医学统计学教学中“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法的应用与实践

覃 思，徐俊芳，郭孝鹏，胡启托，郭有锋

（湖北民族大学，湖北 恩施 445000）

医学统计学教学曾经重理论、轻实践[1]，以至于很多医学生理论考核可以考高分，需要解决实际问题时却不知从何下手，因为实际问题常常不是教科书上的“标准问题”；近年来，一些高校医学统计学教学又走向重操作、轻原理的极端[2]，通过各种案例让学生依葫芦画瓢，对照操作统计软件得出结果即可，学生往往知其然，不知其所以然。医学统计学教学应达到学生学以致用的目的，能解决实际中（毕业论文写作、论文投稿等）碰到的统计学问题。但实际情况是学生缺乏基本的数据素养，不具备基本的统计思维，无法掌握分析方法以及医学统计学知识。探索采用“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法提高医学生学习效果的途径。

1 对象与方法

1.1 对象

以2012级临床医学专业学生为研究对象，以班为单位采用整群随机抽样法将其分为两组，对照组163人，分为5个小班授课，采用传统教学方法，先讲理论，再讲操作，然后做练习题；实验组170人，分为5个小班授课，采用“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法，然后进行实际操作训练。两组学生年龄、性别、上一学年度综合测评成绩比较差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法

两组学生在课程学习前与结业时，采用武汉大学黄如花教授的数据素养自评量表进行测评[3]，量表包括数据意识、数据收集、数据整理、数据存储、数据分析、数据伦理，采用Likert 5级评分法，将完全不同意、不同意、一般、同意、完全同意分别计1～5分。数据意识调查学生对数据的需求以及对实现数据需求的基本途径；数据收集调查学生利用数据库获取数据、制订检索策略的能力；数据整理调查学生能否有效管理和组织数据以及制定数据分类标准，能否规范描述存储数据、判断数据准确性和评价数据质量；数据分析调查学生对数据分析工具的熟悉程度，了解学生可否掌握数据统计和分析的方法；数据存储调查学生对数据存储知识、安全性及解决相关问题的能力；数据伦理主要调查学生对相关法律、规定的了解程度，以及是否具备规范说明数据来源的能力。比较实验组与对照组学生在学习前后数据意识、数据收集、数据整理、数据存储、数据分析、数据伦理方面的差异。比较两组学生医学统计学课程考核成绩、毕业论文中统计学误用情况，根据比较结果分析“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法与传统教学方法的优劣。

1.3 教学方法

医学统计学基本内容包括统计设计、数据整理、统计描述和统计推断，目前绝大多数医学统计学教材的主要内容为统计描述和统计分析方法。在学习统计描述时，侧重于数据素养与统计思维；在学习统计分析方法时，则采用“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法进行教学。两组学生总学时均为48学时，所用教材相同，但教学内容的学习顺序不一致。对照组按照教材编排的内容顺序采用“理论—操作—练习”传统教学方法进行学习；实验组则在讲完绪论后，根据教学需要调整教学内容的学习顺序，把教材中编排靠后的“统计表与统计图”一章提前讲述，每次课均采用“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法，着重提升学生的数据素养，强调在科研过程中正确地进行收集、加工、评价、利用数据的重要性，其中也包含着科研诚信的道德和行为规范[4]。教会学生使用SPSS软件建立数据文件，绘制标准的三线表以及常见的统计图。

1.3.1 培养学生思维能力 根据教学大纲要求，本科阶段的学生需要掌握的统计分析方法主要是连续性资料、分类资料（包括等级资料）基础统计方法的正确选择与应用，主要包括单样本、两样本、配对t检验，完全随机设计、随机区组设计的方差分析，四格表χ2检验（需要和不需要校正）、Fisher’s概率法、配对、R×C χ2检验，单样本、两样本、配对秩和检验、多组比较的秩和检验，直线相关与直线回归分析、秩相关分析。

