生命科学基础研究：生物统计学的重要性

生物统计学（Biostatistics）是生物数学中最早形成的一大分支，它是在使用统计学的原理和方法研究生物学的客观现象及问题的过程中形成的，是数理统计在生物研究中的应用。生物统计学是基于数理统计原理，运用统计方法来认识、分析、推断和解释生命过程中的各种现象和试验资料的一门科学。

生物统计学的发展概况大致可以分为三个阶段：古典统计学的萌芽时期（17世纪70年代至19世纪初期）、近代统计学的形成时期（19世纪初至20世纪初）、现代统计学的发展时期。进化论和能量守恒的出现促进了统计学的发展完善，这一时期的统计学称为描述统计学。之后，在细胞学的推动下，推断统计学逐步取代了描述统计学。到20世纪中叶，是其发展迅速的关键时期。从20世纪50年代至今，随着科学技术的不断创新和发展，尤其是计算机技术的日益完善，现代统计学的应用也更加广泛。1954年3月，由苏联科学院、中央统计局、教育部联合召开了统计科学讨论会，并把统计学定义为：统计学是在质与量的密切联系中研究大量社会现象的数量方面，研究社会发展规律在具体地点及时间条件下的数量表现的社会科学。

生物统计学与数学相结合，把数学的方法引入生命科学领域，用数学方法来解决生物科学领域的研究问题，以数学中的概率论和数理统计为基础，涉及排列组合、微积分、数列等知识。作为应用统计学的分支，生物统计学将统计方法应用到医学及生物学领域，使得数理统计学和应用统计学有些重叠，在不同的实验中能够改善不适用的统计标准，发展新方法，使研究及实验更加合理，研究者设计实验更加便捷。生物统计学称作是研究生命科学最基础的工具性课程之一，其发挥出的重大作用，让越来越多的研究学者、教师及基础教学工作者给予重视。随着生物学研究的不断发展，生物统计学的运用涉及各领域，已应用于医药卫生、生态环保、农业畜牧等多个领域，并在其中发挥重大作用。植物学领域可用于植物水淹耐受性的研究，遗传学领域可用于家族性遗传病的研究，微生物领域可用于真菌疗效的研究，而这些都只是生物统计学运用中的九牛一毛，可见生物统计学运用广泛及前景可期。

由于生物学研究的对象是生物有机体，与非生物相比它具有特殊的变异性、随机性和复杂性。同时，在生物学研究中，大量试验资料内在的规律性也容易被杂乱无章的数据所迷惑，从而被人们忽视。因此，在生物学研究中，应用生物统计学就显得至关重要。除此之外，学会统计思维将帮助我们提高对自然和社会中具有不确定因素的事物的认识。正如临床学习当中，疑难杂症众多，有的互相之间存在着密不可分的联系，有的却是相隔甚远，我们很难准确地掌握他们的关系。然而，良好临床思维的建立将帮助我们打破这样的僵局，这当中临床思维的重要性就如同统计思维一般。

生物统计学的基本内容，概括起来主要包括试验设计（experimental design）和统计分析（statistical analysis）两大部分。试验设计是指应用数理统计的原理与方法，制订试验方案，选择试验材料，合理分组，降低试验误差，使我们可以利用较少的人力、物力和时间，获得丰富而可靠的数据资料。统计分析是指应用数理统计的原理与方法对数据资料进行分析与推断，让我们认识客观事物的本质和规律性，并能够对所研究的资料得出合理的结论。统计分析与试验设计是不可分割的两部分，因为所有的事物都是相互联系相互依存的，统计不能孤立地研究各种现象，而必须通过一定数据的观察，从这些观察结果中研究事物间的相互关系，揭示出事物客观存在的规律性。试验设计需以统计分析的原理和方法为基础，而正确的试验设计又为统计分析提供了丰富、可靠的信息，两者紧密结合推断出合理的结论，不断地推动应用生物科学研究的发展。现代生物统计学已在医学科学研究和生产实践中广泛应用，为医学发展提供的坚实的基础，其基本作用可以概括为以下四个方面：

（1）节省资源：生物统计学为医学科学研究提供了调查或试验设计的依据，有利于我们有效地收集研究数据。为了以较少的人力、物力和财力取得更多的试验资料和更好的试验结果，在一些医学研究中就需要以统计原理为依据，对一些抽象的实验过程做简化，在提高效率的同时，科学地进行试验设计。

（2）化繁为简：生物统计学为医学科学研究提供了整理和描述数据资料的科学方法，展现了数据的基本特征。生物统计学提供了整理资料、化繁为简的科学程序，它可以从众多的数据资料中归纳出几个特征数或绘制出一定形式的图表，将复杂抽象的现实现象转变为最基础的数字及直观的图像问题，使研究者能以更为便捷的形式了解到大批资料所蕴含的信息。

（3）理论保证：生物统计学为医学科学研究提供了数据分析的方法，确保研究者能合理推断研究问题。试验的目的在于认知整体规律。但由于总体庞大，在实验中通常都是抽取总体中的部分作为样本，用统计方法抽取样本来推断总体的规律性，实验结果将更加准确。在这种推断中，统计学原理和方法起到了理论上的保证作用。(www.xing528.com)

（4）学科基础：生物统计学也是学习一些重要课程的基础，例如遗传学、育种学及医学等一些复杂的生物领域学科，这些学科往往都涉及数量统计和变异规律，抽象且难以单个研究，我们如果无法灵活合理地掌握运用生物统计学的知识，则无法解决这些难题。例如，数量遗传学作为应用生物统计方法研究数量性状遗传与变异规律的一门学科，如果我们不懂生物统计学，也就无法掌握遗传学。另外，我们阅读中外科技文献也常常会碰到统计分析的问题，也必须有生物统计的基础知识。

此外，为保证医学研究顺利进行，正确应用统计学方法对于我们有效开展科学研究和提高医学科技论文学术质量有着极其重要的意义和作用。在实验设计中应遵循统计学的基本原则，即重复、随机、对照、均衡等四个原则。

（1）重复原则：重复是指研究中对两个或两个以上的实验对象做同一处理。一个实验对象可以是一个，有时也可以是一组。设置重复的目的主要在于估计和降低实验误差。

（2）随机原则：随机是指在选取样本或对受试对象进行分组时，确保总体中任何个体都有同等的机会被抽取进入样本，确保样本中任何个体都有同等的机会被分到任何一个组中，避免实验人员主观倾向的影响，它是排除非实验因素干扰的重要手段，以此来获得无偏的误差估计量。

（3）对照原则：对照就是指在实验中设置与实验组相互比较的对照组，然后给与它们不同的处理，并分析比较结果。对照组有多种形式：自身对照（处理前、后对照）、完全随机对照（空白对照、相互对照、实验对照、标准对照）、历史对照等。在实际研究中，往往多种对照形式同时运用。

（4）均衡原则：均衡是指各水平组中受试对象所受到的某因素的非实验因素影响是完全平衡的，即这些组之间的差别完全是由于该因素采取了不同水平所致，而并非其他因素取值不同所造成的影响。均衡原则可确保实验因素各水平组间不受其他实验因素或重要的非实验因素的不平衡所干扰，使在考查的实验因素取不同水平条件时，观测结果所受的影响能够真实地显露出来。

总之，生物统计学在医学科学研究中的作用不容小觑，正确利用生物统计学可以使医学科学研究做到高效率、高效益，它是每位生物科学工作者必须掌握的基础知识之一。