基于提升学生实践能力的《试验统计方法》教学改革

【摘要】《试验统计方法》课程是农业生产类专业本科教学中的一门重要专业基础课，是学生参与科学研究的重要工具。目前，该课程教学与学生科研素质和创新能力脱节，导致学生实践能力较差，针对此问题，本文通过转变教学目标以促进学生实践能力发展为出发点，理论教学与实验教学紧密结合，强化实践和软件应用；教学内容和教材侧重于应用；教学方法基于系统思想对每一个内容进行纵向总结；采用开卷考试，以能力考核为主。以期提升教学质量与教学效果，适应社会对于应用型人才的需求。

【关键词】试验统计方法 教学改革 农业生产类 SAS

【基金项目】宁夏大学科学研究基金资助（2012）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）06-0244-02

试验统计方法是数理统计原理和方法在农业生产科学中的应用，主要内容有试验设计、试验统计和实验分析三个板块，涉及较多的数学公式和抽象的统计概念，要求学生具备扎实的数学基础和较强的逻辑思维能力。但对于农业生产类学生，该课程支撑着学生的毕业论文和科学研究。学好该课程，不仅可以培养学生的专业思想，还可以培养学生的综合能力。

试验统计方法在教学中普遍存在以下问题：首先，理论与实践结合不紧密。其授课方式多数采用课堂理论教学与课后软件实习相结合，而学生生产实习和毕业论文设计在课程结束后，导致实践应用滞后于理论知识，使知识与技能掌握不牢固，在实际试验设计和数据挖掘时不能得心应手。其次，统计软件与试验不吻合。在实际农业科学研究中，统计分析原理和实际情况往往难于对应，所以借助统计软件已成为一个行之有效的方法。目前，国内高校统计相关课程教学中统计软件的种类较多，有Excel、SPSS、SAS、DPS、R语言等，每个软件都有其优缺点。但针对农业生产类试验，在大田环境因子控制较为困难，田间试验结果存在不确定性和变异性，导致辅助软件不能准确的挖掘样本数据信息。

本文根据本校实际教学经验和植物生产类本科专业教学计划修订方案，针对上述问题，从教学目标、教学方法、教学内容及考核形式等方面进行探索，以期激发学生兴趣，提高试验统计方法的教学质量。

一、教学目标聚焦于应用能力

试验统计方法理论课程要求学生掌握从事科学研究所必备的试验统计方法，及相关的基本理论和知识，懂得如何运用统计学原理设计科学试验，并能够应用统计分析软件正确地处理分析试验数据，为以后开展科学试验工作奠定基础。

试验统计分析试验课程以具体试验和软件为载体，是理论学习的继续、补充和发展。通过实验把理论概念转变为具体的试验操作和数据软件处理过程，使学生的理论知识和实验操作技能得到提高；通过具体的实验操作和统计软件的应用，培养学生的操作、综合分析能力，结合所学专业解释有关现象并讨论试验结果；通过实验课的教学和学生操作，使学生掌握基本操作技能，学会选择正确的方法进行科学试验，并利用对应的数据处理方法得出可靠结果。

因此，应用统计方法分析和解决农业科学研究中的实际问题才是试验统计方法教学的重点内容和首要任务。

二、教学方法理论联系实际，以学生实践为主

（一）田间试验的设计与实施

理论课程与试验课程同时进行，并贯穿于整个教学过程。首先，试验设计内容授课结束后，在明确试验目的的前提下，将授课对象分成小组，分别负责不同的试验设计，要求学生必须设计好详细试验方案，试验设计可借助SAS软件。

其次，根据课堂制定试验方案，进行大田或实验室实验的实施，试验实施地点设立在学校试验农场或实验室等场地。每组负责一种或两种典型试验方案实施，规范实验准备、播种等环节，同时可教授应用于调查研究的抽样调查方法。