1.3.2 培养学生数据素养 以某课题研究的实验组、对照组两组数据比较为例，数据素养部分主要讲数据要忠于原始客观记录，不能主观篡改，这是最基本的科研诚信道德和行为规范，但是根据分析目的进行合理的数据变换是允许的，有时甚至是必须的。数据的独立性判断决定建立数据文件时是两个指标变量还是一个指标变量与一个分组变量，及方差齐性的检验都体现了数据素养。

1.3.3 培养学生辩证思维 统计思维主要涉及对不确定性、概率性、合理估计以及假设检验结果的正确理解与合理解释。医学统计学的研究对象是医学中具有不确定性结果的事物，其主要作用是通过数据的偶然性揭示其内在的规律。实验组与对照组的数据比较，同一组之中数据大小不一，不同组之间数据有时是前者高于后者，有时是后者高于前者，这是不确定性，但是这种不确定性在达到一定样本含量的情况下，又是呈现一定规律的。小概率事件表示在一次随机抽样中发生的可能性很小，但只要观测次数够多，就一定会发生。统计学上的假设，经检验后，不论接受哪一个假设，假设永远是假设，始终无法让其成为定律。在随机事件中，很多现象都只能视为假设，就看人们更愿意接受哪一个，接受不表示就完全相信该假设为真，拒绝也不表示该假设一定为伪，只是在某一概率水平上做出的判断。

1.3.4 培养学生多方法思考问题的能力 计量资料、计数资料与等级资料分别对应不同的分析方法，在同一类型的资料中，组数不同分析方法也有差别，同一类型相同组数的资料因分析目的不同分析方法也有差别，变量之间是否独立也导致分析方法不同。

1.4 统计方法

2 结果

2.1 数据素养自评量表得分情况

实验组与对照组学生课程学习前与结业时数据素养自评量表得分见表1。两组学生学习前数据意识、数据收集、数据整理、数据存储、数据分析、数据伦理维度得分比较差异无统计学意义，两组学生结业时各维度得分比较差异有统计学意义。

表1 实验组与对照组学生课程学习前与结业时数据素养自评量表得分比较（±s，分）

表1 实验组与对照组学生课程学习前与结业时数据素养自评量表得分比较（±s，分）

注：*表示与实验组比较差异有统计学意义（P＜0.05）

结业时3.32±0.15 2.73±0.13*组别实验组对照组数据意识学习前2.51±0.12 2.48±0.17数据收集学习前2.30±0.15 2.33±0.18结业时3.19±0.11 2.57±0.14*数据整理学习前1.65±0.16 1.68±0.15结业时2.84±0.17 2.32±0.13*数据存储学习前1.37±0.18 1.34±0.12结业时2.78±0.22 2.49±0.14*数据分析学习前1.19±0.13 1.21±0.12结业时2.40±0.23 2.09±0.25*数据伦理学习前1.48±0.31 1.42±0.39结业时2.77±0.27 2.46±0.32*

2.2 医学统计学课程考核成绩

实验组与对照组学生医学统计学课程考核成绩比较结果见表2。两组学生平时成绩、实验成绩、期末成绩比较差异有统计学意义。平时成绩主要包括课堂提问、小组讨论、课后作业得分；实验成绩主要包括实验报告、SPSS统计软件操作得分；总成绩由平时成绩（15%）、实验成绩（25%）、期末成绩（60%）构成。

表2 实验组与对照组学生医学统计学课程考核成绩比较（±s，分）

表2 实验组与对照组学生医学统计学课程考核成绩比较（±s，分）

注：*表示与实验组比较差异有统计学意义（P＜0.05）

实验成绩91.23±15.64 85.84±14.39*实验组对照组期末成绩79.40±13.60 61.86±15.11*组别 平时成绩79.27±9.60 72.70±12.78*

