些国土厅审核后具有重大经济价值或生态价值的项目课题，进行一定数额经费的支持研究，但必须有“合同式”责任和义务及科研成果的研究。对区域针对性常规土地利用现状科研项目要进行维持性经费支持，百年大计持续是基；（二）对于众多土地利用研究及学术论文、论著和土地日常优秀可推广的技术成果，采取年度申报的程序，由“内蒙古科研基地”评审组人员由厅领导和专家组成进行评审。评出的优秀成果进行奖励，特别是利用民间资金对内蒙古土地利用重大问题进行研究的成果，获奖后要进行“特殊重大成果”奖励。激活国土资源各部门及社会力量进行土地利用形式的研究，使研究成果直接服务于经济社会及生态环境建设。要清醒的看到土地利用重大科研成果的取得，是国土资源职能工作的重大内容，是国土资源经济生产力的贡献内容。

三、拓宽研究领域 增强科研实力

国土资源土地利用形式研究是一项涉及领域广、影响面大、延伸细微处的科研活动。不是简单的土地利用方式、方法在农牧业上如何利用的工作，而是对城乡各异类型土地在经济活动中深入在各个经济领域利用带来的综合效益效果考量度的研究，特别是对生态环境效益程度的研究，是国土资源土地利用生产力的科学实验，是对土地生产力的研究。对此应该有清醒的认识，不要步入狭隘的经验主义泥潭中，更不应该陷入到无知自大的本位主义上。土地利用，上关乎物种繁衍的生存质量，下关乎人的衣、食、住、行安全度、舒宜度、满足度。关系重大！研究必然。研究，要自由宽泛，更要“时尚”现实。鼓励对现状问题进行研究，特别是关系土地生产力的研究，以及土地利用生产关系的研究。“内蒙古科研基地”的规范研究，既鼓励涉及各个领域的研究，又有基本目标要求的研究，把“科研基地”的职能作用发挥好，力求研究成果丰富多样。譬如：黄土丘陵区沟壑土地如何高效利用；赤峰地区某旗县的某小山村的土地利用如何恢复到上世纪五、六十年代满山青绿、泉水长流的利用方法，又如:露天煤矿的土地利用怎样降低粉尘污染；荒漠化草场利用植被恢复的有效办法；区域某地城镇房地产土地供给量的合理性研究；城市中如何配置休闲绿地等等问题都可以作为土地利用的研究内容进行开展。但是，“内蒙古科研基地”必须要有符合社会经济发展主流方向的研究课题，作为机构职能内容进行落实。同时，必须把自治区重大土地利用问题作为重点科研课题进行研究。譬如：自治区草原土地利用脆弱性―即荒漠化趋势的土地利用形式如何转变的研究；呼包鄂环经济圈土地利用生态覆被度高比例目标如何实现的研究；兴安（岭）带土地利用绿色经济提升的低碳效益率与农牧业补偿效果的研究；内蒙古经济发展热点区土地利用的GDP贡献度研究；城镇土地利用如何控制PM2.5研究等等都可以作为重点课题加以实施。“内蒙古科研基地”的土地利用重大项目科学研究要始终坚持以服务自治区经济建设为核心进行土地利用形式的研究―即利用方式、方法科学、合理性研究。

“内蒙古科研基地”是自治区国土资源厅对全区土地资源利用进行科学性、合理性、生态性研究的基地，隶属于国土厅，委托土地勘测规划院进行日常管理。由于土地利用研究涉及的基础信息资源较广，牵动的部门较多，简单地依靠土地规划院技术力量进行综合性较强的土地利用研究，有“小马拉大车的嫌疑”，为此要整合系统力量和社会各部门的力量进行自治区国土资源利用研究，并倡导社会力量参与到自治区土地利用的研究中来。同时，要充分利用、联合自治区各大学和学院的专业特长及学术资源力量开展土地利用相关内容的研究，把先进、前卫的技术和知识、方法利用在研究上，实现调查、知识、研究一体化运作工作模式，提升土地规划院研究的“软”实力。

