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分析其课程不如人意的影响因素有很多,其中学生不注重平时的练习,对学过的统计分析方法不理解、不掌握,生搬硬套公式是一个很重要的原因。究根结底,与该课程以前所采用的传统的课程考核模式不无关系。
传统的“一考定乾坤”的成绩考核模式明显已不适应现在高等教育的形势和人才培养的需求[1],尤其是对生物统计学这种理论与实际分析结合的课程。如果只是通过一次考试来进行评价,学生若平时再不注重知识的积累,很容易在最后复习的时候出现心理负担过重、课程理解难度加大等问题。如果在教学过程中采取形成性考核,则可以对学生的学习过程进行督促和考察,能够真正发挥考核的评定、检测、诊断、反馈、引导和激励等功能,达到教学和考核互相支撑、紧密配合、有机结合,全面提高人才培养质量。从2006年开始,我们在生物统计学教学考核中采用形成性考核方式。本文就形成性考核在生物统计学教学中的应用做了初步的探索分析,并发现问题,总结经验,提出进一步改进的建议。
一、形成性考核方法介绍
所谓课程形成性考核,是指依据一定的标准,按照一定的程序和方法,定期或不定期对学生课程学习过程的状况进行考核和评价,并将考察和评价的结果作为评定学生课程学业成绩依据的过程[2]。
与传统的考试考核模式相比较,形成性考核具有以下优点:(1)更注重学习过程的考核,将过程与效果紧密结合起来。(2)考核机会更多,避免了传统考核模式重期末、轻平时的缺点,能及时发现学生学习问题,并给予其补救机会,最终调动其主动性和积极性,促使其更认真学好功课,杜绝部分学生铤而走险在考试中舞弊的侥幸心理。(3)考核形式多元化。传统的考核模式往往形式单一,绝大部分为开(闭)卷考试。而形成性考核可以在平时开放的学习环境下融合各种各样的考核方式,鼓励学生自发学习。也就是说,课程形成性考核是对学生学习过程的考核,能更全面、更客观、更公正地反映学生学习的状况,其将过程考核结果与课程终结性考核结果相结合,能更合理地对学生课程学习过程和课程学业成绩进行评定。课程形成性考核是现代教育教学过程中的重要环节,能够加强学习过程控制,督促学生学习,提高学习效率;反馈教学信息,及时调整教学节奏和方法,提高教学质量;全面、客观地评定学生课程学习效果和成绩。
二、生物统计学课程形成性考核实践
在生物统计学课程教学过程中,我们采用的具体的课程考核方式很多,按照类型划分,主要有平时作业考核、平时课程学习表现考核、阶段性小测验考核、特别作业考核、实践性作业考核、期中期末考试等。其考核最终成绩计算方法为:最终成绩=(平时与小测验总成绩×30%+期中成绩×40%+期末成绩×30%)×准确率+其他加分。其中,平时作业考核是在每一章学习结束后下发这一章的作业,并规定交作业的最后期限,按照作业完成的数量及质量进行评分,实行推迟一天交作业,成绩扣除10%的惩罚。平时课程学习表现考核是根据学生在学习过程中的出勤率、学习态度、课堂表现等各方面的情况评定其成绩。如果课堂发言积极,与教师互动较多,给予一定的奖励,包括加分或书籍、礼物等物质上的。同时,鼓励学生走上讲台,亲自体会“台上一分钟,台下十年功”的辛劳,使之珍惜教师的劳动以及得来不易的学习机会。阶段性小测验考核是在教学过程中在课堂上随机进行的小测验,以检查学生学习过程中的情况,并可兼做出勤考察用。具体根据课程教学内容安排的实际情况确定,次数不宜过多,结合课程内容需要进行。特别作业考核,一般是在期中考试后进行的,以自愿为原则参与考核,主要目的在于给予期中考试成绩不理想的同学一次补救的机会。其内容一般是针对该课程所学内容或对课程本身的某一方面谈谈感想或是给学生一个实际问题要求运用统计知识给出一套解决方案。这种考核方式可以促进学生对课程的思考,并激起学生学习的兴趣和动力。根据学生完成作业的质量,考虑给其最后成绩加上0~2分。实践性作业考核,和特别作业考核相似,一般也是在期中考试后,期末考试前进行的。一般是提供给学生一些原始数据,如几个班的学生成绩资料,某养殖场的生产性能测定数据等,让学生运用所学的统计分析知识进行分析,并尝试形成书面论文。按照学生分析结果的正确性及论文写作质量,考虑给其期末成绩加上0~2分。期中、期末考试与传统考核模式基本相同,采取闭卷考试、统一阅卷的方式进行。此外,为了激发学生对生物统计学的兴趣,我们还特意设计了一项激励机制,给出了一个复杂的期中考试成绩的补救公式。
之所以给出如此复杂的公式,就是为了引导学生思考如何把学到的知识应用到生活和学习中去,以融会贯通。期中考试的补救成绩将替代原期中考试成绩,鼓励那些在期中考试中成绩不理想的学生继续努力学习提高成绩。
如果采用形成性考核,则教学工作量会呈数倍增长。我们采取的解决办法是吸纳汲取研究生力量。研究生参与作业批改、教学和答疑也是我们采用的一种方式。一来借鉴研究生同学本科学习的经验,对本科生进行学习过程教育,起到另一种言传身教的作用;二来创造更多的研究生与本科生之间的交流机会,促使研究生在独立完成课题的同时,完成知识输入到知识产出的过程,培养全面发展的综合素质。
基于以上分析,我们的形成性考核的内容涵盖了学生学习过程和结果的各方面,包括学习态度、学习能力和学习效果。其中,学习态度主要指学生课程学习的积极性、主动性和自主性,这从出勤、完成作业的时间和质量以及期中考试后是否采取补救措施的角度进行衡量;学习能力主要指学生选择学习资源、学习媒体、学习方式与方法进行课程学习的合理性与有效性水平;学习效果主要指学生独立完成课程学习内容、课程作业、课程实践环节的质量以及课程考试的成绩。学习态度、学习能力、学习效果三方面的课程形成性考核,较符合生物统计课程教学实际。
三、目前形成性考核方法实施过程中的问题及原因分析
通过几年来生物统计学课程的形成性考核方法的持续实施,督促学生加强平时的练习,指导学生自主学习,加深了学生对基础知识的理解,激发了学习兴趣及主动性,提高了学生自主探究能力。学生普遍反映生物统计学课程的恐惧心理已经不复存在,并且该课程的及格率也大大提高。学困生更加积极认真学习,许多优秀的学生甚至开始学习阅读国外生物统计学课本,并与教师交流,教学相长。但是其中也发现了一些问题,那就是一直存在着平时作业准确率普遍偏高,而期中、期末考试成绩较低的不合理的情况。
为什么会产生这种情况?通过对形成性考核的构成内容进行分析,发现平时书面作业考核方式占据了形成性考核内容的大部分,但是由于这种开卷类考试本身就存在互相参考或抄袭不容易被发现的缺点,因此书面作业成绩存在一定水分,只能反映大多数学生对所学内容的掌握情况。而且我们安排作业答疑,鼓励同学针对作业进行讨论,助长了一部分学生被动学习的惰性。此外,本着大学生自尊心强的前提,对不按时交作业或者抄袭的同学,没有采取措施进行严格的处理。
四、对形成性考核方法实施过程的几点建议
1.分组考核。可以将每班同学随机分成小组(最好男、女混合),以小组为单位安排平时作业或课堂小测验,各小组的作业题不同,增加学生抄写作业的难度。同时,又培养了学生之间交流和团队合作能力。
