大數(shù)據(jù)時代數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué)改革的思考

汪寶彬

（中南民族大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)學(xué)院 湖北·武漢 430074）

大數(shù)據(jù)日益深入到人們?nèi)粘Ｉ睢⑸鐣顒印⒐I(yè)生產(chǎn)、政府服務(wù)與管理、企業(yè)經(jīng)營和科學(xué)研究的方方面面，并對經(jīng)濟建設(shè)、社會進步、國家安全和科技發(fā)展等提出了全新的需求。大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為科技界、企業(yè)界與國家持續(xù)關(guān)注的熱點。我國從2012年開始重視大數(shù)據(jù)在整個產(chǎn)業(yè)界與國家戰(zhàn)略上的發(fā)展并在“十三五規(guī)劃”中把“國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”作為十四大國家戰(zhàn)略提出。

到底什么是大數(shù)據(jù)？多大算大？大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)又有何不同？實際上，大數(shù)據(jù)應(yīng)作為一個整體概念來理解，不應(yīng)把“大”與“數(shù)據(jù)”分開。我們一般用5V來形容大數(shù)據(jù)的特點：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（低價值密度）、Veracity（真實性）。

不同領(lǐng)域?qū)Υ髷?shù)據(jù)的理解有所不同。統(tǒng)計學(xué)是“一門在不確定性方面為了做出正確的判斷而進行搜集、分析定量數(shù)據(jù)的科學(xué)和藝術(shù)”，因此，統(tǒng)計學(xué)是與數(shù)據(jù)科學(xué)息息相關(guān)的。傳統(tǒng)統(tǒng)計研究的是有限、固定、不連續(xù)、不可擴充的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，我們已有很成熟的理論與方法研究這種數(shù)據(jù)。在大數(shù)據(jù)時代，由于電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，此時的數(shù)據(jù)是指基于信息及技術(shù)與工具，一切可以記錄和存儲的信息。它是可以源源不斷擴充、自動記錄、超大容量及不受任何條框限制的非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)時代對許多領(lǐng)域造成了強烈的沖擊，傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)也不例外。各大高校近些年已陸續(xù)專門開設(shè)與大數(shù)據(jù)相關(guān)的學(xué)院和專業(yè)，在大數(shù)據(jù)時代統(tǒng)計學(xué)教學(xué)該如何改革自然成為我們統(tǒng)計教學(xué)者必須面臨和思考的問題。接下來筆者將就大數(shù)據(jù)時代數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué)改革進行探討并提出一些建議。

1 大數(shù)據(jù)時代傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)的不足

當(dāng)前數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)是依據(jù)傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)的特點設(shè)計的，它重理論，輕實踐，研究典型數(shù)據(jù)，注重培養(yǎng)傳統(tǒng)統(tǒng)計思維，在理論上是嚴謹合理的，但站在大數(shù)據(jù)的觀點，就有很多的局限性，具體體現(xiàn)在以下幾點：

（1）教師思想固于傳統(tǒng)統(tǒng)計。教師是課堂改革發(fā)展的承擔(dān)者，教師的綜合素養(yǎng)直接影響到教學(xué)改革的質(zhì)量。有些教師缺乏對大數(shù)據(jù)知識的了解，以及對大數(shù)據(jù)時代傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計變革的了解。很多教師對如何適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代下的數(shù)理統(tǒng)計乃至統(tǒng)計學(xué)教學(xué)還不夠了解。隨著統(tǒng)計學(xué)的深入發(fā)展，統(tǒng)計學(xué)研究的深度與難度逐漸增加，這對教師提出了新的更高要求。

（2）教學(xué)內(nèi)容與理論缺乏更新與完善。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容主要針對傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的認識及處理方法已不足以適應(yīng)大數(shù)據(jù)的要求，具有很大的局限性。針對大數(shù)據(jù)我們需要對統(tǒng)計學(xué)造成的變革具體方面來將其更新與完善，應(yīng)更傾向于培養(yǎng)應(yīng)用型人才。在大數(shù)據(jù)時代，統(tǒng)計教學(xué)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。統(tǒng)計模型需要深化更新，如結(jié)合拓撲、幾何和隨機場等數(shù)學(xué)知識進行海量數(shù)據(jù)的分析。另外，算法和計算機上的實現(xiàn)需要先進的計算機技術(shù)平臺，數(shù)據(jù)在計算機上的實現(xiàn)是培養(yǎng)統(tǒng)計人才的必須課程。

（3）教學(xué)所用數(shù)據(jù)注重理論缺乏實踐性。目前，很多高校仍然運用缺乏針對性與時效性的例子進行講解。這些教學(xué)案例與數(shù)據(jù)大部分是借鑒其他教材上的例子或者是經(jīng)過簡化的例子，與當(dāng)代經(jīng)濟社會的發(fā)展脫節(jié)，更不能緊跟大數(shù)據(jù)的趨勢，使得課堂過于枯燥。在諸多教材中，所采用的案例往往是為方法而設(shè)計的。但在大數(shù)據(jù)中，我們面對的都是無規(guī)律、非標準化的數(shù)據(jù)，要求我們構(gòu)建更多的方法與思想。

