以數據處理能力為導向的高職環境監測技術專業《數據處理與統計》課程教學改革探索

白燕茹 朱海波 李青 趙秋利 王春梅

摘要：數據處理與統計課程是 高職環境監測技術專業基礎課程。該課程目前在教學過程中存在 教學內容理論性強、教學方法形式單一、軟件運用不夠充分、考核體系不夠完善等教學“痛點”問題。針對這些問題，根據學生的實際需求和水平，設計更多樣化、更有趣味性、更有針對性的教學活動，充分利用軟件的功能和優勢，建立更科學、更合理、更有效的課程教學體系。本次課程改革將從豐富教學方法、融入課程思政、應用統計軟件、完善評價體系等方面改革。通過對教學方法、軟件應用、考核體系的改革有效提高學生的數據處理能力，本課程教學取得良好效果，為相關專業基礎課程建設提供借鑒。

關鍵詞：數據處理能力；數據處理與統計；教學內容；軟件應用；考核體系

引言

數據處理與統計是應用統計學理論與方法研究環境資料的收集、整理、分析和推斷的一門學科。作為高職環境監測類專業的基礎課程，本門課程的教學目的是培養學生試驗設計和數據分析處理的能力，并針對學生就業崗位數據分析能力要求，實現校崗技能培養的順利對接。

一、課程定位與目標

數據處理與統計是一門應用統計學理論與方法整理、分析環境保護領域數據的課程。它用數字反映并計量人類活動引起的環境變化和環境變化對人類影響的過程[1]。理解統計學的基本原理和方法并能夠在環境科學與工程領域的實際問題中應用是教學目的[2]。對于高職環境監測技術的學生來說，數據處理與統計的課程學習，短期目標是為學生學習專業課奠定試驗設計和數據分析方法的基礎。長期目標是對接就業崗位的數據處理和檢測數據質量控制要求，實現學生在校和在崗培養技能的順利對接，提升畢業生的質量和水平，更好地為專業和行業發展服務。

數據處理與統計作為高職環境類專業基礎課程，對培養學生的數據處理能力和實驗數據結果驗證都起到至關重要的作用。但在教學過程中仍然存在教學內容不夠豐富、教學方法單一、理論與軟件學習未融會貫通、考核體系不夠完善，教學現狀亟須進行改革創新[3]。本文結合多年數據處理與統計課程教學的實踐經驗，以提高學生數據處理能力為導向，對本課程的教學改革進行探討。

二、課程現狀與問題

（一）教學方法不能滿足當前需要

高職院校數據處理與統計學主要以數理統計知識為基礎，重點是環境數據的收集、整理、分析和推斷，教學內容理論性強，抽象概念較多，數據處理的原理、方法都較為枯燥，學生普遍積極性不高[4]。另外高職環境類專業招生是文理兼收，學生的數學基礎和專業認知能力參差不齊，學習過程中對課程的重視度較為欠缺。在以往的課程教學過程中，主要靠教師講授理論概念、公式推導和數據計算，學生是被動的接受者，容易對枯燥難懂的統計概念產生畏難情緒，課堂注意力不集中，最終影響課堂教學效果。另外，教學形式的單一導致學生自主探究的能力無法發揮，教師對學生的具體學習狀況也難以掌握。為了使學生真正掌握《數據處理與統計》的重要理論和方法，課程授課方法的改革刻不容緩[5-6]。

（二）理論教學與軟件學習未緊密結合

數據處理與統計課程的數據處理原理和方法較為枯燥難懂，但本課程的實訓主要是統計軟件的操作學習，統計軟件是在學習數據處理原理和方法的基礎上，對實際的數據資料選擇合適的統計方法進行分析，得到概率表示的結果。統計軟件是利用理論知識去解決實際問題的便捷手段，統計軟件的學習是以掌握理論知識為基礎的，如果理論教學與統計軟件脫鉤，會導致理論教學枯燥呆板，軟件學習一知半解，無法合理應用于實際問題，造成學與用的脫節[7-8]。

