應用型人才培養(yǎng)模式下的統(tǒng)計課程教學

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［摘要］大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展正引領著行業(yè)的大變革，也催生了新的職業(yè)，譬如數(shù)據(jù)科學家。在應用型人才培養(yǎng)模式下，我們在課程教學方式上倡導探究式學習，在教學內(nèi)容上要更加貼合實際，以幫助學生更好地掌握專業(yè)知識并培養(yǎng)自我學習的能力。這是統(tǒng)計學專業(yè)的機遇，也是挑戰(zhàn)。

［關鍵詞］應用型人才；探究式學習；大數(shù)據(jù)

引言

科技的發(fā)展使得海量數(shù)據(jù)得以存儲。在各行各業(yè)每天都在產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。海量的數(shù)據(jù)形成了一種特殊的資產(chǎn)。如何利用和挖掘數(shù)據(jù)的價值是眾多企業(yè)的一項重要工作，因此近年來對于數(shù)據(jù)分析人員的需求極大地增加[1]。查詢網(wǎng)站glassdoor可以發(fā)現(xiàn)DataScientist（數(shù)據(jù)科學家）以平均約11萬美元的年薪連續(xù)4年（2016—2019）位列全美最好工作榜第一名[2]。統(tǒng)計專業(yè)知識是該職位的重要技能之一。數(shù)據(jù)分析在很多領域都有著重要應用前景，比如醫(yī)藥健康[3-5]、金融市場[6-8]、智慧城市[9-10]等。科技的日新月異對應用型人才的培養(yǎng)提供了方向，同時也提出了新的要求。以下從課堂教學方面來探討如何提升學生的課程應用能力。在本科階段，統(tǒng)計學專業(yè)或應用統(tǒng)計學專業(yè)通常會學習概率論與數(shù)理統(tǒng)計等基礎核心課程。在這基礎上，學生還會進一步學習多元統(tǒng)計分析、統(tǒng)計軟件及其應用等應用類課程（以筆者所在學校為例）。對于多元統(tǒng)計分析，教師通常會講授常用的統(tǒng)計分析方法，例如聚類分析，主成分分析等，并以具體的案例分析作為輔助。對于統(tǒng)計軟件及其應用，教師通常會講授R軟件的使用以及數(shù)據(jù)分析的應用案例。教學內(nèi)容通常會按教材的章節(jié)順序來安排。針對某個教學內(nèi)容，例如聚類分析，在講完該方法的數(shù)學模型之后通常會給出一些例子來說明該方法的應用。從教學反饋來看，當講授應用例子時學生的興趣明顯高漲，但學生對于知識的掌握更多地停留在淺層，即僅會仿照課堂演示或教材給出的實例，很難做到靈活應用。為此，筆者認為目前的教學模式可以做如下改變。

一、教學方式的轉(zhuǎn)變

根據(jù)教育部、國家發(fā)展改革委、財政部的《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉(zhuǎn)變的指導意見》，“以社會經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)技術進步驅(qū)動課程改革，整合相關的專業(yè)基礎課、主干課、核心課、專業(yè)技能應用和實驗實踐課，更加專注培養(yǎng)學習者的技術技能和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力?！笔聦嵣希谥锹?lián)招聘中搜索數(shù)據(jù)分析崗位，在招聘要求這一項里主要有熟練使用R或Python等統(tǒng)計軟件以及SQL等數(shù)據(jù)庫軟件，其次是業(yè)務與數(shù)據(jù)的整合能力。后者也就是根據(jù)具體問題進行數(shù)據(jù)挖掘、分析的能力。在教學中應當有意識地加強這方面的訓練。以往的教學通常是以教師為主，講授數(shù)學模型然后舉例說明。我們可以引導學生進行探究式學習，在一個問題上進行多方位的討論[11]。以課程多元統(tǒng)計分析為例，在學習主成分分析、因子分析時，學生經(jīng)常會混淆這兩種方法，或者只會依葫蘆畫瓢。我們可以選取幾組數(shù)據(jù)集，將學生分成AB組，A組的學生用主成分分析，B組的學生用因子分析。對于每一組數(shù)據(jù)，讓A，B組的學生分別講解分析結果，并說出與對方結果的不同點，同時結合具體的背景知識討論哪種方法更加合理。學生能夠在這樣的課堂討論下逐步體會兩者的差異之處，從而更加透徹地理解如何靈活運用不同的統(tǒng)計方法。這樣的課堂設計由教師為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為主。需要注意的是，盡管在課堂內(nèi)教師的角色弱化了，但在課堂設計方面需要花費更多的時間。比如，如何組織學生展示，以及有效地引導學生討論。為更好地與就業(yè)相銜接，在展示作業(yè)過程中，應當給予學生充分的展示機會。比如每堂課安排15分鐘，每人3分鐘。這樣在一個學期中基本上每個學生都能有兩次機會進行口頭匯報。教師應當在每次展示后給予一些點評，比如哪些地方值得表揚，哪些地方需要改進。同時鼓勵學生多討論，這樣也能夠促進學生之間相互學習與進步。

