统计案例教学改革与实践

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［摘要］统计学作为系统研究数据的科学，在大数据时代将要面对新的挑战与机遇，统计学专业教育在教学内容、教学方法及教学理念上将面临多样化的选择。案例教学是对理论教学的升华,能够帮助学生建立一个完整的、以应用为导向的统计分析研究框架。如何在案例教学中巩固基本统计理论与方法,实现统计应用能力的提升是该课程教学改革的目标所在。

［关键词］统计案例；教学改革；大数据

科学统计无时不在，从结绳记事到今天的大数据，统计作为人们认识客观世界的工具，也在不断创新。历史上每一次重大科技革命，必然催生新的统计方法和新的统计手段。大数据为统计学发展和政府统计提供了新手段、新视角、新要求、新挑战。拥抱大数据、驾驭大数据、用好大数据，是构建与国家治理体系和治理能力现代化相适应的现代化统计调查体系，统计新动能、反映新动能、服务新动能的时代要求和使命担当。指出：“当前，以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术日新月异，给各国经济社会发展、国家管理、社会治理、人民生活带来重大而深远的影响。”诺贝尔经济学奖获得者托马斯·萨金特说：“人工智能其实就是统计学”。任正非也说：“人工智能就是统计学。大数据是干什么的？统计。”中国高度重视大数据产业发展，大数据引领的新一轮科技革命的浪潮正在向各区域、各领域快速渗透，数字竞争力已经成为国家综合竞争力的重要内容。大数据是一种新技术、新资源，是一种改变人们生产生活、社会治理的新思维方式。大数据的价值在于统计，统计作为研究数据的科学，就是要发现隐藏在看似杂乱无章的数据里面的规律。没有统计学，就没有大数据，就没有人工智能。在大数据时代，一切皆可量化，一切皆可记录。如何利用更全面、更及时、更经济的网络电子化数据，以及通过对这些数据使用新的分析及挖掘技术，产生新的见解和认识，是我们面临的重大机遇。统计又将如何应对大数据带来的冲击、挑战和机遇？这些问题都要在统计学的课程设置、教学过程中予以体现、渗透和发展。统计学属于工具学科,最终目标是应用。为达到此目标,统计教学中特别设计了两类辅助教学内容。一类是模拟,针对一些理论性统计课程,通过模拟演示统计学基本原理,将抽象的方法原理具象化,给学生以形象化的展示；另一类就是案例,在应用性统计课程中,通过案例引导学生把握统计学方法的应用价值、应用方法,培养学生学以致用的技能。统计案例分析课程以概率论与数理统计为基础,以统计学的思想、方法为工具,是一门在教学中同时兼顾理论和实践的应用型课程,其不但强调理论教学,更强调以应用为导向的实践教学。案例教学是连接统计学理论与实践之间的桥梁。统计案例分析将散见于各门统计课程中的教学案例和实际生活案例汇集起来,将统计学专业的理论和方法通过具象的实际案例展现出来。那么如何在案例教学中凸显统计理论与方法、统计应用,嵌入大数据的数据分析技术，如何在教学改革中强化各环节的实现,将是我们接下来主要讨论的问题。

一、教学现状分析

（一）学生不会运用统计方法

因课程设置及课时限制等原因,统计案例的课堂教学往往基于试验数据,教师侧重于讲授和强调统计方法的实现,忽略方法选择和原理的讲解,这就会出现学生虽然多种统计方法傍身，却不知道如何运用，何时应用于实际等眼高手低的问题。

（二）实训实训、实践手段单一

大数据背景下,不能用统计学软件进行相应的统计学分析,统计学便失去了用武之地。同时,由于地缘、课时安排等因素的影响,对于学生的实习、实践能力的培养手段较为单一，不利于学生主观能动性发挥与数据分析能力的培养。

（三）传统考传统考核方式和机制也存在诸多问题

统计案例的教学中涉及统计专业诸多后续课程相关的理论和方法,对诸多教学内容的考核，方式较为单一,多是以期末笔试为主,缺乏对于统计理论和方法与实际案例应用相结合的考核,没有起到全面考核的效果,对学生的学习也就起不到督促作用。

二、大数据背景下统计学课程教学发展趋势

（一）重视案例教学

案例教学是为顺应教学改革的潮流,将统计理论和方法与应用紧密结合的一门课程,将抽象的统计理论和方法以具象化的呈现,更能激发学生学习的积极性,更有利于实现统计学“应用需求”为导向的学科目标。

