大數(shù)據(jù)下數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)改革探析
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摘要：大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)分析成為各個領(lǐng)域長期發(fā)展的必要手段，《數(shù)據(jù)分析》課程的教學(xué)重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)計方法分析解決實際問題的能力。本文通過對太原科技大學(xué)本科生《數(shù)據(jù)分析》課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行研究，結(jié)合大數(shù)據(jù)時代特征，提出《數(shù)據(jù)分析》課程教學(xué)改革的方向和具體措施的幾點(diǎn)建議。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)分析；大數(shù)據(jù)；教學(xué)改革
0引言
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)量越來越龐大。這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含許多潛在的商業(yè)價值和客觀規(guī)律，只有對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析和挖掘才能將有效的和有價值的信息提取出來，更好地指導(dǎo)人們的生活實踐[1]。因此，人們對數(shù)據(jù)分析的需求越來越迫切，這樣使得人們急需掌握數(shù)據(jù)分析的有效方法去解決實際中的復(fù)雜問題。在這樣的社會背景和社會需求下，高校教育對課程教學(xué)和人才培養(yǎng)提出了新的要求，《數(shù)據(jù)分析》正是我院應(yīng)此要求為數(shù)學(xué)系各專業(yè)，即統(tǒng)計學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)及信息與計算科學(xué)專業(yè)開設(shè)的一門重要的應(yīng)用性課程，其目的是教會學(xué)生如何借助統(tǒng)計方法從數(shù)據(jù)中提取有用信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并以統(tǒng)計證據(jù)為基礎(chǔ)給出結(jié)論。對這門新課程的教學(xué)雖有兄弟院校的經(jīng)驗可借鑒，但由于生源、專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)目標(biāo)各方面的差異，不能完全照搬，根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗對學(xué)生調(diào)查反饋發(fā)現(xiàn)，目前該課程的教學(xué)存在很多問題，這些問題導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高、缺乏創(chuàng)新能力、不能熟練地運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題等．因此，如何通過教學(xué)改革提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，靈活地運(yùn)用所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力等已成為我院數(shù)學(xué)系各專業(yè)本科生教育面臨的重要問題.本文通過分析太原科技大學(xué)數(shù)學(xué)系本科生《數(shù)據(jù)分析》課程教學(xué)中存在的問題，提出培養(yǎng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)時展的數(shù)據(jù)處理人才的方法和措施，包括拓展教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)案例教學(xué)、計算機(jī)輔助教學(xué)和多樣化教學(xué)、考核方式等。
1《數(shù)據(jù)分析》課程教學(xué)中存在的問題
在大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)據(jù)科學(xué)教育對本專業(yè)本科生的創(chuàng)新教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。數(shù)據(jù)分析水平反映了學(xué)生的學(xué)術(shù)水平，也是實踐水平的重要體現(xiàn)，是數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的基本組成部分[2]?！稊?shù)據(jù)分析》作為我院數(shù)學(xué)專業(yè)開設(shè)一門應(yīng)用性課程，其教學(xué)形式已改變了傳統(tǒng)“填鴨式”的滿堂灌，在課堂傳授知識之外，加入了計算機(jī)實驗環(huán)節(jié)，但還存在一些問題，不能培養(yǎng)順應(yīng)大數(shù)據(jù)時展需求的統(tǒng)計學(xué)人才．主要體現(xiàn)在以下幾方面：
1.1教學(xué)內(nèi)容與大數(shù)據(jù)時代脫節(jié)
以往的教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計描述、集中趨勢、分布形態(tài)的假設(shè)檢驗，相關(guān)分析、回歸分析、方差分析及可靠性分析這些最基本、最常用的一元統(tǒng)計方法，缺乏多元統(tǒng)計學(xué)的內(nèi)容，但大數(shù)據(jù)時代面對規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)，對多元統(tǒng)計方法應(yīng)用頗多[3]。
1.2教學(xué)方法和手段老套，缺乏對應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
