本科統計學課程中不同統計軟件教學的綜合選用

摘 要：在網絡信息時代，統計學教學必須順應高效捕捉和利用信息的要求，強化計算機軟件應用教學。本科統計學教學應當以EXCEL軟件為基礎，綜合運用EXCEL、SPSS和EViews等統計軟件，實現對學生統計思想和統計方法的有效訓練。

關鍵詞：本科統計學;統計教學;統計軟件

統計學是關于數據的學科，是我們認識客觀事物數量特征、數量關系和數量規律的方法論科學。在網絡信息時代，數據信息已成為人們日常生產和生活不可或缺的重要組成部分，它的價值正在被越來越多的政府、機構、企業和個人所發現和重視。2020年4月9日，在《中共中央、國務院關于構建更加完善的要素市場配置機制的意見》中，首次把數據作為與土地、勞動力、資本和技術并列的五大生產要素，標志著數據的采集、整理和分析挖掘等活動將在我國實現爆發式增長。為了迎接即將到來的數據產業的高速增長，統計必須承擔起它在其中基礎性的重要作用。為了體現統計學教學的時代特征，用先進的計算技術提高教學水平，在統計學課程中進行統計軟件教學必不可少。

1 本科統計學課程教學選用統計軟件的要求

本科統計學主要培養學生理解和領會統計思想，掌握基本的統計數據收集、整理、分析和解釋的方法。如果我們不考慮學習時間的價值，用手工或借助于簡單的計算工具學習統計學的思想和方法是最可靠、最有效的。然而，我們處在一個高速運轉的社會，時間就是效率，必須考慮學習的時間價值，用現代計算機軟件的高效和精準性，提高統計學習和應用的效率。結合本科教學的特點，在統計學教學中選用統計軟件，應滿足以下三個基本要求。

1.1 軟件容易獲得

作為基本方法論的統計學，是本科階段許多專業的基礎課程，選課的學生多，課程學習和后續的應用時間長，教學中需要學生掌握的統計軟件必須能夠較容易獲得，或者能夠以較低的成本獲得。如果教給學生的統計軟件不能在日常的環境下獲得，或者需要花費較高的成本才能獲得，這就是為學習而學習，在今后的學習和工作中很難得以繼續使用，就達不到統計教學的目的。

1.2 軟件程序易于理解

本科統計學教學應注重基本統計思想和方法的訓練，用計算機軟件進行統計教學，應當讓學生在提高統計效率的同時，也能準確理解和把握從數據、方法到結論的具體生成過程，保證運用正確的統計方法得出正確的統計結論。如果統計軟件提供的只是一些無法看到數據處理和分析過程的封裝黑匣子程序，就不能讓學生理解軟件的運行過程，縱使學生能夠熟練操作軟件并解釋統計結論，統計思想和方法的教學就會流于形式，最終會被學生所忽視。

1.3 軟件操作簡單、輸出豐富

本科統計學中的統計整理和分析所用的計算公式多數比較簡單，編制一般的計算機公式都可以順利解決。但是，也有一些統計方法比較復雜，需要用反復多次的重復計算調試和優化分析才能得出結論，而且做出結論需要依據多方面的指標值進行綜合評判。對于這些復雜統計方法的應用，就需要一個集成的軟件包，把復雜的過程簡化為一個簡單的軟件操作過程，實現統計分析的高效性和精確性。

由于軟件開發者與使用者之間存在著一定的目的和利益上的矛盾，以上的三個基本要求往往不能得到完全統一。易得性與易于理解一般較好協調，而易得性與操作簡單且輸出豐富、易于理解與操作簡單且輸出豐富往往不可兼得。因此，為了實現教學目的，就需要根據教學內容，綜合選用多款軟件進行統計學課程的教學。

2 常用的統計軟件比較

統計軟件很多，在我國統計學教學中，常用的有EXCEL、SPSS、EViews、SAS、Stata、R等。

2.1 EXCEL軟件

作為Office辦公軟件的組成部分，EXCEL是目前計算機系統中不可或缺的基本軟件之一，它的易得性毋庸置疑。EXCEL雖然只是一個用于處理辦公的電子表格軟件，但它集數據計算、數據整理和分析、圖表制作等多功能于一體，內部集成了數學和三角函數、統計、會計、工程、信息、數據庫、邏輯、文本等多方面的計算函數，以及分類匯總、數據透視表、假設分析、數據分析等專有工具。用戶可以通過交互式的菜單操作，完成數據的標準和非標準的圖表制作;在編輯欄中編輯計算公式，綜合運用EXCEL豐富的插入函數完成各種目標單元格的數據計算分析。EXCEL插入函數的含義、計算公式和應用實例，都可以通過查詢該函數得到詳細了解。對用戶來講，用EXCEL進行統計的過程是易于理解的。EXCEL還有非常強的軟件兼容性，幾乎所有的統計軟件都可以從EXCEL表中讀取數據，非常方便地與其他軟件進行數據交換。但是，EXCEL不是專業的統計軟件，對一些更加專業的復雜統計分析過程，還不能給出簡單易用的解決方案，需要用戶利用EXCEL集成的VBA編程語言，自己開發應用統計程序。

