大數據背景下的統計學課程的教學改革創新研究

郭云飛

（延邊大學理學院數學系 吉林延吉 133002）

引言

大數據時代前，已經有早期的相關工作，如2000年羅良清，2010年郁玉環，2011年汪彩玲，這些工作主要圍繞統計學考試的改革與創新，通過對統計學課程教學目的的分析，提出了以提高學生運用統計方法分析問題、解決問題的能力為目的，進行考試方式與考試內容的改革[1-3]。在大數據時代，統計學面臨著新的挑戰，近年來，國內已有很多學者從不同角度探討了大數據背景下統計學課程教學的改革與創新，需要高校加強對統計學課程的改革創新。

2012年的全國統計工作會議上，國家統計局原局長馬建堂強調，我國統計部門和相關高校科研單位一定要認真把握好這一難得機遇，要充分利用海量數據來發掘這一數據寶庫，并對其進行標準化處理[4]。

一、大數據背景下統計學課程教學的主要特征

2015年周福林分別從實際情況出發，對統計學教學和考試的內容、形式、時間安排等方面提出了新的要求，并指出了大數據下統計學課程教學的出現新特征[5]。2015年孟生旺等通過對美國統計學科的發展狀況分析，指出了我國現階段統計學科發展存在的一些問題，并指出了大數據時代我國統計學專業的課程設置和教學內容的主要特征[6]。2016年李向利等結合大數據背景，并根據統計學主頁的特征，描述了大數據分析在實際生產生活中的重要作用[7]。

二、大數據背景下統計學課程教學存在的問題與面臨的挑戰

2017年吳東武等發現了統計學教學存在很多不足之處：例如統計學理論內容教學安排得是否合理；統計學實踐教學內容是否符合科學規律；教學方法與教學手段選取是否能符合學生的實際情況；在教學過程中和是否能與學生進行良好的互動等[8]。

他還指出應該以“模塊化”思想為基礎，對教材內容整體化處理。2017年趙勝利從結合學校中國統計學專業課程問題的出現，并根據社會發展的需要，給出了統計學課程體系建設的一些基本原則，并進一步提出了提高現有課程體系的指導意見[9]。2019年周冬瓊分析了傳統統計學教學所面臨的問題，并在此基礎上對教學改革進行探討，并從中找出大數據對傳統課程的一些影響，從而摸索出了在大數據時代下，高校統計學教學改革的模式[10]。2020年王黎明也發現了本校統計學教學的一些問題，如學生課堂不積極，上課互動較少，并進一步提出新的教學模式、實施因材施教，以期培養契合大數據背景下的復合型人才[11]。

三、大數據背景下統計學課程教學改革的主要措施和手段

2021年涂現峰提出，在大數據背景下，統計學課堂教學中應該著重培養大學生數據分析思維，并根據統計學所授基本內容，結合數據分析中的關鍵思維，這對培養學生分析思維尤其重要[12]。涂現峰確立了統計學課堂教學數據分析培養的具體路徑，并提出了統計學課堂教學的改進措施。2021年趙越等為了能夠有效促進高校統計學的教學發展，結合實際情況，分析了當前高校統計學教學過程中存在的問題，并提出了具體的案例教學措施[13]。2021年馬曉梅[14]在醫學統計學教學中分析了項目分層教學法的應用,從而為高質量完成醫學統計學教學提供參考依據。

四、大數據背景下的統計學課程的教學改革

1.研究的目標

本文充分吸收和借鑒國內外最新的相關研究成果，結合我校統計學專業的現狀和特點，緊緊圍繞“大數據背景下的地方綜合性大學統計學課程教學改革創新”，展開深入的研究，主要研究目標包括以下5個方面：

