新農科建設背景下《生物統計附試驗設計》課程教學改革與實踐

李 輝, 趙佳福, 段志強, 陳 祥, 陳 偉, 張福平, 田興舟

(1. 貴州大學高原山地動物遺傳育種與繁殖教育部重點實驗室,貴州 貴陽 550025;2. 貴州大學動物科學學院,貴州 貴陽 550025)

新一代信息技術的迅猛發展正在引發影響深遠的產業革命,且正深刻影響并重塑著人類的生產生活,中國特色社會主義新時代的農業發展和農業技術人才培養也無一例外地面臨著更高的要求和挑戰[1]。教育部2019年工作重點指出“深化高等教育內涵式發展”“推進新工科、新醫科、新農科、新文科建設”;“雙萬計劃”強調“突出示范領跑。建設新工科、新醫科、新農科、新文科示范性本科專業,引領帶動高校優化專業結構、促進專業建設質量提升,推動形成高水平人才培養體系”。2019年6月,全國涉農高校的百余位黨委書記、校長和農林教育專家共同發布《安吉共識——中國新農科建設宣言》,宣言中指出“新時代對高等農林教育提出了前所未有的重要使命”“實施鄉村振興戰略,高等農林教育重任在肩;推進生態文明建設,高等農林教育義不容辭”[2]。在此背景下,各農科專業的課程教學改革勢在必行。針對新農科建設的新要求,本文將《生物統計附試驗設計》的教學改革與實踐介紹如下,供同行參考。

1 傳統教學方式存在的問題

1.1 課程內容抽象,課時相對較少

《生物統計附試驗設計》課程為畜牧、獸醫、農學、林學等涉農專業開設的專業基礎課,主要介紹數據整理、統計分析、試驗設計的原理與方法,課程公式繁多、理論性強、計算復雜、內容抽象。在課堂教學中,需要向學生講授各章節的所有公式、推導過程。因課時限制,課堂上沒有時間讓學生練習,課后作業需要大量運算,由于大二階段課程繁重、課余時間有限,部分學生課后復習和練習敷衍,致使教學效果欠佳。

1.2 教材內容與專業知識融合不足

《生物統計附試驗設計》課程教學的主要目的是讓學生能解決科學試驗中常見的統計學問題,能獨立完成試驗設計和試驗數據的收集、整理,能根據不同的資料正確選擇統計分析方法[3]。在實際生產中,動物科學、動物醫學與水產養殖專業的科研試驗采用的調查方法、試驗設計方法和常用的統計方法側重點不同,但各學科、專業沒有針對性的專用教材,教學中采用同一教材授課,導致教材內容和某些專業知識的融合度較差。如:現在本教學團隊使用的教材是明道緒、劉永建主編的第六版《生物統計附試驗設計》,該教材中的案例大多數為動物科學專業的案例,動物醫學與水產養殖專業的案例很少。

1.3 學生對課程的重要性認識不足,學習積極性不高

《生物統計附試驗設計》課程是1門實用性很強的方法課、工具課,要求學生能夠利用該課程的統計學知識解決生物學領域科學研究和實際工作中的數據分析問題。大部分高校涉農專業《生物統計附試驗設計》課程作為1門專業基礎必修課,一般在大二上學期開課,然而這一階段的學生還沒有學習專業課程,更別提接觸科研工作,因此學生對課程的重要性和學習的必要性認識不足,加之課程內容相對較難,學生學習的積極性、主動性較低,學習效果欠佳。

1.4 課程考核方式單一

《生物統計附試驗設計》課程大多采取閉卷考試的方式,期末考試成績占總成績的70%(平時成績占30%,包括考勤和實驗報告成績)。傳統的考試題型不少于3種,采用標準答案閱卷“一考定乾坤”,不利于培養學生的創新實踐能力。

1.5 教材內容滯后,不能適應新農科發展要求

傳統教材的修訂、更新到出版往往需要復雜的過程和較長的時間,一些最新的科研成果和技術方法不能夠及時編入教材?！渡锝y計附試驗設計》課程與其他課程一樣,教材內容落后于日新月異的學科發展,不能滿足新農科建設的新要求。