四、结束语

“国土资源部土地利用重点实验室内蒙古科研基地”的成立，开启了统一、规范、系统、合理的土地利用研究平台，为国土资源生产力的合理、科学利用开辟了最佳科学实验途径，掀起了土地资源科学、合理利用研究的新浪潮。其势必对内蒙古土地资源更加科学、合理的总体利用规划带来新思路、新认识、新理念，对现状土地资源利用必有创新举措的贡献，我们“国土人”应具备这样的认识和觉悟。“内蒙古科研基地”要在国土资源厅的领导下，融汇一切可以利用的人力资源智慧，采取一切灵活、多样的研究形式激活土地利用科学实验的大活动，为内蒙古经济建设，为北方地区各异类型的土地资源利用探索出国土资源生产力发展的新办法。战略统筹“内蒙古科研基地”是必须的、必要的。

参考文献：

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关键词：Shiny；可视化；交互式；假设检验

1引言

Shiny[1]是一种基于web的可视化交互式应用程序，是RStudio开发的一种技术。它是R软件的web应用框架，将现有的R脚本转换成Shiny的应用程序并不困难，用户不需要学习R语言语法，也不需要在R源代码中进行更改就可以使用并绘制图形[2]。本文将使用Shiny应用程序对统计学中的假设检验与区间估计的知识点进行统计教学，所生成的程序允许学生操作方程中的变量，通过图像直观展示结果，从而更好地理解这些变量之间的关系，将假设检验中的一些概念理解得更为透彻。

2案例一

假设检验不仅是一种定量分析的重要方法，也是大学阶段统计学课程教学的重点之一[3]，现实生活中有大量的实例可以归结为假设检验的问题。在讲解之前，同学们需要了解假设检验是立足于小概率，给定很小的显著性水平去检验对总体参数的假设是否成立。

当原假设与备择假设互斥时，肯定原假设，意味着放弃备择假设；否定原假设，意味着接受备择假设。

利用Shiny绘制出服从正态分布的假设检验的示意图并设置好相应用于互动的参数范围，学生可以指定不同的显著性水平，观察检验图会有怎样的变化，熟悉检验图的构造。在这里需要注意的是显著性水平和置信水平不是同一概念。在图1中，显示的是显著性水平的单侧检验示意图，图中的红线所在的位置表示的是临界值，红线的左侧区域我们把它称作拒绝域，正如图1所标示的位置。当观察结果落入拒绝域中表示拒绝了原假设，此时犯了第Ⅰ类错误，虽然这类错误发生的概率非常小，但是无法避免。图中红线的外侧面积大小表示着的大小。而红线的右侧区域，我们称作接受域，即接受提出的原假設。

我们了解了检验示意图的基本构成以后，我们再利用双侧检验示意图来观察在不同显著性水平的情况下是怎样变化的。学生通过操作左侧下拉按钮选择不同的显著性水平，其中图2、3分别选择的是在、时的双侧检验图，对比观察到随着显著性水平的提高，拒绝域就会越大。

3案例二

由样本统计量所构造的总体参数的估计区间就称为置信区间[5]。置信区间是一个估算值，它具有多个组件，包括点估计、样本量、标准误差和置信度。这些组件是理解其中的关键，改变置信区间的多个组件可以提供更深入的了解。总而言之，关键是学生要学会辨识置信区间的细微差别，以及它们在确定置信区间时所扮演的角色。下面通过把一电影票房数据的置信区间及自行生成的多个样本数据可视化，以便说明Shiny在这一过程中的应用。

很明显在图4中求了出31部电影平均首周票房的95%的置信区间为（2096.56，3569.15）。在图片的左侧是学生可以操作的模块，学生可根据不同置信水平来观察确定置信区间的变化，其中系数设置有0.01、0.025、0.05、0.1等，分别对应的置信水平为98%、95%、90%、80%。而右侧部分的线图则是Shiny应用程序的结果显示。学生通过点击下拉按钮选择不同的置信系数，可以得到发生改变的置信区间。图4中显示的下限是通过从点估计中减去误差来计算的，教师需要先进行例题示范教学，然后就可以让学生自行操作了。

