面向能力的應用統計人才培養需求分析和模式研究

賈 祥 武小悅 吳昕陽

（國防科技大學系統工程學院 湖南·長沙 410073）

0 引言

統計學是搜集、分析、表述和解釋數據的科學與藝術，已廣泛應用于經濟、商務、金融、生物、醫療和工業工程等眾多領域。應用統計學是現代統計學的重要類別。2018 年教育部頒布的《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》[1]（簡稱《國標》）明確指出：“應用統計學是以各個不同領域的具體數量為研究對象，著重培養學生掌握在某一特定領域從事統計工作的知識和能力。其培養目標是培養掌握該特定領域相關學科的基礎知識和統計學的基本思想、基本方法以及相關的計算機技術，能夠較好地將該特定領域的專業知識和統計方法結合在一起進行研究并加以應用的人才”。

隨著以大數據、人工智能等信息技術為代表的第四次技術革命的興起和發展，對具備數據統計分析能力的人才需求越來越大。但傳統的應用統計學教學存在“重視理論講授、忽視應用實踐”的問題，造成學生只知道統計概念和相關方法，卻不知如何應用統計解決實際問題。這樣的培養模式顯然不能滿足社會的需求。近年來，隨著能力導向教育理念的普及，以及“高階性、創新性、挑戰度”金課建設的推動，以統計思維培養和統計應用能力提升為著力點的應用統計學課程改革和培養模式研究也在如火如荼地開展。韓勝娟[2]認為統計思維是在學習和應用統計方法的過程中逐漸形成的一種思維模式，要實現統計教學從單方面統計基本知識傳授向注重統計思維能力培養方向轉變，需要在統計教學理念、教學內容、教學方法及考核方式等眾多方面進行適應性變革；周巧娟[3]針對概率統計思維與應用能力的培養，聚焦思維結構智力理論，構建了思維型課堂，改進了教學環節；周傳頌[4]認為在大數據背景下，培養出應用型、創新型統計專業人才，學會用大數據手段、方法處理統計問題是統計專業培養目標的內在要求，也對專業教師綜合能力提出更高要求；宗占紅[5]針對本科生統計分析能力培養，提出了“一個目標、三個環節”本科生統計分析能力培養模式，其中一個目標指培養學生利用統計學知識處理實際問題的應用型統計分析能力，“三個環節” 指在教學與學習環節采取改進措施的同時，增加實踐環節；金美玲等[6]指出在當前的統計思維培養方面存在課程教學目標不明確、課堂教學方式單一、課程考核方式陳舊等問題，并提出了調整統計學教學內容、變革統計學教學及考核方式、通過案例式教學強化統計技能實踐等提升應用能力的途徑。

圖2 本文提出的能力需求與綱要和國標要求的對應關系

本文針對我校“應用統計學”課程，以培養具有應用統計能力的人才為目標，通過分析本科生的應用統計能力需求，牽引培養模式研究，為應用統計人才的培養提供新的思路。

1 應用統計能力需求分析

針對具有應用統計能力的人才培養模式研究，首先應該分析人才的應用統計能力需求。美國統計學會發布的《統計學本科專業指導性教學綱要》（簡稱“綱要”）將統計學本科專業學生應掌握的知識和技能歸納為統計方法和理論、數據操作和計算、數學基礎、統計實踐和特定領域知識五個方面。[7]國標中對統計學專業類人才培養的基本要求包括統計理論基礎和外語水平扎實、掌握統計學的基本思想和收集數據的方法、掌握計算機的基礎知識并能熟練應用統計軟件、具有理論聯系實際的能力、掌握資料查詢獲取相關信息的基本方法，此外應用統計學專業要加強利用特定統計方法解決特定領域問題的能力。通過借鑒這些綱要和國標，我們結合我校的實際情況，從業務能力和職業道德培養兩個方面，提出了應用統計人才的能力需求，如圖1 所示。

在業務能力方面，從根本上看，我們認為學生的應用統計能力需求來自于未來的任職崗位工作要求，其重點是能夠解決工作中的實際問題。考慮到對于一個實際的統計問題，通常按照“統計設計—統計調查—統計整理—統計分析”的過程[8]進行分析和求解。因此，學生的應用統計能力應包括統計建模、數據收集、統計分析和軟件操作能力。其中，統計建模指的是學生通過查詢相關資料，包括外文資料，從而獲取實際問題所屬領域的背景知識，并從統計理論的角度對問題進行建模；數據收集指的是學生通過統計調查或者網絡搜集，收集足夠的數據支撐后續研究；統計分析指的是學生在掌握統計學的基本思想后，根據具體問題熟練應用各種統計方法解決實際問題；在數據收集和統計分析過程中，學生可能會用到R、Python 和SPSS等各種相關統計軟件，這就需要培養學生的軟件操作能力。通過上述分析，易知本文提出的四種應用統計能力，實際上也與綱要和國標所要求的能力是吻合的，其對應關系如圖2 所示。

