碳中和戰(zhàn)略背景下 “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

肖永茂

（黔南民族師范學(xué)院 貴州 都勻 558000）

全球氣候問題已經(jīng)成為人類面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著化石能源的大量使用，二氧化碳排放量急劇增加，溫室效應(yīng)顯著，對(duì)人類和其他動(dòng)植物的生存造成了巨大威脅。碳中和是指在一定時(shí)期內(nèi)，通過植樹造林等形式，抵消人為產(chǎn)生的二氧化碳。實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，減少溫室氣體的排放已經(jīng)成為人類發(fā)展的重要目標(biāo)[1]。碳中和的計(jì)算分析十分復(fù)雜，碳排放量化需要經(jīng)過調(diào)查、測(cè)量、模擬、統(tǒng)計(jì)四個(gè)階段。碳排放量的計(jì)算方法取決于每一年度的能源統(tǒng)計(jì)報(bào)告，這種方法在時(shí)間上存在顯著的延遲性，并且不能準(zhǔn)確體現(xiàn)一些突發(fā)事件對(duì)碳排放的影響。同時(shí)，目前的碳中和數(shù)據(jù)分析體系還存在著計(jì)算參數(shù)的不確定性強(qiáng)，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)鍵能源數(shù)據(jù)保密等問題[2]。因此，中國(guó)對(duì)于碳中和數(shù)據(jù)分析的需求十分迫切，需要根據(jù)中國(guó)碳中和實(shí)現(xiàn)過程的各種問題進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析。

“數(shù)據(jù)分析” 課程是一門重要的綜合性課程，開設(shè)本課程的目標(biāo)是教會(huì)學(xué)生統(tǒng)計(jì)的方法，并利用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出結(jié)論[3]。根據(jù)多個(gè)高校 “數(shù)據(jù)分析” 課程的調(diào)研情況顯示，該課程的教學(xué)工作存在許多問題，如教學(xué)內(nèi)容落后、教學(xué)手段和方法老套、課程理論內(nèi)容枯燥、計(jì)分方式不合理等。當(dāng)前我國(guó)正處于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵時(shí)期，教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)碳中和基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，提高學(xué)生解決碳排放計(jì)算問題的能力，并將此作為課程改革的方向。

本文結(jié)合碳中和戰(zhàn)略背景，分析 “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)中存在的問題，對(duì) “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方式改革、課程考核改革等方面提出建議。

1 “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)中存在的問題

“數(shù)據(jù)分析” 課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力有著重要作用。 “數(shù)據(jù)分析” 作為現(xiàn)代高校開設(shè)的一門應(yīng)用型課程，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，不同于傳統(tǒng)的 “填鴨式” 教育，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，添加了計(jì)算機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)[4]。但在當(dāng)前碳中和戰(zhàn)略背景下，該課程仍舊存在一些問題，沒有緊跟時(shí)代潮流，沒有將碳中和內(nèi)容有效納入課題，不能滿足通過數(shù)據(jù)分析促進(jìn)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)， “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)中存在以下問題：

1.1 教學(xué)內(nèi)容落后

“數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、描述、預(yù)測(cè)與應(yīng)用，一元統(tǒng)計(jì)方法在課程內(nèi)容中使用最頻繁，而多元統(tǒng)計(jì)學(xué)的內(nèi)容很少。碳中和作為當(dāng)前世界發(fā)展的重點(diǎn)關(guān)注問題，加入該教學(xué)內(nèi)容具有重要意義。但碳中和計(jì)算需要分析的數(shù)據(jù)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)需要對(duì)多元統(tǒng)計(jì)方法熟練使用。如在制造業(yè)中零件切削過程中的碳排放分為三種，物料、能源消耗和廢棄物產(chǎn)生的碳排放，而物料碳排放和能源消耗碳排放又分為直接碳排放和間接碳排放，運(yùn)算過程復(fù)雜，參數(shù)眾多，需要加強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景知識(shí)普及。

1.2 教學(xué)方法和手段老套

課程教學(xué)方法仍舊以老師的講授為重點(diǎn)，老師上課時(shí)講授數(shù)據(jù)分析方法及相應(yīng)例題，然后學(xué)生自主復(fù)習(xí)，但在講述過程中很少理論聯(lián)系實(shí)際，普及碳中和知識(shí)，案例中沒有碳排放的應(yīng)用，學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握并不全面，不能深入理解，課程不能緊跟時(shí)代需求，創(chuàng)新能力難以得到有效提升。因此，需要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，探索更多的教學(xué)方法和手段，如采用學(xué)生講述生活中碳排放的案例，減少碳排放的故事，讓學(xué)生針對(duì)本課程內(nèi)容進(jìn)行資料收集，并在課堂上進(jìn)行展示講解。也可采用項(xiàng)目教學(xué)的方法，如選擇機(jī)械制造行業(yè)的毛坯生產(chǎn)和深加工過程的碳排放作為案例進(jìn)行研究。