2.校验考核。在期中考试后,对那些平时作业准确率比较好而期中成绩不理想的同学,进行一项小测试,测试内容为以前各次作业中的原题,以推测其是否有抄作业的行为。对抄写平时作业的同学进行严肃的处罚,如降低平时成绩、增加学习任务等。
[关键词] 葛根芩连片;溶出度;相似因子;聚类分析
[收稿日期] 2014-07-18
[基金项目] 国家自然科学基金项目(81473362);北京中医药大学创新团队发展计划项目(2011-CXTD-13)
[通信作者] *董玲,副研究员,硕士生导师,主要从事新剂型给药系统研究,Tel:(010)64286245,E-mail:;*刘洋,副教授,硕士生导师,主要从事药物代谢研究,Tel:(010)84738629,E-mail:
[作者简介] 隗丽,硕士研究生,E-mail:
多成分多靶点的中药特点已经成为学术界共识[1],中药复方的作用与复方中有效成分的含量和配比关系密切。而固体制剂中药物发挥治疗作用需要经过药物溶出和吸收2个关键步骤。因此,在研制中药复方释药系统中,使两者处于良好的匹配状态,才能确保中药各组分不仅能吸收完全,而且可以确保中药复方各组分按照比例吸收[2]。中药生物药剂学分类系统设立的主要目的是在药物发现阶段(discovery)对中药多成分整体的生物药剂学特征评价,并为下一步的药物开发阶段(development)提供剂型选择支持和成药性保障,主要利用溶解性和渗透性作为科学框架的分类依据。对已上市中成药的评价,CMMBCS也能起到积极作用,此时更适合于采用溶出度评价方法,结合中药多成分的特点,建立符合中药特色的溶出评价体系。因此,本研究采用中医经典《伤寒论》[3]中葛根芩连汤的现代制剂葛根芩连片,探索其多成分环境下的主要成分溶出规律及特点,重点考察可能影响成分吸收时序的多成分溶出同步性问题。
1 材料
1.1 仪器
Waters液相色谱系统(600四元泵,美国Waters公司),2487双波长紫外检测器,Empower2工作站;电子分析天平(BT-25S,北京赛多利斯仪器有限公司);pH酸度计(FE20,梅特勒-托利多仪器上海有限公司);智能溶出仪(ZRS-8G,天津天大天发有限责任公司)。
1.2 药物
葛根素对照品(批号110752-200912),黄芩苷对照品(批号110715-201117),盐酸小檗碱对照品(批号110713-200911)均购买于中国食品药品检定研究院。葛根芩连片(陕西利君现代中药有限公司,批号110201005,规格0.3 g)。
1.3 试剂
甲醇(色谱级)购买于Fisher公司(美国);娃哈哈纯净水购买于娃哈哈集团公司(中国杭州)。三乙胺、盐酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氢氧化钠、一水枸橼酸、磷酸氢二钠等试剂(均购自北京化工厂)都为分析纯。
2 方法
2.1 溶液制备
2.1.1 对照溶液配置 取装量差异项下的片剂,除去包衣,研细,精密称取适量(约相当于1片的平均质量),加适量甲醇使溶解,加溶出介质制成每1 mL中约含0.6 mg药物的溶液,作为对照溶液。
2.1.2 溶出介质配制 pH 1.0盐酸溶液配制:量取盐酸溶液9 mL,加水稀释至1 000 mL,即得;pH 4.0缓冲液配制:取一水枸橼酸12.90 g,取磷酸氢二钠27.25 g,加水1 000 mL溶解,即得;pH 6.8缓冲液配制:取磷酸二氢钾1.70 g和磷酸氢二钾1.78 g,加水溶解稀释至1 000 mL,即得;pH 7.4缓冲液配制:取磷酸二氢钾6.81 g,加0.1 mol・L-1氢氧化钠溶液395 mL稀释至1 000 mL,即得。
2.2 溶出度试验条件
采用《中国药典》2010年版溶出方法及模拟人体消化道体内环境的5种溶剂分别测定。具体操作如下:取本品,照溶出度测定法(药典2010年版二部附录XC)[4],方法为桨法,转速为100 r・min-1;溶出介质为模拟人体生理环境的5种pH溶液;取样20 mL,并及时补液,取出的溶液置于蒸发皿中挥干,再用1 mL纯净水溶解,过0.45 μm微孔滤膜,即得供试样品;取样时间为5,10,15,30,45,60 min。
2.3 溶出度测定方法
采用高效液相色谱法测定,根据相关参考文献[5],色谱条件为:Thermo Scientific,Hypersil C18色谱柱(4.6 mm × 250 mm,5 μm);流速1.0 mL・min-1;检测波长270 nm;柱温室温;进样量10 μL;流动相:流动相A为缓冲溶液(1%三乙胺,1%乙酸,用磷酸调pH到3.0),B为甲醇,梯度洗脱程序为:0~12 min,24%B;12~13 min,24%~28%B;13~19 min,28%B;19~20 min,28%~33.8%B;20~37.5 min,33.8%B;37.5~38.5 min,33.8%~41%B;38.5~60 min,41%~75%B。
2.3.1 转速的选择 采用药典2010年版二部附录XC第二法装置,以900 mL水为溶剂,测定前对仪器装置进行必要的调试,使桨叶底部距溶出杯的内底部(25±2) mm。分别量取经脱气处理的去离子水,置各溶出杯内,待溶出介质温度恒定在(37±0.5) ℃后,将供试品投入溶出杯中,转速选择100,75,50 r・min-1试验,于5,10,15,30,45,60 min时取样测定溶出量(多成分累积溶出度加和),见表1。从结果可知,确定本品溶出度测定转速为100 r・min-1。
表1 不同转速时供试品的平均溶出度
Table 1 The average dissolution of samples at different speed
t/min
平均溶出度/%
100 r・min-175 r・min-150 r・min-1
55.84.05.4
1014.97.09.6
1529.510.413.5
3059.227.915.9
4593.038.131.2
60105.765.740.2
2.3.2 溶液稳定性考察 将葛根芩连片于5种不同的pH溶出介质中进行溶出度测定,依法操作,将供试品溶液分别于不同时间点测定供试品9个主要成分的峰面积,并以葛根素保留时间计算各个峰的相对保留时间,葛根芩连片中主要成分在2 h之内稳定性良好(RSD<5%),稳定性实验数据见表2。
表2 不同介质中各峰的峰面积RSD
Table 2 The RSD of every peak area in different dissolution media
峰号相对保留时间
各峰的峰面积RSD/%
pH
1.0pH
4.0pH
6.8H2OpH
7.4
峰10.730.90.7 0.3 1.3 0.3
峰2(葛根素)1.002.50.2 1.2 0.3 2.1
峰31.071.40.9 2.3 1.8 1.2
峰41.162.33.9 1.81.9 4.1
峰51.312.20.9 2.6 1.5 2.6
峰6(小檗碱)1.732.40.4 7.8 1.5 0.3
峰72.2510.32.8 3.2 2.4 1.7
