EXCEL在數理統計課程案例教學中的應用

劉朝林　鐘波　榮騰中

[摘 要]專業碩士學位教育與學術型研究生不同，是以職業需求為目標，以實際應用為導向，以綜合素養和應用知識與能力的提高為核心；在教學內容方面要求理論與實際應用相結合，突出案例分析和實踐研究。本文通過對EXCEL軟件在數理統計課程案例教學中的靈活應用，利用EXCEL統計軟件及時對案例進行統計分析，讓學生較快地掌握統計方法的應用，使課堂教學生動，達到激發學生的學習興趣、提高教學效果的目的，并能滿足專業碩士學位教育的要求。

[關鍵詞]專業碩士 數理統計 教學案例 EXCEL

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）08-0053-02

一、專業碩士教育在我國研究生教育中的地位和作用

學術型碩士教育以培養教學和科研人才為主，而專業碩士學位教育與學術型研究生不同，是以職業需求為目標，以實際應用為導向，以綜合素養和應用知識與能力的提高為核心。為盡快培養大批具有創新能力、創業能力和實踐能力的高層次專門人才，我國自2009年起擴大了招收以應屆本科畢業生為主的全日制碩士專業學位范圍，并且在今后一個時期專業學位研究生教育將是國家大力扶持和積極引導的發展重點。

二、數理統計在專業碩士教育培養中的特點

數理統計作為高校研究生解決工程問題的一種計算工具，學會整理統計已成為工科學生必須具備的基本素質。數理統計學在數據挖掘、機器學習、經濟管理、可靠性工程、人文社會、教育與心理學、人口學等若干領域中有著廣泛應用。然而，傳統的數理統計課程教學重在內容的介紹、理論的推導、定理的證明，使得學生對該課程產生枯燥、難學、無用的感覺，最后是厭學的狀態。案例教學是一種理論聯系實際、融知識傳授、能力培養、素質教育于一體的教學方法。通過案例把學生引導到實際問題中，在分析與討論的基礎上，提出解決問題的途徑和基本方法。案例教學能讓學生產生解決實際問題的成就感，大大提高學生的學習興趣，并讓數學課變得好玩、好學、有用。

三、EXCEL在數理統計教學中的作用

由于當代社會正處于“信息爆炸”的時代，承載信息的數據動輒成千上萬，因此，面對一個實際問題，即使有豐富的數理統計知識，如果沒有計算能力，也無法進行統計分析。幸運的是，隨著計算機技術的發展，大多數的統計計算都能通過統計分析軟件加以完成。數理統計課程案例教學在教學形式上靈活多樣，能充分利用統計軟件、教學軟件等多媒體教學工具，以增強學生的興趣和愛好，提高學習積極性。

在現有的統計軟件中，EXCEL軟件被廣大的統計工作者和非統計工作者使用，由于其具有的普遍性、操作方便、易學、易用的特點成為眾多非統計專業學生進行統計分析的首選。[4，5]它提供了從函數、分析工具庫、加載宏到數據透視表和數據透視圖的多種數據分析方法。Excel為用戶提供了一組數據分析工具，如方差分析、描述統計、直方圖、回歸、抽樣、假設檢驗等，能較快完成表的制作、統計、分析以及數據的處理，具有較強的分析能力。在使用時只需為每一個分析工具提供必要的數據和參數，該工具便會使用相應的函數，計算并顯示相應的結果。在設計數理統計學教學內容時，依據Excel的各種數據分析功能可方便地將相應的Excel軟件具體操作步驟設計到各章節的教學內容中。

四、EXCEL在專業碩士數理統計課程案例教學中的應用

案例教學法主要采用對話式、討論式和啟發式的方法進行教學，是在教師指導下，組織案例，把學生引導到實際問題中去，進行學習、研究、通過分析、討論找到解決問題的方法。案例是一個實際情況的描述，它一般要涉及一個決策問題。教學案例是適應教學目標的需要，圍繞一個或幾個問題，在對實際調查后所作的客觀書面的描述，用以提高學生思考問題、分析問題和解決問題的能力。在教學中使用案例教學法來闡述基本概念、基本理論，講解統計方法，將理論教學與實際案例結合起來，使課堂講解生動，能激發學生的學習興趣，提高教學效果。

在數理統計案例教學過程中，通過作圖散點圖對數據產生基本認識，使學生掌握對數據特征的初步判斷，通過描述性統計分析讓學生對數據進行基本的統計分析，通過回歸分析實現預測和控制，是教師進行案例教學的幾個關鍵知識點。下面我們以具體例子來演示在專業碩士數理統計課程案例教學中如何使用EXCEL。

某大型牙膏制造企業為了更好地拓展產品市場、有效地管理生產數量，公司董事會要求銷售部門根據市場調查，找出公司生產的牙膏銷售量與廣告投入之間的關系，從而預測出在不同廣告費用下的銷售量。為此，銷售部門的研究人員收集了過去30個銷售周期（每個銷售周期為4周）公司生產的牙膏的銷售量和廣告投入費用，數據如下表所示：

（一）用EXCEL作散點圖

散點圖的畫法：將廣告費用和銷售量輸入到OFFICE 2007版本的EXCEL數據框中，選中所有數據和數據名稱，點擊“插入-圖表-散點圖-僅帶數據標記的散點圖”，進行適當格式調整，即可生成散點圖1：

（二）用EXCEL進行描述性統計分析

對EXCEL2007軟件，通過加載宏，啟用公式分析工具箱。在EXCEL2007中選中所有銷售量數據，點擊：“數據-數據分析-描述統計”，在描述統計框的輸入區域確定分析數據的范圍，選中“匯總統計”復選按鈕，然后確定，即可得描述性統計數據分析結果，如：平均值：8.383，標準差：0.124，中位數：8.390，眾數：8.750，標準差：0.681，方差：0.464等。

（三）用EXCEL進行回歸分析

為了預測在不同廣告投入下牙膏的銷售量，可以對銷售量進行回歸分析。其中，選擇廣告投入為自變量，銷售量為因變量。

在EXCEL中，將廣告投入數據放入第一列，牙膏銷售量放入第二列，點擊“數據-數據分析-回歸”，在“Y值輸入區域”輸入“$B$1：$B$30”，在“X值輸入區域”輸入“$A$1：$A$30”，選中“殘差圖”復選按鈕，點“確定”進行回歸分析，可得回歸統計結果，回歸模型的方差分析，回歸系數的估計，殘差圖等。結果如圖2所示：

五、結論

本文通過EXCEL軟件在數理統計課程案例教學中的靈活應用，能夠讓教師形象、直觀地向學生演示如何進行統計分析，把分析問題、建模和求解問題融為一體，使學生掌握對統計理論的學習，統計方法的應用，實現學以致用的目的。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 教育部教研[2009]1號：關于做好全日制碩士專業學位研究生培養工作的若干意見[C].

[2] 張志紅，潘紫微.產學研合作培養模式的探索[J].高等工程教育研究，2011，（4）：132-136.

[3] 畢淑娟，張俊超.《概率論與數理統計》課程案例教學法探析[J].繼續教育研究，2012，（2）：154-156.

[4] BruceJoyce，MarshaWeil，EmilyCalhoum著，荊建華，宋富鋼，花清亮譯.教學模式[M].北京：中國輕工業出版社，2009.

[5] 黨瑋.巧用Excel軟件解決數理統計問題[J].統計與決策，2007，（1）：132-133.

[責任編輯：左 蕓]