（4）學(xué)生使用計算機軟件應(yīng)用能力有待加強。在以往的統(tǒng)計教學(xué)中，統(tǒng)計分析的課程大多都是結(jié)合SPSS、E-views軟件進行講授，每個軟件都學(xué)而不精，學(xué)生也不愿意主動花時間學(xué)習(xí)更多的軟件。這些軟件僅用于單個文件進行處理，很難同時處理多個文件，分析的圖表也無法在交互界面中顯示，在處理前沿的統(tǒng)計過程中也有很多缺陷。大數(shù)據(jù)與計算機科學(xué)聯(lián)系緊密，其發(fā)展與應(yīng)用也與計算機軟件的應(yīng)用不可分割。數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)很少在課程中要求對統(tǒng)計軟件的應(yīng)用程度，導(dǎo)致學(xué)生的動手能力太低。

2 大數(shù)據(jù)時代數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué)改革的建議

基于上述數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)中的不足性，結(jié)合筆者近些年教學(xué)實踐，就課程教學(xué)改革提出了一些建議，請同行不吝賜教。

2.1 提升教師綜合素質(zhì)，加深對大數(shù)據(jù)下傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計的轉(zhuǎn)變的認識和理解

隨著統(tǒng)計學(xué)的深入發(fā)展，統(tǒng)計學(xué)研究的深度與難度逐漸增加，這對教師提出了新的要求。教師不僅要熟練掌握統(tǒng)計理論知識，更要熟練操作各種統(tǒng)計軟件，不斷提高計算機操作水平及解決實際問題等多方面的能力，緊跟大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的步伐。另外，教師還應(yīng)該轉(zhuǎn)變“重知識，輕實踐”的傳統(tǒng)觀念，注重培養(yǎng)學(xué)生的統(tǒng)計思維與統(tǒng)計分析能力。所以，高校應(yīng)該著力打造一支年齡、職稱和學(xué)歷結(jié)構(gòu)合理的統(tǒng)計師資，在此基礎(chǔ)上重視對統(tǒng)計學(xué)教師的培訓(xùn)力度，積極組織教師參加線上和線下研討會以及相關(guān)學(xué)術(shù)會議，組織老師集體備課，讓教師在交流經(jīng)驗中逐步提高綜合素質(zhì)，不斷汲取最新知識。

2.2 不斷更新和完善教學(xué)內(nèi)容及體系

針對大數(shù)據(jù)時代數(shù)理統(tǒng)計乃至統(tǒng)計學(xué)產(chǎn)生的變革，我們認為，可從以下方面著手：

（1）轉(zhuǎn)變統(tǒng)計思維。大數(shù)據(jù)時代，統(tǒng)計思維的轉(zhuǎn)變是必經(jīng)之路。在把握通過分析數(shù)據(jù)來揭示事物規(guī)律的原則下，可以從認識數(shù)據(jù)、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)三方面來闡述。首先是認識數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)作為一個整體概念，是雜亂、不規(guī)則、良莠不齊的，因此在教學(xué)過程中一開始就應(yīng)指出所面對的數(shù)據(jù)的變化，讓學(xué)生直接并形成廣義的數(shù)據(jù)的概念，不再局限化，并鼓勵學(xué)生們面對它、接納它，而不是拒絕它、回避它。其次是收集數(shù)據(jù)，應(yīng)轉(zhuǎn)變以前的固有觀念，充分利用大數(shù)據(jù)，凡是大數(shù)據(jù)中可以查到的就不用專門調(diào)查。由于存儲能力的限制，我們必須對數(shù)據(jù)進行分類、篩選及刪除。因此在數(shù)理統(tǒng)計課程介紹收集數(shù)據(jù)時，有針對性的獲得數(shù)據(jù)這一概念已不適用，將其轉(zhuǎn)為有選擇地刪除數(shù)據(jù)更為合適，這樣也可以啟發(fā)學(xué)生思考怎樣來挑選數(shù)據(jù)。最后是分析數(shù)據(jù)，“定性—定量—再定性”的統(tǒng)計分析過程已不再適用，可簡化為“定量—定性”的過程。數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)中，介紹估計與檢驗時，往往會涉及統(tǒng)計推斷，大數(shù)據(jù)強調(diào)全體數(shù)據(jù)，不需要再根據(jù)分布理論進行推斷，只需計數(shù)和計量即可。概率也不再是事先預(yù)設(shè)，而是根據(jù)實際數(shù)據(jù)的分布得到，這些都需要引起教學(xué)者的重視和關(guān)注。

（2）改變總體、個體、樣本的定義方式。統(tǒng)計學(xué)離不開樣本，一個可用的樣本必須能真實反映總體情況。大數(shù)據(jù)時代，由于數(shù)據(jù)可以全部采集，樣本即總體，先有數(shù)據(jù)，后有總體，個體也是不確定的。因此，教學(xué)中必須依此改變傳統(tǒng)總體、樣本及個體的定義方式。

