適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)探討

摘 要：文章首先闡明統(tǒng)計(jì)學(xué)與大數(shù)據(jù)的密切關(guān)系，提出Excel是統(tǒng)計(jì)學(xué)課程中最為合適的輔助軟件，再?gòu)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與大數(shù)據(jù)相關(guān)的三個(gè)基礎(chǔ)部分：統(tǒng)計(jì)特征值分析、相關(guān)分析和回歸分析和時(shí)間序列分析，對(duì)課堂中教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)方向進(jìn)行思考。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)計(jì)學(xué);大數(shù)據(jù);Excel;應(yīng)用型人才;大學(xué)教學(xué)

一、與時(shí)俱進(jìn)，將大數(shù)據(jù)內(nèi)容融于統(tǒng)計(jì)學(xué)課堂

隨著時(shí)間的推移，大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)“大數(shù)據(jù)（Big Data）”已經(jīng)不再是一個(gè)陌生的概念，各行各業(yè)都在開(kāi)拓創(chuàng)新，努力跟上大數(shù)據(jù)時(shí)代的潮流。統(tǒng)計(jì)分析方法是大數(shù)據(jù)中重要的處理分析手段，掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)是理解大數(shù)據(jù)分析過(guò)程及分析結(jié)果的基礎(chǔ)。不論數(shù)據(jù)分析、經(jīng)濟(jì)管理還是生物醫(yī)療相關(guān)專業(yè)，不論是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)還是生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方向，但凡是統(tǒng)計(jì)學(xué)課程都有必要在教授專業(yè)知識(shí)的過(guò)程中給學(xué)生講解其中哪些內(nèi)容與大數(shù)據(jù)緊密相關(guān)，大數(shù)據(jù)在相應(yīng)行業(yè)中的應(yīng)用案例，并說(shuō)明這些知識(shí)在其中起到了什么樣的作用。

許多老師會(huì)在第一堂課上給學(xué)生們推薦一些課程相關(guān)書(shū)目，以供學(xué)生在課余生活中充實(shí)自身的知識(shí)。除了專門的統(tǒng)計(jì)學(xué)教材或統(tǒng)計(jì)學(xué)非教材讀物外，其實(shí)大數(shù)據(jù)相關(guān)的科普讀物和紀(jì)錄片也是非常適合在統(tǒng)計(jì)學(xué)課程上推薦的。讀物方面如大數(shù)據(jù)時(shí)代奠基之作，伊恩·艾瑞斯 （Ian Ayres）的《大數(shù)據(jù)時(shí)代思維與決策（Super Crunchers ：Why Thinking by Number is the New Way to Be Smart）》，其中有涉及到許多統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的知識(shí);紀(jì)錄片方面如央視出品的國(guó)內(nèi)首部大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)題材紀(jì)錄片《大數(shù)據(jù)時(shí)代》，這是很好的科普向紀(jì)錄片，適合給對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、對(duì)大數(shù)據(jù)還沒(méi)有太多接觸的學(xué)生們學(xué)習(xí)。統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門基礎(chǔ)性科學(xué)，課程多是安排在大一學(xué)習(xí)，從沒(méi)有過(guò)多晦澀的專業(yè)性知識(shí)開(kāi)始了解統(tǒng)計(jì)學(xué)課程能使學(xué)生更好的接受未來(lái)的學(xué)習(xí)。

二、統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與大數(shù)據(jù)相關(guān)的三個(gè)基礎(chǔ)部分

如今大數(shù)據(jù)分析工具多種多樣，如Microsoft HDInsight、 Skytree、Spark等一些頂級(jí)大數(shù)據(jù)分析工具，對(duì)于非與數(shù)據(jù)相關(guān)的專業(yè)來(lái)說(shuō)，未來(lái)工作上去做專門數(shù)據(jù)分析的概率也小，因此課堂中并不太需要接觸這類工具。不過(guò)既然設(shè)置了統(tǒng)計(jì)學(xué)這門課程的專業(yè)，那此方向的工作就肯定是會(huì)和數(shù)據(jù)（或者說(shuō)數(shù)字）打交道，綜合考慮，我認(rèn)為對(duì)于不論是統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)或非統(tǒng)計(jì)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，統(tǒng)計(jì)學(xué)課程中用Excel軟件作為數(shù)據(jù)分析工具來(lái)輔助課堂講解都是合適的：因?yàn)槿绻墙y(tǒng)計(jì)專業(yè)的學(xué)生，他們有其他專門的統(tǒng)計(jì)軟件課程，所以在統(tǒng)計(jì)學(xué)這門基礎(chǔ)課上是否要根據(jù)專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件來(lái)授課并不是必須的;而非統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，專業(yè)上是不需要做數(shù)據(jù)分析工作的，但是又需要對(duì)數(shù)據(jù)分析有一定的了解，所以專業(yè)性比較強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析軟件就并不太適合。Excel作為非常普遍、廣泛應(yīng)用在各個(gè)公司中的基礎(chǔ)辦公軟件，又有很好的數(shù)據(jù)分析功能，顯然是一個(gè)相當(dāng)合適作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析入門的選擇。

