大數據背景下統計案例的教學改革與實踐

蘇玉霞

[摘 要]統計學作為系統研究數據的科學，在大數據時代將要面對新的挑戰與機遇，統計學專業教育在教學內容、教學方法及教學理念上將面臨多樣化的選擇。案例教學是對理論教學的升華， 能夠幫助學生建立一個完整的、 以應用為導向的統計分析研究框架。如何在案例教學中鞏固基本統計理論與方法， 實現統計應用能力的提升是該課程教學改革的目標所在。

[關鍵詞]統計案例; 教學改革; 大數據科學

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）06-0102-03

統計無時不在，從結繩記事到今天的大數據，統計作為人們認識客觀世界的工具，也在不斷創新。歷史上每一次重大科技革命，必然催生新的統計方法和新的統計手段。大數據為統計學發展和政府統計提供了新手段、新視角、新要求、新挑戰。擁抱大數據、駕馭大數據、用好大數據，是構建與國家治理體系和治理能力現代化相適應的現代化統計調查體系，統計新動能、反映新動能、服務新動能的時代要求和使命擔當。

習近平總書記指出：“當前，以互聯網、大數據、人工智能為代表的新一代信息技術日新月異，給各國經濟社會發展、國家管理、社會治理、人民生活帶來重大而深遠的影響。”諾貝爾經濟學獎獲得者托馬斯·薩金特說：“人工智能其實就是統計學”。任正非也說：“人工智能就是統計學。大數據是干什么的？統計。” 中國高度重視大數據產業發展，大數據引領的新一輪科技革命的浪潮正在向各區域、各領域快速滲透，數字競爭力已經成為國家綜合競爭力的重要內容。

大數據是一種新技術、新資源，是一種改變人們生產生活、社會治理的新思維方式。大數據的價值在于統計，統計作為研究數據的科學，就是要發現隱藏在看似雜亂無章的數據里面的規律。沒有統計學，就沒有大數據，就沒有人工智能。

在大數據時代，一切皆可量化，一切皆可記錄。如何利用更全面、更及時、更經濟的網絡電子化數據，以及通過對這些數據使用新的分析及挖掘技術，產生新的見解和認識，是我們面臨的重大機遇。統計又將如何應對大數據帶來的沖擊、挑戰和機遇？這些問題都要在統計學的課程設置、教學過程中予以體現、滲透和發展。

統計學屬于工具學科， 最終目標是應用。為達到此目標， 統計教學中特別設計了兩類輔助教學內容。一類是模擬， 針對一些理論性統計課程， 通過模擬演示統計學基本原理， 將抽象的方法原理具象化， 給學生以形象化的展示;另一類就是案例， 在應用性統計課程中， 通過案例引導學生把握統計學方法的應用價值、應用方法， 培養學生學以致用的技能。統計案例分析課程以概率論與數理統計為基礎， 以統計學的思想、方法為工具， 是一門在教學中同時兼顧理論和實踐的應用型課程，其不但強調理論教學， 更強調以應用為導向的實踐教學。

案例教學是連接統計學理論與實踐之間的橋梁。統計案例分析將散見于各門統計課程中的教學案例和實際生活案例匯集起來， 將統計學專業的理論和方法通過具象的實際案例展現出來。 那么如何在案例教學中凸顯統計理論與方法、統計應用，嵌入大數據的數據分析技術， 如何在教學改革中強化各環節的實現， 將是我們接下來主要討論的問題。

一、教學現狀分析

（一）學生不會運用統計方法

因課程設置及課時限制等原因， 統計案例的課堂教學往往基于試驗數據， 教師側重于講授和強調統計方法的實現， 忽略方法選擇和原理的講解， 這就會出現學生雖然多種統計方法傍身，卻不知道如何運用，何時應用于實際等眼高手低的問題。

（二）實訓、實踐手段單一

大數據背景下， 不能用統計學軟件進行相應的統計學分析， 統計學便失去了用武之地。同時， 由于地緣、 課時安排等因素的影響， 對于學生的實習、實踐能力的培養手段較為單一，不利于學生主觀能動性發揮與數據分析能力的培養。

（三）傳統考核方式和機制也存在諸多問題

統計案例的教學中涉及統計專業諸多后續課程相關的理論和方法， 對諸多教學內容的考核，方式較為單一， 多是以期末筆試為主， 缺乏對于統計理論和方法與實際案例應用相結合的考核， 沒有起到全面考核的效果， 對學生的學習也就起不到督促作用。

二、大數據背景下統計學課程教學發展趨勢

（一）重視案例教學

案例教學是為順應教學改革的潮流， 將統計理論和方法與應用緊密結合的一門課程， 將抽象的統計理論和方法以具象化的呈現， 更能激發學生學習的積極性， 更有利于實現統計學“應用需求”為導向的學科目標。