峰8(黄芩苷)3.210.14.5 1.8 6.6 1.8
峰93.234.84.71.0 4.0 1.0
3 结果
3.1 溶出曲线的测定结果
取本品制剂,在上述5种溶出介质中进行溶出曲线测定,以取样时间为横坐标,以溶出度为纵坐标,绘制溶出曲线图,见图1。
A. pH 1.0;B. pH 4.0;C. pH 6.8;D. H2O;E. pH 7.4(图2同)。
图1 复方葛根芩连片9种成分在5种不同pH溶出介质中的溶出曲线
Fig.1 The dissolution curves of nine components from Gengen Qinlian tablets in five different pH dissolution media
3.2 溶出数据分析
3.2.1 采用非模型依赖法-相似因子法(f2)分析 相似因子f2的数学表达式为:
f2=50×log1+1/n∑nt=1Rt-Tt2-0.5×100
其中Rt和Tt分别为参比药物和试验药物在时间t时的溶出度,n为测定时间点总数。一般认为f2在50~100,可认定两者的释放行为相似。本实验将不同溶出介质中2号峰(葛根素)的溶出曲线作为参比对照曲线,相同溶出介质中其他峰的溶出曲线和参比对照曲线进行比较,以考查葛根芩连片中的9种成分在溶出介质中释放特性。复方葛根芩连片中主要成分与2号参比峰(葛根素)相比,计算f2结果见表3。
3.2.2 复方葛根芩连片剂中9种成分溶出行为聚类分析 采用聚类分析方法对复方葛根芩连片中9种成分于不同溶出介质中的溶出曲线进行聚类分析,即将每个测定条件下的9种成分溶出曲线看成是5维空间上的9个点,以2号峰(葛根素)为参比峰,采用层次聚类法对上述不同溶出介质中各个峰的溶出行为进行分类,见图2。
3.2.3 体外溶出结果小结 采用上述2种方法对溶出曲线相似性进行评价,可以看出:根据相似因子计算结果表明,4号峰所代表的成分的体外溶出行为与2号参比峰(葛根素)的溶出行为最接近,在4
表3 与2号参比峰(葛根素)相比f2计算结果
Table 3 The results of calculation of f2 compared with peak 2 (puerarin)
峰号
f2因子
pH 1.0pH 4.0pH 6.8H2OpH 7.4
峰17664794952
峰2(葛根素)-----
峰36577615781
峰45492889088
峰57676787879
峰6(小檗碱)6572757454
峰74963484331
峰8(黄芩苷)6965704345
峰96755586048
种溶出介质中两者的f2值均大于80,仅在pH 1.0的盐酸溶液中二者相似性略低。7号峰所代表的成分的体外溶出行为与2号参比峰(葛根素)的溶出行为相差最远,在4种溶出介质中两者的f2值均小于50,仅在pH 4.0磷酸盐溶液中二者溶出行为表现为相似。3号峰、5号峰所代表的成分和6号峰(小檗碱)在5种溶出介质中的溶出行为与2号参比峰(葛根素)的溶出行为相似性良好。
根据聚类分析结果表明,在pH 1.0溶出介质中1号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)最为接近,4号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)相差最远;在pH 4.0溶出介质中4
图2 5种不同pH介质中9种成分树状图
Fig.2 The tree diagrams of nine components from Gengen Qinlian tablets in five different pH dissolution media
号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)最为接近,9号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)相差最远;在pH 6.8溶出介质4号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)最为接近,7号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)相差最远;在水介质中4号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)最为接近,7号峰和9号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)相差最远;在pH 7.4溶出介质中3号峰和4号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)最为接近,1号峰和7号峰所代表的成分溶出行为与2号参比峰(葛根素)相差最远。
以上的分析结果表明,尽管2种分析和评价方法不同,分析结果略有差异,但分析和评价的结论基本一致。
4 讨论
本实验选择了pH 1.0,4.0,6.8,水和pH 7.4共5种溶液作为溶出介质,分别模拟复方葛根芩连片在胃液和不同肠段肠液中的溶出。以葛根芩连方中9种主要成分的溶出作为研究对象,考查其在不同溶出介质中溶出规律及特点,根据体外溶出能更好地预测其在体内不同吸收部位的吸收情况[6-7]。
本研究表明,复方葛根芩连方中9种主要成分在溶出介质的溶出不完全具有同步性,峰7和峰8(黄芩苷)所代表的成分与2号参比峰(葛根素)溶出同步性相差较远,峰3,4,5,和6(小檗碱)所代表的成分与2号参比峰(葛根素)具有完全的溶出同步性,峰1和峰9与2号参比峰(葛根素)也具有较一致的溶出同步性。这种溶出同步性表明,这几种成分在任意时刻的释放至溶出介质中各组分比例保持不变,并且这种比例的恒定与几种成分在复方葛根芩连中配比一致,这种同步释放正是体现出了中药配伍的特点。
模拟生物介质的溶出度方法在建立体外溶出和体内吸收相关性方面至关重要[8],并且通过药物制剂体外溶出曲线计算溶出指数[9],这也是生物药剂学分类标准的补充,因此溶出度研究也是课题组建立CMMBCS的重要研究内容。课题组在CMMBCS的研究过程中,对中药的溶出度评价方法按照由简至繁的过程不断推进,从单味药材散剂[10]深入到本研究的复方中药片剂,从单一成分溶出度评价深入到本研究的多成分溶出度评价,并重点关注可能引起吸收时序差异的溶出同步性问题。本研究建立的葛根芩连片中9种主要成分的体外溶出曲线测定方法,虽不能做到每种成分的明确定性,但却探索到了一条绕开对照品种类瓶颈限制而进行生物药剂学相关研究的道路。
[参考文献]
[1] 杜冠华,王月华,张冉,等.多成分多靶点是对中药作用机制的表面认识[J].世界科学技术――中医药现代化,2009,11(4):480.
[2] 商洪才,高秀梅,离利平,等.丹参三七组方配比优选及信息综合评价[J].药品评价,2005,2(3):209.
[3] 金慧,王彦,阎超.葛根芩连汤入血成分的归属[J].中国中药杂志,2008,33(22):2687.
