基于OBE理念的“多元統計分析”教學改革研究

劉黨社

摘? ? 要：多元統計分析作為提供多指標高維數據統計分析工具與方法的課程，是高校理工類與人文社科等專業的主要統計方法課程，課程講授的主要方法是大數據時代的重要數據分析工具。文章從當前多元統計分析課程教學中存在的主要問題出發，以OBE理念為指導，從教學目標、教學設計與教學考核評價等方面提出了課程教學改革的思路。

關鍵詞：多元統計分析;OBE理念;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）01-0018-03

多元統計分析是研究多變量總體的數量特征與規律的統計學分支學科，是統計學類、數學類專業的專業核心課程，本課程所講授的主要方法如聚類分析、判別分析、主成分分析、因子分析、對應分析等，廣泛應用于經濟、管理、地質、醫學、教育學、心理學、社會學等領域。近年來，隨著大數據時代的來臨，聚類分析、判別分析方法在研究數據分類與識別等方面獲得廣泛應用，主成分分析與因子分析作為常用的數據降維技術，在數據分析領域進一步拓展，多元統計方法已經成為大數據時代數據挖掘與數據分析領域的核心方法。

然而，由于課程內容涉及高維數據處理、矩陣代數計算、較為深奧的概率統計知識以及抽象的數學概念，實際應用中還需要借助計算機軟件完成計算分析等因素，在傳統以知識傳授為主要目標的教學過程中，教學效果并不能令人滿意。OBE教育理念強調學習成果，在確定學生要達到的學習成果基礎上，根據學習成果按照反向設計原則分階段對教學過程設計并在教學進程中評價，以評價結果為依據，適時修改、調整教學以促進學習成果的達成[1]。在“多元統計分析”教學中引入OBE理念，以OBE理念指導、改革教學過程，促進教學效果有著重要的現實意義。

一、“多元統計分析”教學存在的問題

作為在諸多大學本科專業開設的統計類課程，目前有關“多元統計分析”教學的研究也比較多，但大多數研究和課程教學實踐仍以傳統教學理念為指導，強調遵循規定的教學進程，以知識傳授為目標，注重教學過程等，學生的學習效果并不盡如人意，總結起來，主要存在以下幾方面問題。

（一）教師面臨講清楚方法原理或突出實踐操作的兩難選擇

多元統計方法處理的是多指標、高維度數據，課程內容涉及較深奧抽象的線性代數、概率統計等數學知識，同時在方法實踐中需要借助計算機軟件實現，所以在教學過程中，教師要講清楚各種多元統計方法的數學原理、統計思想和軟件應用，都需要花費相當的課時，而對于大多數非數學、非統計學類專業學生來說，學好其中一個方面都已經很難。因此在實際教學過程中，大多數教師都面臨著在有限的教學課時內講清楚方法原理還是實踐操作的兩難選擇：講清楚了方法原理與統計思想，就很難有時間講軟件操作，導致學生不能學以致用;而簡化多元統計方法原理與統計思想的講授，注重軟件實踐操作又導致學生會用軟件實現多元統計方法但看不懂軟件結果或者對結果解釋出錯。這個兩難選擇的結果也是目前課程教學中最普遍的問題：例如，在一些已發表的運用多元統計方法的論文中常有方法誤用與軟件結果解釋錯誤等問題，如使用定性數據進行歐氏距離聚類，使用樣本量小于指標個數的數據進行主成分分析、對主成分分析誤用方差最大化旋轉等違反方法基本要求的錯誤。

（二）課程考核方式單一

考核是檢驗教學與學習效果最直接有效的方式，也是指導、激勵學生學習的重要手段，而目前的“多元統計分析”課程考核方式主要是期末一次性考試：在將本課程作為必修課的專業中，由于大部分高校仍以傳統教學理念為主導，要求必修課一般為筆試閉卷形式考試，因此閉卷考試仍是目前最主要的考核方式;而在作為選修課專業的高校，由于教師對選修課的自由度較大，考慮到課程數學原理較難，大部分教師選擇以開卷或結課論文形式考核。無論是選擇閉卷考試或是結課論文考核，單一的形式都具有明顯的弊端：閉卷考試受考試形式所限重在考察課程的理論知識而無法考察應用方面，教學過程中學生必然將學習、復習的重點放在理論知識學習方面，對多元統計方法的軟件實現以及實際應用學習不足;而以結課論文形式考核強調對多元統計方法的應用，但單一的結課論文形式會使得學生只注重會操作軟件能出結果，以為能“跑程序”跑出結果就是掌握了多元統計方法，而對方法原理與統計思想比較欠缺，這也是軟件結果的解釋錯誤、方法誤用等問題產生的主要原因。