（二）重視數據科學技術

掌握統計分析軟件用以解決實際問題，這是統計教學的基本設定目標，從而引導學生將學習重點轉移到數據結果的分析與解釋上， 真正體現統計學的“工具”學科定位，但這遠遠不能適應大數據時代數據科學技術的發展。智能計算、實時計算等能夠提高數據的時效性和預測質量的方法，應該在統計教學中予以側重，在教學內容上也應增加數據科學、網絡搜索技術等的講授。

（三）重視學生實踐能力的培養

分析問題、解決問題的能力只有在實踐中才能得到檢驗和提升，因此應要求學生針對實際問題自主進行統計調查，做數據分析，最后形成觀點， 撰寫統計分析報告。這不僅有利于提高學生統計應用水平， 更有利于提升學生運用統計分析工具解決實際問題的能力。

三、教學模式改革

（一）總體思路

傳統統計方法設計通常是基于分布理論，以一定的概率為保證，其邏輯關系是“分布理論—概率保證—總體推斷”。而大數據強調的是全體數據，總體特征一般不再需要根據分布理論進行推斷，其邏輯關系變成了“實際分布—總體特征—概率判斷”。在大數據時代，由于有足夠的數據、足夠的變量，可以采用人工智能等來進行數據挖掘和知識發現，通過數據驅動，用數據決策和用數據創新。大數據背景下的統計教學就要充分展現兩者的區別，在教學模式上進行適應性的調整，將傳統的“理論教學+實習實踐”教學過程豐富為“理論教學+數據分析技術+實習實訓”。

統計本科教育改革的中心任務是為實現我們國民經濟和社會發展戰略目標培養跨世紀的高級統計專門人才。 筆者以為， 現行的統計教學應該秉承“通理論， 重實踐， 重過程， 促應用”的指導思想， 在鞏固統計理論的基礎上， 更要強調以應用為導向的實踐教學， 培養學生對實際問題定性、定量分析和解決問題的能力。

（二）教學模式改革

1.創新訓練教學模式

課堂教學中， 我們建立了分階段、多層次、開放型、創新性訓練教學模式， 并按照由淺入深， 由單一到綜合， 由基礎到高端的規律， 遵循認知（感官）—技能（基礎）—綜合（提高）—創新（設計）的層次設置四階段試驗課程， 實現統計訓練不間斷。國內關于統計學專業的案例教學的教材并不多， 我們選用的是高等教育出版社出版，由高慧雪等編著的《統計案例分析》， 此教材較完整地展現了統計學專業的基本統計理論和方法的應用。在此基礎上， 我們根據實際教學情況， 將統計案例教學劃分成若干個專題進行， 每個專題對應一類統計方法。比如， 在回歸案例教學中， 除了基本的回歸理論， 如參數估計、假設檢驗等， 我們還專門拿出回歸診斷、變量選擇、分位數回歸等專題來假設對回歸理論的理解， 并拓寬學生的知識面。教學中采取先引入實際案例， 然后學生分組討論可能應用的統計方法， 經教師引導和調整后， 形成解決問題的共識， 再由教師講解用到的統計理論和方法， 最后師生一起完成基于數據進行的分析， 并形成完整的案例分析報告。

近年， 混合教學法、翻轉課堂、金課等教學課堂形式的發展， 也為案例教學改革提供了良好的契機。將先進的教學方式引入課堂教學， 不僅是推進教學改革的一把抓手， 同時也能為課堂教學注入新鮮的活力， 引導學生在課堂教學中更專注， 更有創造力。在近一年的課堂教學中， 筆者就做了這個方面的嘗試， 取得了良好的效果。筆者在最近一屆學生的課堂中引入了“雨課堂”， 學生普遍對這一新興教學方式充滿了濃厚的興趣， 掃二維碼進入課堂、小組討論、限時回答問題、隨機提問、發彈幕等方式時時使學生的注意力回歸到課堂教學中， 同時在課堂教學中一步步引導學生從實踐到認識再到實踐， 學生全程都保持著很高的求知欲。 對于小班教學， 此種教學方式的教學效果會更顯著。

面向現實問題的全程案例教學方式， 理論講解與實際案例相結合， 為學生提供了豐富的學習材料， 有利于培養學生的創新意識和獨立思考的能力;在內容上充分考慮到實用性、科學性、先進性和前沿性，讓學生在學習的過程中真正體會到學有所用， 也有利于學生自主學習。

