《R语言和生物统计学的慕课学习翻转课堂教学模式》
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摘 要：本文讨论了《生物统计学》课程的重要性、难点和关键,结合R语言教学的必要性和可行性.为最大化课堂效能,探讨了《R语言与生物统计学》的“慕课学习+翻转课堂”教学模式,分析了该课程的结构与优势,并对该课程建设面临的挑战提出了一定的解决策略.
关键词：R语言；生物统计学；慕课；翻转课堂
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）03-0193-02
生物统计学是传统生物学、医学、农学和现代分子生物学研究不可缺少的工具,是一门应用性很强的学科,是生命科学各相关专业学生学习后续专业课的必备基础.通过《生物统计学》课程的学习,能够培养学生掌握基本的试验（调查）设计和统计分析方法,较灵活地应用统计基本方法与手段分析和解释生物学现象、进行科学研究的实验设计及其数据资料的处理,有利于培养学生分析问题和解决问题的能力,为学生今后科研能力和管理能力的培养奠定基础（王魏根,2017）.
《生物统计学》是生物学科和农学学科本科教学中的基础课程之一.然而,一方面,随着大数据时代的来临,数据挖掘对各学科发展的推动作用也日渐凸显.得益于各种新技术的开发,各类生物学问题研究的精确性也得到日益提升,传统问题的分析方法也由简单的定性研究逐渐升级为更为复杂的定量研究.近年来DNA高通量测序技术成本大幅度降低,积累了大量的基因组和转录组等数据,对这些数据的深度挖掘也将成为现阶段以及未来研究的热点.数据处理的技术与艺术在生命科学发展中的需求越来越高,生物统计学在学科人才培养中的地位也愈加重要（王建等,2017）.另一方面,经调查学生反应生物统计学课程设计过于偏重基础理论,难度较大、略感枯燥且学习效果欠佳.尤其是没有系统学习过较好的统计软件,或者接触的统计软件实用性欠缺,造成了学而无用的感觉.
现有多种统计软件如SPSS、SAS、Excel和R语言等被应用于生物统计课的实验教学,以辅助学生对统计学理论知识的理解,提高生物统计学知识的应用能力.其中,与常用的SPSS和SAS等统计软件相比,R语言以其好学易懂、操作性强、开源免费等强大优势,极受授课老师推崇和学生欢迎（马相如,2010）.作者经过多年的本科、研究生教学和科研探索,以及对学生的课后调研表明：R语言既是一款更适合在生命科学相关专业本科生教学中进行使用的统计分析软件,也是进行科学研究的好软件.《R语言与生物统计分析》将易学好用的R软件应用到大学生物统计的课程教学过程中,以生物数据的常用统计分析方法为基础,在简明扼要地阐述统计学基本概念、基本思想与基本方法的基础上,讲述与之相对应的R函数的實现,并通过具体的例子说明统计问题求解的过程.《R语言与生物统计学》课程注重统计的思想性、方法的实用性和计算的可操作性,既能锻炼学生的实际动手能力又能提升学生的学习兴趣,提高教学效果（段炼等,2017；张哲等,2013）.
然而,对于刚接触R语言的学生来说,利用R进行统计分析无疑是增加了学习的负担,这时仅仅依靠课堂教学时间进行学习、训练是达不到教学要求的,所以要增加课外学生自主学习的时间.随着社会的进步发展,如何利用现代信息技术的便利,变革当前的教育结构与教学流程,转变教学和评价模式,以有效解决教学内容的不断膨胀和发展需求与教学效率低下的矛盾,是值得教育者关注的课题.慕课（MOOC）的出现为此提供了良好的契机,同时也是高校课程改革的重要手段和方式之一,也是现代教育学科建设,特别是优势学科、优势课程建设的重要推手.自2004年开始,已有不少发达国家的教育者开始尝试“慕课学习+翻转课堂”的教学思路与模式（田爱丽,2016）.
该模式能培养学生的高层次思维能力、创新精神和实践能力,改变以往传统教学模式中教师讲学生听为主的授课方式、纸笔测试为主的评价方法,很好满足学生个性化学习的需求.首先,翻转课堂是指利用现代信息技术的便利,教师指导学生课前观看相关教学资源信息,如对知识的讲解的教学微视频、课件,借助图书馆或网络查询相关资料,与同学相互讨论等多种方式,提前自主完成知识的预习.学生根据自己的学习节奏和学习风格自行规划学习内容和获取知识,提出预习过程中所遇到的问题；教师通过分析学生学习的数据和学生的“问题”,课堂上有针对性地重点讲解,师生共同研究解决问题,体现了以“学生为本”的思想和个性化教学理念,推动学生创新能力的培养,最大化课堂效能（章明珠等,2017）.学生的慕课学习是翻转课堂的前提条件,翻转课堂是慕课学习的自然延伸和有机组成部分.慕课学习并不排斥课堂,而是为了让师生更好地利用课堂上的时间进行深度研讨和创造探究,提升课堂教学的效益.西方有研究表明：学生线上学习与线下学习,效果一样好；而线上与线下相结合的混合学习,其效果要好于任何单一的学习形式（田爱丽,2016）.