2 教學改革措施

2.1 重構教學內容,適應新農科發展要求

2.1.1 課程教學內容與專業知識的有機融合

在該課程的教學過程中,一是選擇不同專業的教師組建團隊;二是不同專業的教師充分調查相關專業的學科發展前沿知識,在本課程的授課過程中不完全照本宣科,教學案例的選擇、試驗設計和統計分析方法部分的講解根據不同專業特點進行調整和選擇性講解,同時兼顧新農科發展要求,做到與時俱進,提高學生對該課程知識的掌握和應用能力。

2.1.2 課程教學內容與思政元素的有機融合

2016年12月,習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調:“要堅持把立德樹人作為中心環節,把思想政治工作貫穿教育教學全過程,實現全程育人、全方位育人,努力開創我國高等教育事業發展新局面”“使各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協同效應”。課程教學團隊結合專業特點,積極進行教學研討,挖掘了1批與課程內容相關的思政元素,比如“汪厥明:不該被遺忘的中國生物統計學創始人”“生活中的小概率事件”“學會用數據說話,培養實事求是的科研態度”“著名科學家艱苦奮斗的事跡”等,通過在教學中融入這些思政元素,落實“立德樹人”根本任務,幫助學生樹立正確的價值觀、人生觀,培養學生的愛國情懷和科學精神,以及學農、知農、愛農的“三農”情懷,強化學生“以強農興農為己任”的專業使命感。

2.1.3 課程教學內容與統計分析軟件應用的有機融合

傳統的統計學教學側重理論的推導,并通過練習加強對理論的掌握,一些學生雖然學了很多基本理論,卻不知道“用在哪”和“怎么用”。隨著信息技術的不斷發展,統計軟件的應用越來越廣泛,為了提高學生的應用分析能力,該課程在教學內容上逐漸減少公式的推導過程,更側重講解統計分析方法的選擇和應用。如課程內容的重要章節t檢驗、方差分析、相關與回歸分析、卡方檢驗等計算公式繁多,分析過程繁瑣。為了加強對相關統計方法的理解,提高相關知識點的應用能力,在教學過程中教學團隊選擇數據整理軟件Excel、統計分析軟件SPSS和R語言在理論課堂上進行演示,在實驗教學中學生進行實操,將軟件的應用有機融入課程教學內容,激發學生的學習興趣,提高學生的統計分析能力。

2.2 創新教學方法,提高學生學習主動性

2.2.1 課程教學與課外訓練項目相融合

近年來全國大學生的創新創業訓練機會大大增加,這為該課程知識的應用提供了較多的機會。課程組以“挑戰杯”“互聯網+”等競賽和“大學生創新創業訓練計劃項目”等課外活動為契機開展互動教學,引導學生合理選擇試驗設計、撰寫試驗方案、討論數據統計分析方法,做到教師與學生、學生與學生之間的教學互動。在此過程中學生可充分理解其中的知識點,提高了學習主動性。

2.2.2 傳統教學與翻轉課堂式教學相融合

與傳統的課堂教學模式不同,在“翻轉課堂式教學模式”下,學生在課后完成知識的學習,而課堂變成了老師與學生之間、學生與學生之間的互動[4]。該課程選擇相對簡單的章節,讓學生課前預習,以小組為單位自行制作PPT課件,然后在課堂上由學生進行講解,解答同學提出的問題,學生不能解決的問題由老師解答。通過這樣的教學模式,將學生的學習過程進行了重構,改變了以教師單方向知識灌輸為主的“滿堂灌”教學模式,提高了學習效率和自主學習的能力,從而達到更好的教學效果。