（三）理論教學與實踐教學結合不夠合理

近年來，隨著素質教育、能力教育理念的深入，實踐教學在多元統計教學中得到重視，越來越多的教師在授課過程中引入多媒體教學、案例教學與軟件操作演示等實踐教學，培養學生應用多元統計方法的能力。但是教學過程中對理論教學與實踐教學、傳統教學方式與多媒體教學方式的結合仍存在不合理之處，如教學過程中教師面臨在有限的課時內講原理還是講應用的兩難選擇時，大部分教師難以做到二者均衡，要么是講清楚了原理卻忽視應用統計軟件操作，導致學生對多元統計方法原理基本了解但是不會具體操作應用;要么是簡略講授原理加強統計軟件應用，但是學生對軟件結果不明白不會解釋，甚至不顧多元統計方法使用條件而誤用。

另外在當前的教學過程中常常將理論課與實踐課嚴格區分，一般是先系統上完理論課后集中時間上實驗課，而不是理論課與實驗課有機融合，導致上理論課時，學生面對多元統計方法抽象復雜的數學原理與統計思想，學習上感覺很困難，容易產生對課程的畏難感;而在集中上課的實驗課環節，理論課學習的知識已過去一段時間，學生重點是學習軟件操作實現多元統計方法，導致忽視或遺忘理論課的知識重點，對軟件結果不能正確解釋或誤用方法等。

（四）教學內容與大綱整齊劃一，未與專業有機結合

“多元統計分析”作為統計方法論課程，主要是為各專業各學科提供多指標數據處理與數據分析工具。而不同的學科專業，對多元統計方法的應用有側重，有不同的應用場景。如醫學專業對于判別分析、聚類分析方法應用較多;區域經濟研究中對于主成分分析、因子分析方法應用較多;而在經濟地理研究中對應分析、典型相關分析等方法應用較多等。因此對不同的學科專業在講授多元統計方法時應該結合專業特點，教學內容與教學重點應該有側重有選擇。當前在教學實踐中，多數學校的教學內容和教學大綱除了按照必修課與選修課有所區別外，整齊劃一，并沒有考慮授課專業與學科。這樣的結果使學生難以理解多元統計方法的實際應用，不能有效地將多元統計方法應用到本專業本學科的問題研究中。

二、基于OBE理念的“多元統計分析”教學

改革思路

成果導向教育（Outcome-Based Education，簡稱OBE）也被稱為產出導向、目標導向或能力導向教育，自從1981年美國學者Spady等人提出以來，很快在歐美發達國家獲得的廣泛認可，并已成為國際高等教育主流的教育理念[2]。我國自2013年6月被接納成為《華盛頓協議》簽約國以來，OBE教育理念也逐漸深入到我國高等教育領域，成為近年來國家高等教育改革的主導理念。針對“多元統計分析”課程目前教學中出現的問題，結合OBE理念，本文認為應該從以下幾點入手，改革教學過程，促進教學效果的提高。

（一）根據專業，確定課程目標

OBE理念是以預期的學習成果倒推、分階段設計教學過程并在教學中評價以促進學習成果的達成。因此，確定合適的學習目標是OBE理念首先要解決的問題。而課程學習目標的確定要以學生為中心，考慮學生專業以及課程在專業中的地位，與專業培養目標一致。“多元統計分析”作為為各學科領域提供多指標數據分析工具的方法論課程，在各專業、學科有廣泛而各具特色的應用，因此，以OBE理念為指導，首先需要結合授課學生專業，確定合適課程學習目標。

具體的，對于應用數學類、統計學類專業，多元統計分析是專業核心課程，也是專業內其他課程的先導課或基礎課，如數據挖掘、復雜數據統計分析、統計綜合評價等課程。因此學生學習多元統計分析的目標應該以理解多元統計方法的原理、統計思想為重點，在教學過程中注重對多元統計方法原理講授以及統計思想的解釋。而對于醫學、經濟學、管理學、教育學、心理學等非數學非統計學類專業，多元統計分析主要是為各學科專業提供數量分析工具，以能做多指標數據分析、能正確解釋分析結果為主。因此，學生學習目標應以知道各種多元統計方法能做什么、怎么做、結果怎么樣解釋正確，重在應用。

（二）以課程目標為導向，優化教學設計

在OBE理念下，明確了第一步的課程教學學習目標后，下一步實現學習目標的關鍵是課程教學設計及實現，包括教學內容、教學形式與教學方法。對于“多元統計分析”課程來說，要根據各授課專業學生的課程學習目標來設計不同的教學內容、教學形式和教學方法，而不應該是整齊劃一沒有區分的統一教學大綱、上課內容等。例如，在統計學、數學類專業，“多元統計分析”學習目標應以理解多元統計方法的原理、統計思想為重點，教學內容應該聚焦于各種統計方法的原理介紹甚至部分數學原理推導證明，如在因子分析的教學中，對公因子提取需要給學生講清楚主成分提取的公因子與主成分的關系，在因子簡化時的因子旋轉原理;在判別分析的教學中，需要對距離判別、Fisher判別與Bayes判別的關系做進一步講授;等等。而對于其他專業，學習目標在于會用多元統計方法、能正確解釋方法結果，這些原理性教學內容可以略講甚至不講。在教學方法上，統計學、數學類專業應該以理論課重點講授課程方法的原理與思想為主，實驗課作為補充演示、驗證理論課教學內容;而對其他專業，在教學方法與形式上，應該以理論課與實驗課并重，理論課重點講方法是什么、應用條件、怎么用、結果怎么解釋，以介紹性為主的講授;而實驗課則應該以案例教學形式，選擇與授課學生專業中的問題作為案例，帶領學生實現案例中的多元統計分析過程，正確解釋案例多元統計分析的結果。

