摘要: 生物统计学作为高等院校生物类专业的必修课程在人才培养目标中的重要性日益凸显。针对以往生物统计学教学过程中存在的问题，本文通过巧用思维导图这一有力工具，在教学各环节中凭借思维导图再现生物统计学知识体系，打通教学过程中知识节点间关联，激发学习者主体创新潜能，发挥学习者主体间互学互鉴的能力。在整个过程中，教师始终把握好指导的度(不代替、不包办)，充分发挥好学生学习主体的主动性与能动性，引导学生不断深化对所学知识体系的构建，实现培养学生自主建构知识体系的能力和解决实际问题的能力，提高了教学质量。
Abstract:
Biostatistics, as a compulsory course for biology majors in colleges and universities, is becoming more and more important in the goal of talent training. In view of the problems existing in the past biostatistics teaching process, this paper skillfully uses the powerful tool of mind map to reproduce the biostatistics knowledge system in all links of teaching, open up the relationship between knowledge nodes in the teaching process, stimulate the innovation potential of learners, and give full play to the ability of learners to learn from each other. In the whole process, teachers always grasp the degree of guidance (no substitution, no arrangement), give full play to the initiative and initiative of students’ learning subjects, guide students to continuously deepen the construction of the learned knowledge system, cultivate students’ ability to independently construct the knowledge system and solve practical problems, and improve the teaching quality.
1. 生物统计学课程教学现状
生物统计学是应用统计学的一个分支，是研究如何收集、整理、分析和解释生物学相关研究中所得数据资料的一门科学 [1]。该课程是生物学相关专业的一门专业课，其课程目标是培养具备统计学思维，理解统计学基本理论，掌握基本统计学技能，具备一定的科研素养、探究精神及创新能力，满足生物学相关专业技术人才的要求。目前各高等学校生物类专业(如生物学、医学、药学和农学等专业)都将生物统计学作为一门重要的必修课程纳入到教学体系中以促进新型综合性生物学高级人才的培养 [2] [3]。
生物统计学其理论抽象、枯燥，是学生普遍认为难学的一门学科 [2] [4]。生物统计学具有“三多”(内容多、公式多、概念多)，“四难”(教师感到难教，学生难懂、难记、难用)的特点 [5]。在实际教学过程中表现为学生对这门课程缺乏兴趣，学生普遍参与度低 [6]。当前，随着MOOC和翻转课堂等在线学习技术手段的广泛应用，学习者接受信息的来源与方式、手段较传统的课堂教学方式发生了很大的变化 [7]。采用多元化教学形式可以在一定程度上提高课堂教学实效 [2]。实例教学也能在一定程度上激发学生学习的积极主动性。笔者曾尝试结合翻转课堂与深度学习法混合式教学的方法进行生物统计学教学改革，取得了一定的效果 [8]。
2. 思维导图的由来与应用
思维导图(Mind mapping)是20世纪60年代英国人东尼·博赞创造的一种笔记方法 [9]，它以直观形象的图式建立起各概念之间的联系，是一种强大的图形技术，这种技术为打开大脑潜能提供了一种通用的工具。被誉为“21世纪革命性的思维工具”。思维导图被视为是一种新型知识组织系统 [10]，它以一种简单而有力的可视化方式，全方位地激起大脑皮层——如词语、图像、数字、逻辑、节奏、颜色和空间意识等等 [11]。近年来，思维导图作为一种可视化教学辅助工具已引起中外学者的广泛关注 [12]，并受到使用者们(包括教师、学生)广泛青睐与好评 [12] [13]。
思维导图将概念通过支点串联成树状图，将部分联合在一起形成整体，加强了人们对于整体的把握，这正好符合格式塔心理学派的认知，说明思维导图的应用是符合人类身心发展规律的 [14]。基于上述理解，在生物统计学教学中开展了采用线上线下混合式教学方法结合应用思维导图的教学改革实践，以帮助学生扎实掌握生物统计学理论和突出实践、助力学生创新思维与能力提升。
3. 思维导图在生物统计学中的教学设计
根据作者的教学经验，对于教师交待的课后作业等任务，学生的反馈时间表现类似于正态分布。一般来说，教师将作业任务布置下去后，学生在反馈时间的表现上，有如下几种情形：少数学生会有比较迅速的反馈，大多数学生的反馈再顺延一段时间，还有少数学生反应表现为更靠后些。
在课程的绪论部分，我们会将有关思维导图的任务布置下去，同时会交待这个任务并不是强制性的，但会在学生课程表现评判中有所体现。在教学工作的早期阶段，通常是第一章内容讲完之后，适时展示部分反应较快的学生的思维导图作品，并就所展示作品稍作点评，帮助学生完善对知识体系结构及知识点的理解与把握；这对暂时还未提交思维导图的同学而言，是另一种形式的激励，以进一步激发学生们的参与热情与参与度。随着教学进一步进行，陆续会有相当部分的学生提交自己的思维导图。
