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生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理和方法來分析和解釋生物界各種現(xiàn)象和試驗(yàn)調(diào)查資料的一門科學(xué),是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)分支。隨著生物學(xué)研究的不斷發(fā)展,對生物體的研究和觀察已不再局限于定性的描述,而是需要從大量調(diào)查和測定數(shù)據(jù)中,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,分析和解釋其數(shù)量上的變化,以正確制定試驗(yàn)計(jì)劃,科學(xué)進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的分析,從而做出符合科學(xué)實(shí)際的推斷[1]。因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究和實(shí)際工作中必不可少的工具。目前,各高等學(xué)校生物類專業(yè)都將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)作為一門重要的基礎(chǔ)課程納入到教學(xué)體系中以促進(jìn)新型綜合性生物學(xué)高級人才的培養(yǎng)。

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)過程。國內(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)院是較早開設(shè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的高校之一。開設(shè)之初是選修課,沒有固定的教材,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)中常見的。隨著培養(yǎng)方案的完善和專業(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)專業(yè)的專業(yè)必修課,是生物技術(shù)專業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)的專業(yè)限選課。在多年的教學(xué)過程中,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)相對應(yīng)于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是“拿來主義”,一般不過多討論其數(shù)學(xué)原理,而是在簡單介紹統(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單推導(dǎo),對有些較復(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,全書共分十二章,概括起來主要有五個(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的試驗(yàn)設(shè)計(jì)如對比設(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;第十二章對多元統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行了簡單介紹。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)分析簡介。書中增加了對全文關(guān)鍵詞匯和術(shù)語的索引,并在書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)針對性強(qiáng):內(nèi)容突出了本教材主要作為生物學(xué)專業(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)語多以英文形式給出,只有掌握了相關(guān)術(shù)語的英文表達(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,對主要概念和術(shù)語增加了英文標(biāo)注,并重新編排了中英文對照索引,以便于學(xué)習(xí)和檢索。此版還對統(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)起來容易產(chǎn)生混淆,在這次修訂中對例題進(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)對生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教材的要求,在本書前三版的基礎(chǔ)上,按照“強(qiáng)化基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)、注重應(yīng)用、通俗易懂”的原則對全書內(nèi)容重新進(jìn)行了精簡和編排,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”國家級規(guī)劃教材。與前三版相比,本書具有以下特點(diǎn):(1)突出以本科教學(xué)為重點(diǎn),注重與多數(shù)高校生物類專業(yè)目前生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)要求的適應(yīng),精簡了多元統(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,而對復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)原理只做概念上的介紹和公式的簡單推導(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,對全書各章節(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,并著重突出生物專業(yè)及相關(guān)專業(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,配合本書編寫了《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》一書,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,也要通過例題學(xué)習(xí)了解不同統(tǒng)計(jì)問題的解題思路和解題方法,更要通過習(xí)題練習(xí)來熟練掌握這些方法。因此,編寫一本與《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材配套的學(xué)習(xí)指導(dǎo)書就顯得十分必要。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,前版教材雖然在書后附有各章習(xí)題的答案,但也僅是簡單的參考答案,而沒有詳細(xì)的解題分析和解題過程。

基于有效解決上述問題的考慮,更好地配套生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué),我們結(jié)合《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》(第四版)的出版,編寫了《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》[8],旨在為《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》的學(xué)習(xí)提供概要性總結(jié)、資料擴(kuò)充、難點(diǎn)解析,通過增加具體實(shí)例和對習(xí)題的解答,幫助學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握基本概念、基本內(nèi)容和基本方法。其內(nèi)容編排與第四版教材各章內(nèi)容相對應(yīng),共分十四章。每章包括目的要求、內(nèi)容提要、難點(diǎn)評析、例題解析、習(xí)題解答、自我測驗(yàn)等六部分。書后附有自我測驗(yàn)答案。目的要求部分提出了本章要達(dá)到的基本要求。內(nèi)容提要部分概要地介紹了本章的主要知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)。難點(diǎn)評析部分是對本章的疑難問題進(jìn)行較細(xì)致的剖析,適當(dāng)擴(kuò)充了部分內(nèi)容,對重要問題的解題思路、解題方法以及注意事項(xiàng)作了介紹。例題解析部分是在教材例題的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)選取部分代表性的例子對其解題過程進(jìn)行了系統(tǒng)分析、計(jì)算和評述。習(xí)題解答部分是對教材每章后所附思考練習(xí)題一一進(jìn)行了詳細(xì)解答。自我測驗(yàn)部分則是結(jié)合《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》各類考題形式,設(shè)計(jì)了部分題目,主要包括填空、判斷、名詞解釋、單項(xiàng)選擇題和計(jì)算等五種類型,供讀者選擇練習(xí)。書后附有自我測驗(yàn)答案,供參考。

《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)課。對于生物學(xué)專業(yè)學(xué)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教材的選擇應(yīng)以“大統(tǒng)計(jì)思想”為主線,以實(shí)際案例為依托,以介紹運(yùn)用方法為目的,突出教材的科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性[9～10]。我們教學(xué)組自2002年以來一直使用網(wǎng)絡(luò)及多媒體從事《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教學(xué),并且完成了《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》校級網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)。我們將在四版教材出版的基礎(chǔ)上,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,進(jìn)一步完成與教材配套的試題庫建設(shè),以實(shí)現(xiàn)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教材建設(shè)的立體化。