2.2 SPSS和EViews軟件

SPSS是一款專業的統計軟件，是社會經濟統計、生物醫藥衛生等統計領域廣泛使用的統計分析工具。EViews是一款專為計量經濟分析開發的軟件，是經濟學實證研究中廣泛應用的分析工具。SPSS和EViews的易得性雖然不能與EXCEL軟件相提并論，但相對其他軟件還是比較好的。這兩個軟件的優點是，它們都可以通過可視化的交互式菜單操作完成統計分析過程，而且還可以通過編程完成同樣的分析過程，軟件的操作簡單，分析的輸出結果十分豐富，幾乎包含了一般分析的所有結果。但是，SPSS和EViews都是集成封裝的商業軟件，很多統計方法的分析過程和計算公式都是查詢不到的，像是一個黑匣子，用戶雖然無需懷疑其正確性，但也無法判斷它的分析過程是否與用戶的分析思路相一致，只能作為一個傻瓜用戶僅憑輸出結果進行經驗判斷。SPSS和EViews軟件程序不便于用戶理解其過程。

2.3 SAS和Stata軟件

SAS和Stata軟件是兩款功能強大的統計分析軟件，它們和SPSS一起，被稱為三大權威的統計軟件。SAS軟件是全球最頂尖的統計分析軟件，它的統計分析功能強大，但是其價格昂貴，一般適用于高級的企業用戶，而且大多數的分析需要編程，雖然編程過程易于理解、輸出豐富但操作比較復雜，對于一般用戶而言難以掌握，本科統計教學不宜采用。Stata軟件介于SAS和SPSS之間，其用戶普及率雖然高于SAS，但遠不及SPSS，其編程語言一般適合于高級用戶，本科生統計教學也不宜采用。

2.4 R軟件

R軟件是一款比較流行的開源、免費的統計軟件。由于其開源的特點，它集中了經濟管理、社會、生物衛生、工程等多領域統計學家編寫的優秀統計程序，使R軟件的數據分析涵蓋面廣、功能強大、更新速度快，緊跟現代最新前沿統計研究成果。R軟件的統計分析軟件包都是可以編輯和重新編輯的，用戶可以根據自己的研究思路，重新開發滿足自己研究需要的程序包。因此，R軟件無論從易得性、易于理解性上看，還是從輸出豐富上看都是一款不錯的統計軟件。但是，由于R軟件是基于S語言的編程軟件，要求用戶有一定的S語言編程經驗，還需要掌握較扎實的專業統計分析方法知識，才能理解和把握R軟件的精髓。顯然，本科統計學的教學對象是不具備這些基本素質和能力的，R軟件并不適合本科統計學教學使用。

3 本科統計學教學中統計軟件的選用方法

通過對常用的統計學軟件的特點比較，在本科統計學的教學中比較適合選擇用的軟件是EXCEL、SPSS和EViews三款軟件。但是，并不是說這三款軟件都十分理想，可以獨立承擔起全部的統計學課程軟件教學任務，而是說它們在本科生所能接受的范圍內各有所長，需要綜合運用來完成統計學的教學任務。筆者認為，應當把EXCEL作為一款基礎軟件，要求學生熟練掌握，而把SPSS和EViews作為學生拓展知識和學術視野的輔助工具。

3.1 統計整理教學的軟件選用方法

統計軟件對數據的處理主要包括數據文件和變量的構建、數據整理和數據分析三個主要部分。其中，數據文件和數據變量的構建包括數據文件的類型、變量名及其性質、顯示方式設置和數據的錄入等內容，數據整理包括數據的篩選、排序、分組、匯總、繪制統計表和統計圖等，數據分析包括變量分布特征的描述、變量分布規律的探索、總體分布特征的估計和檢驗、變量關系的分析、變量變化規律的分析和預測等內容。

統計整理是統計學中最基礎的一種數據處理方法，特別是其中的分組匯總及其顯示方法涉及到統計學中重要的基本知識點，必須讓學生扎實掌握。然而，大多數的教科書認為，這部分內容簡單，多為重復性的工作，往往忽視它的重要性，致使學過統計學的學生在遇到大量實際的統計數據時，不知道如何下手完成復雜的整理工作，學習流于形式。我們在教學中，通過實際統計項目的數據整理實例，用EXCEL軟件給學生講解統計匯總表的設計、數據的錄入、用插入函數和自編公式計算總量指標和相對指標、原始數據的統計分組方法、頻數分布表的編制和數據挖掘，以及統計圖的繪制和優化等內容。由于EXCEL的整理過程完全依賴于學生對統計整理過程原理和方法的理解，通過運用EXCEL軟件工具完成全部整理過程并得出準確結論，學生能夠扎實地理解和掌握統計整理的思想和方法，今后即使遇到再復雜和大量的數據整理工作也能夠順利完成。