图5是显示90%置信水平下的区间，建立图5是为了与图4形成对比，比较在不同的置信水平下的置信区间是怎样改变的。当样本量给定时，置信区间的宽度随着置信水平的提高而增大。

在教科书中，学生大多是通过静态图像来接触这些主题，而往往很少使用动态的交互式工具进行探索。在Shiny程序中，学生可以通过自己“动手”操作，发现其中的规律变化，加上教师的讲解以及鼓励可以激起学生的学习兴趣，还能引发学生更深层次的思考，将统计概念理解透彻，为后面学习统计分析奠定基础。

我们知道在实际问题中，进行估计往往只抽取一个样本，此时构造的是与该样本相联系的相应的置信水平下的置信区间。因为这个区间不再是一个随机区间，所以无法知道这个样本所产生的区间是否包含了总体参数的真实值[4]。因此我们建立了图6来说明样本量对置信区间的影响，我们选择的是重复构造出的的10个置信区间（数据均为随机生成）。图6中的每一条线段表示的是每一个估计区间，而红色的线段则表示不包含真实值的区间。图中可以看出10个区间中的第2个和第10个区间没有落在中间的黑线上，即表示包含总体均值。图6展示的是置信度为90%的置信区间，说明了最后有10%的区间没有包含。

在图6的左侧，有两个选择键，其中samplesize表示的是样本容量，Numberofalpha是置信系数，图6、图7构建的意义是为了比较在保持置信水平不变的情况下，增加或减少样本大小的影响对其影响范围的置信区间是如何改变。它将提供学生关于什么是直观的信息，引导学生操作结果展示图中左侧的按钮，这样的教学方式可以引发学生自主思考，还有利于培养学生的观察能力。

不仅如此，还可以通过给定样本量为30时，将系数选择为0.01，即置信度为98%时得到图8，用来说明置信度与真实覆盖率的关系。图7与图8的对比结果相当明显，可得到结论：当置信度越高时，区间包含真实值的概率也就越大。学生使用Shiny程序进行学习，不仅改变了被动接受知识的状态，还充分调动了学生学习的积极性，教师可以发现教学效果得到显著的提高。

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【关键词】课程教学 概率论与数理统计 数学实验

【中图分类号】O21 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）07-0140-01

一、引言

概率论与数理统计是高等院校理工科重要的数学基础课程之一。该课程所涉及的随机数学的内容和方法，对大学生数学素质和解决问题能力的培养有着极其重要的意义。课程内容主要包含[1]：随机事件及其概率，随机变量及其分布，随机变量的数字特征，数理统计的基本知识，参数估计，假设检验，方差分析与回归分析等。

数理统计是以概率论为基础，根据实验或观测到的数据来研究随机现象，对随机现象的性质和统计规律做出合理的估计和推断的一个数学分支。MATLAB软件可以进行矩阵运算（矩阵分解、范数、矩阵函数等）[2]、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB统计工具箱[3]中有求解参数估计、假设检验和多元线性回归等统计推断问题的命令，对学习这些内容和解决相关实际问题具有很大的帮助。

二、“概率论与数理统计”课程教学中存在的主要问题

目前， 重理论、轻实践是许多高等院校概率论与数理统计课程教学的主要特点。这一教学理念， 有其固有的优势。该教学模式偏重基本的概念和理论， 系统性强， 有利于学生全面了解概率论与数理统计的结构框架。 但在实际教学中，这种教学方法存在一些弊端[4，5]。

（1）学生的学习兴趣不浓

在实际教学中概率论与数理统计课程开设在第三学期，其中数学公式较多而复杂，教学过程中我们发现，灌输式教学容易使学生对学习产生抵触情绪，不利于学生充分的发挥主观能动性，学生的学习比较被动。