[4] 中国药典. 一部[S].2010: 265.
[5] Chen L, Liu J. Fingerprint comparison between Gegen Qinlian preparations of three different pharmaceutical forms including decoction, dispensing granule and pill[J]. Chromatographia, 2009,69(1):123.
[6] Brater D C. Clinical pharmacology of loop diuretics[J]. Drugs, 1991,41(S3):S14.
[7] Shilliday I R, Allison M E. Intraplatelet calcium levels in patients with acute renal failure before and after the administration of loop diuretics[J]. Nephrol Dial Transplant, 2001,16(3):552.
[8] Fang Jiang B, Robertson Vivian K, Rawat Archana, et al. Development and application of a biorelevant dissolution method using USP apparatus 4 in early phase formulation development[J]. Mol Pharm, 2010,7(5):1466.
[9] Papadopoulou V, Valsami G, Dokoumetzidis A, et al. Biopharmaceutics classification systems for new molecular entities (BCS-NMEs) and marketed drugs (BCS-MD): theoretical basis and practical examples[J]. Int J Pharm, 2008,361(1/2):70.
[10] 刘洋,吕贝然,赵保胜,等.川芎散剂体外溶出特征研究[J].中国中医信息杂志, 2014,21(2):88.
Application of multicomponent dissolution evaluation method of
biopharmaceutics classification system of Chinese materia
medica in Gegen Qinlian tablets
WEI Li1, WANG Guo-peng2, DONG Ling1*, TANG Ming-min1, ZHANG Lei1, ZHU Mei-ling1, LIU Yang1*
(1. Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China;
2. Zhongcai Health (Beijing) Biological Technology Development Co., Ltd., Beijing 100055, China)
[Abstract] The study is a paticular embodiment of Chinese patent medicine based on biopharmaceutics classification system of Chinese materia medica (CMMBCS), focusing on assessment of synchronization issues of dissolution that may affect the timing of the multicomponent absorption. The accumulative dissolution percentages of nine components in Gengen Qinlian tablets in different dissolution solvents and times were determined by HPLC. The dissolution curve was drew and its similarity was evaluated by similarity factors (f2) and cluster method. Results in this experiment showed that the components that peak 7 and peak 8 (baicalin) represented had poor similarity with the reference peak 2 (puerarin). Their similarity factors were both 43 in water dissolution media and 31 and 45 in pH 7.4 dissolution media, respectively. Components that peaks represented had better similarity with the reference peak 2 (puerarin) in other medium.It illustrated that components that peak 3,4,5,6 (berberine) represented had fully synchronous dissolution characteristics with the reference peak 2 (puerarin), components peak 1 and 9 represented had nearly fully synchronous dissolution characteristics with the reference peak 2 (puerarin), while components that peak 7 and 8 (baicalin) represented had no synchronous dissolution characteristics with the reference peak 2 (puerarin).
关键词:统计软件;生物统计学;本科教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)44-0164-02
生物统计学是数理统计原理在生物医学领域的应用。作为生物医学类各专业的重要基础课,该课程旨在培养学生具备统计思维,能科学地设计试验方案、收集整理试验数据,并在此基础上正确选择、应用统计原理与方法对试验结果进行分析,从而达到解决生物医学研究和实践中的实际问题的目的。通过该课程的学习,可培养学生分析、解决问题的能力,有利于提高学生的综合素质。