數據處理與統計課程是一門工具型的專業基礎課，傳統課程的“統計公式+人工計算”教學模式已無法滿足大數據時代對人才的技能要求，取而代之的是培養統計實踐運用能力[8]。但是如何將軟件操作與理論知識緊密 地聯系起來，使學生熟練掌握環境數據哪種情況需要調用哪種統計軟件功能，最終培養具有統計軟件應用能力的大學生，這是目前亟須進行改革創新的關鍵之處。

（三）考核方式未貫穿課程學習全過程

現如今，數據處理與統計課程的考核方式普遍采用“平時成績+期末成績”的組合，其中期末考試成績占據較大比重。然而，鑒于考試時間的限制，期末試卷難以涵蓋所有知識點，因此無法全面評估學生對整門課程的掌握狀況。此外，考核方式的單一性以及期末成績所占比例過高，可能導致學生課堂表現消極，過分依賴期末復習，無法循序漸進地掌握課程重點，易于形成臨時抱佛腳的不良學習習慣。因此，改革考核方式已成為當務之急。

三、改革思路與舉措

針對教學過程中所暴露的問題，本研究將從教學方法、軟件應用及考評制度三個方面對數據處理與統計課程展開改革。在課堂教學中，我們將采取“以一種教學方法為主，多種教學方法相結合”的教學設計，以學生為核心，將教師講授轉化為學生針對實際案例進行主動思考、選擇方法、運用軟件、分析數據并得出結論的過程。通過此種方式，讓學生在實踐中學習、在學習中思考、在思考中掌握，從而避免被動接受式的教學模式。引導學生積極參與實踐討論，主動參與課程創新。

（一）改革教學方法，提高數據處理能力

數據處理與統計是一門以數據分析為主旨的課程，針對環境監測技術專業的崗位技能要求，對統計得到的環境數據需要選擇合適的方法進行數據驗證及統計特征分析，但數學公式的枯燥繁雜很容易讓學生產生懈怠心理，造成學習困難，必須選擇環境監測專業的數據案例讓學生把數據分析和專業能力應用銜接起來，因此可以采取以下幾種措施：

1.引入案例教學，提高學生學習的趣味性和對專業掌握的必然性

案例教學是一種以實際事件為情景的教學方法，它以學生為中心，對現實生活中的問題和情境進行互動式的探究和學習。在環境統計教學中，教師可以根據不同的主題設計具體的案例，讓學生通過對案例中的數據進行收集、整理、分析和解釋，最終得出有意義的結論，并在課堂上進行交流和討論。例如，對環境監測專業，教師可以采用某市儀器測定的空氣顆粒物的日平均濃度的數據，讓學生分析顆粒物的分布特征和影響因素，并撰寫分析報告。通過這個案例，學生可以掌握頻數圖的繪制、特征數的計算、概率分布的應用等知識點。案例教學能夠激發學生對實際問題的興趣和好奇心，引導學生探索和發現問題解決的方法和技巧。案例教學不僅加強了學生對理論知識的掌握和運用，同時激發了學生的獨立思考和創新精神。

2.開展任務驅動式教學，增強學生學習的探究性

任務驅動式教學是一種以問題為導向的教學方法，它以學生的認知水平和興趣為依據，增強學生主動參與學習的動力，讓學生在完成具體的任務中掌握知識和技能，引導學生從淺入深、由表及里、循環往復地解決一系列任務，從而形成清晰的問題解決的邏輯、策略，進而理解知識的內涵，在完成任務的過程中，培養其分析問題、解決問題的能力。本次課程改革針對數據處理與統計課程理論性強、實踐性高的特點，將任務驅動教學法用于該課程。通過環境案例提出需要解決的問題，再將問題以任務形式發布，引導學生進行頭腦風暴，探索數據分析方法，采用魚骨圖式方式將問題進行細項分解，再逐步分析解決細項任務，最后完美解決主任務。