（2）基础知识薄弱

在课程讲解，尤其是在多维随机变量及其分布内容的讲解中，我们发现学生对高等数学中的积分上限函数以及重积分的计算方法掌握的不好，导致连续型随机变量的分布的概率密度和边缘概率密度计算错误。

（3）理论联系实际不够

由于概率论与数理统计课程安排的课时比较少，一般着重讲述课本前面的概率论部分的内容，对于数理统计部分的内容讲得相对较快，涉及到的内容也不是很深入，导致整门课程讲完后，学生对于数理统计没有完全建立起完整的统计思想。对于实际问题中得到的统计数据，不知道如何处理，与课本上的知识联系不起来。

三、合理使用数学软件促进课程教学

在实际应用中的概率统计问题，往往涉及大量甚至是海量的数据，单纯依靠手算远远不能满足实际问题的需要，迫切需要将概率论与数理统计与MATLAB、 SAS、SPSS等软件包相结合，即在概率统计的教学中引入数学实验。此外，针对上述教学中存在的主要问题，也需要进行教学改革。

（1）理论联系实际， 激发学生学习兴趣

在教学过程中， 教师可以根据学生的专业和兴趣， 提出相关实例， 通过引用大量与经济、医药、化工、电子等各方面相关的实例，利用启发式教学引导学生用概率论与数理统计的知识去解决这些问题， 让学生主动地去运用知识。在教学中只要让学生明白掌握这些知识可以用来解决哪些生活实际问题，那么就可以提高他们学习的兴趣。因此，在教学过程中有必要突出一些知识点的实际应用背景。

（2）有针对性的巩固相关基础知识

在讲解多维随机变量及其分布的内容之前，布置复习高等数学课本中关于积分上限函数、反常积分以及重积分计算的内容和方法。在课堂上首先举重积分的算例，复习重积分转化为二次积分，并通过变量替换计算结果，然后再讲授多维随机变量及其分布的理论内容。这样，在学生掌握了概率论与数理统计的思想后，能够通过公式准确的计算出相应的结果。在这部分内容讲解中，可以简单介绍MATLAB软件中计算积分的相关命令，比如：int为符号积分，quad为变步长数值积分，quad8为高精度数值积分等等，这样方便学生以后有效解决实际问题。

（3）合理安排数学实验课程中的相关内容

在讲授概率论与数理统计课程内容的同时开设数学实验课，引导学生应用数学软件解决实际问题。在讲授了样本均值、中位数、方差、协方差、相关系数等基本的统计量的理论内容之后，要求学生必须掌握MATLAB软件中相关的命令，并给学生介绍统计分析工具箱stats中的丰富的统计分析函数命令，包括：随机数的产生、概率分布、参数估计、假设检验、线性和非线性模型、试验设计等。

对上述“学生的身高、体重与体育成绩问题”，我们可以在MATLAB软件中使用了 hist命令画直方图，可以看出学生数据基本可认为服从正态分布；使用 mean 命令计算身高、体重、成绩的均值；用 std 命令计算标准差；用 normfit 命令可以求得身高估计值，置信区间，体重估计值，体重95%置信区间；用 corrcoef 命令计算相关系数；最后用 regress 命令建立线性回归模型。

在上机实验课最后阶段教师还可以引进更复杂的生活实际应用例子，提供生活实际数据让学生通过MATLAB软件中统计工具箱对数据进行处理。通过实验可以加深学生对基础理论的理解，提高对概率论与数理统计课程学习的兴趣以及分析问题、解决问题的能力。

四、结束语

随着现代科学技术的发展，概率论与数理统计这一数学分支应用越来越广泛， 学好该课程有助于培养学生的逻辑思维能力、数据的分析与处理能力。使用数学实验配合课程讲授必将激发学生解决实际问题的兴趣， 进一步提高学生解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]李延忠，孙艳，成丽波，施三支，马文联，概率论与数理统计[M]，北京：高等教育出版社，2011。