1.3 課程理論內(nèi)容枯燥，難度較高

本課程理論內(nèi)容較多，數(shù)學(xué)公式較多且較為復(fù)雜，與實(shí)際問題的聯(lián)系較少。整個(gè)課程的教學(xué)涉及概率論、高等數(shù)學(xué)、矩陣、數(shù)值分析、計(jì)算機(jī)編程工具等多方面的知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)過程存在很多困難。因此，在課程教學(xué)中需要將理論與實(shí)踐相結(jié)合，以理論聯(lián)系碳排放計(jì)算、減少碳排放的應(yīng)用，通過實(shí)際應(yīng)用改進(jìn)教學(xué)效果。碳排放問題是全球關(guān)注的重點(diǎn)，將碳排放數(shù)據(jù)的分析作為課程內(nèi)容意義重大。碳排放存在生活中的方方面面，如家電的使用、乘坐交通工具等，可安排學(xué)生對(duì)生活中的碳排放進(jìn)行分析，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1.4 成績(jī)計(jì)分方法需要改進(jìn)

本課程成績(jī)的考察方式為平時(shí)成績(jī)、期中成績(jī)和期末成績(jī)?nèi)吖餐瑳Q定，考試成績(jī)占據(jù)主要部分，缺乏靈活性，難以適應(yīng)時(shí)代需求。可以將原來的理論考試成績(jī)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生分五人一組動(dòng)手收集身邊碳排放的案例，并應(yīng)用數(shù)據(jù)分析知識(shí)進(jìn)行碳排放計(jì)算及減碳分析。

2 “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)改革的途徑

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù) “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)內(nèi)容，在碳中和戰(zhàn)略的背景下，教師應(yīng)當(dāng)以不同行業(yè)或地區(qū)的碳中和數(shù)據(jù)應(yīng)用形式為內(nèi)容展開教學(xué)。碳中和幾乎影響著人們生活中的方方面面，而不同的行業(yè)或地區(qū)因?yàn)樽陨淼牟町愋裕瑢?dǎo)致碳中和數(shù)據(jù)不同，碳中和數(shù)據(jù)的應(yīng)用形式也不同。因此，在教學(xué)內(nèi)容方面，不能將所有行業(yè)或地區(qū)混為一談，要將其分開教學(xué)，形成具有差異性、層次性的教學(xué)。在碳中和戰(zhàn)略背景下，應(yīng)當(dāng)以碳中和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用形式為內(nèi)容展開教學(xué)。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

①統(tǒng)計(jì)某一行業(yè)或地區(qū)的生物量、森林積畜量、碳匯以及碳匯量，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)；②創(chuàng)建某一行業(yè)或地區(qū)碳庫(kù)的數(shù)據(jù)；③設(shè)置碳匯統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測(cè)的范圍；④接入計(jì)算碳儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)來源；⑤統(tǒng)計(jì)地區(qū)碳儲(chǔ)量的覆蓋范圍；⑥統(tǒng)計(jì)碳源匯的研究數(shù)據(jù)；⑦對(duì)二氧化碳的濃度進(jìn)行檢測(cè)并記錄其數(shù)據(jù)；⑧進(jìn)行碳中和的數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論。

針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革措施可以從理論教育和實(shí)踐教育兩方面進(jìn)行。理論教育方面，教師應(yīng)當(dāng)以某個(gè)區(qū)域的碳中和研究為基礎(chǔ)，解釋其中的數(shù)據(jù)類型，幫助學(xué)生梳理不同數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系。在實(shí)踐教育方面，該階段學(xué)生需要靈活應(yīng)用所學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法，了解該方法的使用條件及方式，思考技術(shù)結(jié)果，對(duì)比該技術(shù)方法的準(zhǔn)確性與深度。

2.2 教學(xué)方式改革

根據(jù) “數(shù)據(jù)分析” 課程教學(xué)方式，教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)方式改革的重中之重。教學(xué)方式的改革首先要對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生的平時(shí)成績(jī)、實(shí)踐成果等都可以作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。其次要分析影響教學(xué)質(zhì)量的重要因素，如學(xué)生對(duì)某一方面的興趣度等。就業(yè)問題是學(xué)生面對(duì)的重要問題，學(xué)生在實(shí)際工作中會(huì)面臨各種問題，遠(yuǎn)比理論學(xué)習(xí)要復(fù)雜，學(xué)生工作能力取決于理論知識(shí)以及實(shí)踐能力。因此，需要實(shí)行理論與實(shí)踐雙管齊下的教學(xué)方式，重理論的同時(shí)更加注重實(shí)踐。學(xué)生具有差異性，在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，需要對(duì)每個(gè)學(xué)生因材施教。在不同行業(yè)碳中和應(yīng)用教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生可能會(huì)對(duì)某個(gè)行業(yè)碳中和數(shù)據(jù)產(chǎn)生興趣，可以根據(jù)學(xué)生的興趣改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，這樣能夠避免學(xué)生對(duì)于課程不感興趣。此外，教學(xué)模式要拋棄傳統(tǒng)的以老師為主導(dǎo)的方式，如可以提出某個(gè)碳中和涉及的實(shí)際數(shù)據(jù)分析問題，這樣可以促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

