基于“能力為本”的應用統計專業CMDA實踐教學體系探究

安建業 韓莉莉 徐立

摘??? 要：實踐教學環節不僅是學生體驗生產、現場相關知識的重要環節，也是教育教學理念“知識本位”向“能力本位”轉向的關鍵渠道。文章針對應用型本科院校應用統計學專業中存在的“四重四輕”現象，圍繞“復合型、創新型應用人才”的培養目標，通過構建產學研有機融合的CMDA實踐教學體系，形成“基于問題驅動、數統協同、五柱支撐、四年不斷線”的運行模式，激發學生自主探究、勇于創新的學習熱情。

關鍵詞：能力為本；應用統計專業；CMDA；實踐教學體系；運行模式

中圖分類號：G642????????? 文獻標識碼：A????????? 文章編號：1002-4107（2023）05-0055-05

應用統計學是以各領域的具體數量為研究對象，為其提供定量分析的學科，具有較強的學科復合性和邊緣性[1]。其實踐教學是深化課堂教學的重要一環，為學生了解社會、接觸生產實際提供平臺，是高校創新性應用人才培養的核心部分[2]。長期以來，在應用統計學專業人才培養過程中，存在著“四重四輕”現象，即重理論，輕實踐；重知識，輕能力；重統一規格塑造，輕個性化發展，重知識與技能傳授，輕綜合創新能力培養。這些問題使得實踐教學內容缺乏系統性，過程缺乏規范性，模式缺乏有效性與科學性，培養的學生動手能力不強，專業興趣不濃，創新能力不足，研究并解決這些問題對提高應用統計專業人才培養質量具有重要的現實意義。

本文從教學理念、內容、方法、手段、規范等方面入手，對應用統計學本科專業實踐教學體系進行深入探究，構建了CMDA實踐教學體系，在做“好”實踐教學體系總體設計的同時，努力做“實”實踐教學過程的每一個環節，逐步達到做“強”復合型、創新型理學應用人才培養的目的。

一、突出“能力本位”，構建CMDA實踐教學體系

應用統計專業以培養主動適應我國經濟發展新常態，充分融入大數據背景下我國產業轉型升級和創新驅動發展，面向商業、教育、金融、保險、軟件、銀行等行業領域社會亟需的理學應用人才為目標。在專業培養中強化數學與統計學學科基礎，培養具備采集、整理數據以及科學研究的基本能力，能夠熟練運用計算機軟件進行建模、分析與求解，并掌握某一行業領域的專業知識與技能，在政府部門或企事業單位從事數學建模、統計調查、數據分析、風險管理、保險精算、軟件開發等相關工作的復合型、創新型理學應用人才。

（一）CMDA實踐教學體系的原則

本文圍繞培養定位與培養目標，綜合考慮大學生認知規律、學科特點以及社會對理學應用人才的規格訴求，構建CMDA實踐教學體系。

1.以尊重實踐主體的認知發展規律為前提。大學生是實踐教學的主體，具有很強的求知欲，知識與技能學習熱情高，能夠辯證地認識事物，勇于求新，富有創造力。在構建實踐教學體系時，要遵循大學生“獨立思維不斷增強，辯證思維開始發展，創新思維逐漸確立”的認知規律，通過開展專業實習、學科競賽、項目研究、讀書沙龍、資格認證等活動，讓學生在發現、分析、解決問題的過程中提高自主探究、獨立思辨的綜合創新能力，促進其個性發展，增強實踐教學體系的科學性。

2.以強化理性思維訓練為目標。實踐教學活動不能簡化為技能和實操，否則長遠觀之會淪為市場應變的工具[3]，而應將教學目標定位在學生理性思維提升上。理性思維是建立在證據和邏輯推理基礎上，對問題進行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的一種思維方式[4]，提高學生的理性思維能力是社會對理學應用人才的基本要求。因此，在構建實踐教學體系時，要以問題為驅動，將培養學生的理性思維融入到統計調查、數學建模、統計建模、項目研究等實踐教學活動中，增強實踐教學體系的有效性。

3.以定量分析能力培養為核心。定量分析是對自然或社會現象的數量特征、數量關系及其數量變化規律的量化描述，進一步揭示現象背后隱藏的客觀規律[5]。運用定量分析方法研究并解決實際問題恰好能夠發揮理學學科的優勢，因此，在構建實踐教學體系時，要強化大學生“圍繞問題采集數據、基于數據建立模型、針對模型設計算法、對照背景應用分析”多方面的量化分析能力，增強實踐教學體系的系統性。