[2]李延忠，姜志侠，孟品超，矩阵论[M].长春：吉林出版集团有限责任公司，2011。

[3]胡良剑，丁晓东，孙晓君，数学实验：使用MATLAB[M]，上海：上海科学技术出版社，2001。

篇14

关键词:嵌入式系统; 实验; 教学改革; 实验装置

嵌入式系统的高速发展以及目前社会上嵌入式系统人才短缺的现象给各大高校带来了契机,很多高校购买了嵌入式设备,开设了嵌入式课程。嵌入式技术具有很强的实践性、综合性和应用性,因此,在讲授嵌入式课程的同时还必须通过大量的实验来加强学生所学的知识。可以说,嵌入式系统的实验与理论教学占有同等的比重[1]。本文针对目前在嵌入式系统实验教学中出现的问题提出了改革的思路,并详细介绍了一种实用的嵌入式系统教学实验装置的设计方法。

1嵌入式系统实验教学中存在的问题及改革措施

当前,嵌入式系统实验教学中主要存在以下问题:

(1) 对实验课程重视程度不够,所花的时间和精力远远比不上在理论教学方面的投入,结果造成学生对嵌入式系统的实际应用能力普遍较差。

(2) 实验课程和理论课程相脱节,经常是理论课程还未学到的内容,而实验课程已经开始进行;或者是理论课程已经完毕,而相应的实验课程还未跟上。

(3) 过分依赖实验平台,缺乏自主创新实验。随着实验平台功能的完善,很多应该由学生完成的部分,都由实验平台的某些模块所替代,学生在实验过程中只要按实验说明的步骤操作即可,结果使学生对整个知识体系的理解和掌握只停留在表面上,对于细

节知识很难理解,更不要谈系统开发。

(4) 实验室管理封闭,课程之间的沟通、设备共享等方面存在障碍,资源利用率不高。

针对嵌入式系统实验教学中出现的上述问题,可从以下几个方面进行改革。

1.1明确嵌入式系统实验课程的地位,培养学生的学习兴趣

在实验课程教学中,首先使学生明确嵌入式系统实验课程的地位和实际应用领域,使学生充分明确学习该知识的目的,从而激起学生的学习兴趣。另外,在教学安排上进行合理的调整,使实验课程和理论课程的教学互相衔接,以保证学生全面、有效地掌握嵌入式系统的相关知识。

1.2增加自主创新实验的力度

首先,必须克服按照实验手册提供的实验机械完成的教学模式,要让学生不是把实验作为一种任务,而是作为一种兴趣来完成,充分体验实验开发过程中的成就感,拓宽自己的创作思路。其次,授课教师和实验教师必须为学生开拓除常规实验之外的实验课题或应用课题,由浅入深、循序渐进地在嵌入式实验体系中引入具有一定应用价值和具有自己特色的实验课题,从而扩大学生的知识面,加深学生对嵌入式知识领域的更深层次的认识[2]。针对学生成长的实际需要,可将实验教学内容安排为基本认识、基本实验、

基金项目:铜陵学院校级教学研究项目(JY10001)。

作者简介:谢东(1968-),男,副教授,硕士,研究方向为电气自动化。

设计性实验和综合性实验四个层次,既对学生进行基础知识、基本技能的培养,又给学生以发挥才智,进行开拓创新的空间和机会。

1.3提供宽松的实验环境,进行开放式教学

嵌入式系统实验室必须充分利用已有的硬、软件资源,从时间和场所方面为那些对嵌入式实验感兴趣的学生提供良好的便利条件,使其成为一个对学生真正开放的实验室。这样,一方面可以发挥实验室的资源优势,不至于使实验设备长时间闲置;另一方面在开放式教学中,鼓励学生主动探索、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥,充分调动学生的学习积极性,培养学生的创新意识和动手能力。

2嵌入式系统教学实验装置的设计

为更好地开展嵌入式系统实验课程的教学,根据本校学生实际情况,笔者对用于嵌入式系统教学的实验装置进行了研制。本装置是以嵌入式系统教学为目的的实验平台,可用于指导学生尽快熟悉基于μCLinux的嵌入式系统的开发环境,掌握嵌入式系统的开发流程,为学生今后进行嵌入式系统的研发打下良好基础。

