Minitab輔助的生物統計論文范文

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一、鼓勵和充分利用多媒體教學

生物統計課程教學內容抽象，圖表較多，而傳統的教學手段具有耗時較多和難以直觀地通過圖表來體現數據特征的不足。多媒體教學中圖文并茂、生動活潑的特點既有助于集中學生的注意力，又能直觀地使學生對許多抽象的概念和理論有直觀的理解。如利用多媒體手段，在教學中先給出一個有2000個容量的30日齡豬仔體重的數據集做總體，利用minitab做豬仔體重的散點圖，可以很直觀地看出30日齡豬仔體重總體呈正態分布，豬仔體重在6．0－8．0kg之間。然后從該總體中做有放回的抽樣，每次抽10個豬仔體重做一個樣本，計算該樣本的均值，該過程分別重復10次，得到10個均值，做出這10個均值的散點圖，可以看到該散點圖的輪廓并不是呈對稱的正態分布，隨著重復次數的增多，做出的散點圖越來越逼近正態分布。通過這種直觀的教學，能讓數學基礎較差的生物和食品學科的學生很直觀的理解抽樣分布的概念和了解抽樣分布的規律，并能直觀的觀察體會T分布如何逼近正態分布。其他如F分布、卡方分布、置信區間、兩類錯誤、P值的意義和線性擬合等知識均能通過借助Minitab先演示實際例子，然后引出抽象的理論，這既克服了以往只講理論公式的“填鴨式”教學，又克服了普通多媒體教學中不能體現“引導式”教學的弊端。通過教學反饋來看，取得了良好的效果。

二、結合學科實例講解抽象的理論

生物統計是利用統計學的方法和手段來解決實際問題，突出應用性。目前國內的很多生物統計教材，或者是數學學科的專家學者編著，其基本特點的是注重理論推導，忽視通過實例直觀的講述統計思想和過程;或者是講述的實例并不適用于生物和食品學科的科研和生產實踐。因此，這就要求教師在講述每一個概念理論時，要多舉一些具體學生經常遇到的生物或者食品學科的實例。如在講述基本的統計推斷時，在生物學科舉例如下:根據以往經驗，30日齡豬仔體重近似服從正態分布，體重均值為7．0kg，標準差為0．5kg，現從一種豬場隨機抽取30日齡10只豬仔稱重并收集數據，計算的體重均值為5．0kg，問豬仔體重有無改變。從這個實例可以直觀地看出總體均值和樣本均值是有差異的，統計推斷的本質是找出這種差異究竟是否抽樣引起的，還是真實存在的。統計的原假設都是無差異的假設，即差異是由抽樣引起的，備擇假設與原假設互補，即差異是真實存在的，下來需要估算抽樣的均值5．0kg是否在給定的顯著性水平α下落在總體分布的1－α內，如果落在1－α內，則不能拒絕原假設，如果落在1－α內之外，根據小概率原理，不可能發生的事情了，那就要拒絕原假設而接受備擇假設。這里有兩個問題需要重點強調:一是在原假設成立的前提下，得到的分布結果不在預定的范圍內，在推斷過程無誤時，那只能是原假設不能接受;二是小概率原理判定中的不可能事件是統計上的不可能，也就是一般發生的概率極小，而不是邏輯上的不可能。通過這種結合學科恰當實例講述的方法，便于學生在教學后揣摩體會生物統計的基本理論和怎么在科研生產中使用以及在哪里領域能使用等。