二、教學內(nèi)容的轉(zhuǎn)變

在前面我們提到壓縮基礎內(nèi)容的講解，那么我們就有充足的時間進行探究式學習。教師需要在學習內(nèi)容的安排方面做大量的工作。比如，在選取實例時，盡量使得該例子能夠適用于多個章節(jié)，從而學生能夠?qū)τ谝粋€問題有較為深入的研究。同時，考慮到學生的興趣，我們可以提供不同類型的數(shù)據(jù)供學生自由選擇。由于受到課時的限制，可以讓學生自由組隊完成，盡量以3—5人一組。在課程初始階段進行組隊與選題，然后分階段匯報。教師可以在每一階段開始時布置任務，比如選擇數(shù)據(jù)集、清洗數(shù)據(jù)、描述性分析、建模、模型改進和評價。每個階段給予一至兩周時間。將一個完整的數(shù)據(jù)分析過程分割為多個小的階段，有助于學生建立數(shù)據(jù)分析思路。小組學習的方式可以使得學生在有限的時間里取得較高的完成率，同時也能夠培養(yǎng)學生團隊合作的意識。這些能力也是在工作中不可或缺的[12]。這樣的轉(zhuǎn)變是目前大數(shù)據(jù)時代下的客觀需要。當前數(shù)據(jù)的獲取越來越方便，隨之而來的是數(shù)據(jù)的類型越來越多樣化[13]。因此，分析數(shù)據(jù)所使用的統(tǒng)計方法也不局限于一種，可以多種方法結合使用或者是著眼于不同的點來分析。在選取應用例子時，一些數(shù)據(jù)競賽比如天池、Kaggle會不定期開放數(shù)據(jù)集供學生練習。教師在授課時可以有意識地選取一部分數(shù)據(jù)。例如Kaggle網(wǎng)站上有觀影數(shù)據(jù)、埃博拉感染數(shù)據(jù)、信用卡反欺詐數(shù)據(jù)等多種類型的數(shù)據(jù)集[14]。對于這些數(shù)據(jù)集的分析方法可以用到多元回歸分析、主成分分析、聚類分析等多種常用統(tǒng)計方法。通過引導學生詳細比較不同的統(tǒng)計方法得到的分析結果的差異性，幫助學生進一步掌握所學知識，培養(yǎng)學生靈活應用專業(yè)知識的能力。

三、結語

綜上，在大數(shù)據(jù)背景下，統(tǒng)計學專業(yè)應用類課程的教學轉(zhuǎn)變以探究式學習為主，有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力。大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展讓統(tǒng)計學專業(yè)的學生迎來了更多的工作機會，也遇到了更多的挑戰(zhàn)。比如對于文本數(shù)據(jù)的分析通常會用到LDA主題分析，但在課程學習中可能并沒有涉及這方面的知識。如果工作中需要，那么學生要能夠自行查閱資料并學會運用。另一方面，教學內(nèi)容上要適當引入較為復雜的數(shù)據(jù)集，精心設計教學過程。從而，學生能夠在有限的課程教學時間里體驗完整的數(shù)據(jù)分析流程。此外，我們也鼓勵學生多參與一些數(shù)據(jù)競賽，例如大學生數(shù)學建模競賽、天池大數(shù)據(jù)競賽等。有研究表明，通過參與數(shù)據(jù)競賽能夠提升學生的綜合能力[15]，多方面提高自身的綜合素質(zhì)，為將來就業(yè)做好準備。

作者：熊文俊 單位：廣西師范大學數(shù)學與統(tǒng)計學院