生物统计学实验

课程名称：生物统计学实验

英文名：practical biostatistics in the laboratory

实验课程编号：140041E

对应理论课程编号：140041

课程总学时：17×2

实验总学时：17×2

实验周学时：2

开设实验项目数：17

课程总学分：2

实验课学分： 1

课程性质： 核心

面对院系、专业、年级：生命科学学院、所有专业、大二

课程主持人（主讲教师）：王修强

本大纲主撰人： 王修强

一、实验教学目标与基本要求：

    本实验教学的目标是通过掌握使用Excel、R语言等统计软件进行统计分析的基本操作，结合大量由学生自己调查，并收集而来的实际案例数据进行独立分析，充实生物统计实验教学内容, 激发学生学习兴趣，从而培养学生较快、较好地掌握统计分析方法，并加以实际运用的能力。本实验教学涵盖大部分常用的统计方法，包括了基本的数据处理技巧、描述统计、统计图和统计表、概率计算、参数估计、假设检验、方差分析、回归分析、不同实验设计的统计分析方法等。

二、课程（实验）内容与学时分配：

序号

实验项目名称

内    容    提    要

学时

专业

年级

类   型

综

合

设

计

验证

一

必修实验：

1

常用统计软件简介

SAS,SPSS,R，excel等不同软件在功能、易用性、扩展性等方面特点及学习方法

2

大二

√

2

数据管理与基本统计分析工具：Excel

介绍Excel 和R语言软件中数据的管理，及Excel和R语言运用于生物统计实验中的技巧和方法

2

大二

√

3

描述统计工具之一：频数分布

结合函数和宏工具，用于生成对输入区域中数据的单变量分析，提供数据趋中性和易变性等有关信息。

2

大二

√

4

描述统计工具之二：直方图和散点图

介绍各种直方图的制作方法，用于计算数据的个别和累积频率，可以统计有限集中某个数值元素的出现次数。

2

大二

√

5

随机抽样的工具：抽样分布模拟

学习计算机抽样方法，介绍连续型变数的正态分布模拟和离散型变数的泊松分布模拟、二项分布模拟等，加深对抽样分布规律的理解和把握。

2

大二

√

6

数据正态性检验工具：卡方检验

介绍X2 检验，用于判断所观测的样本是否来自某一特定分布的总体，亦称为一致性检验。例如，数据的正态性检验。

2

大二

√

7

数据的独立性检验工具：列联表分析

介绍列联表分析，用于判断同一个调查的对象的两个特性之间是否存在明显相关关系。

2

大二

√

8

推断统计工具之一：两样本平均差u-检验

介绍u检验的适用条件和统计方法，用于总体标准差已知时，两个样本平均数的比较。

2

大二

√

9

推断统计工具之二：两样本方差F-检验

介绍F检验的适用条件和基本统计方法，用于总体标准差未知时，两个样本方差的比较。

2

大二

√

10

推断统计工具之三：成组数据平均差t-检验

介绍成组数据t-检验的适用条件和统计方法，用于两样本等方差假设和异方差假设检验。

2

大二

√

11

推断统计工具之四：成对数据平均差t-检验

介绍成对数据t-检验的适用条件和统计方法，用于成对数据的平均数比较。

2

大二

√

12

方差分析工具之一：单因素有重复方差分析

介绍单因素有重复数据的方差分析和多重比较方法，用于单因素多个平均数间的差异显著性分析。

2

大二

√

13

方差分析工具之二：两因素无重复方差分析

介绍两因素无重复数据的方差分析方法，用于两因素无重复数据的主效作用的显著性检验。

2

大二

√

14

方差分析工具之三：两因素有重复方差分析

介绍两因素有重复方差分析中的固定模型、随机模型和混合模型分析方法，用于两因素主效和交互作用的显著性检验。

2

大二

√

15

相关和回归分析工具之一：线性回归分析

介绍一元线性回归和相关的分析方法，用于两变量线性回归和相关的数据分析。

2

大二

√

16

相关和回归分析工具之二：非线性回归分析

介绍数据转换方法和非线性回归分析，用于分析非线性回归的两变量数据。

2

大二

√

17

生物统计学计算机软件应用测试

考核综合、灵活运用统计软件整理和分析实验数据的能力。

2

大二