然而,当前生物统计学教学面临诸多挑战。一方面,当前高校教学的发展趋势是以适应社会需求为导向,突出应用性,因而专业基础课学时有不同程度的缩减,生物统计学仅有32课时,教学时间有限。另一方面,生物统计学包含众多关联度高的抽象概念,公式多且难记忆。传统教学模式以教师讲授为主,教师既要介绍基本概念和原理,又要通过实例阐释统计方法的应用,教学难度大;而学生要记忆大量公式和概念,还要通过反复练习巩固、掌握基本的试验设计和统计分析方法,学生普遍反映难以真正理解生物统计学的作用,不会灵活应用相关知识来解决实际问题,甚至不能正确地描述数据。课程结束后,学生会迅速遗忘学过的大部分知识,面对毕业设计和生产实践中遇到的问题一筹莫展。
如何突破教学难点,在生物统计学有限的课堂教学时间内提高教学效率,让学生真正的学以致用呢?通过近年来的教学实践,笔者认为,重视和加强统计分析软件的辅助教学作用是提升生物统计学教学效率的重要途径。
一、统计分析软件excel和SPSS简介及应用
(一)Excel的功能及其在生物统计学教学中的应用
Microsoft Excel是微软公司推出的办公软件Microsoft office的组件之一,提供大量统计函数,使用Excel可以实现如下统计分析功能。(1)用于数据整理和分析。试验过程中获得的试验数据首先要输入到统计分析软件中进行保存和整理。Excel提供求和、求平均数等简单运算,使用者可在Excel中对试验数据进行初步整理后,再将数据导入其他统计软件进行进一步的统计分析。(2)用于统计图表绘制。以Excel2003为例,Excel提供了含柱状图、折线图在内的共14种标准图表类型供用户选择;用户还可以根据需要对图表区、绘图区、坐标轴和图表标题等的格式进行修改。(3)统计函数分析。Excel提供包括数学函数、文本函数、逻辑函数以及统计函数等基本函数供用户使用,如COUNT、MAX等描述统计函数以及AVERAGE、STDEV等统计分析函数,可以帮助用户完成简单的统计分析和假设检验;Excel还在其分析工具库中提供了一些统计分析程序,如t检验、方差分析及回归分析等。因此,Excel友好的用户界面和强大的统计计算功能使其除生物统计学外,在会计、经管等专业的本科教学中得到了广泛应用。
(二)SPSS的功能及其在生物统计学教学中的应用
SPSS软件是国际认可的专业统计分析软件之一,最初由美国斯坦福大学的三名研究生于1968年开发成功,该软件操作简单易学,能够快速准确的对大量的、复杂的专业数据进行统计分析。此外,SPSS还具备强大的制图功能,可为用户提供可视化的分析结果。因此,它是另一个适用于生物统计学教学的重要统计分析软件。
SPSS的功能详解如下:(1)数据导入。SPSS软件既可直接建立或打开SPSS类型的数据文件,也可导入Excel、ASCII等数据文件,可以实现和检测仪器输出原始数据的无缝对接。(2)基本统计分析。SPSS可方便的实现数据汇总和描述性统计分析,用户获得的分层报告中给出了包括中位数、最大/小值、方差等常规描述统计结果。(3)SPSS的复杂统计分析功能。SPSS几乎涵盖了生物医学研究可能用到的所有的统计方法,如方差分析、聚类分析、平均数的检验、回归分析、判别分析等。(4)SPSS的绘图功能。在SPSS中各种统计图既可以由相应的统计过程产生,也可以由用户直接调用“Graph”菜单实现柱状图、散点图、饼图、时间序列图、频谱图等多种类型图表的绘制。
综上,Excel与SPSS统计分析软件各有特色,前者使用较方便、通用性强,适宜生物统计学初学者使用;后者的专业性更强,在学生积累了一定统计学原理的知识储备后,可逐渐加强对SPSS软件的学习,进一步提高自身分析复杂试验数据的能力。
二、统计分析软件辅助教学,提高教学效果
(一)激发学生兴趣,变被动学习为主动学习
从心理学的角度看,兴趣是人对客观事物的一种积极的认识倾向,它推动人去探求新的知识,发展新的能力。对于生物统计学这样一门逻辑思维严密、概念抽象、计算繁杂的课程而言,引入统计分析软件可以在一定程度上提高学生的学习兴趣,调动其学习的主动性,这将大大促进学习效果。例如,在讲授“数据收集整理”内容时,我们设定了如下教学场景:检测纳米材料导致老鼠肺部炎症的情况,要求学生将教师提供的或自己参与实验获取的原始数据录入统计软件,后续学习中利用统计软件对数据进行进一步的整理,包括定性/定量数据的转换、次数分布图绘制,配合正态分布和t分布曲线,可使学生对一些理论分布有了直观的感性认识。学生还可以继续使用统计分析软件对这些数据进行假设检验等统计分析,避免了传统教学单纯讲解教科书上抽象原理和例子的抽离感,使学生真正投入到学习中去。
(二)梳理教学内容,提高学生的实际应用能力
作者结合自己多年来从事生物医学研究的经验,将教学内容整合、梳理为基本统计原理、统计方法、统计分析软件应用及试验设计四大块。在教学实践中,为了提高学生的实际应用能力,遵循以下原则:(1)减少抽象概念和公式推导的讲授、弱化计算,在讲清基本统计原理的基础上,集中精力介绍统计方法的适用范围、统计结果的描述和解释。(2)增加生物医学工程研究实例讲解,让学生接触到本专业研究的前沿知识,具有鲜明的专业特色。(3)将统计软件的使用融入到日常教学内容中:教师在每章理论知识讲授完毕后,立即演示Excel和SPSS软件在本章节的应用。此外,预留一定的教学内容(如方差分析)要求学生自己查找资料、制作课件,并走上讲台介绍统计软件在该章节的应用,加深学生对统计原理的理解。通过此环节学生进一步熟悉运用了统计软件分析数据的方法,掌握了统计分析结果的判读和描述方法。通过上述理论学习和实践训练,提高了课堂教学的效率,也有助于提升学生解决实际问题的能力,达到学以致用的目的,为学生顺利撰写毕业论文和从事相关科学研究打下了良好的基础。
三、结语
实践证明,利用Excel和SPSS统计分析软件辅助《生物统计学》课程教学,能有效激发学生的学习积极性和热情,显著提高了教学效率和学生的学习效果。更重要的是,让学生掌握了利用统计分析软件整理、分析复杂试验数据的方法,可以真正利用《生物统计学》理论解读数据背后隐藏的试验规律,获得分析和解决实际问题的能力,全面提升该课程的教学质量。
参考文献:
[1]李春喜,姜丽娜,邵云,张岱静.生物统计学[M].第五版.北京:科学出版社,2013.
[2]付八军.高等教育变革的三大趋势[N].中国教育报,2014-01-06.
1.如何尽快地把学生引进门。
把学生引进门很关键,直接关系到学生对这门课程的兴趣问题和学生对这门课程学习的主观能动性。所以要设法对生物统计这门课程的每一个知识点进行形象的归纳概括,找出规律性的解决问题的办法,用学生易懂的语言进行。
2.如何应用到具体实践。
学习生物统计的主要目的就是把这门课程应用于实践。那么如何应用就显得很关键。一个好的办法是通过合适的案例分析来阐述如何进行试验课题设计和统计分析,如何应用统计分析的结果找出规律性的认识或应用于具体实践。
3.如何把手算和电脑软件分析运算具体结合起来。
生物统计中的手动计算和软件计算都很重要,但是如何把二者有效结合呢?因为这关系到对这门课程的理解及把握和利用现代分析软件的分析应用问题。拟设想的办法就是对于刚开始学习生物统计学和对于不复杂的统计计算就利用手动计算,让学生切实把握统计分析的具体过程,有些统计分析过程计算太复杂,但是原理并不复杂,这时我们最好借助软件来进行统计分析而节省大量的时间来做更重要的事情。