一、《R语言与生物统计学》开展“慕课学习+翻转课堂”的结构与优势
1.利用网络平台在线课程,受众更多.将结合生物统计的理论知识讲解和R语言分析案例的实操录制视频,上传到网络课程,便于学生反复观看学习,相比传统课堂理论知识讲解更生动、更系统也更方便.配以其他学习资料和进阶作业,通过学习平台发送给学生,学生可随时随地登录网络课堂,时间安排更为灵活,时间利用更为高效.
2.培养方式灵活,针对不同层次的学生群体,可设定不同的学习章节.比如对于注重统计软件应用专业的本科生,可安排R语言介绍和安装,次数分布和描述统计,理论分布和抽样分布,统计假设测验,方差分析,常用实验设计,卡方测验,直线回归和相关,多元线性回归等基本统计知识相关章节,而对统计知识要求更高的专业（如生物信息学专业）或更高层次的学生（生命科学相关专业研究生）可增加ggplot2画统计图,或基于R语言的机器学习的高级统计知识相关章节.
3.课堂交流更有效.由于采取“慕课学习+翻转课堂”教学模式,学生首先在学习平台上,通过视频,在教师引导下先行自学,完成进阶作业,达到对基础知识的理解和识记,明确哪些知识点还未理解透彻,带着“问题”进课堂,增强了师生课堂交流的有效性.教师则通过分析学生学习的数据,在详细把握学情的基础上,课堂上有针对性地重点讲解,师生、生生一起解决疑难,拓展探究,动手实践,在此过程中发展学生的高层次思维能力,培养学生的综合素质,促进拔尖创新人才的成长.
二、《R语言与生物统计学》开展“慕课学习+翻转课堂”教学模式面临的挑战及解决策略
1.该教学模式能否成功应用的前提是较好的现代信息技术环境和学生的学习自主性.现代信息技术环境包括通畅的无线和有线网络、丰富优质的网上学习资源、便捷的学习交流平台和移动智能设备等,许多学校在此方面已提供了良好的条件,并给予一定的经费支持.学生的学习自主性一方面需要学生自觉培养,另一方面需要有相应的在线学习监控和评价系统.
2.《R语言与生物统计学》注重理论知识的理解和统计软件的应用能力的培养,实操性要求非常强,其关键在于内容设置的合理性,学生实际应用R语言完成案例分析的可行性.为帮助学生对理论知识的理解,可在每个理论知识点讲解时,借用案例实操分析,并用图表等将结果形象化,最后穿插试题,检验学习的效果.留存问题,可供进一步课堂上师生交流.对于基础较差的学习者还可提供相应的讨论主题、推送辅助学习材料,以供其更好地开展讨论和完成习题做好准备.
3.本课程的开展,目的之一也是高效利用时间,将老师从重复讲解理论知识中解放出来,将更多的时间用在个性化教学上.为增强学习的趣味和实用性,对一些对科研感兴趣的同学,我们还可结合老师的科研项目,开展R语言统计知识的应用实践,将这些实践项目信息上传到网络课堂,与学生有针对性地开展讨论研究,达到“以研助教,以教助研”的目的,使师生达到“双赢”的局面,既培养了创新型人才,又提升了教师的科研能力和教学水平.
4.课程的良性循环发展.理想的教学是“因材施教”,而非模式化,“慕课学习+翻转课堂”的教学模式,可将学生进行合理分层或分班,设置弹性教学管理与多元的个性化的评价制度和方式,并增加参与度、满意度、情感体验度等指标,从而使学生能够持续使用慕课,进而享受到慕课+翻转课堂带来的益处.
参考文献：
[1]章明珠,廖开阳.“翻转课堂”在计算机实践课程中的应用[J].电子测试（科技论坛）,2017,（6）：108.
[2]田爱丽.转变教学模式 促进拔尖创新人才培养——基于“慕课学习+翻转课堂”的理性思考[J].教育研究,2016,（10）：106-112.
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生物统计学引用文献:
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