基于創客教育理念下的“多元統計分析”課程實踐教學改革及效果評價＊

吳 燚，王 巍，周 愷

（池州學院大數據與人工智能學院，安徽 池州 247000）

1 “多元統計分析”課程實踐教學的現狀

“多元統計分析”是一門方法論課程，是統計學、數據科學、經濟金融以及計算機科學等專業的本科生、研究生的必修課程，是研究客觀世界中多變量統計關系的數理方法。本課程教學內容涉及的主要分析方法包括聚類分析、判別分析、主成分分析、因子分析以及回歸分析等[1]。

目前，“多元統計分析”課程實踐教學仍然依托于教材提供的實踐案例開展教學，雖然教材中的案例數量和形式也較豐富，但教材案例與真正的實際應用還是存在較大距離，比如提供的實驗數據“質量”過高，數據缺失、異常等情況幾乎不存在，變量（指標）事先給定且鮮有對為何選擇這些指標進行說明，指標的實際內涵也少有說明，軟件分析結果的分析未能完全以實際問題為背景等。學生在實踐課程的學習中通常是機械式地點擊軟件菜單及命令，而問題分析、指標與方法選擇、數據收集與整理以及結論分析與應用等重要實踐環節均未涉及，學生的實踐學習未能形成閉環。實踐教學中的上述問題會對學生的應用能力和創新意識產生諸多不利的影響——一方面，造成了學生能力與實際應用脫節，在處理實際問題時不能全面、客觀地考慮各種客觀約束；另一方面，導致學生在實踐學習中始終是一個模仿者的角色，不能激發學生的創造性思維，不利于培養學生的創新能力。

由此可見，“多元統計分析”課程的實踐教學改革勢在必行。而創客教育是一種注重能力培養的教育，其核心理念是強調學習過程中的真實情境性。因此，在“多元統計分析”課程實踐教學中有必要融入創客教育理念，讓學生從實際問題出發，圍繞所學內容設計實踐單元，使學生真實地參與、體驗，然后進行創造性的學習，以“學中做、做中學”的形式，進一步加深對理論的學習，提高學生能力的全面性、綜合性和創造性[2]。

2 基于創客教育理念下的課程實踐教學設計

2.1 基本思路

基于創客教育理念下的課程實踐教學設計的基本思路是以能力培養為導向，以實踐的真實情境性為出發點，讓學生從實際問題出發，圍繞所學內容設計實踐單元，使學生真實地參與、體驗，在實踐中學習，在學習中實踐，提高學生能力的全面性、綜合性和創造性。

2.2 實踐教學設計

2.2.1 課前準備

為了實踐教學的有效開展，授課教師首先需要通過對學生以往的考試成績、學習狀況等做一個全面的了解，形成對授課對象的初步認識，為后續教學做好鋪墊。其次，根據學生的具體情況，將班級學生劃分為若干實踐小組，實踐教學以實踐小組為教學單元，小組成員應優勢互補。最后，還需要選擇適當的教學平臺，提前將實踐學習所需的預備知識、資料等在平臺上推送給學生，便于學生線上線下混合式學習，為課堂上實踐學習做好必要的知識準備。

2.2.2 教學內容與目標分析

以“多元統計分析”課程中第五章主成分分析為例，主成分分析是應用非常廣泛的數據降維方法，將原始變量重新組合成一組新的互相無關的幾個綜合變量，同時根據實際需要從中可以取出幾個較少的綜合變量，盡可能多地反映原來變量的信息。實踐教學中主要讓學生理解主成分分析的思想、原理，學會運用主成分分析方法對數據進行降維處理，尤其是要掌握主成分分析在綜合評價方面的實際應用。

2.2.3 實踐教學模式設計

2.2.3.1 課前任務清單設置

為了更好地讓學生在課前掌握實踐課所需的理論知識，做好實踐課學習的充足準備，可以利用學習通教學平臺將涉及到的課程內容分成若干個內容單元分發給學生，同時設置課前學習任務清單，讓學生依托內容單元，對照課程學習任務清單進行學習[3]。以主成分分析實踐為例，任務一是進一步學習主成分分析的基本原理和方法、步驟；任務二是學習課本中3個實踐案例；任務三是以實踐小組為單位，小組結合所學知識進行交流和討論，從身邊的實際問題出發，提出問題并對問題進行初步的分析；任務四是指標體系的初步構建和數據來源。最終，將上述任務的學習情況以及遇到的具體問題進行總結。