圖1 應用統計能力需求

除了業務能力之外，我們認為盡管我校培養的學生不會從事專業的統計工作，但主要任職于軍事崗位，其統計分析工作事關國防和軍隊建設，仍然需要良好的統計職業道德。為此，也需要培養學生養成基本的職業準則，納入應用統計能力培養需求，可通過在課堂教學中強化思政教育促進學生統計職業道德的養成。

綜上所述，本文提出的應用統計能力需求，既能對照綱要和符合國標的要求，也考慮到了我校的實際情況，因此是可行的。

2 應用統計人才培養模式研究

在應用統計人才培養需求分析的基礎上，進一步研究能力導向的應用統計人才培養模式。為此，我們提出了“以教學目標重塑為根本、以課程建設更新為基礎、以教學方式革新為核心、以實踐能力提升為關鍵、以考核方式改革為重點、以教學效果評價為反饋”的“六位一體”培養模式，如圖3 所示。

圖3 能力導向的“六位一體”培養模式

2.1 以教學目標重塑為根本

面向能力的應用統計人才培養，需要以能力產出為導向，摒棄傳統的以教師講授知識為主的“灌輸式”培養，把培養出能解決實際統計問題的應用型人才作為終極目標。這就要求教師圍繞能力導向重塑教學目標，并貫穿于人才培養的全過程，重新設計教學方式，激發學生自主學習的積極性和創造性，著力培養學生的統計思維，讓學生真正感受到“一切以數據說話” 的統計魅力。

2.2 以課程建設更新為基礎

課程建設是人才培養的基礎，面向能力的應用統計人才培養，要求教師持續更新課程建設，從而與時俱進，不斷滿足新形勢和新技術帶來的新要求。課程建設的持續更新，應包括教師能力和課程資源兩個方面。在教師能力方面，由于新的統計技術日新月異，新的統計軟件層出不窮，新的統計問題源源不斷，為了培養合格的應用統計人才，需要在夯實學員統計理論基礎的同時及時補充新的統計方法，這就要求教師也要及時“充電”，而非固步自封。在課程資源方面，要注意更新教學內容和案例素材，滿足新技術發展對學員能力的需求。例如，在傳統的“應用統計學”課程中，統計調查和抽樣技術是重要章節，其中統計調查主要講述調查的各種組織方式、調查問卷的設計和發放，以及數據的收集和整理等，抽樣技術重點講述簡單隨機抽樣、分層抽樣、整群抽樣和系統抽樣等各種抽樣方法的概念、參數估計以及樣本量分配等。在大數據時代以前，搜集數據相對比較困難，因而抽樣技術的誕生和發展迎合了社會發展的需要。但隨著大數據時代的到來，數據搜集和存儲技術突飛猛進，抽樣技術的應用重要性大大降低。因此，為了迎合大數據技術的發展對學員應用統計能力的需求變化，我們減少了抽樣技術的課時，只是探討了各種抽樣方法的概念和適用性，同時增加了分類、聚類等機器學習算法的課時。再比如，今年全球都經歷了新冠肺炎疫情，應對疫情的一個重要方面是通過病例數據分析疫情的傳播鏈路、病毒致死率等特征，這涉及到描述性統計、參數估計等統計知識的應用，為此我們可以廣泛收集疫情方面的案例數據，并在課堂上與學生討論，從而激發學生學習的興趣。

2.3 以教學方式革新為核心

面向能力的應用統計人才培養，必須在教學方式上進行革新。教師需舍棄傳統的“教師講授、學生旁聽”這種側重理論推導的單方面授課方式，靈活運用案例式、研討式、啟發式、線上線下混合式等多種教學方式，從案例切入，充分發揮學生學習的“主人翁”精神，組織學生研討，啟發學生思考，從而在課堂上淡化理論推導，突出實踐特性，引導學生在真實的、趣味的、綜合的案例情景中，學習統計方法，解決統計問題，感受統計魅力，激發學生的自主性和積極性。例如，在描述性統計這一章節的授課中，可依托收集的新冠疫情病例數據，在介紹收集到的數據類型和特點后，組織學生討論可以通過哪些圖表方式進行描述性統計。在討論過程中，對于教學大綱中要求的知識點，如果發現學生沒有掌握，就可以進行重點講授。對于討論到的各種描述統計方法，引導學生在課堂上現場進行操作，并進一步啟發學生思考哪些描述統計方式的展示效果更佳。通過這樣的教學方式，學生可以真正感受到統計的應用場景、各種理論方法的適用性，以及相應的軟件操作方法。