（二）CMDA實踐教學模式

按以上原則，緊緊圍繞復合型、創新型理學應用人才的培養目標，在課程實踐、學科競賽、項目研究、讀書沙龍、專業認證等實踐活動中，沿著培養學生“采集數據能力（C）、建立模型能力（M）、設計算法能力（D）、應用分析能力（A）”能力為本的主線，構建了CMDA遞進式四項核心能力實踐教學體系（見圖1）。具體如下。

1.采集數據能力（C）：具體包括調查問卷設計、抽樣調查方法、數據錄入清洗、數據庫查詢、科技文獻檢索、其他采集方法及撰寫報告等能力。

2.建立模型能力（M）：具體包括回歸方法建模、時間序列建模、概率方法建模、多元統計建模及其他方法建立精算模型、商業分析模型、風險評價模型等。

3.設計算法能力（D）：使用python、SAS、R等編程軟件實現統計模擬算法、優化算法、智能優化算法及其他算法設計能力。

4.應用分析能力（A）：這是CMDA實踐教學體系的落腳點。通過實踐課程、項目研究、讀書沙龍等實踐活動設置，培養學生軟件開發、經濟熱點、金融風險、信用評價、商業領域、社會熱點、教育大數據及其他問題的應用分析能力。

（三）能力實現矩陣的設計

圍繞CMDA遞進式四項核心能力，進一步細化各模塊的教學內容，并用H（強）、M（中等）、L（弱）度量實踐教學內容對實現核心能力功效大小，設計好能力實現矩陣結構（見表1）。如在課內實驗上機模塊，常微分方程對設計算法能力具有較強的培養，通過安裝使用Matlab軟件，實現對數學類和統計類專業學生算法設計能力的提升。

二、圍繞教學體系，做“實”實踐教學運行模式

基于“發現問題→分析問題→解決問題”的問題驅動能力培養思路，充分融入現代信息技術，強化數學類專業學生數學建模與設計算法能力，提高統計學類理學專業學生的數據采集、建模與應用分析能力，并以“五個一”為支柱，做“實”實踐教學的具體過程，形成“問題驅動、數統協同、五柱支撐、四年不斷線”的實踐教學體系運行模式（見圖2），增強實踐教學體系的規范性和有效性。

（一）建立一支“雙結構、雙師型”實踐教學隊伍

圍繞培養復合型、創新型理學應用人才對教師實踐教學能力的要求，采用“內培、外引”等方式，打造“雙結構”實踐教學團隊，保障實踐教學活動的有效開展[6]。一方面，天津商業大學理學院（以下簡稱“學院”）積極鼓勵現有青年教師從事實踐教學，通過科技特派員、掛職鍛煉、組織校內培訓、考取職業資格證書等途徑提高專任教師在采集數據、建立模型、設計算法、應用分析等方面的專業實踐技能，培養“雙師型”實踐指導教師。目前，學院已有7名教師獲得創新創業導師認證，并且學院成立了雙創工作指導小組，每個系都設置實踐指導教師，30多名教師組成雙創導師庫，為學生提供系統指導，7名教師獲得高級分析師資格，為學生數據分析、建模提供有利師資保障。

另一方面，學院通過直接聘請、柔性引進等方式引入在校外實踐基地中在數據分析、建模分析方面具有行業從業經驗的專家、學者作為兼職教師。目前，校外導師庫有35人，柔性引進高級統計分析專家2人。

（二）編寫一部“規范實踐教學行為，深化實踐教學改革”的系列指導手冊

針對實習教學過程中管理不規范，實踐教學考核方式單一，教學模式缺乏有效性與科學性等問題，學院在深入研究實踐教學內容、教學資源、考核方式、管理制度與運行機制的基礎上，依照實踐教學體系制定實施細則，編寫適合應用統計學專業的學生實習系列指導手冊。從以下幾個方面提煉實踐教學內容。

1.抽象概念體驗化。將數學分析、高等代數、解析幾何、概率論、數理統計、微分方程等大學數學課程中難于表述、不易理解、比較典型的抽象概念、定理作為實踐素材，讓學生利用現成數學軟件或其他計算機語言進行編程，研制數學模擬實驗，直觀演示相應的數學思想，以提高學生的編程能力，加深學生對知識的理解。