（1）建立綜合性、前沿性、符合社會市場需求的分層次人才培養目標。

（2）優化現行的傳統教學課程設置，建立跨學院的交叉學科選課體系。

（3）改革并創新教學手段、教學方法及考核體系。

（4）打造優質的實踐實習環境。

（5）挖掘統計學課程中的思政點。

2.研究的內容

結合以上研究的目標，本文研究的內容為：

（1）綜合性、前沿性、符合社會市場需求的分層次人才培養目標的建立。根據市場的需求以及學生對未來規劃，在大數據時代指定出專業人才定位的不斷變化的動態培養目標。

（2）符合大數據背景下的多學科交叉的統計學課程體系的優化和建設。大數據時代需要多學科交叉融合，而統計學是連接各學科的重要紐帶，從而能形成跨學校間的選課體系或者形成跨學院選課制度體系。

（3）教學手段、教學方法及考核體系的改革與創新。針對不同類型和層次的課程，應該尋找全新的教學方法。例如，多媒體教學、案例教學、分層教學、模擬實訓等現代化教學方法與手段。

（4）打造優質的實踐實習環境。統計學是應用性很強的學科，應該讓學生時常深入社會和企業中去采集原始數據，并進行統計分析。

（5）統計學課程中思政點的挖掘。通過講解著名統計學家的勵志故事，將思政建設融入統計學課程的教學中，培養學生愛國、一絲不茍、實事求是等品質。

3.解決的關鍵問題

（1）設計符合科學并且規范的調查問卷，更好地理解不同層次學生未來的規劃以及社會市場的需求情況。

（2）依據學生未來的規劃與專業培養目標確定課程分層目標。

（3）結合統計學課程內容特點，挖掘課程思政點，科學性與思想性結合。

4.研究方案

根據本文的研究目標和研究內容，相應的研究方法有：

（1）查閱文獻資料法。針對本課題所涉及的內容，利用網絡和圖書館查閱相關文獻，并整理加工。

（2）專家訪談法。積極參加統計教學研討會，與有關專家座談，吸收國內知名高校的成功經驗。

（3）問卷調查及統計分析法。針對學生對未來規劃的目標以及社會企業的需求，進行問卷調查，并整理加工，進行統計分析。

5.案例分析

下面通過一個具體案例來說明案例教學在統計學教學中的實際應用。在日常生活中，用電量指標對于居民生活有著重要的作用，特別是對于電廠而言，如果預留電量過少，影響生產生活，預留過多，浪費電力資源，因此，對于用電量的預測就十分必要，下面案例是本人在實際中做到一個實際案例。

這里給出了某市2017年1月至2020年4月的用電量數據，要求預測未來8個月的用電量，這是一個很好的教學案例素材，通過解決該問題，可以讓學生更加深刻地理解時間序列分析。

首先，觀察用電量隨時間變化趨勢首先，觀察用電量隨時間變化趨勢，如圖1所示：

圖1

接下來，看一下更加直觀的季節變化圖，如圖2所示：

圖2

可以大概看出每年12月到次年1月用電量最高，而且用電量隨年份變化，有遞增的趨勢。

我們將選擇四種方法進行統計建模，并比較。首先選取2017年1月到2019年8月作為訓練集，進行建模，如圖3所示，

接下來，我們用所建立的模型對測試集進行預測，如圖3所示：

圖3

結語

本文的創新之處在于以下幾個方面：第一，研究視角創新，本課題以地方綜合性大學統計學專業的統計學課程為研究視角，而以往研究多以高職院校的非統計專業的教學改革為主。第二，依據學校培養復合型、依據應用型創新人才定位目標和專業人才培養的目標，確定課程分層目標。可以在學生剛入學的時候，根據具體情況設置統計學的基礎知識的課程，讓學生為將來的學習打好扎實的基礎。在學生入學的第二年和第三年開始分領域安排配套課程，也可以根據未來規劃的不同去安排統計學配套專業知識的課程。對那些直接以工作為目標的學生，要以熟練統計軟件應用為主，多修統計軟件及統計分析課程。而以考研甚至考博為目標的學生要將理論實踐并重，更要偏重方法理論方面，如漸進理論、高維統計等課程。學生可以根據自己對的知識的實際掌握情況，根據自己的不同愛好，根據社會需求向不同領域發展。第三，教學模式的創新方法，將采用案例教學法、項目分層教學法等現代教學方法結合進行教學。第四，要結合新時代背景的統計學課程思政點，以課程為載體，立德樹人。