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摘要：遗传学的统计部分是高等教育教学的重难点，单纯教授遗传问题中的统计分析计算部分，效果较差，学生也很难内化并灵活运用。本文解析了统计思想的内涵和其在遗传学中的重要性，从设计思想、调查思想、整理思想和分析思想方面探究了统计思想在遗传学的重要性及实践应用，提出以统计思想为切入点，结合遗传实践，将统计思想的教授渗透在遗传学教学的各个方面的教学方案，使学生更容易更深入的学习遗传学中的统计知识，并能灵活运用。
关键词：统计；遗传；教学
本文引用格式：贾琪 . 浅析遗传学教学中关于统计思想的实践应用 [J]. 教育现代化 ,2019,6(09):159-161.
统计学是研究数据的科学，包括试验设计、数据收集整理和统计分析，是一门实践性很强的方法论科学，是各领域研究及实践中得到科学论断的必要手段。统计学应用的范围极广，虽均以数学原理为基础，鉴于其应用到不同的领域而各有差别。遗传学是研究生物遗传与变异的科学。经典遗传学定律都是在实践探究和大量试验验证后建立起来的， 这些都离不开数据的收集与解析等科学的统计方法， 故在遗传学的研究与应用中也常需要以科学的统计学原理及方法为基础。在一些以数据分析为重的遗传学分支中，特别是数量遗传学及群体遗传学，统计学的应用则更为至关重要。在遗传学的教学中， 关于相关统计原理及方法的讲解必不可免。同时就培养学生今后开展遗传学研究或从事相关实践工作的能力来说，掌握统计思想，灵活应用统计方法， 也是必不可少的。
一 统计思想在遗传学中的重要性
统计思想是指在统计实践活动中，利用唯物辩证法指导，获得的人类理性认识结果。统计思想围绕着“为何统计、统计什么、如何统计”而产生的实践认知结果，是关于统计的世界观与方法论。其中，“为何统计”是统计核心思想，只有明确“为何统计”的核心目的，才能做出“统计什么、如何统计”的正确判断和具体方法实施。因此，统计思想是通过统计方法的实践性操作来体现，可应用于各个领域中。方法性的统计思想包含总体思想、均值思想、变异思想、随机抽样思想、估计思想、相关思想、拟合思想等。从发挥作用的专业领域划分，统计思想可分为设计思想、调查思想、整理思想和分析思想，这恰恰是一般科学研究所需要的一系列过程，故在以数据研究为基础的科学研究中，统计思想必贯穿其中。
在遗传学的发展过程中，统计思想与统计方法一直起着重要作用。现代统计学的奠基者卡尔 • 皮尔逊和 R.A. 费雪也都是遗传学家，他们在研究遗传学问题的时候，利用统计思想，分别提出了回归与相关、卡方检验、方差分析等统计方法，并利用新统计方法，将其进一步应用于遗传学研究中。由此可见，统计思想对遗传学发展有重大意义。遗传三大基本定律、数量遗传、群体遗传等遗传学经典理论的理解与应用都离不开统计方法的学习与掌握。加强对学生统计思想的培训，能锻炼学生的逻辑思维能力，使他们更好的掌握遗传定律相关的统计方法，对遗传相关知识重难点理解更为深刻透彻，为了今后将遗传学理论灵活运用到相关的遗传育种研究及实践工作中打下基础 [1-6]。以下将就结合遗传学相关内容中对统计思想的应用加以具体说明。
二 统计思想在遗传学中的实践应用
（一） 设计思想
设计思想产生于统计设计实践环节，应用于方案设计方面。统计设计方案是以“为何统计”目标而制定的，可分为单因素设计、双因素设计及多因素设计，包含多种设计方法，如完全随机设计、配对设计、随机区组设计、正交设计等。无论是哪种设计方案都要遵循设计的三大原则，即重复、随机和局部控制，可用较少的投入获得可靠的大量数据，以减少试验误差，提高试验的准确性和精确度，得到无偏估计，从而做出科学判断。
重复与随机原则，比较好理解，是为了防止出现偶然误差和消除随机误差。遗传规律常是通过对某些反复出现的遗传事件的分析而得到的，并通过反复验证而明确的，这就要求遗传学研究与实践具有一定的重复数，采用随机抽样。无论是孟德尔发现分离规律和独立分配规律的研究材料豌豆，还是摩尔根发现连锁遗传规律的研究材料果蝇，或研究遗传的经典模型红色面包霉，这些研究材料都具有子代较多的特点，这样用于遗传试验时，试验单位数目较多，可以随机抽样，被测个数也较多，即有一定重复数，正是有这样足量的数据，才可归纳得到相应遗传现象的规律。孟德尔发现的遗传规律在他的有生之前并未被大众认可，直到 1900 年弗里斯（Hugo de Vries）、柯灵斯（Carl Correns） 和契马克（Erich von Tschermak）各自独立研究再次发现了这一定律，才被人们认可。这些关于孟德尔定律在其他不同植物遗传试验中的再验证，也是对孟德尔遗传定律试验的重复，进一步明确了孟德尔遗传定律的正确性，也揭示了其对遗传育种的实用性。
