應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)

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［摘要］大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展正引領(lǐng)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(xué)家。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，我們?cè)谡n程教學(xué)方式上倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，在教學(xué)內(nèi)容上要更加貼合實(shí)際，以幫助學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識(shí)并培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)的能力。這是統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。

［關(guān)鍵詞］應(yīng)用型人才；探究式學(xué)習(xí)；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(chǔ)。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(jià)值是眾多企業(yè)的一項(xiàng)重要工作，因此近年來(lái)對(duì)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(xué)家）以平均約11萬(wàn)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(jì)專業(yè)知識(shí)是該職位的重要技能之一。數(shù)據(jù)分析在很多領(lǐng)域都有著重要應(yīng)用前景，比如醫(yī)藥健康[3-5]、金融市場(chǎng)[6-8]、智慧城市[9-10]等?？萍嫉娜招略庐悓?duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了方向，同時(shí)也提出了新的要求。以下從課堂教學(xué)方面來(lái)探討如何提升學(xué)生的課程應(yīng)用能力。在本科階段，統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)或應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)通常會(huì)學(xué)習(xí)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等基礎(chǔ)核心課程。在這基礎(chǔ)上，學(xué)生還會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)多元統(tǒng)計(jì)分析、統(tǒng)計(jì)軟件及其應(yīng)用等應(yīng)用類課程（以筆者所在學(xué)校為例）。對(duì)于多元統(tǒng)計(jì)分析，教師通常會(huì)講授常用的統(tǒng)計(jì)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(duì)于統(tǒng)計(jì)軟件及其應(yīng)用，教師通常會(huì)講授R軟件的使用以及數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用案例。教學(xué)內(nèi)容通常會(huì)按教材的章節(jié)順序來(lái)安排。針對(duì)某個(gè)教學(xué)內(nèi)容，例如聚類分析，在講完該方法的數(shù)學(xué)模型之后通常會(huì)給出一些例子來(lái)說(shuō)明該方法的應(yīng)用。從教學(xué)反饋來(lái)看，當(dāng)講授應(yīng)用例子時(shí)學(xué)生的興趣明顯高漲，但學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握更多地停留在淺層，即僅會(huì)仿照課堂演示或教材給出的實(shí)例，很難做到靈活應(yīng)用。為此，筆者認(rèn)為目前的教學(xué)模式可以做如下改變。

一、教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變

根據(jù)教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部的《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，“以社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)課程改革，整合相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課、主干課、核心課、專業(yè)技能應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課，更加專注培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的技術(shù)技能和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。”事實(shí)上，在智聯(lián)招聘中搜索數(shù)據(jù)分析崗位，在招聘要求這一項(xiàng)里主要有熟練使用R或Python等統(tǒng)計(jì)軟件以及SQL等數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，其次是業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)的整合能力。后者也就是根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、分析的能力。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。以往的教學(xué)通常是以教師為主，講授數(shù)學(xué)模型然后舉例說(shuō)明。我們可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，在一個(gè)問(wèn)題上進(jìn)行多方位的討論[11]。以課程多元統(tǒng)計(jì)分析為例，在學(xué)習(xí)主成分分析、因子分析時(shí)，學(xué)生經(jīng)常會(huì)混淆這兩種方法，或者只會(huì)依葫蘆畫瓢。我們可以選取幾組數(shù)據(jù)集，將學(xué)生分成AB組，A組的學(xué)生用主成分分析，B組的學(xué)生用因子分析。對(duì)于每一組數(shù)據(jù)，讓A，B組的學(xué)生分別講解分析結(jié)果，并說(shuō)出與對(duì)方結(jié)果的不同點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合具體的背景知識(shí)討論哪種方法更加合理。學(xué)生能夠在這樣的課堂討論下逐步體會(huì)兩者的差異之處，從而更加透徹地理解如何靈活運(yùn)用不同的統(tǒng)計(jì)方法。這樣的課堂設(shè)計(jì)由教師為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)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(shè)計(jì)方面需要花費(fèi)更多的時(shí)間。比如，如何組織學(xué)生展示，以及有效地引導(dǎo)學(xué)生討論。為更好地與就業(yè)相銜接，在展示作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)給予學(xué)生充分的展示機(jī)會(huì)。比如每堂課安排15分鐘，每人3分鐘。這樣在一個(gè)學(xué)期中基本上每個(gè)學(xué)生都能有兩次機(jī)會(huì)進(jìn)行口頭匯報(bào)。教師應(yīng)當(dāng)在每次展示后給予一些點(diǎn)評(píng)，比如哪些地方值得表?yè)P(yáng)，哪些地方需要改進(jìn)。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生多討論，這樣也能夠促進(jìn)學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)與進(jìn)步。