2.4 以實踐能力提升為關鍵

面向能力的應用統計人才培養，除了革新教學方式，還必須關注學生的實踐能力。實踐能力的提升才是培養學生解決實際統計問題的關鍵。依托革新后的教學方式，在課堂教學環節，雖然已經注意培養學生利用統計思維分析問題和操作軟件實現統計方法的能力，但仍然側重于一個實際問題的局部分析，并且是在全體學生的共同討論下完成的，這對于學生的統計能力培養仍然是不全面的。為了提升學生的實踐能力，必須要在教學中增加實踐環節。在實踐環節中，學生會接觸到一個完整的、具體的實際問題，并按照“統計設計—統計調查—統計整理—統計分析”的全過程進行分析，再借助各種統計軟件進行求解。這既可以鞏固學生在課堂上學習到的統計方法和軟件操作，又可以進一步對學生的統計能力進行全面鍛煉。實踐環節的問題可以由學生自主選擇，也可以由教師從課程案例庫或科研項目中進行提取，其中如果學生自主選題，教師應對學生選題的合理性和可行性進行把關，避免學生的實踐項目失敗。最后，教師應組織學生實踐項目的匯報和研討，發揮學生集體的智慧，對學生的實踐項目進行完善。此外，除了實踐項目外，教師可鼓勵學生參加大學生創新競賽等各類競賽，或者對身邊感興趣的問題進行自主調查分析，從而多方位強化和提升學生的實踐能力。

2.5 以考核方式改革為重點

面向能力的應用統計人才培養，要通過多元化課程考核方式改革，全面衡量和考核學生的統計能力。傳統的“應用統計學”課程考核以終結性考核，即期末考試為準則，存在“一考定音”的弊端，既無法全面考核學生的統計能力，又容易打擊學生學習的積極性。與終結性考核相對的形成性考核則通過衡量學生的課堂表現、課后作業、實踐項目以及參加競賽等，可以多維度地反映學生的學習效果。因此，我們建議考核方式改革應從以終結性考核為準，到終結性考核和形成性考核相結合，并最終過渡到形成性考核為主，從而發揮好課程考核的“指揮棒” 作用，避免學生過分關注期末考試以及“背死書”“及格萬歲”等學習理念，引導他們自我投入，積極學習，用好統計。例如，我校的“應用統計學”課程堅持終結性考核和形成性考核相結合的考核方式，其中形成性考核所占的比重從20%逐步提高到50%，并將繼續增大。此外在終結性考核中，試卷命題強調統計概念和基本方法的考核，淡化復雜的計算。通過多元化考核，學生可以避免陷入考前復習等“突擊式”學習，轉而在課堂上積極參與討論，認真對待實踐項目。特別是對于一些不擅長考試的學生，考核方式的改革顯著調動了他們的積極性。

2.6 以教學效果評價為反饋

面向能力的應用統計培養模式，為了達到“螺旋式”上升的培養效果，需要對教學目標、課程建設、教學方式、實踐能力和考核方式等環節形成反饋，加以改進。為此，可通過教學效果評價作為反饋。教學效果的評價可從兩個方面開展。第一個方面是通過構建教學效果指標體系，收集數據，完成一次教學任務的評價。教學效果指標可考慮學生的課堂參與度、學生的知識需求滿足度、學生課后作業的正確率、學生期末考試的良好率等方面；教學效果評價所需的數據可通過統計調查進行收集，也可以通過雨課堂等線上數據進行挖掘所得。教學任務的評價，可直接支撐教學方式、實踐項目設置等環節的改進，為培養模式的改進研究提供借鑒。第二個方面是前往畢業學生的相關任職單位進行調研和回訪，了解任職單位對“應用統計學” 課程建設和能力培養的需求，了解畢業學生在任職單位開展實際統計分析工作時的問題。通過調研和回訪，可以對教學目標和課程建設的改進形成正向反饋，并進一步牽引其他培養環節的改善。需要強調的是，教學效果的評價作為人才培養模式研究的反饋輸入，應貫穿于人才培養的全過程中。

通過“六位一體”應用統計人才培養模式分析易知，除了“教學效果評價”外，其余都可以直接支撐圖1 中的應用統計能力培養需求，如圖4 所示。另一方面，以教學效果評價為反饋，又可不斷改進應用統計人才培養模式。因此，我們提出的“六位一體”應用統計人才培養模式是有效的。

圖4 培養模式與能力需求的對應關系

3 總結

本文以“應用統計學”課程為對象，根據培養出具有應用統計能力的人才這一根本要求，從業務能力和職業道德兩個方面分析了培養人才所需的應用統計能力需求，其中業務能力包括統計建模、數據收集、統計分析和軟件操作能力。在此基礎上，進一步提出了“以教學目標重塑為根本、以課程建設更新為基礎、以教學方式革新為核心、以實踐能力提升為關鍵、以考核方式改革為重點、以教學效果評價為反饋”的“六位一體”培養模式。經分析，我們提出的應用統計能力需求和“六位一體”人才培養模式是可行的、有效的。