目前教學(xué)采用課堂講授統(tǒng)計方法及相應(yīng)例題的SPSS實現(xiàn)，課后學(xué)生完成對應(yīng)習(xí)題的方式，這種方式仍然以教師為中心，學(xué)生被動地接受教師講解的內(nèi)容，這種方式下學(xué)生對每種統(tǒng)計方法的原理，可以解決的問題有一個較好的學(xué)習(xí)，但對一個完整的案例分析的實現(xiàn)仍是似懂非懂、霧里看花，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，缺乏創(chuàng)新以及靈活運(yùn)用所學(xué)知識的能力.因此，需探索更多的教學(xué)方法和手段來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高對學(xué)生統(tǒng)計思維方式以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.3教學(xué)模式單一，教學(xué)資源不足，學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計軟件能力差
目前采用課堂教學(xué)加少量上機(jī)實踐的教學(xué)模式，這種模式再加上課時限制，學(xué)生能學(xué)到的知識及實踐機(jī)會都非常有限，這就導(dǎo)致學(xué)生在實際案例分析時力不從心，解決實際問題能力較差。
1.4考核方式陳舊
《數(shù)據(jù)分析》的考核模式為期末閉卷考試80%+平時成績20%。對學(xué)生的考核雖不是教學(xué)的目的，考核成績是教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一種反映，在某種程度上也是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的指揮棒。雖然在目前的考核方式中已考慮到學(xué)生的平時學(xué)習(xí)表現(xiàn)，而且在期末閉卷考試中也采用了數(shù)據(jù)分析軟件結(jié)果截圖分析的題型，但這對學(xué)生解決實際問題能力的考核還是欠缺。首先，平時成績在學(xué)期成績中占比例較小，學(xué)生不夠重視；其次，閉卷考試中采用的題型雖然能考查學(xué)生從數(shù)據(jù)結(jié)果到形成結(jié)論的能力，也考查學(xué)生的統(tǒng)計知識，但對數(shù)據(jù)分析中綜合分析能力及軟件操作能力并沒有得到有效的考查。
2《數(shù)據(jù)分析》課程教學(xué)改革的途徑
2.1結(jié)合大數(shù)據(jù)時代，明確教學(xué)內(nèi)容
除了講授經(jīng)典的一元統(tǒng)計方法，在數(shù)據(jù)分析的教學(xué)改革中增加了大數(shù)據(jù)背景下應(yīng)用更為廣泛的多元統(tǒng)計方法，如回歸分析、主成分分析、因子分析、聚類分析和判別分析等。
2.2加強(qiáng)案例教學(xué)，重視統(tǒng)計證據(jù)
由于大數(shù)據(jù)在規(guī)模經(jīng)濟(jì)中產(chǎn)生，與實際的社會現(xiàn)象密切相關(guān)[4]。因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，要重視案例教學(xué)；另外，一個案例可從多個方面采取多個方法進(jìn)行分析，案例分析報告要結(jié)合這些統(tǒng)計分析結(jié)果給出最合適的結(jié)論及建議.因此，在數(shù)據(jù)分析的教學(xué)中還要明確統(tǒng)計方法的適用條件及統(tǒng)計結(jié)果反映的問題，重視統(tǒng)計證據(jù)。在《數(shù)據(jù)分析》的教學(xué)改革中，以實際案例為出發(fā)點(diǎn)，講授案例分析的全過程及涉及的所有統(tǒng)計方法，引導(dǎo)學(xué)生找到問題的多種解決方案，以統(tǒng)計證據(jù)為基礎(chǔ)做出最佳決策，這個過程可大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生的統(tǒng)計思維方式以及創(chuàng)新能力?！稊?shù)據(jù)分析》講授的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的收集及描述、假設(shè)檢驗、相關(guān)和回歸分析、方差分析、主成分分析和因子分析、聚類分析和判別分析等。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容精心挑選六個相關(guān)案例，即判別葡萄酒質(zhì)量高低的假設(shè)檢驗案例、某車企汽車年銷量預(yù)測的相關(guān)和回歸分析案例、酸奶飲料新產(chǎn)品口味測試研究的方差分析案例、1988年漢城奧運(yùn)會男子十項全能成績分析的主成分分析和因子分析案例、住院費(fèi)用影響因素挖掘的聚類分析案例及潛在購買者消費(fèi)特性的判別分析案例。學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析方法的學(xué)習(xí)和案例分析，既加強(qiáng)了對方法的理解，又增強(qiáng)了解決實際問題的能力。最后，將2012全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽A題葡萄酒的評價和波士頓住房問題作為本門課程的總結(jié)案例。這兩個案例的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用到上述所有的方法，鍛煉學(xué)生分析綜合案例的能力，檢驗學(xué)生對所學(xué)方法的掌握程度。
2.3采用“線上+線下”混合式教學(xué)模式，加強(qiáng)計算機(jī)輔助教學(xué)
在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時代，統(tǒng)計知識的需求越來越廣泛，而且一個完整的案例分析過程較為煩瑣，占用課時較多。但是由于受到課時限制，現(xiàn)有的課堂教學(xué)中無法講授太多的統(tǒng)計知識，也無法利用較少的課時盡可能完整、細(xì)致地完成一個案例分析。將“微課”、“慕課”“在線課程”等形式作為課堂輔助教學(xué)手段能較好的緩解此類問題。課前，線上本節(jié)課要講的案例及相關(guān)統(tǒng)計方法，讓學(xué)生預(yù)習(xí)，了解實際案例背景，學(xué)習(xí)相關(guān)統(tǒng)計方法，提出問題并在討論專區(qū)進(jìn)行討論。課堂上授課教師首先檢查學(xué)生對基本知識的掌握程度；再有針對性的講解重、難點(diǎn)；最后通過將學(xué)生學(xué)到的知識與本節(jié)理論相關(guān)的實際問題相結(jié)合，提高學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與程度，調(diào)高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；同時，還可以利用釘釘和雨課堂等網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建“數(shù)據(jù)分析”課程的教學(xué)資源共享平臺，并提供豐富多樣的案例和教學(xué)資源，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和交流提供保障。