一、 国内外相关研究现状分析
常用的生物统计学软件包括Excel、SPSS、R和Matlab。Excel和SPSS是处理和分析数据的可视化方法。这意味着Excel和SPSS有一个(相对)简单的学习曲线,对使用者来说更直观。许多人长期使用Excel,且Excel可能是地球上使用最广泛的数字处理软件。但是可视化软件的问题在于很难重复分析。假设已经得到了一些数据,对其进行排序,删除一些奇怪的数据或行,进行一些计算,然后绘制一张图。使用上述的两个很容易做到。但是假如要处理其他类型的数据,或者是其他时间在来处理这些数据,那么就会产生一个数据分析的可重复性问题。
R和Matlab用于编写脚本,以便可以多次可靠地应用相同的分析。而且这两个软件还可以输出美观的数据分析图片。两者都可以进行比Excel更复杂的计算、统计和转换。R现在正以指数级增长,因为它是免费的、开源的,并且被大学高度使用。它往往在获取数据、整理数据以及交互式图形、交互式网站建设、书籍和博客方面大放异彩。另一方面,Matlab主要用于工程和技术领域,是一种高质量的分析软件,具有出色的图形和输出。
近年来,R语言获得了广泛的关注。R是一种用于统计计算和图形的语言和环境。R提供了多种统计(线性和非线性建模、经典统计测试、时间序列分析、分类、聚类等)和图形技术,具有高度的可扩展性。R的优势之一是易于生成设计良好的出版物质量图,包括需要的数学符号和公式。Shiny是一个开源的R包,它提供了一个优雅而强大的web框架,用于使用R构建web应用程序。Shinny帮助您将分析转化为交互式web应用程序,而不需要HTML、CSS或JavaScript知识。
但是目前,基于R语言,有针对性的对生物统计学教学过程,贴近教学实践,可从多个移动终端接入的在线APP上还存在不足。本文正是针对这些不足,开发了一个基于R的APP,命名为BioStatApp,以期解决这些问题。
二、研究项目的作用和意义
以往的生物统计学实践多依赖于Excel、SPSS、R和Matlab等软件。而本文创建的BioStatApp,解决了用于《生物统计学》线上线下教学APP空缺的不足。且 BioStatApp可通过多种方式接入,包括台式机、笔记本电脑和个人手机,可以满足同学们多种方式的学习。
三、ShinySTAT模块介绍
根据生物统计学的教学内容,ShinySTAT的分析模块包括一下内容。
(1) 试验设计
试验设计的内容包括随机设计和顺序设计。随机设计包括完全随机设计;随机区组设计;裂区设计。顺序设计包括对比法和间比法试验设计。
(2) 描述统计分析
描述统计分析包括:均值;标准差;极差;最大值;最小值;中位数;众数。通过这些统计量的分析,可以使同学们认识到数据的分布特点。
(3) 统计分布
统计分布包括:二项分布;正太分布;t分布;F分布;卡方分布。通过图形化显示统计分布的概率密度曲线,同学们将会掌握一下内容:二项分布的特点,二项分布的极端类型正太分布,正太分布的形态函数时分布标准差,正太分布的位置函数时分布均值,t、F和卡方分布是服从与自由度。
(4) U统计
U统计分析包括:原假设和备选假设;U统计量得计算过程和结果;统计推断。
(5) t统计
t统计分析包括:原假设和备选假设;t统计量得计算过程和结果;统计推断。
(6) 方差分析
方差分析包括:提出方差分析的原假设;自由度和离均差平方和的分解;均方的计算;F统计量得计算;统计推断;均值差异检验。
(7) 直线回顾
直线回归包括:总离均差平方和的计算;回归离均差平方和;离回归离均差平方和;自由度分解;回归方程截距的计算;回归方程斜率的计算;回归方程斜率为0的假设检验和推断。
(8) 卡方检验
卡方检验模块按照教学内容分为两个部分:卡方适合性检验和卡方独立性检验。分析模块所包括的内容包括:原假设和备选假设;卡方统计量得计算;根据卡方统计量和小概率原理做出统计推断。
四、结语
生物统计学是大学学习中的一门重要课程。Shiny 是一个为 R 模型提供 Web 交互界面的应用框架,非常容易编写应用,不要求有 Web 开发技能。Shiny 由 RStudio 公司开发,通过 CRAN 下载安装,利用 R 语言轻松开发交互式 Web 应用,而当前的生物统计学教学实践缺乏这样的APP。本文提出了针对生物统计学教学,贴近教学实践,编制了生物统计学教学实践APP,为生物统计学教学提供了一个可供实践的平台。使同学们更形象易懂的掌握抽象化的统计分布。
参考文献:
1. 张以忠 & 邓琳琼. 高校《生物统计学》课程教学思考 [J]. 教育教学论坛, 86-88 (2014).
2. 詹秋文. Excel和SAS在生物统计学的应用比较 [J]. 生物学杂志, 74-76 (2009)
3. 王玉, 万海同 & 刘文洪. 生物统计学课程教学改革初探 [J]. 中国高等医学教育, 12-14 (2009)
4. 邓英毅. 高校《生物统计学》课程教学改革初探 [J]. 时代教育, 18-19 (2011)
作者简介:王宏伟:(1985-),男,汉族,籍贯:安徽省界首市,学历:博士,单位:长江大学农学院,职称:副教授,研究方向:玉米非生物逆境分子生物学