二、实施生物统计学课程的教学改革
1.教学内容的有所为与有所不为。
目前教学改革的目的是要发挥学生的主观能动性,所以要尽可能多地把一些基础内容如实验数据的整理与特征数留给学生自学,教师可不讲,但是教师要安排相应的习题让学生在自学时加以回答,因为带着问题的学习效果会更好。但是对于核心的内容如假设检验、方差分析、回归与相关分析、食品学科基本的试验设计的一般步骤和方法、试验设计实施结果的统计分析等,这些内容必须着力讲述,重点阐述基本概念和基本原理,重点掌握生物统计方法在食品学科中的功能与用途、方法与步骤,让学生把握其内在规律,提高学生解决复杂问题的水平;而对于定理的证明与公式的推导这方面不需要大花时间,因为笔者觉得这方面的内容实际上就是数学变换,可以留给学生在课下自学,教师有选择性地重点讲解结合学生课下的自主学习,可让学生更快地步入生物统计学世界。而对于难点问题和复杂问题,则也主要靠教师的讲述学生才可能把握,不过该怎么讲呢?笔者觉得最简单的方法是把一个难点问题、复杂的问题分解成若干简单的问题,那么这个复杂的问题也就变得简单了,学生也更易把握了。如方差分析这一部分看起来很难也很复杂,但是如果把其分解成平方和的求解、自由度的求解、方差的求解、F检验和多重比较这几部分,也就不难把握这部分内容了。
2.注重食品学科中生物统计案例讲解,理论结合实践。
每年食品学科的科研和生产实践都会有不少新成果,这些成果的取得大多是在统计学的指导下取得的,那么教师可通过具体的案例分析来探索这些成绩是如何取得的,激起学生的兴趣。对于一些入门的基础知识可以多讲,而对于入门之后的一些很复杂的计算应少讲,只要告诉学生基本的分析过程和如何应用有关统计分析软件来进行求解即可。
3.教学手段多样化。
以现代的幻灯片课件教学为主,同时辅以传统的黑板板书。对于容易把握的知识,可以用幻灯片课件教学。而对于难点、关键点和学生的疑问解答,最好把幻灯片和板书结合起来,因为板书更随意,可以最大程度结合上课的具体情况发挥教师的随机应变能力,可依据具体情况而变动,这样也易使课堂气氛活跃,学生印象亦会深刻得多。
4.实现教学内容资源的数字化。
充分利用现代先进的数字化技术,制作合适的教学大纲、教学多媒体课件、习题和参考答案、教学案例等,并把这些内容挂网,以方便学生的课下学习。
5.手动练习和软件应用相结合。
对于刚刚开始学习生物统计学的学生来说,加强手动练习是引领它们快速入门的一个好方法。手动练习可加强学生的理解能力,把握解决基础的典型的统计分析和试验设计的一般程序。但是随着学习的不断深入,手动计算会越来越复杂,不过基本的统计分析过程是类似的,这时就有必要借助软件来分析和解决统计分析问题。软件可以用来分析统计分析问题,也可用来进行试验设计,学生应该先掌握一些权威统计分析软件如SPSS和试验设计软件Design-expert的一些最基本的用法。
三、结语
[关键词]生物统计 统计软件 多媒体 教学效果
《田间试验与生物统计》简称生物统计,是关于田间试验的设计、数据的搜集、整理、分析与解释的科学,是高等农业教育中一门非常重要的专业课程,学好生物统计可以训练学生定量分析的能力,学会从数字中发现研究的问题,利用数据从事研究。近几年随着吉林农业大学教学手段的不断完善、多媒体技术为基础的新型教学平台的建立,使得生物统计课已全部采用多媒体教学。多媒体技术通过对文本、声音、图形、图像、动画等的综合处理,能充分创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境,为教学提供了直观、形象的表达工具,改变了板书教学手段单调的缺陷。而生物统计课中大量的图表、公式以及Excel、DPS、SPSS、SAS、MINTAB、STATISTICA等与计算机密切相关的应用软件的使用,使得多媒体技术在生物统计教学上的优势更为明显。
1.多媒体及统计软件在教学中应用的意义。多媒体教学能够把抽象的理论转化为具体、形象、动态的教学内容,收到事半功倍的效果。比如在介绍几种常见的田间试验设计时,课件动态的演示了各种设计方法的特点,取得比较理想的教学效果。
生物统计是一门应用性很强的科学,非常强调理论与实践的结合。教师在教学过程中必须要重视实践教学环节,多媒体手段在这方面有着不可低估的作用,除了可以通过课件演示大量的案例分析外,还可以通过课堂实验、布置实践练习等多种形式使学生有创造性的参与到生物统计学的学习实践中去。生物统计基本概念的理解与统计分析方法的掌握是生物统计学课程教学的主要目的。而生物统计中常用的统计分析方法,如:相关性、方差分析与回归分析等,有大量的公式及计算,学生普遍反映难学,学了电不知如何用。
2,多媒体及统计软件在实践教学中的探讨。在计算机及网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了,统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。那么,如何在教学内容上结合实例,教学手段上借助计算机及DPS数据处理系统(以此软件为例),作者在生物统计分析方法的实践教学上作了如下探索:
2.1 实例的选择与设计。以实际中的事例、数据为载体,将抽象的统计分析方法放在对具体问题的分析、解决中进行学习。实例的选择必须与所进行的教学内容相吻合,在很多情况下,它不一定运用到这一部分内容的所有知识点,它可能涉及该部分前后的内容,以至跨学科的知识。而且,在实例的选择与设计时,还必须考虑搜集数据资料的可行性以及对这一方面进行分析的背景知识,包括理论的及经验的。
2.2 搜集数据资料。作为课堂教学的实例,必须是准备好的数据资料,可以在课堂上演示或引导学生进行相应的统计分析。当然,也可以设计方案后,要求学生自己动手搜集资料,进行相应的数量分析。根据农业院校的学生多数来自农村的特点,每年利用寒暑假时间,组织学生开展社会调查活动,亲身完成某项工作。例如,让学生自己设计一个调查问卷和调查方案,进行一次农业生产调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取,问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,一直到调查报告的撰写。学生只有通过具体的实践,才能加深对所学基础知识的理解;只有经历了实践的全过程,才能系统地掌握各个环节的基本技能。
2.3 围绕具体的教学目的,进行统计数量分析。采用实际中的事例与真实的统计数据为载体,将抽象的统计分析方法学习放在对具体问题的分析、解决中的教学法,既有利于培养学生阅读、理解、分析、判断统计数据的能力,又从一定程度上解决了统计学教学中长期存在的理论与实践相脱节,学生学了不知如何用的问题,对于提高学生今后从事科学理论研究与农业生产实践的能力都是非常有用的,是提高学生综合素质的重要方面。
下面就以方差分析为例来说明软件在实验教学中的应用。方差分析是将总变异剖分为各个变异来源的相应部分,从而发现各变异原因在总变异中相对重要程度的一种统计分析方法。这一章的内容并不多,但公式多,计算量大,而统计分析软件的强大功能完全可以免除大量繁琐的计算,直接给出所需要的计算结果。在这一章的教学中,在介绍有关概念及分析步骤后,以实际的统计数据为例,并借助DPS统计分析软件,在对该例的系统分析中解释有关概念的意义,演示方差分析和多重比较方法的具体应用。