面對(duì)教學(xué)方式改革提出以下措施： “數(shù)據(jù)分析” 課程需要學(xué)生先進(jìn)行理論知識(shí)學(xué)習(xí)，教師講述碳中和數(shù)據(jù)分析基本原理、統(tǒng)計(jì)方法等。學(xué)生學(xué)習(xí)完成某一階段的理論知識(shí)后，然后進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)中學(xué)校可以與碳中和研究相關(guān)的企業(yè)或科研單位建立合作關(guān)系，學(xué)生依托企業(yè)或科研單位的資源進(jìn)行碳中和數(shù)據(jù)研究，通過實(shí)際工作問題來鍛煉學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。

2.3 課程考核方式改革

目前， “數(shù)據(jù)分析” 課程考核形式為平時(shí)成績(jī)，期中考試成績(jī)和期末考試成績(jī)，平時(shí)成績(jī)雖然包括實(shí)踐項(xiàng)目的考核，但總體的分?jǐn)?shù)占比較少。而期中、期末考試無法對(duì)學(xué)生分析實(shí)際問題的能力進(jìn)行考核，大部分為理論知識(shí)的考核。這樣導(dǎo)致學(xué)生對(duì)平時(shí)考核成績(jī)不夠重視，依靠突擊復(fù)習(xí)來應(yīng)付期末考試，對(duì)于課程內(nèi)容掌握不足。這樣的課程考核方式不能很好地體現(xiàn)本課程的應(yīng)用性，不利于學(xué)生解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。

課程考核方式可以增加平時(shí)成績(jī)中實(shí)踐項(xiàng)目的成績(jī)比重和改變期末考試方式，實(shí)踐項(xiàng)目的安排更多地依據(jù)實(shí)際問題。在日常教學(xué)中，完成某一階段理論學(xué)習(xí)后，教師可以將學(xué)生分為若干小組，分別解決一些與碳中和分析相關(guān)的問題。小組成員互相討論，然后上機(jī)實(shí)踐，最后上交問題分析報(bào)告，教師對(duì)學(xué)生報(bào)告中的內(nèi)容、結(jié)論的準(zhǔn)確性進(jìn)行打分，這種方式主要考查學(xué)生的實(shí)踐能力。期末考試可以讓學(xué)生分組對(duì)身邊碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、整理、分析。

3 “數(shù)據(jù)分析” 課程線上學(xué)習(xí)建設(shè)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，線上課程在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中得到了大量的應(yīng)用。 “數(shù)據(jù)分析” 課程線上建設(shè)需要結(jié)合課程建設(shè)內(nèi)容，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，開發(fā)課程的線上學(xué)習(xí)平臺(tái)。該平臺(tái)可以給更多的不能進(jìn)行線下學(xué)習(xí)的學(xué)生提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。同時(shí)，也能加強(qiáng)師生的交流，更好地引導(dǎo)學(xué)生完成課程內(nèi)容和實(shí)踐項(xiàng)目。碳中和戰(zhàn)略背景下 “數(shù)據(jù)分析” 的課程建設(shè)包括碳中和數(shù)據(jù)分析理論學(xué)習(xí)課程和碳中和數(shù)據(jù)分析資源庫(kù)，資源庫(kù)包括碳中和數(shù)據(jù)案例，碳中和數(shù)據(jù)習(xí)題，數(shù)據(jù)分析軟件等。

4 結(jié)語

數(shù)據(jù)分析作為促進(jìn)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要手段，對(duì)推動(dòng)碳中和戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要的指導(dǎo)作用。而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析處理教學(xué)側(cè)重于理論教學(xué)，不能滿足現(xiàn)代碳中和數(shù)據(jù)分析的需求，需要進(jìn)行改革。本文針對(duì)碳中和戰(zhàn)略背景下 “數(shù)據(jù)分析” 課程存在的問題進(jìn)行研究，對(duì)課程教學(xué)改革提出建議。通過對(duì) “數(shù)據(jù)分析” 課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、課程考核方式進(jìn)行改革，可提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解能力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，進(jìn)而提高該課程的教學(xué)效果。