2.生活案例學理化。選擇與日常生活密切相關，所用數學、統計方法比較典型的實際案例進行實踐。學生通過對這些現實對象的信息提煉、分析、歸納、翻譯，用數學、統計語言精確地表達對象的內在特征，借助于計算機編程，運用數學演繹推理、統計歸納方法進行分析和求解，使學生深化對所研究問題的認識，提高其解決實際問題的能力。

對照實踐教學體系，學院進一步制定實踐課程教學大綱，細化過程化考核方式，編寫實踐教學系列指導手冊，主要包括專業認識實習指導手冊、統計調查實習指導手冊、課程（數學建模）實習指導手冊、專業應用實習指導手冊、大學生創業基礎實習指導手冊、專業技能實習指導手冊、專業綜合訓練實習指導手冊以及畢業實習指導手冊。

（三）搭建一個“支撐實踐教學”的軟硬件平臺

搭建滿足實踐教學需求的軟硬件平臺既是學生掌握數據采集、處理與分析技能、計算機軟件應用技能的必備條件，也是達到預期實踐教學效果的重要保障。為此，主要加強以下三方面建設。

1.建設全程探究化實驗實踐中心。學院多渠道吸納資金，改善數學與統計學實踐教學的硬件環境，建立調查咨詢中心、經濟與統計教學實踐中心和大數據實驗中心，購置R及python、SAS、MatLab、Lingo、Spark等各種數學、統計、數據可視化及大數據分析軟件，為學生創設真實數據調研、采集、提取、訪談及分析等全流程實驗實踐體驗環境。

2.建設聯動多元化行業實踐基地。學院與互聯網、IT、經濟、商業、金融、教育、統計等相關企業或政府部門共建校外實踐基地，通過項目驅動、實踐驅動、平臺驅動等模式深化校企、政學、研學等行業合作，與華海財產保險股份有限公司、天津市統計局、國家統計局濱海新區調查隊、中經數（北京）數據應用技術研究院等企業、政府和研究所建立實訓實踐基地13個，為學生實習實踐、數據共享、實際場景體驗等提供了真實的場所，提升了學生數學建模與數據分析等方面專業技能和自主探究、獨立思辨的能力。

3.建設智能可視化實踐教學平臺。學院充分運用現代信息技術，以“便于學生自主實踐，利于教師輔助教學”為原則，貫徹“穩固基本技能—突出專業技能—提升創新能力”三位一體的設計理念，開發一個集“加深知識理解、提高動手實踐能力、培養學生創新、創業精神于一體”的“數統天下”實踐教學平臺，即數學與統計學共享實踐教學平臺，見圖3。與上海南康科技有限公司合作建設了基于云聯絡專家（NK3C）的數據采集與分析實踐教學平臺。教師將實踐材料、學習要求及其他學習資料上傳到該教學網絡平臺，學生借助平臺可隨時隨地瀏覽學習、討論，實現資源共享、多重交互、自主探究、協作學習，同時通過學生學習可視化圖像便于教學管理與監測，提高實踐教學效果。

（四）開辟一條“基于第二課堂開展實踐教學”的有效途徑

第二課堂是第一課堂的延伸與創新，對于培養理學類專業學生的綜合能力具有獨特的優勢。學院整合學科競賽、實習基地、大創計劃項目、學生社團、教師科研、社會實踐、互聯網平臺等教學資源，并將其與第一課堂相鏈接，開拓學生創新思維，提高創新能力。為了做“實”第二課堂，主要從以下兩方面加強建設。

1.學科社團。樹立以“學生”為中心的實踐教學理念，充分挖掘學生的潛力，發揮數學聯社、統計聯社等學生社團組織的核心作用，鼓勵學生在參與學科競賽、項目研究、讀書沙龍等第二課堂活動過程中，培養其自我管理、自主探究、獨立思辨的綜合創新能力。

2.學科資源。采取系統化、科學化的設計理念，將全國大學生數學建模競賽，統計建模競賽，數據挖掘競賽，市場調查與分析大賽，SAS軟件大賽等學科競賽，國家、市、校三級“大創計劃”項目，橫向課題等項目研究，建模方法研讀，數據分析研讀等讀書沙龍以及數據分析師、精算師等職業資格考試有機地融為一體，相互支撐，多角度、全方位提高學生的發現、分析、解決問題的綜合創新能力[7]。