√

二

选修实验：

1

随机化完全区组统计分析

介绍随机化完全区组格式和例子及其基本的统计分析方法，用于随机化完全区组实验设计的数据处理。

2

大二

√

2

平衡不完全区组统计分析

介绍平衡不完全区组格式和例子及其基本统计分析方法，用于平衡不完全区组实验设计的数据处理。

2

大二

√

3

裂区设计统计分析

介绍裂区设计格式和例子及其基本统计分析方法，用于裂区实验设计的数据处理。

2

大二

√

4

拉丁方统计分析

介绍拉丁方格式和例子及其基本统计分析方法，用于拉丁方实验设计的数据处理。

2

大二

√

三、实验教学方式与考核要求：

实验教学方式主要有以下几种：

课堂上，教师利用多媒体课件介绍相关知识，而学生则一人一台计算机实机操作；

课堂下，让每个学生亲自设计实验做项目调查，获取第一手数据资料，并用于课堂统计软件分析；

课堂上，结合学生调查的项目和数据资料，让学生分组讨论，并相互分析实验设计的可行性、数据收集、整理和处理方法的正确性。

课堂下，充分利用博客和QQ群等网络及时交流工具，总结学习心得并开展研讨。

考核方法主要有两种：

实验设计和数据分析的考核：提交调查项目论文及数据收集、整理和分析处理方法；

实际应用和操作水平的考核：每人一机，单独考核。

本实验课程所开展的实验教学方法与考核方法改革情况如下：

1. 教学方法的改革和创新。转变之前“一刀切”和“满堂灌”的教育方法为“拆掉讲台，以学生为主”的灵活教学方法和因材施教的“个性化培养理念。为此，在具体教学中，我们设计了“三个问题助教学”的独创方法。也就是说在《生物统计学实验》课程中，始终围绕以下三个问题的提出和回答开展教学：1）学生为何选择这门课？2）学生希望学到什么？3）学生希望老师如何讲？ 这一方面增加了学生参与课程教学的主动性和实效性，另一方面增加了师生的互动和了解，学生了解了老师尊重学生个人观点的理念，老师也了解了每个学生真正需要的是什么。因此，在整个教学过程中，教师带着每个学生对这三个问题的答案，目标和责任更加明确，可以更好地有针对性的开展因材施教和个性化培养计划。另外，为了及时了解学生对知识点的掌握情况，并鼓励学生积极提问和讨论。我们实施了“四个任何”计划，即“任何学生，可以在任何时间，以任何方式，询问教师任何问题”。因此，我们希望改革后的《生物统计学实验》课程逐渐转变“概念传授”为导向的授课方法为“问题解决”为导向的授课方法，转变“陈述式”授课方式为“提问式”、“启发式”、“研讨式”和“案例式”等多种授课方式，激发学生的好奇心、求知欲和主动思考的意识。

2、考核方式的改革和创新。《生物统计学实验》课程以灵活的随堂提问、课堂小测试、上机实际操作和提交论文等阶段性考核代替单纯的期终课程考试，提倡快乐学习、科学发展。为了全面考核学生对课程的理解掌握程度和实际应用能力，我们启动“三个审视”计划，即要求学生从统计学专业的角度审视科研论文中的统计方法是否运用得当、用统计学家的眼光审视身边发生的一切是否与统计应用有关、用求实的心态审视新闻中的数字和数字新闻是否具有可靠性，并分别提交三篇相关论文，从而培养学生养成良好的统计思维方式和对数字敏感的良好习惯。学生的最终成绩将由平时出勤率、课堂测试、小组讨论、课程论文和单人单机考核等多阶段多形式的成绩综合评定。

四、主要使用仪器设备：

序号

实验项目名称

使用仪器设备名称

性能要求

台套数

1-17

所有实验

计算机

安装有office 2010

每人一台

五、实验教材、参考资料：

（一）实验教材：

1．宇传华 著，Excel统计分析与电脑实验，2009年01月，电子工业出版社。

2. 汤银才 主编，R语言与统计分析，2008年11月，高等教育出版社。

（二）参考资料：

1. 张力 编著，SPSS在生物统计中的应用，2008年08月，厦门大学出版社。

2. 胡良平 主编，现代统计学与SAS应用，2000年08月，军事医科出版社。

3. （美）达莱尔·哈夫 著，廖颖林 译，2009年3月，统计数字会撒谎，中国城市出版社。

4. 叶向　编著，统计数据分析基础教程——基于SPSS和Excel的调查数据分析，2010年2月，中国人民大学出版社。

5. 梁烨，柏芳，李嫣怡等编著，Excel统计分析与应用，2011年09月，机械工业出版社。