教学模式在医学统计学实验课中的应用

TEC教学模式在医学统计学实验课中的应用——“医学统计学”课程

李秀央
　公共卫生系

一、课程简介

1.课程类别

专业课程

2.学科类别

医学—公共卫生与预防医学

3.课程目标和教学内容

（1）课程目标:通过医学统计学的学习，使学生初步掌握统计中的基本概念以及统计推断的逻辑思维方法，学会从不确定性和概率的角度考虑问题，能正确理解医学文献中的统计指标以及由此得出的结论，并能对其正误加以识辨。学会结合专业问题合理设计实验，通过仔细的实验观察获得可靠、准确的资料；学会正确运用统计方法充分挖掘资料中隐含的信息，能用基本的统计原理与方法来分析医学资料（如总结和评价医学实践的效果等）。了解SPSS统计软件，对其中的分析结果能正确解释，并能恰如其分地作出理性概括，写成具有一定学术水平的研究报告和学术论文，提高自身的科研素质。

（2）教学内容:统计学概念（随机事件与必然事件、同质与变异、总体与样本、参数与统计量、抽样研究与抽样误差、概率、频率、小概率事件）；统计资料类型（数值变量资料、无序分类资料、有序分类资料）；计量资料的统计描述（频数表的编制与应用、集中趋势（算术均数、几何均数、中位数、百分位数、众数、调和均数）、离散趋势（极差、四分位数间距、离均差平方和、方差、标准差、变异系数）、正态分布应用（正考值范围估计、质量控制）；分类资料的统计描述（常用相对数:比、构成比、率）、总体均数估计与假设检验（包括抽样误差、标准误、t分布、总体均数估计、t检验，方差分析）、χ²检验、秩和检验、直线相关与回归（直线相关、直线回归和等级相关）。

4.教学对象

临床医学专业、口腔医学专业、基础医学专业及部分其他专业的三年级本科生。

5.课程学时与教学场景

（1）课程学时:课堂教学24学时，实验教学16学时。

（2）教学场景:课堂教学在多媒体教室，实验教学在计算机实验机房。

二、课程教学重点解决的问题

医学领域进行科学研究，只要涉及有关数据资料的分析均需要使用医学统计学方法来解决。“医学统计学”就是以数理统计与概率论的理论与方法为基础，以医学理论为指导，研究医学领域中有关数据的收集、整理、分析和解释的一门应用性学科。通过该课程的学习，一方面使学生学会医学统计学的基本概念、基本指标和基本方法，另一方面使学生掌握灵活应用的技巧，在科研中能对课题进行科学统计设计，对实验或观察结果正确描述，对样本数据能科学地进行推断，对研究结果能恰如其分地进行表达和解释。

在传统的医学统计学教学活动及教材中，往往偏重理论方法的介绍和简单的手工计算，而对如何使用统计软件进行实验，如何基于文献或进行现有科研数据练习等更没有提出要求。但这是一门应用性很强的医学类课程，因此教学过程中应特别注重实践。虽然专业软件SPSS具有强大的计算功能，但能正确使用的前提是根据需要解决的问题已知所选用的统计分析方法，而统计分析方法的选择取决于研究目的、资料类型、设计类型、样本含量的大小、资料分布类型等条件。所以，为了以后更好地从事医学科研工作，学生很有必要掌握在“三基”的基础上，掌握每个指标和每种分析方法的应用条件和应用范围，并熟练掌握有关方法在统计软件SPSS中的实现方法，才能在科研设计和数据处理中得心应手。

另外，医学统计学的学习是锻炼科学研究能力、培养学生科研素质的重要手段之一，课程本身传递的知识固然重要，更重要的是引导学生训练统计逻辑思维能力，使用统计思维方法来观察医学研究数据和思考问题，培养学生具有一定的医学统计学的应用能力，让学生认识到医学统计学学习的价值所在，培养学习医学统计学的兴趣，为以后科研工作打下扎实的基础。

课程主要解决的问题:在本科教学中，医学统计学课程的教学对象大多是三年级的学生，这一群体有以下特点:一是从校门到校门，少有科研实践经历，对抽象的统计学理论往往难以正确的理解；二是尽管没有亲身参与科研活动，对科研有了初步但不全面的认识；三是统计软件的使用能力不足；四是凭兴趣学习情况比较突出；五是学生形象思维强于抽象思维。