EXCEL軟件作為一個基礎性的統計整理工具對統計整理方法的訓練作用毋庸置疑，特別是其中的數據透視表表現豐富、使用靈活，是統計整理的一個高效工具。然而，EXCEL軟件畢竟不是專業的統計軟件，在處理巨量的數據時操作復雜，顯得不夠嚴謹，可能因為一些錯誤操作導致不應有的錯誤發生，而且它對于后續的諸如變量相關性分析等還不能夠實現無縫銜接。為此，我們給學生介紹用SPSS軟件進行統計整理的方法，以彌補EXCEL軟件的不足。但是，僅用SPSS學習統計整理卻不能達到用EXCEL軟件進行教學的目的，因為SPSS只需要給軟件一些簡單的指令或菜單選項，完成指令過程中所需要的一系列計算和分析過程是用戶無法看到的黑箱操作，甚至無法知道其原理和方法。盡管如此，教學中也要強調SPSS操作過程必須遵循統計規則。例如，在進行統計分組時，必須按照上限不在內的原則設置實際分組的組限，而不是按照數值本身來設置組限值;問卷中的數值數據和定序數據必須按序定義等等。

3.2 統計分析教學的軟件選用方法

統計分析是統計學中最重要也是最具技術含量和應用價值的部分，它占據著統計學教材的最大篇幅，是統計軟件需要完成的核心工作。統計分析包括描述統計和推斷統計兩部分。

本科統計學的描述統計主要包括對變量分布特征的描述、時間序列的發展水平和速度描述、指數的編制和因素分析等內容。描述統計是推斷統計的基礎，必須讓學生扎實掌握其統計思想和方法。為此，我們在軟件教學中，選用EXCEL作為統計描述的軟件工具。這是因為EXCEL幾乎提供了全部的描述性統計函數，還可以通過學生自己靈活編寫計算公式，完成動態分析、指數計算和分析中的指標計算的工作，這是其他軟件所無法替代的。但是，對于一些探索性的圖形顯示，如莖葉圖、箱線圖、圓點圖、帕累托圖等，還需要用SPSS或EViews繪制諸如可用于鑒別異常數據等多用途的圖形。

本科統計學的推斷統計主要包括參數估計、假設檢驗和相關與回歸分析。這部分內容豐富，數學原理復雜，計算工作量大，一般采用計算機軟件完成計算分析過程。然而，對于SPSS和EViews等專業的統計軟件，它的計算分析過程是集成封裝的，當我們選用一個分析程序或過程，不管我們需不需要，軟件都給我們輸出了一整套的推斷分析結果，讓我們在其中選擇所需，這顯然對初學統計學的本科生來說是很難理解和駕馭的。因此，對本科生來說，仍然需要以EXCEL軟件的推斷統計應用為基礎進行學習。

EXCEL提供了豐富的推斷統計插入函數，可以進行常用的正態分布、t分布、卡方分布、F分布的概率和概率度（臨界值）的計算，并對總體均值、比例和方差進行區間估計，還可以對一個總體的均值進行z檢驗和t檢驗，對一個總體方差進行卡方檢驗。利用EXCEL數據分析中的z檢驗、t檢驗和F檢驗可以對兩個總體參數的差異進行假設檢驗，還可以進行方差分析及相關和回歸分析。EXCEL的參數估計和假設檢驗基本上都是以經典的統計方法呈現的，與本科統計學教科書提供的方法相對應。用EXCEL進行假設檢驗的優點是它能計算出全部的臨界值（很多臨界值在教科書提供的附表中是無法查到的）和P值，能夠體驗在完整的假設檢驗過程中，而SPSS和EViews軟件輸出結果很多都不是經典統計方法的檢驗結果，很少給出檢驗的臨界值，而且絕大部分是雙側檢驗，對單側檢驗無法簡單套用。

雖然EXCEL軟件能提供幾乎所有的統計推斷解決方案，但EXCEL卻不能無中生有，本科統計學教材沒有介紹的方法用EXCEL大多無法簡單實現。對于教學中想擴展和啟迪學生的思路，以便進一步學習探索更加嚴謹科學的統計分析方法來說，需要在學生學好EXCEL軟件的基礎上，掌握更為專業的SPSS和EViews統計軟件的強大功能和豐富的分析方法選項和輸出結果。如果教學方法得當，學生無需掌握復雜的非經典統計方法的原理和公式，也可以憑借正確的數據輸入和操作方法選擇，得出正確的分析結論。

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