对期末成绩进一步分析发现，实验组与对照组学生在单项选择题、是非判断题、名词解释、简答题的得分上差异无统计学意义，而在计算题、创新分析题得分上两组比较差异有统计学意义（见表3）。

表3 实验组与对照组学生期末成绩各题得分比较（±s，分）

表3 实验组与对照组学生期末成绩各题得分比较（±s，分）

注：*表示与实验组比较差异有统计学意义（P＜0.05）

创新分析题9.80±2.46 5.88±1.29*实验组对照组组别 简答题15.63±8.43 13.88±8.35单项选择题10.57±3.89 9.78±3.67是非判断题7.41±2.19 7.03±1.53名词解释10.27±4.55 9.34±4.84计算题7.17±4.02 4.16±3.82*

2.3 毕业论文中统计学误用情况

指导教师修改实验组与对照组学生的毕业论文第一稿时所发现的统计学知识误用情况比较见表4。

表4 实验组与对照组学生毕业论文中统计学误用情况比较[n（%）]

3 讨论

在互联网大数据背景下，数据素养成为大学生的必备能力。数据素养是科学素养的重要组成部分，要求学生具备数据意识和数据敏感性，能够有效且恰当地获取、分析、处理、利用数据，并对数据具有批判性思维的能力。数据素养包括对数据的敏感性、数据的收集能力、数据的分析与处理能力、利用数据进行决策的能力、对数据的批判性思维，其基本要素包括数据态度、数据意识、数据知识、数据技能和数据伦理5个方面。对统计学教学而言从数据中发现问题、提出问题、分析问题的价值远远大于精致计算、细致操作的价值[5]。Hogenboom等认为数据素养是阅读、解释、分析、批判性思考统计数据以及将统计数据作为证据的能力[6]。数据素养教育应包含培养数据意识、培育数据能力、树立数据伦理3个模块的内容[7]。Carlson等认为数据素养是理解数据的意义，包括如何正确地读取图表，从数据中得出正确的结论，以及能够指出数据错误或不恰当使用[8]。

3.1 “数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法教学效果明显

无论在数据意识、数据收集、数据整理、数据存储、数据分析、数据伦理，还是平时成绩、实验成绩、期末成绩中，实验组学生成绩都优于对照组学生，说明“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法具有较好的教学效果。根据学生学习医学统计学的客观规律，调整教学内容的顺序，先培养学生的数据素养，形成科学的数据意识、严谨的数据态度和严密的统计思维，在此基础上学习各种统计分析方法，循序渐进，既保证了数据收集的完整性、准确性、及时性和真实性，又保证了数据整理的条理化、系统化、合理化。从而保证了统计分析方法所用数据的真实性和合理化，为得出正确的统计分析结果奠定了坚实的基础。同时也培养了学生的学术诚信意识，防止学术不端。

3.2 “数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法提高了学生处理统计问题的综合能力

期末考试各题得分显示，学生倾向于机械记忆的单项选择题、是非判断题、名词解释、简答题，且学生间得分差别不大，而在需要综合发现、分析、处理、利用能力的计算题，尤其是创新分析题的得分差异明显。说明与传统教学方法相比，“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法提高了学生处理统计问题的综合能力。毕业论文是一项考核学生提出问题、分析问题、解决问题能力的综合性评估方式，医学生毕业论文中涉及的统计学知识主要是论文选题后研究准备阶段的统计设计，包括研究对象的选择，观察单位、样本含量、抽样方法的确定，研究方案的拟定，误差的控制等；通过学生毕业论文完成情况来分析其统计学知识掌握情况，结果显示实验组学生写作毕业论文时出现统计学知识误用的情况少于对照组。

本研究仅以一个年级的学生作为研究对象，且缺乏毕业后远期的教学效果评估，研究结果存在一定的局限性。

“数据素养—统计思维—分析方法”三段式教学方法目前取得了较好的教学效果，可提高学生利用统计学知识解决实际问题的综合能力，可为教师讲授统计学课程提供一种新的教学方法。