在习题课阶段，教师的主要作用在于“导”与“点拨”。在这一阶段，展示思维导图时以学生讲解为主。教师则主要是指出知识重点与被学生忽视的知识点，指出解题过程最需要破解的关键知识点，帮助学生从听懂到理解、再到能解决问题这一从掌握知识到动手能力形成的转化过程。
在第三阶段进行实践应用，即在复习阶段进行思维导图大汇展。选取制作比较精美的思维导图作重点展示，以供学生间相互借鉴学习。这一阶段可以视为有老师参与的学生间的相互交流学习，最大限度地发挥思维导图的互相激发(学生)思维的作用，让思维导图形成一股合力，充分汇集学生个体思维特质，让学生们在互鉴互赏中领悟理论知识。在此阶段，教师工作的着力点在于结合学生思维导图作品，梳理课程内容的内在逻辑关联，助力学生完善生物统计学知识体系结构的架构。
最后，教师对思维导图完成情况进行点评，并结合课程考试结果，分析评价思维导图在本次教学过程中的作用，为进一步优化完善教学过程提供参考(图1)。
Figure 1. Teaching design of mind mapping in Biostatistics
图1. 思维导图在生物统计学中的教学设计
(b)
Figure 2. Example of mind map made by students according to biostatistics teaching and self summary
图2. 学生根据教学结合自我总结并制作的思维导图示例
4. 思维导图的应用实践
从学生提交上来的思维导图比较后发现，同样的学习内容，同学们做出来的思维导图依然会五花八门，有的还区别比较大。在班级课堂上做示范展示时，学生们笑称“世上没有两片完全一样的两片树叶”。课上展示的思维导图从看似相似，实则林林总总，这些导图或复杂、或简约，或色彩斑斓、或黑白二色，或公式、或贴图，不一而足。学生们在相互比较中对他人的思维导图品头品足，欣赏、学习其他同学思维的差异性，不时对他人的“脑洞大开”啧啧称奇，也对自己思维导图不足之处了然于心。经过思维导图制作、汇展，交流与点评，学生们在这一过程中不知不觉加深了对所学知识的理解，尤其是对知识体系的构建与完善受益良多。限于篇幅，文中仅展示学生作品其中的两幅思维导图作品，从中可以窥见学生思维导图的个性化特点(图2)。
5. 运用思维导图的效果探讨
5.1. 从导图提交数量与质量看学生对教学内容掌握情况
教学过程本身是一个互动过程 [15]。这个互动过程根据教学过程与环节是分层次的。在课堂教学环节，教师主导作用的核心是启发学生，即循循善诱；学生主体作用的核心是独立性，特别是思维的独立性。思是目的，诱是条件，诱思交融，相互作用，是教学互动的精髓 [16]。从互动的角度来说，课堂教学之后学生提交课后作业与思维导图，也是一种教学互动过程。根据学生提交思维导图的数量与质量，可以比较准确地反映出学生个人对教学内容的掌握情况。在这一互动过程中，教师可以根据学生提交作业与思维导图的情况，反思教学过程中不足，有利于在后续教学过程中完善相关教学环节与知识体系构建。
5.2. 从思维导图应用与考试表现间的关系
作为应用思维导图的一种教学尝试，理论上说，这种做法应该是有利于学生建构学科知识体系框架，并且有利于学生提高解决问题的动手能力的。在教学考试结束后，我们试图寻找采用思维导图模式后与学生考试表现间可能的关联关系。根据思维导图的提交情况，将全班同学分为三类，即1) 及时(在教学过程中)提交思维导图的，2) 未及时提交思维导图的(指考试结束后才提交的)，和3) 还有一部分始终都没有提交导图的同学。按照上述三种情况分别计算三者的平均得分，分别为90.4，79.3，77.1。将上述三类同学的得分情况作单因素方差分析，结果表明，这三类同学的考试得分表现存在显著差异(P < 0.02)。进一步进行多重比较，结果发现及时提交思维导图的同学得分表现与后两类的存在显著差异(P < 0.01)，而未及时提交与始终未提交思维导图二者间考试得分表现差异不显著(P > 0.05)。这一结果从统计分析的角度明确了思维导图的应用可以显著提高学生对所学知识的掌握与运用。
5.3. 关于思维导图的进一步思考
这次教改实验结果说明，学生仅仅是应付式的提交思维导图或是考完后提交思维导图，在效果上与不提交思维导图没有差异。这至少可以说明两点，及时复习总结所学知识并以思维导图的方式整理出来，对于掌握、理解、运用知识是十分必要的。其次，学习态度十分重要。在教学实践活动中，教师只是强调、倡导学生运用思维导图方法，并没有作必需提交思维导图的要求，因此出现了及时提交、不按时提交和没有提交三种结果。这在某种程度上，等于做了一次分组实验，所有学生都是实验参与者且本着志愿的原则，其参与程度清楚地表现在思维导图的提交结果中，最后清晰地反映在他们的考试成绩上。
考试结束后在与学生的交流中还发现，有少部分学生本来按时做好了思维导图，因为老师并没有强调必须提交，因此没有及时提交或者完全没有提交。这部分学生的成绩表现是出色的，但并没有被归结到及时提交思维导图的那一类结果中。可以合理推断的是，如果将此一部分学生合并至及时提交一类，还会提高三类结果间的差异显著性水平。
在此次应用思维导图的教改实践中，在思维导图制作环节，教师也没有给定固定的制作模式，学生们基本上是处于自由发挥的状态。之所以不作规范，本意是想激发思维与展示个性。事实上，提交上来的思维导图也的确是五花八门、个性化十足。在交流与点评环节，大家才有互相学习、借鉴的机会，否则会千人一面地雷同，也就失去了交流的意义。
6. 几点启示
通过在生物统计学教学过程中采用思维导图的方法来助力学生构建该课程知识体系、强化理解与知识运用能力，本次教改是一次比较成功的实践。突出实践，注重培养学生综合分析问题的能力，这也正是生物统计学的理论性和实践性的本义所在。本次教改活动结果对于今后这方面的教学改革提供了有益的参考，具体有如下几点启示：1) 思维导图在提高生物统计学教学效果方面具有明显的作用；2) 及时总结所学内容并制作思维导图是必要的，否则影响效果；3) 在思维导图制作方面可以不必拘泥于形式，多样化有助于交流学习。
基金项目
新农科研究与改革实践项目“新农科林学类一流课程建设标准研究”(教高厅函(2020) 20号)的研究成果。