（3）轉(zhuǎn)變抽樣調(diào)查功能。在傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計中，抽樣調(diào)查是收集數(shù)據(jù)的重要方法之一，但它不穩(wěn)定、誤差大，且調(diào)查時需耗費大量的人力物力。在教學(xué)中需要對抽樣調(diào)查的某些功能進行轉(zhuǎn)變。例如，可以把統(tǒng)計機構(gòu)等抽樣調(diào)查得出的數(shù)據(jù)當(dāng)作權(quán)威數(shù)據(jù)，作為對照基礎(chǔ)和研究依據(jù)，將其與大數(shù)據(jù)得出的結(jié)果進行對比。諸如此類，教師在介紹抽樣分析時，著重強調(diào)這些，并有所偏重的將教學(xué)內(nèi)容中的案例相應(yīng)改變。

（4）對接結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)統(tǒng)計側(cè)重推斷，而基于大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析則更側(cè)重描述。如何使結(jié)構(gòu)化傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與如今非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行對接，是我們今后一段時間應(yīng)該思考的問題。大數(shù)據(jù)時代是一個一切都可以進行監(jiān)測的時代。隨著國際上統(tǒng)計教育的發(fā)展，統(tǒng)計學(xué)專業(yè)人才只有具備專業(yè)的統(tǒng)計知識與解決實際問題的能力，才能順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的要求。

（5）改變對不確定性的認識。在以往教學(xué)中，對不確定性的介紹，首先是進行數(shù)據(jù)收集，然后進行抽樣。不確定性體現(xiàn)在：樣本推斷、模型選取以及總體代表性推斷等。大數(shù)據(jù)時代不需要通過隨機樣本來分析，但數(shù)據(jù)來源的復(fù)雜多樣和總體的動態(tài)化仍造成不確定性，教學(xué)中對不確定性認識有必要進行改變。

（6）注重計算機應(yīng)用軟件與數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)的結(jié)合。在以往的數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué)中，對軟件應(yīng)用的要求較為基礎(chǔ)，只需要對標準型案例進行簡單的計算模擬；在大數(shù)據(jù)時代，注重培養(yǎng)應(yīng)用型統(tǒng)計人才，就必須重視軟件應(yīng)用及編程能力（如R、python等），使得教學(xué)中的案例數(shù)據(jù)不再標準化，且學(xué)生的數(shù)據(jù)分析處理能力也應(yīng)納入數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)大綱中，也很有必要專門講解相關(guān)軟件的使用，切實提高學(xué)生應(yīng)用計算機來解決實際問題的能力。

2.3 加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)

傳統(tǒng)教學(xué)重理論輕實踐，在數(shù)理統(tǒng)計這門課中，由于它是基礎(chǔ)性課程，就更加的偏向公式推導(dǎo)。根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗，這樣會讓學(xué)生對統(tǒng)計學(xué)的興趣大為下降；如今受大數(shù)據(jù)的影響，如何在實踐中應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)知識，如何分析處理現(xiàn)實案例數(shù)據(jù)應(yīng)成為教學(xué)重點。在教學(xué)過程中，應(yīng)該鼓勵學(xué)生參加一些多層次、模塊化的實踐教學(xué)項目，建立完備的統(tǒng)計實驗室及教育實習(xí)基地，為學(xué)生提高統(tǒng)計軟件的應(yīng)用能力提供完善的外部環(huán)境。

2.4 改革課程考核方式

數(shù)理統(tǒng)計課程一般是采用平時成績與期末考核相結(jié)合的方式（一般3：7）來給出課程最終成績，這樣的考核方式也間接導(dǎo)致了上文所指出的問題，也就是同學(xué)們都不重實踐。因此，可以改革考核方式，加入實踐過程考核環(huán)節(jié)，如給出一些估計檢驗的案例，其中數(shù)據(jù)可以是通過大數(shù)據(jù)采集的，讓同學(xué)們做實驗?zāi)M來完成。最后可以按照平時成績、實踐考核、期末考核以2：4：4的比例給出課程最終成績。

3 結(jié)語

“欲窮千里目，更上一層樓”。大數(shù)據(jù)時代不是“我們想要什么”，而是“我們能做什么”。大數(shù)據(jù)時代，是統(tǒng)計學(xué)的機遇也是挑戰(zhàn)，作為統(tǒng)計學(xué)專業(yè)老師，更要與時俱進并主動作為，充分認知和把握大數(shù)據(jù)特點，將大數(shù)據(jù)與統(tǒng)計學(xué)結(jié)合起來，使之相輔相成。同時根據(jù)大數(shù)據(jù)時代統(tǒng)計學(xué)變革特點，在教學(xué)中不斷更新與完善。“思想是行為的先導(dǎo)”，具體到數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)亦是如此，作為統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)課程，要從一開始就用大數(shù)據(jù)的觀點和思想引導(dǎo)學(xué)生，旨在提高學(xué)生興趣與眼界，培養(yǎng)學(xué)生在大數(shù)據(jù)下的新統(tǒng)計思維，不斷夯實和提高其應(yīng)用能力與綜合素質(zhì)，培養(yǎng)更多的高素質(zhì)的國際化統(tǒng)計學(xué)復(fù)合型人才是我們的時代責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。