二、教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)變

在前面我們提到壓縮基礎(chǔ)內(nèi)容的講解，那么我們就有充足的時(shí)間進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。教師需要在學(xué)習(xí)內(nèi)容的安排方面做大量的工作。比如，在選取實(shí)例時(shí)，盡量使得該例子能夠適用于多個(gè)章節(jié)，從而學(xué)生能夠?qū)τ谝粋€(gè)問(wèn)題有較為深入的研究。同時(shí)，考慮到學(xué)生的興趣，我們可以提供不同類型的數(shù)據(jù)供學(xué)生自由選擇。由于受到課時(shí)的限制，可以讓學(xué)生自由組隊(duì)完成，盡量以3—5人一組。在課程初始階段進(jìn)行組隊(duì)與選題，然后分階段匯報(bào)。教師可以在每一階段開始時(shí)布置任務(wù)，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(jìn)和評(píng)價(jià)。每個(gè)階段給予一至兩周時(shí)間。將一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分析過(guò)程分割為多個(gè)小的階段，有助于學(xué)生建立數(shù)據(jù)分析思路。小組學(xué)習(xí)的方式可以使得學(xué)生在有限的時(shí)間里取得較高的完成率，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)。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(shí)代下的客觀需要。當(dāng)前數(shù)據(jù)的獲取越來(lái)越方便，隨之而來(lái)的是數(shù)據(jù)的類型越來(lái)越多樣化[13]。因此，分析數(shù)據(jù)所使用的統(tǒng)計(jì)方法也不局限于一種，可以多種方法結(jié)合使用或者是著眼于不同的點(diǎn)來(lái)分析。在選取應(yīng)用例子時(shí)，一些數(shù)據(jù)競(jìng)賽比如天池、Kaggle會(huì)不定期開放數(shù)據(jù)集供學(xué)生練習(xí)。教師在授課時(shí)可以有意識(shí)地選取一部分?jǐn)?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(duì)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(jì)方法。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生詳細(xì)比較不同的統(tǒng)計(jì)方法得到的分析結(jié)果的差異性，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上，在大數(shù)據(jù)背景下，統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)應(yīng)用類課程的教學(xué)轉(zhuǎn)變以探究式學(xué)習(xí)為主，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展讓統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的學(xué)生迎來(lái)了更多的工作機(jī)會(huì)，也遇到了更多的挑戰(zhàn)。比如對(duì)于文本數(shù)據(jù)的分析通常會(huì)用到LDA主題分析，但在課程學(xué)習(xí)中可能并沒(méi)有涉及這方面的知識(shí)。如果工作中需要，那么學(xué)生要能夠自行查閱資料并學(xué)會(huì)運(yùn)用。另一方面，教學(xué)內(nèi)容上要適當(dāng)引入較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。從而，學(xué)生能夠在有限的課程教學(xué)時(shí)間里體驗(yàn)完整的數(shù)據(jù)分析流程。此外，我們也鼓勵(lì)學(xué)生多參與一些數(shù)據(jù)競(jìng)賽，例如大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、天池大數(shù)據(jù)競(jìng)賽等。有研究表明，通過(guò)參與數(shù)據(jù)競(jìng)賽能夠提升學(xué)生的綜合能力[15]，多方面提高自身的綜合素質(zhì)，為將來(lái)就業(yè)做好準(zhǔn)備。

作者：熊文俊 單位：廣西師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院