相对重复与随机原则，局部控制原则，则较难把握，它指试验者控制所有能影响试验指标的其他因素，使试验结果只反映所要探究的因素所带来的遗传效应，这就需要对相关遗传背景知识有深层次的了解。一般来说，在研究遗传问题时，环境是一个重要影响因素，不同的环境极有可能造成某些表型的差异，尤其是一些营养生长性状，如株高、分枝等，但其内在的遗传基因却不会变化，它的子代在合适环境下，仍会有与祖辈相同的表型，所以对研究生物体的培养环境需有一个均一化的控制。此外，还需对任何可对最终结果产生影响的非研究因素加以控制。孟德尔的豌豆杂交试验所用研究材料豌豆为严格自花授粉植物，父母本均为纯合子，精确的说，是控制某个特定遗传质量单位性状基因的纯合子，孟德尔通过对这些纯合子杂交后代的研究， 才推导出分离规律和独立分配规律。严格自花授粉排除了外来花粉串种对结果分析的影响。筛选纯种是在繁种过程中，子代的性状来推测上一代基因情况。只有采用纯种亲本杂交，才能明确推算出子代的基因型概率，并用于与相对应的表现型加以统计分析。所选性状类型属于质量性状，若是数量性状， 则表型结果很难统计，并推导出相应遗传定律。这些试验前置条件都是对一些与研究目标无关因素的局部控制，尤其是这些因素对最终结果会产生较大影响。周密的局部控制需要研究者对遗传学知识有更多专业了解，知晓哪些因素对所研究的遗传现象有影响或可能存在互作，才能做出科学合理的设计。
（二） 调查思想
调查思想产于统计调查实践环节，应用于资料搜集过程。统计调查思想就是在明确“为何统计” 的目标后，根据设计思想的重复、随机和局部控制三大原则，而确定的“统计什么”的思想。孟德尔在明确研究豌豆花色、种子形状、子叶颜色、豆荚形状、豆荚颜色、花序着生部位和株高 7 对质量单位性状后，详细的记录了纯种杂交后子代植物中这些不同性状的个数，而每对性状的试验中，F2 代统计的个数均超过 500，有些达到 8000 多，从统计上看，这都是大样本，能很好的无偏估计总体情况，从而推导出遗传规律。哈迪 - 魏伯格（Hardy-Weinberg） 群体遗传平衡定律中，有两个要求，即该定律只适用于完全随机交配的孟德尔群体，且没有改变基因频率的因素干扰。在研究人类基因时，当有近亲婚配、群体分层、不同人种婚配等情况下，该定律就不能适用。在做该类型的遗传研究与实践中，就需要考虑到其适用条件来收集数据，或在收集数据时，增加对这些影响因素数据资料的统计，来消除系统误差。对数据的调查收集，要做到全面、完整和精确。
（三） 整理思想
整理思想产生于统计整理实践环节，应用于数据汇总加工过程。统计整理是指在明确“为何统计” 的目标及“统计什么”的内容后，科学合理的描述所统计的内容，是“如何统计”的一部分，属于描述统计学范畴。这包括确定数据的类型，并据此来选用合适的统计描述图表与统计数。孟德尔遗传规律及摩尔根连锁遗传规律的研究对象都是成对的质量性状，此数据类型属于质量型数据，在统计数据时，用按其性状的类别分类计数的方法。而研究数量性状遗传时，特别是植株株高、产量等数量性状时， 其子代性状表现为连续变异，只能按对连续型数量数据的频数分布表加以统计，根据极差与观测个数， 进行合理分组，才能把纷繁的数据整理成一目了然的图表，展示出其分布特点。
（四） 分析思想
分析思想产生于统计分析实践环节，应用于分析研究方面。统计分析是“如何统计”的另一部分， 属于推断统计学范畴，包括检验差异、检验拟合优度、检验相关性及预测等，这部分是遗传学中统计部分的重难点，涉及到各个统计模型的运算。以孟德尔规律及其扩展规律为例，在做该方面研究时，常会出现实际观测值与理论的数学期望值有一定偏差的情况，这个时候，就要区别该偏差产生的原因，是随机误差还是由其他遗传因素造成的遗传差异？也就是观测值与期望值是否相符的问题，需要利用拟合优度检测，即卡方测验。在反向遗传学中，发现某基因是否与某性状相关，也可采用卡方测验的独立性检验，若有关联，可利用相关分析研究其相关性， 建立回归模型。数量性状遗传研究中，各可能的微效基因通过相关与回归分析，初步判断其与该表型的关系，并通过方差分析检验其显著性，证明该基因确实控制了该性状的遗传变异。统计学的数学公式并不复杂，关键要明确特定的遗传问题类型，从而选用正确的统计分析模型。
三 统计思想在遗传学教学中的渗透
在遗传学教学中，上述的统计部分是该课程的重难点，也往往是学生觉得遗传很难学的一部分， 不少学生在看到数学公式后，就本能地产生畏惧思想，若不从解说统计思想开始，而直接从统计分析计算讲解，学生常不大理解，或理解不够深入，只是单纯记住数学公式，容易忘却，也不会灵活运用。且统计思想不光只局限于数据的统计分析思想，也包含设计思想、调查思想与整理思想。其中，什么样的设计方案决定了如何去调查与整理数据资料， 也决定了最后用何种适合的统计模型去分析数据。设计思想是统计思想的重中之重。统计思想也是开展遗传研究与实践的必备逻辑思想与方法论。鉴于这样的状况，笔者尝试在讲解遗传学统计分析部分之前，就不断通过介绍各个遗传学经典试验中进行统计思想的渗透教授，渐进式的让学生正确深入理解该部分内容，收效较好。Beveridge 在《科学研究的艺术》中，提到“精密仪器在现代科学研究中有重要作用，但科学研究中最重要的工具必须始终是人的头脑。”统计思想培养的正是学生头脑的逻辑思维运用能力，不仅帮助学生更好理解遗传学中统计部分的理论知识，也能帮助他们更好的将这份能力运用到今后的遗传学研究与实践中。
参考文献
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