要解决以上存在的问题，“医学统计学”课程的学习，要求学生做到以下几点:①转变思维模式。由确定的转变为带概率的、不确定的统计思维来分析和看待医学问题。②改变学习方法。由原来对主要内容背诵记忆的方法转变为求理解，课外要进行大量文献阅读和评析训练。③积极参与科研实践。不仅要努力完成课堂上的实践训练任务，还要有意识地把医学统计学理论和方法运用到科研工作中。这样才能达到“医学统计学”的教学效果。

三、教学方法改革

1.教学实施策略与方法

针对上述难点，课程组制定了以下几个教学策略:一是深入浅出，能通过一些直观的方法与途径，正确诠释医学统计学的基本原理、基本概念、基本指标和基本方法；二是为了加深对相关知识的理解，在教学的整个过程中，要求学生根据要求查阅相关文献，并对文献中有关统计设计、描述指标、统计图表、统计分析方法的正误加以析辨；三是在实习中加上SPSS统计分析软件的应用，节省计算上的时间，让学生有更多的时间去看课外的文献或参加SRTP等科研项目，让学生在学习过程中体会医学统计学的趣味。

针对学生的特点，课题组对医学统计学教学方法进行了重新设计，采用以下方法开展教学活动:

（1）基本理论（Basic Theory）:将教学重点放在医学统计学基本原理、基本概念和逻辑思维的讲授上，而不是统计学方法的计算过程或数学算法的讲解上。考虑统计学的有些概念很重要，但较为抽象、难以表达且普遍反映为教学的难点和重点，实验课上采用计算机模拟教学模式，通过将某些基本概念用动态模拟的方法，使抽象概念形象化，吸引学生注意力，激发学生学习兴趣，以帮助学生透彻理解其中的基本概念。

（2）错误辨析（Error Discrimination）:从公开发表的医学论文中的各种错误实例入手，使学生“虚拟”置身于科研第一线，训练学生运用所学知识去评价文献中的统计学指标、统计学方法和统计结果，并且要求对其正误加以识辨，提高学生对文献的阅读理解能力，同时锻炼学生的表达能力。

（3）案例分析（Case Analysis）:训练学生根据实际资料选择合适的统计方法来解决实际的科研问题，培养学生严格的统计思维方法和技能。

2.具体实施方法举例

（1）关于回归的释义:

首先，引出实例:英国遗传学和统计学家Galton F（1822—1911）在他的《自然遗传》一书中，提出了“普用回归定律”的概念。文中指出:“每个人的特征是和他的亲属共有，但平均来说在程度上略低一点。”为了证实这一定律，他的朋友Pearson K（1903）收集了1078个家庭的身高、前臂长的记录，研究父亲身高与儿子身高之间关系的实例，如图1所示。

图1　爸爸身高与儿子身高的关系

接着，向学生说明图中人从左到右分别表示4个不同人群的平均身高，依次是:矮个子爸爸的平均身高、矮个子爸爸生下来儿子成年后的平均身高、高个子爸爸生下来儿子成年后的平均身高、高个子爸爸的平均身高。

然后，告诉学生:Pearson当时的研究结果显示:①爸爸的身高越高，其儿子的身高也越高；②高个子爸爸生下来儿子成年后的平均身高矮于高个子爸爸的平均身高，矮个子爸爸生下来儿子成年后的平均身高高于矮个子爸爸的平均身高，这种子代身高向中间靠拢的趋势，Galton将这种趋向于种族稳定的现象称之为“回归（Regression）”，这种称法我相信还会一直持续下去。

最后，告诉学生:目前，“回归”分析已成为研究有依存关系变量之间关系的一种常用统计学方法。（注:说到这例子，很多学生会开怀大笑，学生在一种轻松的环境中，不知不觉也就学到了知识，有趣的图给学生增加印象）。

（2）对文献的阅读和评析示范:

某作者研究短信督导在肺结核患者随访管理中的应用，其中对依从性的影响列出表1结果，对其正误加以辨析。

表1　肺结核患者治疗中短信随访管理前后依从性比较

注:资料来自《浙江预防医学》，2012，24（11）:86—87

根据所学知识，本表达存在下面问题:①统计表整理不规范。如果是配对设计，短信管理前后依从性比较，则应该列出表2的格式；若是完全随机设计，则应该列出表3的格式。阅读统计表的正确方法是:横标目→纵标目→表中的统计指标。②表中百分比应该是依从率，应该明确写出。③若是配对设计，则短信管理前后的例数应该是一样的，从文中看应该是配对设计，但表中短信管理前后的例数是不相等的，所以，其结果的真实性有待核实。

表2　肺结核患者治疗中短信随访管理前后依从性比较

表3　肺结核患者治疗中短信随访管理前后依从性比较

注:平时作业中一部分就是要求学生自己收集已发表的文献，根据所学知识对文献相关统计设计或统计方法进行评析，学生可以根据自己的理解程度不断更新自己的作业，并且可以不定时上传至网络中，让老师批改。

（3）案例分析示范:

提供一组科研中数据（样本含量为1402例），Excel数据结构见图2，并给出下列问题:

①计算体重指数BMI＝

②描述不同分娩方式的产妇年龄和住院天数的分布情况。

③描述本研究资料的基本情况。

④推断职业与分娩方式、妊娠结局是否有关。

⑤要求学生正确使用已学过的统计描述方法或推断方法，借助统计分析软件SPSS来实现。

接着，让学生自己动手去完成，学生在实习中会碰到各种各样的问题，如:Excel数据库如何转化成SPSS数据库？如何计算一个新指标？在操作过程中，怎么有的变量没有显示出来？等等，我们就对具体的问题一一进行解答。（注:一般地，学生对类似实习很感兴趣，他们自己一旦完成，都会眉开眼笑，都有一种莫名的成就感）

图2　某年某医院收集的产妇信息资料

3.教学方法特点分析

由于医学统计学是医学生必须掌握的一门工具课程，具有很强的实践性，理论知识比较抽象，学生不能采取背诵记忆的方法来学习。所以，在教学中应该引导学生充分使用书本、文献、课题资料、统计软件和学校网络等资源，充分发挥学生的主观能动性，做到学以致用，增加学生的学习积极性。

四、课程考核方法和支撑手段

1.课程考核方法

考试成绩占60%，平时成绩占40%（其中:作业占20%，上机操作占10%，出勤占10%）。

2.支撑手段

网络资源；实习有计算机；统计软件。

五、教学效果和推广性分析

1.效果分析（注:学生评价来自《医学统计学学习情况调查》中的学习心得与体会）

本课程的教学方法改革从2009学年秋学期开始试点，已经进行4届学生实验，教学改革效果良好，其中5位参与实验班的本科生发表了2篇SCI论文（IF＝4.443，Y2011），获得了学生很好的评价。典型评价有:

①鲁培榕（临床医学专业，学号3090104018）:课后所布置的作业比课本的作业更有针对性，能帮助课程的学习和概念的理解。

②徐健浩（临床医学专业，学号3090104006）:课后布置的非课本作业比课本内作业重要。

③寿佳沣（临床医学专业，学号3100102375）:很实用，对于看文献很有帮助，加强了统计意识。

④梅胜（临床医学专业，学号3100102322）:上课随着老师的步伐学习是关键，上机课可以巩固理论知识。

2.推广性分析

本课程的教学方法适用于应用统计类课程的教学。但是，其实施需要有以下条件支撑:①教师需要热心投入，及时更新教学内容，及时批阅学生上传的作业。②学生积极配合教学，按时完成作业，有良好的学习主动性。③学生有问题及时向老师请教，老师耐心地给予解答。如果采用小班化教学，效果会更佳。（注:目前2个教学班分别是133人/班和158人/班）

六、课程教材及实验参考书

［1］余松林.医学统计学（第二版）.北京:人民卫生出版社，2002

［2］罗家洪，郭秀花.医学统计学计算机操作教程（第二版）.北京:科学出版社，2012

［3］罗家洪.医学统计学（第二版）.北京:科学出版社，2011

［4］李晓松.医学统计学（第二版）.北京:高等教育出版社，2008