（二）重视数据科学技术

掌握统计分析软件用以解决实际问题，这是统计教学的基本设定目标,从而引导学生将学习重点转移到数据结果的分析与解释上,真正体现统计学的“工具”学科定位，但这远远不能适应大数据时代数据科学技术的发展。智能计算、实时计算等能够提高数据的时效性和预测质量的方法，应该在统计教学中予以侧重，在教学内容上也应增加数据科学、网络搜索技术等的讲授。

（三）重视学生实践能力的培养

分析问题、解决问题的能力只有在实践中才能得到检验和提升，因此应要求学生针对实际问题自主进行统计调查，做数据分析，最后形成观点,撰写统计分析报告。这不仅有利于提高学生统计应用水平,更有利于提升学生运用统计分析工具解决实际问题的能力。

三、教学模式改革

（一）总体思路

传统统计方法设计通常是基于分布理论，以一定的概率为保证，其逻辑关系是“分布理论—概率保证—总体推断”。而大数据强调的是全体数据，总体特征一般不再需要根据分布理论进行推断，其逻辑关系变成了“实际分布—总体特征—概率判断”。在大数据时代，由于有足够的数据、足够的变量，可以采用人工智能等来进行数据挖掘和知识发现，通过数据驱动，用数据决策和用数据创新。大数据背景下的统计教学就要充分展现两者的区别，在教学模式上进行适应性的调整，将传统的“理论教学+实习实践”教学过程丰富为“理论教学+数据分析技术+实习实训”。统计本科教育改革的中心任务是为实现我们国民经济和社会发展战略目标培养跨世纪的高级统计专门人才。笔者以为,现行的统计教学应该秉承“通理论,重实践,重过程,促应用”的指导思想,在巩固统计理论的基础上,更要强调以应用为导向的实践教学,培养学生对实际问题定性、定量分析和解决问题的能力。