通过本装置,学生可熟悉μCLinux操作系统,了解操作系统的启动过程、调度机制、内存管理、文件系统及操作系统的其它各个方面。也可以用来了解CPU与其它外设的控制原理,可以领会嵌入式系统的网络通信、CAN通信、通信协议的嵌入式μCLinux实现等。

2.1嵌入式系统教学实验装置硬件的设计

本装置硬件结构如图1所示,主要包括CPU、存储器、人机接口、测量控制电路、CAN通信接口、以太网通信接口等。通过20脚标准JTAG调试接口,结合ARM的集成开发环境(IDE)ADS1.2,可调试驱动程序、内核、启动代码等,并可查看ARM芯片内部的硬件资源。

2.1.1CPU和存储电路

CPU采用的是S3C44B0X微处理器,它是整个系统的控制核心。S3C44B0X是基于ARM7TDMI内核的32位RISC微处理器,具有内核耗电少、低成本、功能强等优点,便于低成本设计嵌入式应用系统[3]。

图1系统硬件结构

存储电路包括一片1M×16位的Flash(SST39 VF160)和一片4M×16位的SDRAM(HY57V65160B)。CPU通过片选信号nGCS0与片外Flash连接,Flash的地址空间为0x00000000～0x00200000。Flash存储芯片用于存放启动代码、内核和文件系统。SDRAM由CPU专用SDRAM片选信号nSCS0选通,地址空间为0x0C000000～0x0C800000。系统启动时,由CPU将Flash中的程序调入SDRAM后运行。

2.1.2人机接口

人机接口包括键盘和LCD液晶屏。

键盘采用的是4×4行列式矩阵键盘,行线选用4个数据线,列线选用4个地址线。该键盘通过中断扫描方式进行工作,用于输入命令或设置有关参数。

LCD液晶屏是整个系统的显示部分,由于S3C44B0X芯片已经提供了LCD控制器、驱动器及输人/输出口,因此只要把实验装置的LCD接口相关引脚与CPU相应引脚连接即可。本装置采用的LCD液晶屏型号为LRH9J515XA STN/BW,16级灰度,320×240像素,驱动电压21.5V。

2.1.3测量控制电路

测量控制电路主要是A/D和D/A转换电路。

S3C44B0X内部具有8通道10位A/D转换器,转换频率为0～100Hz,所以通道切换时应保证至少15μs的间隔。本装置提供了两路直流电压测量电路,经CPU的AIN1、AIN2两个输入通道将被测直流电压送入内部A/D转换器进行转换,转换结果由LCD显示出来。

D/A转换由芯片AD5320完成,它是12位串行D/A转换器,具有微功耗特点,可用电源电压作基准,有自校准功能,串行时钟频率可高达30MHZ,有较宽的动态输出范围。

2.1.4CAN通信接口

本装置CAN通信接口主要由CAN控制器和CAN收发器组成,其原理图如图2所示。CAN控制器采用独立CAN控制器SJA1000,它在S3C44B0X CPU的控制下完成数据的接收与发送。CAN收发器PCA82C250是CAN控制器和物理传输线路之间的接口,提供了对总线的差动接收和差动发送能力,加入PCA82C250能够增强信号抗干扰能力。为增强系统的抗干扰性能力,在SJA1000与PCA82C250之间接有光电耦合器件6N137以实现电气隔离[4]。

图2CAN通信接口原理图

2.1.5以太网通信接口

以太网通信接口由芯片RTL8019AS、滤波器20F001N及型号为RJ45的8针模块插头组成,其原理图如图3 所示。

RTL8019AS是台湾 REALTEK公司生产的以太网控制器,采用全双工方式工作。RTL8019AS具有32位I/O口地址,地址偏移量为0x00～0x1F。其中0x00～0x0F这16个地址为寄存器地址,0x10～0x17和0x18～0x1F分别为远程DMA端口、复位端口的地址。本系统中I/O基址设置为300H,所以,实际的I/O口寻址范围为300H～31FH。