另外，數(shù)據(jù)分析的主要研究對象是隨機(jī)數(shù)據(jù)．在大數(shù)據(jù)時代，收集到的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)．海量數(shù)據(jù)的出現(xiàn)使得數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)方法的實現(xiàn)大大地依賴于統(tǒng)計軟件[5]。為了讓學(xué)生能更好地掌握統(tǒng)計方法，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，在教學(xué)過程中加入計算機(jī)輔助實驗課程教學(xué)非常必要。為此，在課堂上可結(jié)合實際案例，使用R、SPSS和Python等常用統(tǒng)計軟件，實現(xiàn)案例分析的全過程，使學(xué)生可快速、直觀地學(xué)會統(tǒng)計軟件的操作；課后作業(yè)的完成及期末綜合案例的完成都需借助統(tǒng)計軟件來自實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，這樣學(xué)生可更加熟練地使用統(tǒng)計軟件，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力的目的。
2.4改變課程考核方式，增加應(yīng)用性技能考核的比重[6]
目前，《數(shù)據(jù)分析》課程的考核中平時考核成績占比例較少，而期末紙質(zhì)閉卷考試無法實現(xiàn)案例分析全過程及軟件操作能力的考核，基本都是學(xué)生對理論知識的掌握情況，這使得大部分學(xué)生不夠重視平時考核，靠考試前突擊記憶式復(fù)習(xí)來通過期末考核。此類課程考核的方式無法將應(yīng)用性的內(nèi)容融合到課堂教學(xué)中，不利于在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的處理和分析大數(shù)據(jù)的能力。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力，《數(shù)據(jù)分析》課程的考核可增加平時成績的比重，在平時的考核中參考數(shù)學(xué)建模競賽的模式。在日常的教學(xué)中針對每一個內(nèi)容、案例都布置一個相關(guān)的案例分析作業(yè)，讓學(xué)生分組討論、上機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，最后形成一篇案例報告，教師則以數(shù)據(jù)分析的完整性、準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)結(jié)論的合理性等為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，形成平時作業(yè)成績，這部分考核學(xué)生平時對所學(xué)內(nèi)容的掌握程度及軟件應(yīng)用能力；在學(xué)期末布置一個綜合型案例作業(yè)，學(xué)生分組完成后，組織學(xué)生現(xiàn)場演示、講解數(shù)據(jù)分析全過程，提交案例報告，教師則以軟件操作的準(zhǔn)確性、熟練程度，所選方法的正確性及案例報告對問題的說明程度等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，形成學(xué)生的綜合能力測試成績，這部分主要是考核學(xué)生的軟件操作及解決實際問題的能力。
3《數(shù)據(jù)分析》課程線上學(xué)習(xí)建設(shè)
《數(shù)據(jù)分析》課程線上學(xué)習(xí)建設(shè)主要是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，結(jié)合課程目標(biāo)與特點(diǎn)，設(shè)計并開發(fā)出能供使用者隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)平臺，利用此平臺，一方面給學(xué)生提供更便利的學(xué)習(xí)交流機(jī)會、更豐富的學(xué)習(xí)資源，提高學(xué)生自身專業(yè)素養(yǎng)；另一方面，也能加強(qiáng)師生間的交流與互動，讓教師能更準(zhǔn)確地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)技能的訓(xùn)練。《數(shù)據(jù)分析》課程線上學(xué)習(xí)建設(shè)包括專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站建設(shè)和資源庫建設(shè)[7]；專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站包括課程學(xué)習(xí)，問題，討論專區(qū)等；資源庫包括案例庫，教學(xué)課件庫，共享軟件庫，習(xí)題庫，數(shù)據(jù)庫等。
4結(jié)束語
大數(shù)據(jù)時代，《數(shù)據(jù)分析》作為數(shù)學(xué)系各專業(yè)開設(shè)的一門關(guān)于數(shù)據(jù)處理的課程，其教學(xué)重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)和方法分析解決實際問題的能力。因此，以培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力為導(dǎo)向，對《數(shù)據(jù)分析》課程進(jìn)行教學(xué)改革探索是必要的。通過在《數(shù)據(jù)分析》課程中引入案例教學(xué)，利用統(tǒng)計軟件實現(xiàn)案例分析，采用多元化教學(xué)和考核模式等手段，可全面提高學(xué)生對該課程知識的綜合認(rèn)識水平，加強(qiáng)對理論知識的理解，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和解決實際問題的能力，同時還可培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)素養(yǎng)，進(jìn)而提高該課程的教學(xué)效果。
作者:齊培艷 段西發(fā) 單位:太原科技大學(xué)