2.2.3.2 課中教學活動組織

在課堂教學中，各實踐小組依次介紹課前任務的學習情況以及遇到的具體問題，重點闡述小組提出的問題、研究的目的和意義，提出解決問題的初步想法和基本思路，并就其可行性進行闡述。教師根據實踐的匯報，給予學生準確指點并給予必要的啟發，各組還可以進行組間交流，讓學生盡可能在課堂上消化重點與難點，啟發思路，明確解決問題的方向。如某實踐小組以身邊的實際問題出發，以每學期初的綜合素質測評為研究對象，提出問題，構建更加全面、科學的評價體系，準確、客觀地反映學生的綜合素質情況。在同教師、同學進行討論和交流中提出新的想法和思路，并將想法和思路應用到問題中，通過“創新+實踐”的形式提升學生解決問題的能力。

2.2.3.3 課后反思與拓展

課后適時進行反思可使教學達到事半功倍的效果。基于創客教育理念下的課程實踐教學設計以能力培養為導向，以實踐的真實情境性為出發點，學生從實際問題出發，在掌握主成分分析基本理論的基礎上，形成了“提出問題—分析問題—構建指標體系—指標體系評價—收集數據—整理數據—分析數據—結論與應用”的實踐閉環。同時，課后進行必要的拓展不僅能夠使學生在思想和知識的深度理解上得到再次升華，也進一步培養了學生的邏輯思維和創新能力。

3 教學效果評價與分析

3.1 調查對象

選取池州學院2018級統計學和經濟統計學專業的學生為實驗對象，以統計學專業為實驗組，以經濟統計學專業為對照組。實驗組中男生16名，女生25名，共41名。對照組中男生18名，女生29名，共47名。兩組平均年齡、入學成績以及專業課程安排均很相近，經檢驗，P值均大于0.05，說明兩個班級學生無顯著性差異，可視為在保持其他條件不變的情況下，分析在不同教學模式下的教學效果是否存在顯著性差異。其中，實驗組采取基于創客教育理念的實踐教學模式，對照組采取傳統的實踐教學模式，即以教材案例為主要教學內容，實踐主要以驗證為主。實踐課在統計實訓室進行。上課一開始由授課教師簡要復習一遍理論課所學到的與本次實踐內容相關的知識要點，演示SPSS軟件的操作過程并采用投影屏幕實時分享，用時30～45 min，然后布置練習題，學生自行進行練習并獨立完成所布置的習題。

3.2 教學效果評價方法

“多元統計分析”實踐課程結束后，通過采取自行設計的教學效果調查表，錄入問卷星，對學生進行無記名調查，共有77名學生參與調查。其中，實驗組35名，參與率為85.4%；對照組42名，參與率為89.4%。同時，結合課程期末成績，分別從平時成績和期末評價成績2個不同維度進行分析，運用SPSS 22.0統計學處理軟件，對兩組數據資料進行一般性的描述分析，此外還采用t檢驗、卡方檢驗等統計方法分別對學生成績和學習效果評價肯定率2個方面進行檢驗，比較實驗組和對照組是否存在顯著性差異[3]。

3.3 結果分析

3.3.1 成績比較分析

通過對實驗組和對照組的平時成績和期末成績對比分析如表1所示，可以看出，期末成績方面實驗組在25分、50分、75分位數上都高于對照組[4]，同時均值檢驗時P值小于0.05，說明實驗組在期末成績方面要優于對照組；從平時成績來看，成績分布規律不明顯，未通過t檢驗，意味著兩組在平時成績方面無顯著差異。

表1 成績比較分析

3.3.2 學習效果肯定率情況

通過問卷調查獲取學生對課程學習效果情況的評價數據，通過對實驗組和對照組進行交叉分析可以看出，與采取傳統實踐教學模式的對照組相比，采取基于創客教育理念的實踐教學模式可以激發學生的課程學習興趣，提升了學生自主學習能力、統計分析能力和問題解決能力，也有助于學生創新能力的提升。實驗組和對照組學生對課程評價肯定率情況如表2所示。

表2 實驗組和對照組學生對課程評價肯定率情況

4 結論

“多元統計分析”課程作為統計學、數據科學等專業的一門必修方法類課程，目前在課程實踐教學過程中存在諸多不足。有鑒于此，在“多元統計分析”課程實踐教學中有必要融入創客教育理念，基于創客教育理念下的課程實踐教學設計以能力培養為導向，以實踐的真實情境性為出發點，讓學生從實際問題出發，圍繞所學內容設計實踐單元，使學生真實地參與、體驗，在實踐中學習，在學習中實踐，提高學生能力的全面性、綜合性和創造性。通過對2種實踐教學模式的教學效果進行對比分析，無論是從學生成績方面還是從學生對實踐教學的評價方面，采取基于創客教育理念下的課程實踐教學設計模式均表現更加突出。基于創客教育理念下的實踐教學模式激發了學生的課程學習興趣，提升了學生自主學習能力以及解決實際問題的能力，更重要的是新模式還有助于學生創新能力的提升。