以第二松花江流域水稻主产区的5个试验地点:前郭红光农场、榆树大坡、德惠朝阳、九台其塔木、吉林乌拉街,4个供试品利:农大8、农大19、通9574、吉丰8的1年多点试验为例,进行产量的方差分析。DPS数据处理系统操作如下:
第一步:打开DPS数据处理界面,在英文状态下,将产量数据按横向地点(每地点3次重复),纵向为品种进行输入。
第二步:将数据模块选中后,打开菜单中的专业统计品种区域试验一年多点,选中后在出现的对话框:区试地点数、区试品种数、区组(重复)数中分别输入5、4、3,按确定键,随后系统自动分析出该试验的量差异和多重比较。将其进行推理后的结果如下表:
学生可根据计算结果进行实际分析,这里不再详述。由此可见,通过DPS数据处理系统,将复杂的运算简单化,既节省了大量时间,又增加了实用性。
关键词生物统计学;教学方法;改革
生物统计学是南阳师范学院生命科学与技术学院的一门专业基础课,主要包括试验统计分析和设计两部分内容,是现代生物学研究不可缺少的工具。通过该课程的学习,可使学生掌握基本的试验设计和统计分析方法,培养学生具有严谨的科学态度与分析问题、解决问题的能力,以为以后的工作和科学研究打下基础。但该课程原理复杂、内容抽象、计算公式繁多且难记,加之教学内容的不断增加和学时的相对减少,开课时间又大多安排在大四,对大一所学的数学基础知识有所淡化,被许多学生认为是较难学习和掌握的一门课程,加之大部分学生又忙于准备考研,对学习该门课程的重要性认识不足,兴趣不浓,都给该课程的教学带来困难和挑战。因此,对生物统计的教学方法进行改革,以激发学生的学习兴趣,提高学生对该课程重要性的认识,理解和掌握基本知识及技能,特别是培养学生的应用能力,以进一步提高该课程教学效果。
1由考试型授课向实际应用型授课转变
生物统计学原理复杂,让学生完全掌握每个统计方法的原理、统计公式的推导较困难,且对于非统计专业人士是没有必要的。生物统计学的公式比较多,统计分析的方法也比较多,让学生把所有的公式记下来,既费时间、学生不易接受,也没有必要。在遇到生物、农林、生态、生化等实际问题时,一方面是如何设计实验方案,使实验既科学合理,节约时间和成本,通过统计分析,得出理想的实验结果;另一方面是面对已取得的实验结果,如何选择和使用统计分析方法。在大学科研中,有很多学生或在读研究生,在这方面的知识和能力表现不足。因此,培养学生解决实际问题的能力比考试取得高分更重要。授课内容要深入浅出,多拿实际事例让学生选择统计分析方法,把不同的统计方法加以比较;或者把一个实验结果用多种统计分析方法同时进行分析,对分析结果加以比较,使学生充分认识不同统计方法的特点和不足,激发学生对统计学的认识和兴趣,把学生从繁琐的概念和复杂的公式中解脱出来。由考试型授课向实际应用型授课转变的另一个重要环节,就是考试方式的转变。考试方式是学生学习方法的指挥棒。如果采取传统闭卷笔试的方式,学生往往在考前几天死记硬背公式以应付考试,考试过后又很快忘记。对于这门实践性较强的工具性课[1],教师尝试了“带纸开卷”考试法。即在考试内容上侧重以应用为主的考题,减少问答等概念性的内容,以引导学生掌握学习重点和方向,培养实际解决问题的能力。在学生的备考复习上,采用激发学生积极思考问题的方式,规定学生在2张A4纸上可单面手写自认为重要的公式供考试时参考,但不允许写有关基本概念、问答之类的内容。筛选和抄写公式的过程,本身就是一个深刻认真学习和思考的过程,这正是该课教学所要求的,促使学生把主要精力放在用统计分析方法解决实际问题的方向上,提高解决实际问题的能力,同时也大大减轻了学生的学习负担[2]。
2由纯理论型授课向软件应用实验型授课转变
统计学是一门相对古老的学科,在过去的授课过程中,因为计算多是笔算或由计数器计算,这就要求必须掌握计算过程,掌握计算的每一步骤,否则无法进行实际应用。但是随着现代计算机和计算软件的发展,使计算软件在工作和科研中的应用已经广泛普及。相反,如果不会使用计算机和计算软件,会给实际工作带来很多不便和困难,不能满足工作和科研的需要,特别是现代计算技术和计算软件突飞猛进的发展。在分析方法的多样性、分析结果的准确和详细性、分析制图的精美和完善性等方面,都是手工计算无法达到的。因此,必须改变传统的纯理论型授课方式,通过上机实习环节使学生应用统计软件进行数据分析,将学生从大量复杂计算中解放出来,提高效率,使学生综合运用知识的能力得到提高。适用于统计教学的计算机软件较多,目前主要有SAS、SPSS、Excel 等,都提供了一个功能相对完整的数据分析工具[3]。但相比之下,从功能和可操性而言,SPSS是国际流行的统计软件,有强大的数据处理功能,操作简单,分析结果详细,还有很好的制图功能,得到国内外专家的认可[4-5]。因此,在实践课程的教学过程中,要加大对该软件的应用。同时,老师要经常给学生介绍新的统计分析软件,扩大学生的视野。
3由完全依靠教材内容型授课向以教材为主、结合实际需要、拓展新内容型授课转变
生物统计学作为一门有一定学时限制的学科,在知识的组合方面,具有基础性、系统性和经典性的特点,所介绍的方法也是相对古老、常用、相对简单的,如假设检验、区间估计、方差分析、回归分析、相关分析、简单的正交实验设计等。而实际上生物统计的内容较多,如主成分分析、判别分析、聚类分析、对应分析、典型相关分析、通径分析等,实验设计中还有均匀设计、配合均匀设计等[6-7]。随着现代计算技术的飞速发展,许多新的计算方法不断出现,这些新方法是实践中非常需要的,而且新分析方法具有生物统计学所介绍的统计方法不可取代的作用。因此,完全有必要根据实际需要,适当插入一些新的内容,扩大学生的知识视野,其中重要的途径就是介绍使用新方法的文献资料,使学生充分认识到统计分析的重要性、广泛性,增加学生的实践能力。对生物统计学所介绍的方法,在实际应用时也有必要进行完善。如多重比较,虽然课本中介绍了多重比较的方法,对比较结果的显著性表示方法也做了介绍。但是在实际时,由于期刊文字的限制,用生物统计学所介绍的方法,所用版面太大,要求简明标出,这就提出了如何简化的问题。特别是很多组数据进行比较时,步骤较繁琐。如比较10组数据,用生物统计学所介绍的方法,需要45组数据来表示,显然占用版面较大,这时则需要启发学生用简明的办法进行解决。因此,要结合实际,完善课本内容,增强学生实际应用的能力,培养学生的创新能力,从而提高学生的实际操作能力。
4参考文献
[1] 孙晓菲,李鑫玲.《生物统计》教学改革实践[J].科技信息,2010(18):96.
[2] 郝小琴.生物统计课采用“一纸开卷”考试的体会[J].高教论坛,2006(4):64-65.
[3] 范平,崔党群,詹克慧,等.Excel软件在生物统计实验教学中的综合开发应用[J].实验技术与管理,2003,20(2):65-69.
[4] 向穷,施树良,李钰.常用统计软件在生物统计中的应用比较[J].现代生物医学进展,2009,9(9):1775-1777.
[5] 高忠江,施树良,李钰.SPSS方差分析在生物统计的应用[J].现代生物医学进展,2008,8(11):2116-2120.