RTL8019AS输出端连接20F001N,20F001N是双绞线驱动/接收器,为耦合隔离变压器模块。RTL8019AS的双绞线差分输出信号引脚45、46与20F001N的1、3脚连接;RTL8019AS的双绞线差分输入信号引脚58、59与20F001N的4、6脚连接。最后,通过带RJ45插头的双绞线接入以太网。

图3 以太网通信接口原理图

2.2嵌入式系统教学实验装置软件的设计

2.2.1启动代码

启动代码Boot Loader相当于普通PC机的BIOS,是在系统复位后执行的第一段代码。本装置Boot Loader功能如下:禁止所有的中断、设置处理器时钟和运行速度完成对CPU初始化、初始化存储区、设置堆栈指针并将bss段清0、跳转到内核映像入口并开始执行内核程序。

2.2.2操作系统内核及文件系统

本装置操作系统采用的是μCLinux。μCLinux是Linux的一个变种,用于没有内存管理单元MMU的处理器,它的内核一般小于512K,非常适合应用于嵌入式领域。μCLinux支持NFS、ext2、romfs、JFFS等文件系统,本装置采用的文件系统是romfs文件系统。通过在宿主机上建立μCLinux的交叉开发编译环境,生成内核和文件系统的映像文件。然后将映像文件通过串行口下载到目标板,烧写在目标板闪存的不同位置处。这样,启动代码初始化硬件设施,内核挂载文件系统,整个系统启动后,操作人员输入执行命令,可以做各个实验[5]。

2.2.3驱动程序

驱动程序是操作系统内核与机器硬件之间的接口。本装置对ADC、DAC、键盘、LCD液晶屏、CAN通信接口、以太网通信接口等硬件电路都设计了相应的驱动程序。驱动程序主要功能是完成硬件设备的初始化和释放、从硬件读取数据或从内核传送数据到硬件[6]。

2.2.4应用程序

应用程序是指通过调用驱动程序或操作系统内核完成特定应用功能的程序。通过这些应用程序学生可以学习ARM汇编程序和C语言程序的编写与调试、掌握CPU基本接口功能及各硬件外设的应用方法。此外,学生也可以自行编写应用程序,从而掌握嵌入式系统软件的开发流程和技巧。

3结语

在嵌入式系统教学中,加强和提高实验教学是关系到当今社会需要的动手能力强、创新能力高、适应性强的人才培养的关键。目前,嵌入式系统实验教学在各高校才刚刚起步,其教学方法和教学模式中还存在着许多不足之处需要改革。另外,结合学生的实际能力和知识水平,为其提供合适的嵌入式系统实验平台,可以更好地培养学生分析问题、解决问题以及综合应用知识的能力,提高教学效果,为社会提供更多高素质的嵌入式系统开发人才。

参考文献:

[1] 张其亮,韩斌.“嵌入式系统”课程的实验教学研究[J]. 实验室研究与探索,2009(6):132-133.

[2] 倪蕴涛. 基于嵌入式系统实验课程教学方法改革和教学思路探索的研究[J]. 牡丹江教育学院学报,2007(4):130-131.

[3] 田泽. 嵌入式系统开发与应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2005:374-375.

[4] 饶运涛,邹继军,郑勇芸. 现场总线CAN原理与应用技术[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2003:154-155.

[5] 邹思轶. Linux嵌入式设计与应用[M]. 北京:清华大学出版社,2002:130-135.

[6] 朱立新,崔玲丽,郑刚,等. 基于AT91微控制器嵌入式教学系统的设计与实现[C]//天津市计算机学会单片机分会. 2003年全国单片机及嵌入式系统学术年会论文集. 北京:北京航空航天大学出版社,2003.

Reformation of Experimental Teaching and Development of Experimental

Device for Embedded System

XIE Dong

(Department of Electrical Engineering, Tongling College, Tongling 244000, China)