（一）統(tǒng)計(jì)特征值分析

統(tǒng)計(jì)特征值分析屬于描述統(tǒng)計(jì)的部分，其中內(nèi)容主要包括統(tǒng)計(jì)平均數(shù)分析和標(biāo)志變動(dòng)度分析，要求學(xué)生掌握眾數(shù)、分位數(shù)、平均值的計(jì)算公式及應(yīng)用和標(biāo)志變異分析的各種方法，包括標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)的應(yīng)用。

音樂(lè)軟件是根據(jù)什么來(lái)進(jìn)行每日推薦的？怎樣能保證球隊(duì)獲得高分？統(tǒng)計(jì)特征值能幫助我們回答這些問(wèn)題，這些指標(biāo)的運(yùn)用也是統(tǒng)計(jì)學(xué)中對(duì)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析手段。課堂中，除了講明這些統(tǒng)計(jì)特征值的具體運(yùn)算過(guò)程及其含義，還可以根據(jù)Excel向?qū)W生進(jìn)行操作演示，使學(xué)生掌握應(yīng)用Excel工具軟件計(jì)算各種平均指標(biāo)和變異分析指標(biāo)。首先，可通過(guò)Excel中的函數(shù)進(jìn)行快速運(yùn)算，常用函數(shù)有MEDIAN函數(shù)、MODE函數(shù)、VAR函數(shù)、STDEV函數(shù)、FREQUENCY函數(shù)等等。其次，Excel的數(shù)據(jù)處理除提供很多統(tǒng)計(jì)函數(shù)外，還提供應(yīng)用“數(shù)據(jù)分析”工具來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的功能。使用這個(gè)工具必須加載相應(yīng)的宏后才能使用，可在 “加載宏”對(duì)話框窗口中，分別勾選“分析工具庫(kù)”“分析工具庫(kù)-VBA”選項(xiàng)，就可運(yùn)行數(shù)據(jù)分析工具中的“方差”、“協(xié)方差”、“描述統(tǒng)計(jì)”進(jìn)行分析。

（二）相關(guān)分析和回歸分析

相關(guān)分析是研究?jī)蓚€(gè)或兩個(gè)以上處于同等地位的隨機(jī)變量間的相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析方法，回歸分析是確定兩種或兩種以上變量間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。相關(guān)分析側(cè)重于發(fā)現(xiàn)隨機(jī)變量間的種種相關(guān)特性，回歸分析則側(cè)重于預(yù)測(cè)。

相關(guān)關(guān)系在大數(shù)據(jù)時(shí)代是非常被看重的，也是極具價(jià)值的，在大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)臨前很久，相關(guān)關(guān)系就已經(jīng)被統(tǒng)計(jì)學(xué)家證明在許多領(lǐng)域都是有極大用途的。然而，由于過(guò)去互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等等的技術(shù)還沒(méi)達(dá)到現(xiàn)在的水平，許多數(shù)據(jù)難以收集且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，能運(yùn)用的數(shù)據(jù)量少，相關(guān)分析沒(méi)有被很好的重視起來(lái)。如今相關(guān)關(guān)系和回歸分析在大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，比如，零售企業(yè)可以監(jiān)控客戶在店內(nèi)的走動(dòng)及選擇商品的情況，將得到的數(shù)據(jù)與交易記錄結(jié)合以此來(lái)分析，從而指導(dǎo)商品銷售及貨品的擺放; 音樂(lè)元數(shù)據(jù)公司Gracenote擁有通過(guò)采用智能手機(jī)和平板電腦內(nèi)置的麥克風(fēng)識(shí)別用戶電視或音響中播放的歌曲的技術(shù)，除此之外還能檢測(cè)掌聲或噓聲等反應(yīng)，甚至還能檢測(cè)用戶是否調(diào)高了音量，根據(jù)這些數(shù)據(jù)就可以研究用戶真正喜歡的歌曲，聽(tīng)歌的時(shí)間和地點(diǎn)。