再次，试验数据的采样，要严格按照试验数据获取的步骤和方法。各小组总结田间试验的误差来源、土壤差异和控制误差的小区技术、试验设计、实施规则以及试验数据的获取，并相互交流学习心得，保障每个学生都能涉及到每个试验。

（二）样本试验数据描述及总体参数估计

在理论课程进行的过程中，以上述样本试验数据和对应试验材料总体参数为数据支撑，从样本试验数据最基本的描述统计开始，进而介绍研究对象总体的理论分布、统计数的抽样分布及其概率计算。在误差理论的基础上引入通过假设测验进行统计推断的基本方法，介绍平均数比较的u测验、t测验和F测验，以及计数资料的测验及其应用等。同时，各小组进行讨论交换试验数据，讨论结果。在数据计算利用直接公式法和软件（SAS）辅助法，并相互对比矫正。

（三）多变数间关系理论与实证

首先，讲解理论课程，承上启下介绍参数估计方法包括矩法、最小二乘法和极大似然法等；多变数间的回归与相关分析，包括一元、多元线性回归与相关，以及曲线回归；介绍单因素、多因素及不完全区组试验结果的统计分析。其次，结合各小组试验数据与教材例题数据，利用公式法和软件法分别计算多变数之间的关系，得出结论。

（四）纵向总结，系统归纳

理论课程授课完成后，总结常用田间试验流程。每一个典型试验包括：实验设计、实施、统计、分析和得出结论，并附带SAS程序。要求每个学生必须系统掌握常用田间试验的全部流程。

三、教材和教学内容紧扣社会需求

教学内容要与时俱进，如农业生产者一般只重视试验数据的统计结果与生物学意义，而不关注统计分析过程中所用的统计原理与计算步骤。另外，现在各行业都在推崇大数据，农业生产类科学研究数据量也在不断增加，传统公式计算已经不能满足需要，计算机和统计软件辅助数据处理是必然的趋势。因此，教学内容重点应放在应用上，增加学生试验比重。统计软件我们可采用灵活多变的SAS，尤其在进行差异分析的过程中，SAS可提供不同空间效应模型，克服了方差分析要求变数的相互独立的要求，可以提高数据分析的准确性。

结合我校专业特点和办学经验，主要参考书为盖钧镒院士主编《试验统计方法》，以SAS软件为主要工具，结合具体试验系统介绍常用实验设计、数据采集和结果分析及其SAS软件实现过程。教学内容和重点注重以下原则：第一，简化统计原理、方法及公式推导，增加统计方法的适用条件；第二，系统学习常用试验的设计、实施和分析及其对应SAS程序，强调解决实际农业生产问题能力的培养；第三，注重试验课动手能力，体现学生毕业论文设计和科学中出现的问题。

四、改革考核方式，提升学生综合运用知识的能力

《试验统计方法》课程实践性较强，以培养有实际应用统计分析能力的高素质创新人才为主要任务，所以考核重点应该为学生应用知识能力和综合分析问题能力。考试内容分为试验操作技能和综合应用题，试验操作技能以试验设计、实施、数据采集与整理为主要考察内容，考核形式以检查实验方案和观察具体试验操作规范性为主；综合应用题采用开卷考试，题库侧重各大学生毕业论文设计相关实验设计和科学研究，学生可随机抽取试题，可查阅参考资料，可借助计算机，但要求考生在规定时间内独立完成。这种考核改革，以考查学生解决实际问题能力为重点，有效督促学生对知识的实际应用。

五、讨论

我国农科类专业本科生大多是以培养应用型人才为目标，农业类就业单位多数以生产科研为主线，尤其在创新型企业中，非常重视科研活动，掌握试验统计分析技能更为重要。因此，教学目标应以促进学生实践能力发展为根本出发点，培养具备试验统计分析实践能力的人才更能适应现阶段人才的需求，而且学生自身发展也需要一定的试验技能。

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作者简介：

李建平（1982-），男，汉族，陕西延安人，博士，讲师，研究方向：生物统计应用研究。