2.以賽帶練， 提高學生的統計建模能力

現在每年各學會都會組織不同層次的建模比賽， 這是很好的錘煉學生動手能力的機會。因而，我們鼓勵學生多參加各類建模比賽， 以賽代練， 在比賽中提高建模能力和數據分析的能力。每年我們都會安排專業教師輔導學生學習建模的相關理論， 并由教師組織學生參加數學建模、統計建模、美賽、建模挑戰賽等， 幫助學生以賽代練。

在教學中， 一方面，教師以案例的形式引入相關知識點， 并注意在教學過程中嵌入統計建模和數學建模思想。另一方面， 各類建模比賽題目的開放性， 使得教師在教學內容和教學方法的選擇上具有更大的靈活性， 這恰恰可以實現教學模式的創新。因而，如何以各類建模競賽為依托， 促進數理統計相關課程的教學改革， 真正實現“以競賽促教學， 以教學帶競賽”的雙重目標， 也將是我們在今后的教育中需要考慮的問題。

3.拓寬實踐、實訓形式， 培養實踐能力

統計學專業是要培養具有良好的數學與統計學素養， 掌握統計學的基本理論和方法， 能熟練運用計算機軟件和統計軟件， 處理統計數據的高級應用型人才。在大數據背景下， 社會對應用統計軟件進行數據分析和解決現實經濟問題提出了更高的要求。這就需要學生在接受教育的大學階段， 不能再跟以往一樣只是被動地接受教師所講的理論， 而需要能動地培養動手實踐能力。為此， 我們在教學過程中會留一些開放性的案例， 給學生足夠的自主性， 在團隊合作中訓練學生的實踐能力及協作精神。我們要求所有學生3～5人隨機組成團隊， 做抽樣調查、數據分析， 寫出合格的研究報告， 并以小組的形式完整地利用PPT匯報研究思路、研究手段、研究方法和研究成果，然后由教師點評， 同學討論和打分， 這個成績將作為過程考核的一部分。

為拓寬實踐教學形式， 除鼓勵學生積極參加各類社團及數學建模競賽活動、部分學生分散實習外， 學院出面借助“狗熊會”在線實習平臺， 組織大部分學生在為期一個月的時間內集中完成線上實習， 通過項目讓學生掌握如何解決某一個特定業務領域的數據問題， 并且親身體驗從課堂到實踐的轉化過程中會遇到的各種典型問題， 真正將所學到的統計理論和方法應用于工作中， 極大地鼓舞了學生學有所用的信心， 此舉收到了良好的效果。

4.改進考核模式， 注重過程管理

針對傳統考核模式單一的問題， 我們平時作業考核采用探索式， 即教師在每個專題講完后布置作業， 作業通常是針對專題內容的實際案例， 教師指定1～3個小組獨立完成資料查閱和撰寫。案例的類型分為兩類， 一類為團體實踐活動， 學生以小組為單位進行抽樣調查， 由學生獨自完成“選題—樣本選擇—數據收集—描述統計分析—統計推斷”完整的統計調研過程;一類為教師給出相應的數據， 學生自主完成相關的數據分析和解讀工作， 整個工作流程與前類相似。最后， 安排適當的時間讓各小組在課堂上對其調查研究成果進行展示， 并由其他同學和教師進行點評。PPT文件+課堂報告+問題解決， 三者綜合考量作為平時考核成績的主要因素。當然， 解決問題的方法通常不盡相同， 課堂上學生要提出不同的解決方法并比較方法之間的優劣， 這是有效提高學生統計能力的一種方法。這樣的實踐教學環節既培養了學生自主學習、主動探索的意識， 又培養了學生獨立分析問題、解決問題的創新意識和能力， 達到提高學生綜合素質的目的。

在期末考核中， 我們也在探索筆試+課程論文相結合的考核方式， 兩者在總成績中各占比50%， 或根據實際情況予以調整， 不僅強調扎實的統計理論， 也要求學生具備較強的動手能力。

四、結語

通過對統計學案例課程教學過程中存在問題進行分析， 本文提出了改進教學模式、鼓勵參加建模競賽、重視實訓及實踐、改變考核方式等四個方面相結合的教學改革思路。案例是現實問題的一個縮影， 案例的引入給學生提供了逼真的練兵場， 學生對案例中待解決的問題進行思考、分析、研究和討論， 能逐漸具備學習過程中及后續的工作中與數據尤其是大數據打交道的能力。在這一過程中， 學生的主觀能動性得到了充分的發揮， 不僅對于如何應用統計方法有了更為深刻的理解， 同時也提高了他們獨立分析問題和解決問題的能力， 使其逐漸成長為適合社會發展需求的應用型人才。

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[責任編輯：劉鳳華]