（二）教学模式改革

1.创新训练教学模式课堂教学中,我们建立了分阶段、多层次、开放型、创新性训练教学模式,并按照由浅入深,由单一到综合,由基础到高端的规律,遵循认知（感官）—技能（基础）—综合（提高）—创新（设计）的层次设置四阶段试验课程,实现统计训练不间断。国内关于统计学专业的案例教学的教材并不多,我们选用的是高等教育出版社出版，由高慧雪等编著的《统计案例分析》,此教材较完整地展现了统计学专业的基本统计理论和方法的应用。在此基础上,我们根据实际教学情况,将统计案例教学划分成若干个专题进行,每个专题对应一类统计方法。比如,在回归案例教学中,除了基本的回归理论,如参数估计、假设检验等,我们还专门拿出回归诊断、变量选择、分位数回归等专题来假设对回归理论的理解,并拓宽学生的知识面。教学中采取先引入实际案例,然后学生分组讨论可能应用的统计方法,经教师引导和调整后,形成解决问题的共识,再由教师讲解用到的统计理论和方法,最后师生一起完成基于数据进行的分析,并形成完整的案例分析报告。近年,混合教学法、翻转课堂、金课等教学课堂形式的发展,也为案例教学改革提供了良好的契机。将先进的教学方式引入课堂教学,不仅是推进教学改革的一把抓手,同时也能为课堂教学注入新鲜的活力,引导学生在课堂教学中更专注,更有创造力。在近一年的课堂教学中,笔者就做了这个方面的尝试,取得了良好的效果。笔者在最近一届学生的课堂中引入了“雨课堂”,学生普遍对这一新兴教学方式充满了浓厚的兴趣,扫二维码进入课堂、小组讨论、限时回答问题、随机提问、发弹幕等方式时时使学生的注意力回归到课堂教学中,同时在课堂教学中一步步引导学生从实践到认识再到实践,学生全程都保持着很高的求知欲。对于小班教学,此种教学方式的教学效果会更显著。面向现实问题的全程案例教学方式,理论讲解与实际案例相结合,为学生提供了丰富的学习材料,有利于培养学生的创新意识和独立思考的能力；在内容上充分考虑到实用性、科学性、先进性和前沿性，让学生在学习的过程中真正体会到学有所用,也有利于学生自主学习。2.以赛带练,提高学生的统计建模能力现在每年各学会都会组织不同层次的建模比赛,这是很好的锤炼学生动手能力的机会。因而，我们鼓励学生多参加各类建模比赛,以赛代练,在比赛中提高建模能力和数据分析的能力。每年我们都会安排专业教师辅导学生学习建模的相关理论,并由教师组织学生参加数学建模、统计建模、美赛、建模挑战赛等,帮助学生以赛代练。在教学中,一方面，教师以案例的形式引入相关知识点,并注意在教学过程中嵌入统计建模和数学建模思想。另一方面,各类建模比赛题目的开放性,使得教师在教学内容和教学方法的选择上具有更大的灵活性,这恰恰可以实现教学模式的创新。因而，如何以各类建模竞赛为依托,促进数理统计相关课程的教学改革,真正实现“以竞赛促教学,以教学带竞赛”的双重目标,也将是我们在今后的教育中需要考虑的问题。3.拓宽实践、实训形式，培养实践能力统计学专业是要培养具有良好的数学与统计学素养,掌握统计学的基本理论和方法,能熟练运用计算机软件和统计软件,处理统计数据的高级应用型人才。在大数据背景下,社会对应用统计软件进行数据分析和解决现实经济问题提出了更高的要求。这就需要学生在接受教育的大学阶段,不能再跟以往一样只是被动地接受教师所讲的理论,而需要能动地培养动手实践能力。为此,我们在教学过程中会留一些开放性的案例,给学生足够的自主性,在团队合作中训练学生的实践能力及协作精神。我们要求所有学生3~5人随机组成团队,做抽样调查、数据分析,写出合格的研究报告,并以小组的形式完整地利用PPT汇报研究思路、研究手段、研究方法和研究成果，然后由教师点评,同学讨论和打分,这个成绩将作为过程考核的一部分。为拓宽实践教学形式,除鼓励学生积极参加各类社团及数学建模竞赛活动、部分学生分散实习外,学院出面借助“狗熊会”在线实习平台,组织大部分学生在为期一个月的时间内集中完成线上实习，通过项目让学生掌握如何解决某一个特定业务领域的数据问题,并且亲身体验从课堂到实践的转化过程中会遇到的各种典型问题,真正将所学到的统计理论和方法应用于工作中,极大地鼓舞了学生学有所用的信心,此举收到了良好的效果。4.改进考核模式,注重过程管理针对传统考核模式单一的问题,我们平时作业考核采用探索式,即教师在每个专题讲完后布置作业,作业通常是针对专题内容的实际案例,教师指定1~3个小组独立完成资料查阅和撰写。案例的类型分为两类,一类为团体实践活动,学生以小组为单位进行抽样调查,由学生独自完成“选题—样本选择—数据收集—描述统计分析—统计推断”完整的统计调研过程；一类为教师给出相应的数据,学生自主完成相关的数据分析和解读工作,整个工作流程与前类相似。最后,安排适当的时间让各小组在课堂上对其调查研究成果进行展示,并由其他同学和教师进行点评。PPT文件+课堂报告+问题解决,三者综合考量作为平时考核成绩的主要因素。当然,解决问题的方法通常不尽相同,课堂上学生要提出不同的解决方法并比较方法之间的优劣,这是有效提高学生统计能力的一种方法。这样的实践教学环节既培养了学生自主学习、主动探索的意识,又培养了学生独立分析问题、解决问题的创新意识和能力,达到提高学生综合素质的目的。在期末考核中,我们也在探索笔试+课程论文相结合的考核方式,两者在总成绩中各占比50%,或根据实际情况予以调整,不仅强调扎实的统计理论,也要求学生具备较强的动手能力。

四、结语

通过对统计学案例课程教学过程中存在问题进行分析,本文提出了改进教学模式、鼓励参加建模竞赛、重视实训及实践、改变考核方式等四个方面相结合的教学改革思路。案例是现实问题的一个缩影,案例的引入给学生提供了逼真的练兵场,学生对案例中待解决的问题进行思考、分析、研究和讨论,能逐渐具备学习过程中及后续的工作中与数据尤其是大数据打交道的能力。在这一过程中,学生的主观能动性得到了充分的发挥,不仅对于如何应用统计方法有了更为深刻的理解,同时也提高了他们独立分析问题和解决问题的能力,使其逐渐成长为适合社会发展需求的应用型人才。

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作者：苏玉霞 单位：曲阜师范大学统计学院