課堂中需要給學(xué)生講明白相關(guān)分析和回歸分析的意義，要求學(xué)生掌握相關(guān)圖的繪制和相關(guān)表的編制，直線相關(guān)系數(shù)和非直線相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，如何判斷現(xiàn)象之間的相關(guān)類型，以及回歸方程的建立。使學(xué)生能提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，若在工作中接觸到大數(shù)據(jù)中的此類分析時(shí)，能明白其中原理而游刃有余。在計(jì)算方面，沒(méi)有必要去要求學(xué)生通過(guò)計(jì)算器甚至是筆算去完成相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，而應(yīng)使學(xué)生能應(yīng)用Excel進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的計(jì)算和回歸分析。對(duì)于相關(guān)分析可以直接利用Excel相關(guān)系數(shù)函數(shù)CORREL（相關(guān)）或PERSON（皮爾遜積距相關(guān)系數(shù)），也可運(yùn)行數(shù)據(jù)分析工具中的“相關(guān)系數(shù)”進(jìn)行分析。其次，回歸分析按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類，對(duì)應(yīng)的函數(shù)也不同，常用的函數(shù)LINEST函數(shù)、SLOPE函數(shù)、INTERCEPT函數(shù)、FORECAST函數(shù)等，也可運(yùn)行數(shù)據(jù)分析工具中的“回歸”進(jìn)行分析。

（三）時(shí)間序列分析

時(shí)間序列分析就是發(fā)現(xiàn)一組時(shí)間序列數(shù)據(jù)的變動(dòng)規(guī)律并用于預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，常用于銷售預(yù)測(cè)，通過(guò)將銷售分解為趨勢(shì)、周期、時(shí)期和不穩(wěn)定因素四部分來(lái)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。時(shí)間序列數(shù)據(jù)是最為常見(jiàn)的一類數(shù)據(jù)，是在不同時(shí)間上收集到的數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)是按時(shí)間順序收集到的，用于描述現(xiàn)象隨時(shí)間變化的情況，比如，描述服務(wù)器運(yùn)行狀況的Metrics數(shù)據(jù)、企業(yè)銷售數(shù)據(jù)、匯率、股價(jià)、氣象和天文數(shù)據(jù)等等。

時(shí)間序列模型也常用于電力大數(shù)據(jù)分析。智能電網(wǎng)如今已經(jīng)做到了終端，也就是所謂的智能電表，智能電能表能采集多種參數(shù)，包括頻率、電壓、電流等。智能電表的應(yīng)用更方便了時(shí)序數(shù)據(jù)的收集，產(chǎn)生巨大的可分析數(shù)據(jù)量。通過(guò)電網(wǎng)可以每隔一定時(shí)間制動(dòng)收集一次數(shù)據(jù)，由此形成的時(shí)序數(shù)據(jù)可以用來(lái)預(yù)測(cè)客戶的用電習(xí)慣及未來(lái)一定時(shí)間里整個(gè)電網(wǎng)的可能用電量。

時(shí)間序列預(yù)測(cè)法其實(shí)是一種回歸預(yù)測(cè)方法，在Excel中做時(shí)間序列分析，可以直接利用上文“相關(guān)分析和回歸分析”中提及的函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。另外，也可運(yùn)行數(shù)據(jù)分析工具中的“移動(dòng)平均”、“指數(shù)平滑”進(jìn)行分析。課堂中使學(xué)生掌握時(shí)間序列的種類和編制原則，以及時(shí)間序列的各種分析指標(biāo)，預(yù)測(cè)方法可結(jié)合Excel向?qū)W生們介紹直線趨勢(shì)模型、二次拋物線模型、指數(shù)曲線模型等。

三、結(jié)語(yǔ)

許多統(tǒng)計(jì)學(xué)教材中的案例已十分老舊，部分經(jīng)典的案例仍可再課堂中使用，同時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)教師也需要時(shí)刻關(guān)注時(shí)代的發(fā)展，注意及時(shí)了解跟上時(shí)代的現(xiàn)實(shí)案例，能在課堂中及時(shí)給學(xué)生補(bǔ)充新的信息，以保證學(xué)生能在有限時(shí)間的課堂中真正從中學(xué)習(xí)到與時(shí)俱進(jìn)的有用知識(shí)。另外，建議統(tǒng)計(jì)學(xué)課程安排在每位學(xué)生都能有一臺(tái)電腦的機(jī)房上課，這樣方便學(xué)生在老師用Excel演示完課程內(nèi)容所對(duì)應(yīng)的操作后，學(xué)生們能自己在電腦上及時(shí)鞏固相應(yīng)操作。

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基金項(xiàng)目：本文為廣州工商學(xué)院2018年度校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“大數(shù)據(jù)與應(yīng)用型本科統(tǒng)計(jì)學(xué)相兼容的教學(xué)模式創(chuàng)新研究”（編號(hào)：ZL20181121 ）及廣州工商學(xué)院2018年度統(tǒng)計(jì)學(xué)重點(diǎn)課程項(xiàng)目（編號(hào)：2018KC-008）的階段性研究成果。

作者簡(jiǎn)介：張?zhí)焓妫?992- ），女，漢族，江西信豐人，碩士研究生，講師，研究方向：統(tǒng)計(jì)方法與數(shù)據(jù)分析。