2.3 優化考核方式,注重全過程考核

課程組充分利用貴州大學的網上教學工具,將考勤、課前提問、課中互動全部在網上教學工具中進行。網上教學工具可以在線及時看到每道題的答題情況,幫助教師了解學生對知識點的掌握情況,及時為學生答疑解惑。同時適當提高過程考核的分值比例,降低期末考試的分值比例,將考勤、課堂答題情況、翻轉課堂的展示情況和實驗課成績綜合起來作為過程考核的平時成績。期末考試的試題經過設計,綜合題引入試驗設計的內容,每個同學在試驗設計時選擇的隨機數字不同,則分組不同,不同分組的計算結果每個同學均不同,這樣就避免了統一答案,防止個別同學作弊抄襲。通過一系列考核方式的改革,調動了學生平時學習的競爭性和學習積極性。

2.4 加強數字化教材建設,提高教學效果

近年來涌現的數字化教材,可以利用多媒體技術將傳統紙質內容進行數字化處理,轉化為適用于各類電子終端的互動性教材,并且教材內容可以隨時更新。貴州大學動物科學學院《生物統計附試驗設計》課程教學團隊聯合其他兄弟院校同行,正在進行數字化教材編寫工作,在紙質教材中加入了很多數字資源,用手機掃描二維碼就可以查看例題的SPSS軟件操作、延伸閱讀材料、PPT課件、微課等與教材內容相關的資料或視頻,擴展了教材的內容含量,并且可隨時對電子資源進行更新。該教材有望在2023年下半年出版發行,新教材的使用將為該課程的教學提供便利,提升教學效率,提高學生的學習體驗和效果。

3 取得的成效

通過一系列教學改革,學評教的分數從5年前的88分提高到現在的92分,學生的學習積極性得到了提高,與教師互動的學生越來越多,學生本科畢業論文統計分析方法的選擇正確率、統計圖和統計表的格式規范率逐年提高。近5年在本教學團隊老師指導下,有5名同學以第一作者發表科研論文各1篇;有6名同學完成大學生創新創業計劃項目;48名同學參加科研競賽,其中獲第十三屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽省賽一等獎1項、三等獎1項、優秀獎1項,校賽一等獎3項、二等獎2項;“互聯網+”大學生創新創業大賽獲省賽金獎1項,校賽金獎1項、銀獎2項、銅獎2項。同時教學團隊取得了一系列的教學成果,發表與課程相關教改論文3篇;獲批貴州省本科教學內容和課程體系改革項目1項,貴州大學高等教育教學改革項目2項;主編出版《生物統計學實驗教材》 1部;錄制課程思政微視頻4個;獲得貴州省研究生教學成果獎一等獎1項、貴州省高等教育教學成果獎一等獎1項、貴州大學高等教育教學成果特等獎1項;獲得貴州大學優秀教師、貴州大學“我心目中的好導師”等榮譽稱號。

4 討論

《生物統計附試驗設計》課程作為各涉農專業的重要專業基礎課程,對學生的數據分析、論文撰寫和今后從事科研工作具有重要影響[5]。本課程教學團隊一直重視對課程教學改革的探索,注重培養學生嚴謹的統計思維和科研態度,注重培養學生的大國“三農”情懷。近年來,團隊成員圍繞國家“鄉村振興戰略”和“新農科”的新要求,通過改革教學內容、教學方法,在考核方式上也進行了積極探索,教學效果得到了提高,并取得了一些教學成效。但是在大數據時代,信息瞬息萬變,課程內容必須不斷改進,以適應不斷進步的科技發展;同時學生的特點和存在的問題也會隨著時代的變化而變化,對教師提出了越來越高的要求。教師只有不斷汲取最新知識、更新教育觀念,始終對自己高標準、嚴要求,樹立終身學習的理念,不斷提升自身的修養和素質,才能適應時代和社會不斷發展進步的要求。在不同的歷史時期和發展階段,國家戰略也會發生變化,也必將為所有課程的改革提供新的命題。團隊成員應樹立“課程教學改革永遠在路上”的理念,始終以“立德樹人”為根本,以學生學習體驗和學習效果為導向,持續改進課程的教學內容、教學方法,探索更好的教學模式和考核方式,為各行業輸送更多的優秀人才。