（五）制定一套確保實踐教學體系有效運行的保障機制

保障機制既是維持實踐教學體系有效運轉的潤滑劑，也是保證實踐教學取得預期效果的必備條件。學校及基層教學組織從制度、場所等全方面做好運行保障。

1.運行機制。在學校層面，建立組織參加全國大學生數學建模競賽、全國大學生統計建模競賽、市場調查與分析大賽、數據挖掘大賽、SAS軟件大賽等學科競賽章程。在學院層面，制定理學院實習教學管理規定、上機教學質量標準以及實驗教學質量標準；組織實施三級“大創計劃”項目的管理細則與實施方案；制定開展讀書沙龍活動的管理辦法；簽署校企合作框架協議等。

2.激勵機制。將學生參加競賽獲獎、項目研究、資格認證等活動納入綜合素質學分認定范圍，并作為各類獎學金、優秀畢業生評定以及“推免”攻讀研究生的重要參考指標；指導學生參加競賽、項目研究、資格認證等實踐活動作為教師職稱評審、崗位聘任的重要依據。

三、做“強”特色，提高應用人才培養實效

自2013年以來，CMDA實踐教學體系在天津商業大學理學院應用統計學專業進行了教學實踐，在教學實踐過程中，不斷與商業、教育、金融、保險、軟件、統計等行業領域相融合，通過數學建模與設計算法訓練，重點強化學生的類比分析、演繹推理能力；通過數據采集與應用分析訓練，重點強化學生的實踐應用能力和實踐創新能力，并在2018年獲得第八屆高等教育天津市級教學成果獎二等獎，2019年學院獲批天津市三全育人綜合改革試點院（系）實效獎，在實踐檢驗中取得了較好效果。

通過實踐，學生自主學習數學建模、統計建模、調查與數據分析、數學與統計軟件（R、SAS、Matlab、Lingo）應用等方面知識與技能的興趣日漸濃厚，學生的四項核心能力不斷提高。在全國大學生建模競賽、市場調查與分析大賽、SAS數據分析大賽等學科競賽中，學院2人獲全國一等獎，27人獲二等獎，46人獲三等獎；60人獲天津賽區一等獎，118人獲二等獎，學生參賽人數已占學生總數的60%以上。近年來，學院在申報的“大創計劃”項目中，共獲得國家級項目19項，市級項目16項，校級項目30項，其中3個項目的研究成果分別入選第七、八、九屆全國大學生創新創業年會。另外，150多名學生還參與了天津市統計局、河東區文明辦等單位開展的政府績效考核、養老問題、文明社區建設測評等橫向課題研究，參與撰寫了研究報告，發表了研究論文，在問題驅動下自我探究、獨立思辨的創新能力不斷增強。

學生的學習動力不斷增強，學習能力顯著提高，考研或出國深造的積極性越來越高，考研上線率、錄取率也穩步提升。2020年，在學院近四成的考研學生中，有一半學生的成績達到錄取分數線，創造了近年來最好成績。在研究生復試中，由于學生在數學建模、數據分析能力方面的突出表現，又有多名學生考取了中國科學院大學、復旦大學、南京大學、上海交通大學、南開大學等雙一流院校。

同時，學院由于實踐教學體系對接了社會對建模、數據分析人才的旺盛需求，所以學生與社會滿意度不斷提升。據不完全統計，近七成畢業生在互聯網、商業、金融、教育、統計等行業領域找到了從事數據建模與分析、軟件開發等專業對口的工作，就業質量穩中趨好。許多畢業生深深地體驗到：實踐教學對自己理性思維能力的提升幫助很大，在工作中受益匪淺。

四、結語

雖然基于“問題驅動、數統協同、五柱支撐、四年不斷線”的CMDA實踐教學體系在教學過程中取得了初步成效，但是無論在內容上還是在形式上仍不完善，需要與時俱進。教師應在今后的教學實踐中不斷適應社會發展對理學應用人才提出的新要求，進一步豐富實踐教學體系的內涵，探索更有效的運行模式，提高理學應用人才的培養質量。

參考文獻：

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[7]黎勇.轉型發展背景下數學與應用數學專業教育教學體系改革的探索與初步實踐[J].高教論壇，2017（1）.