教材是教师教学和学生学习的主要依据,是体现教学内容和教学要求的知识载体,贯穿整个教学过程。国内现有《生物统计学》及相关教材有20余种,每本教材都有自己的特点和针对领域,有的还附有相关统计软件知识的介绍和应用[2~4]。河南师范大学生命科学学院是较早开设生物统计学课程的高校之一。开设之初是选修课,没有固定的教材,教师将主要讲授内容以讲义的形式发给学生,重点介绍常用的统计学原理和生物统计学的方法,所选案例亦是生物学试验中常见的。随着培养方案的完善和专业设置的调整,1997年该课程调整为全院必修课。目前,是我院生物科学专业的专业必修课,是生物技术专业和水产养殖专业的专业限选课。在多年的教学过程中,随着生物学的发展和统计软件的应用,该课程的教材也从讲义到科学出版社四版《生物统计学》及其配套的《生物统计学学习指导》[1,5~8]。笔者就四版教材建设中的体会与实践进行分析。
1《生物统计学》(第一版)
统计学是以概率论为基础的,因而生物统计学必然与抽象复杂的数学知识相联系。生物统计学的理论性和实践性均较强,而且涉及的内容、公式和抽象概念较多,需要一定的数学基础和较强的逻辑推理能力,但由于生物学科的特点,生物统计学相对应于概率论与数理统计是“拿来主义”,一般不过多讨论其数学原理,而是在简单介绍统计原理的基础上重点介绍具体分析方法的应用。教学组在多年教学实践工作的基础上,1997年在科学出版社出版的《生物统计学》[5]就充分体现了这个特点。书中内容主要侧重于各种统计方法的应用,在统计原理方面,一般只作概念上的介绍和公式的简单推导,对有些较复杂的统计公式则只给出公式,其目的主要是为让读者不但对统计学原理有较全面的了解,更重要的是结合实例了解和掌握各种常用统计方法。在内容的编排上,全书共分十二章,概括起来主要有五个方面:第一章至第三章介绍统计和概率的基础知识,包括生物统计学的概念和内容、数据的搜集与整理、平均数和变异数的计算、概率和概率分布等;第四章、第五章介绍统计推断,包括样本平均数的检验、样本频数的检验、方差同质性检验、非参数检验和检验;第六章至第九章介绍统计分析方法,主要内容有方差分析、直线回归与相关分析、可直线化的曲线回归分析、多元回归与相关分析、逐步回归分析、多项式回归、协方差分析;第十章、第十一章介绍抽样与试验设计,主要包括抽样误差估计、抽样方法、抽样方案制订及常见的试验设计如对比设计、随机区组设计、正交设计及其相应的统计分析方法;第十二章对多元统计分析进行了简单介绍。每章都附有一定数量的思考练习题,供读者参考。
2《生物统计学》(第二版)
根据教学安排和生物统计学应用的需要,在教材使用反馈意见的基础上《生物统计学》(第二版)[6]于2000年在科学出版社出版。与第一版相比,各章节做了大幅度调整,将全书分为十四章,补充了拉丁方设计和裂区设计两种试验设计方法,将抽样原理和方法、常用试验设计及其统计分析放在了可直线化的非线性回归分析之后进行介绍,使章节编排体系更符合读者学习的要求。第一章至第三章分是基础理论,包括概论、试验资料的整理与特征数的计算及概率与概率分布。第四章至第六章介绍了具体的统计分析方法,分别是统计推断、检验和方差分析。第七章、第八章主要介绍试验设计的相关内容,包括抽样原理与方法、常用试验设计及统计分析。前面所涉及的统计分析内容主要是针对一个变量而言,之后的章节则主要介绍两个及多个变量的分析方法,第九章、第十章是关于一元回归和相关的内容,分别是直线回归与相关分析、可直线化的非线性回归分析。第十一章至第十四章介绍了协方差分析、多元回归与多元相关分析、多项式回归分析和多元统计分析简介。书中增加了对全文关键词汇和术语的索引,并在书后附上了各章部分思考练习题的答案。在例题上进行了重新编排,以使所选例题更能反映本章的内容且便于读者的学习和理解。
3《生物统计学》(第三版)
为适应21世纪生命科学发展和生物学人才培养的要示,在第一版、第二版的基础上,对教材内容重新进行了编排、审核并增加了部分内容,于2005年在科学出版社出版《生物统计学》(第三版)[7],并被列为21世纪高等院校生物科学系列教材。与之前相比,此版教材突出了以下3个特点:(1)内容丰富:增加了平衡不完全区组设计、倒数函数曲线、通径分析等内容;(2)编排科学:全书分解为十六章,各章节的安排更加注重了内容的循序渐进,并在每章之首增加了本章提要,总结该章节的主要内容,并列出了难点和重点;(3)针对性强:内容突出了本教材主要作为生物学专业教材这个重点,所选例题均为均为生物学试验中的案例。另外,随着计算机统计软件的发展和应用,统计软件是在统计学研究中必不可少的应用工具。目前的统计学软件,相关的统计分析方法及术语多以英文形式给出,只有掌握了相关术语的英文表达,才能更好地应用软件,否则只会导致统计分析的误用。在此版的修订中,对主要概念和术语增加了英文标注,并重新编排了中英文对照索引,以便于学习和检索。此版还对统计分析中学生易引起歧义的内容进行了修订,例如,方差分析是统计学常用的分析方法之一,对方差分析基本原理的理解是正确运用方差分析的前提。在教学中,要求学生正确理解方差分析中的处理数和组内重复数的含义和统计学意义。原来的教材中,例题中的处理数k和每处理下的重复数n的数量值是一样的,这样学生学习起来容易产生混淆,在这次修订中对例题进行了更换,以使学生很容易掌握n、k的含义及特征。
4《生物统计学》(第四版)
为适应21世纪生命科学发展和生物学人才培养对生物统计学教材的要求,在本书前三版的基础上,按照“强化基础、突出重点、注重应用、通俗易懂”的原则对全书内容重新进行了精简和编排,于2008年出版《生物统计学》(第四版)[1],并被教育部列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。与前三版相比,本书具有以下特点:(1)突出以本科教学为重点,注重与多数高校生物类专业目前生物统计教学要求的适应,精简了多元统计分析等部分较深的内容和平衡不完全区组设计、拉丁方设计、非参数检验等不常用的内容,将全书缩编为十四章。教材内容更侧重于各种统计方法的应用,而对复杂的统计原理只做概念上的介绍和公式的简单推导,目的是让读者在全面了解统计学原理的基础上,结合实例了解和掌握各种常用统计方法。(2)根据生命科学研究的发展和要求不断进行补充和调整教材内容,在内容结构安排方面,对全书各章节进行了部分调整,将直线回归与相关分析、可直线性的非线性回归分析放在抽样原理与方法和试验设计的前面,以使本书更加系统,便于本课程基本内容的教学。生物统计学分为统计分析和试验设计两大部分内容。此版教材在介绍统计学的基本理论之后,全面介绍各种常用的统计分析方法,然后是试验设计的内容。各章节安排循序渐进,具有一定的深度和广度。(3)更换和调整了部分例题和习题,对部分表达不甚清晰的部分进行了修订。在选用例题时,选择生物学各个分支典型例子,并着重突出生物专业及相关专业教材的重点。同时在各章后附上重新编排思考练习题,教材最后附上中英对照索引,以便于学习和检索。(4)为了进一步帮助读者理解和学习此版教材的内容,提高学生自学能力,配合本书编写了《生物统计学学习指导》一书,以利于学生加强课后实践练习,实现《生物统计学》教材的立体化。
5《生物统计学学习指导》
生物统计学是一门实用性很强的工具性课程。学习生物统计学需要举一反三,既要对生物统计学的基本概念、基本内容有较熟悉的理解和掌握,也要通过例题学习了解不同统计问题的解题思路和解题方法,更要通过习题练习来熟练掌握这些方法。因此,编写一本与《生物统计学》教材配套的学习指导书就显得十分必要。由于课时的限制,课堂讲授仅限于基本的统计问题和部分扩展性知识,用于介绍和解析各种统计方法的例题也只能选择少部分经典例,这就不可避免地会使一些问题得不到细致分析,部分内容的叙述和公式推导也不够深入。此外,前版教材虽然在书后附有各章习题的答案,但也仅是简单的参考答案,而没有详细的解题分析和解题过程。