（三）以學生為中心，完善課程考核評價體系

考核評價是對教學效果的直接檢驗，也是教師授課和學生學習的“指揮棒”。在OBE教育理念下，課程考核評價體系是促進、保證學習成果的核心和關鍵[3]。不同于傳統教育理念下考核評價以教師教學過程為中心，聚焦于教學內容、形式等，OBE理念是以學生學習應達到的成果為導向，反向設計考核評價體系，以學生為中心，聚焦于學生學習之后在素質、知識和能力等方面所取得的學習成果。對于“多元統計分析”課程來說，基于OBE理念的教學考核評價體系可以從以下幾方面入手。

首先，改革考核方式。包括改革當前教學中以期末閉卷考試或結課論文形式的單一考核方式，將閉卷考試與課程論文相結合[4]，同時變期末一次性考核為階段性考核，在平時作業之外根據課程進程設計階段性的測驗、課程小論文或實驗課考核等，加強“多元統計分析”課程學習過程控制。

其次，根據學生專業優化考核內容與考核重點。多元統計方法在不同的學科專業領域有不同的應用，體現在學習成果上應該有所區別，那么對于不同的專業，課程考核內容與重點也應該有區別。如對于數學類、統計學類專業，考核內容應以學生對多元統計方法原理、統計思想的理解與方法的應用并重;而其他專業則應以多元統計方法的正確運用和解釋為主。

第三，改革教師教學效果評價體系，建立以學生評價為核心的教學效果評價體系。OBE理念聚焦于學生學習成果，學生是學習的主體，教學效果主要從學習后學生素質、知識和能力方面的成果評價。評價人應以在校學生和畢業學生為主體，學校教學管理機構、社會用人單位等為輔，評價內容應聚焦于學生在學習多元統計分析之后，在處理多指標數據統計分析時的能力方面。如在校生應用多元統計方法在做畢業論文、課程設計方面，畢業生工作中處理多指標數據時應用多元統計方法的能力等。

（四）建立“學習目標—教學設計—教學實施—考核評價”閉環系統

OBE理念下課程教學的關鍵核心點在于將課程置于學生專業培養目標之下，以學生畢業后應達到的專業素質和核心能力為導向確定課程教學的實施，構建從課程學習目標確定、教學設計實施到考核評價，再到學習目標修正的循環往復、持續改進的閉環系統，強調學生中心、結果導向。因此，在OBE理念指導下的“多元統計分析”教學過程的每個環節都應該是相互有機聯系的，例如學習目標確定，不僅體現在課程總的學習目標上，如數學類統計學類學習總目標是懂原理與會應用并重，其他專業的課程學習總目標以知道方法是什么、怎么用、會解釋為主;在具體的多元統計教學實施環節，根據專業區別在各環節又有不同的學習小目標、具體目標，考核評價體系也是貫穿于教學實施過程，并根據考核評價對學習目標總目標以及教學各環節的小目標具體目標做持續改進;而考核項目、評價體系設計也和學習目標、教學設計實施相關聯，最終各環節環環相扣，形成學習目標、教學過程動態調整、教學質量持續改進的有機閉環系統[5]。

三、結論

隨著大數據時代的來臨，對多指標高維數據的挖掘、數據處理、統計建模分析等應用越來越廣泛，“多元統計分析”課程所涉及的主要統計方法在大數據時代有了更為廣闊的“用武之地”，如何使學生更有效地學習并掌握多元統計常用分析方法，在大數據分析中正確使用多元統計方法解釋分析結果，是當前課程教學實踐中必須面對的問題。OBE教育理念正是基于學習成果、學習產出為導向的新型教育理念，與大數據時代強調應用型人才和能力導向的需求不謀而合，本文基于OBE理念對“多元統計分析”課程的教學改革思考正是配合此潮流和我國當下高等教育改革的大背景，希望本文的探討能為促進本課程教學效果提升提供參考。

參考文獻：

[1]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）.

[2]李志義. 解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014，（17）.

[3]孫愛晶，王春娟，吉利萍.基于OBE的課程教學質量評價探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2017，（11）.

[4]譚元元，黃玲花.《多元統計分析》課程教學探討[J].廣西師范學院學報：自然科學版，2016，（4）.

[5]周洪波，周平.基于OBE理念的高校教學模式改革研究 [J].中國成人教育，2018，（4）.