三、強調統計軟件在授課和課后中的使用

公式繁多和計算復雜是生物統計教學中一個顯著特點，因此引入合適的統計學軟件把人從浩繁的計算中解脫出來是一個迫切的任務。目前的統計學軟件有數十種之多，常見的有SAS，SPSS，Matlab，Minitab等。結合多年教學探索，選擇由美國賓州大學開發的Minitab作為教學軟件。與SAS相比，Minitab具可視化操作和容易上手等優點;與SPSS相比，有較強大的試驗設計模塊(Designofexperiments，DOE)和質量控制模塊。Minitab的常用菜單有:數據菜單、計算菜單、統計菜單和圖形菜單。使用頻率最高的統計菜單提供了包括基本統計分析和多元統計分析、回歸分析、非參數分析、探索性數據分析、時間序列分析、質量分析、可靠性分析、列聯表分析、DOE和樣本含量估計等功能。其中的基本統計分析功能能滿足教學中所涉及的數據的統計描述、參數估計、Z檢驗、單樣本T檢驗、獨立T檢驗、配對T檢驗，一元方差分析、一元線性回歸和擬合優度檢驗。在課堂教學中，涉及所有計算均通過Minitab完成，既節約了課堂時間，又能通過幻燈片的操作演示，讓學生初步了解軟件的基本界面和基本操作。課堂學習是學習和理解的過程，布置適當的課后作業能更好地鞏固學習效果。每一章學習之后，留有3～5道作業，要求學生完成作業的電子版后統一發到課程教學公共信箱。作業要求在每一個題目后先寫出自己的分析思路，然后利用Minitab完成計算過程，并且把數據集和計算結果的截圖插入電子作業中，并對結果做出合理的生物學解釋。通過這種教學嘗試，激發了學生的思考能力和動手能力，基本上解決了國內目前在教學中存在忽略統計方法的軟件使用的問題，大多數學生在后續的本科論文中涉的統計推斷均能很好的利用Minitab完成。

四、基于Minitab講解試驗設計

客觀、科學、合理和可行是一個實驗設計的基本要求。首先，在教學中我們反復的向強調一個合理的實驗流程是這樣的:選擇研究問題→提煉實驗因子和響應指標→收集整理實驗數據→根據實驗目標和數據特點選擇合適的統計方法→分析結果及生物學解釋。其次，設計具體實例借助Minitab講述試驗設計部分的教學內容。相比人工制作實驗項目表格的繁瑣，利用Minitab實施試驗設計省時省力并為后續的分析工作提供了便利。Minitab的DOE模塊能快速完成生物學研究中的大部分試驗設計，如全因子設計、部分因子設計、響應曲面設計、混料設計、田口設計和響應優化等。如在生物和食品學科的實踐中，常遇到優化某種微生物培養基或者飼料配方的實驗設計，在單因素的基礎之上，就可以通過Minitab的DOE模塊完成兩種不同類型的優化設計:正交設計和響應曲面設計。正交設計是在DOE的子菜單點擊創建田口設計，在彈出窗口中，選擇因素后，選擇可用設計即可實驗方案設計的列表，設置重復試驗或者空白列以估計誤差，按此設計表實施試驗，將試驗結果填入設計表中完成整個實驗。在DOE子菜單點擊分析田口設計即可得到正交設計試驗的方差分析結果和各因素主效應圖，從圖可以很直觀的得出最佳方案。此外，還可以使用DOE子菜單的預測田口結果菜單預測最佳方案的效果。響應曲面設計基本上和正交設計類似，也是在DOE子菜單中完成設計和結果分析。Minitab的DOE模塊能滿足生物和食品科學常見的試驗設計及結果分析。用軟件代替以往試驗設計只講理論的教學探索，基本上解決了以往課程結束后學生難以正確進行試驗設計的問題。

五、結語

生物統計課程一方面因為其抽象的理論一直是我校生物和食品學科學生的“頭疼課”，另一方面因為其在科學研究中的實用性，又激勵學生要學好這門課程。在較短的教學時間內，通過如何提高學生的學習興趣和參與性來提高學習效果，一直是參與生物統計課程教學工作者不得不思考的問題。在教學中多舉一些來自生物和食品學科的教學實例，在講清楚概念理論的基礎上，著重突出學生以生物統計的相關知識來解決實際問題的能力;選擇MINITAB完成試驗設計及試驗數據的統計分析加強了學生的應用能力。通過這幾年的教學探索，取得了較好的教學效果，突出了應用性的基本要求。

作者：李彥杰周大祥楊俊年劉仁華單位：重慶三峽學院生命科學與工程學院三峽庫區可持續發展研究中心