3.融入課程思政，培養學生強烈的社會責任感。

數據處理與統計課程包含大量的公式推導、數據計算內容，本次改革以社會實踐中的熱點話題為基礎，將統計學的發展歷程、統計思維、數據處理方法與思政教育相結合，通過教學，幫助學生樹立“求真務實、實事求是” 的數據處理與統計工作原則，掌握“具體問題具體分析”的統計分析思路，具備“通過數據分析結論”的問題解讀能力。本課程改革采用情景設計、實例引導、情況類比等方式，融入課程思政元素，旨在引導學生樹立忠誠統計，甘于奉獻的精神；嚴謹求真，尊重事實的態度；依法分析，嚴禁泄露的原則以及愛崗敬業，服務社會的價值觀，從而循序漸進地實現思政育人目的。

（二）運用統計軟件，促進數據處理與課程有機融合

數據處理與統計作為一門工具性課程，培養的學生需要具備運用統計軟件分析數據的能力，只有將統計軟件與理論知識緊密結合起來，在實操過程中融合理論知識點，讓學生在做中學才能達到理論知識和軟件使用的融會貫通。目前統計軟件很多，根據環境監測專業實際需要選用EXCEL、SPSS、Origin等作為教學軟件。

改革后的教學內容包括案例引入、方法選擇、軟件分析、得出結果的過程，軟件使用使案例數據分析快速又便捷，使用環境領域案例作為軟件應用的數據源，既可以鞏固理論知識，又可以加深對軟件應用的掌握，也為后續檢測員崗位能力培養打好基礎。例如設計案例：統計A、B兩個企業最近三個月的排污口污染物排放濃度后，如何判斷兩個企業的污染物排放強度大小？看到案例后引導學生思考如何判斷兩組污染物排放濃度是否相同？引入知識點雙樣本方差分析（F檢驗）和雙樣本等方差（t檢驗），對知識點進行講解，然后使用統計軟件進行方差分析，根據數據結果判斷兩個排污口污染物排放濃度有無顯著差異。通過案例教學把傳統的“學統計方法”的教學模式轉化成“做統計分析”的實踐教學，有效提高課程的教學效果和學生的學習效果。

（三）完善考核制度，促使能力考評貫穿學習全過程

《數據處理與統計》課程非常注重應用性和實踐性，原來考核方式較為單一，已經不能全面真實地反映學生的軟件操作能力和數據分析能力，也無法將教學內容、教學考核與實際工作崗位數據分析要求結合起來。因此，本課程計劃采用過程性考核+結果性考核的方法，對學生開展更為全面的考核。

本課程考核采用①基礎知識課堂測試+②數據軟件上機實操測試+③分組案例數據分析匯報+④分組專題調研分析報告+⑤課堂考勤及互動5種考核組合方式，將知識點的理解和記憶分散在平常的學習過程中，避免集中式、短時的死記硬背，讓學生更加注重理解統計學方法和理論，并將其應用于實際案例，遵循“兼顧基礎知識和應用能力”的原則，進行綜合考核。課程將增加課內實訓比重，課程的每周考核將以統計案例任務驅動的方式進行，各個小組成員通過材料分析、數據提煉、分析方法探究、實踐檢驗的練習過程，完成數據處理與統計分析方法從認識到實踐的過程，從整個教學過程及實訓成果的考核，可以對學生實踐操作能力、團隊協作能力、數據分析能力和撰寫總結報告能力進行全面、細致的學習過程成果評價，為每個學生準備一個課程考核評價表，詳細記錄課程開始到課程結束過程中階段性考核及綜合考核評價情況，本課程教學質量評價體系如下，見表1。

結語

本文以《數據處理與統計》課程為例，探討了如何從教學方法、軟件應用和考評制度三個層面對該課程進行改革。在實施教學改革的過程中發現，數據處理與統計這類枯燥的課程只要找對教學方法，著重培養實際應用能力也可以上得生動有趣，學生學得津津有味。從全過程考核評價效果可以看到此次課程改革較大程度上調動了學生學習的主觀能動性、增強了學生的社會責任感，提高了學生數據處理能力。同時也發現課程改革過程中需要及時根據學生的反饋調整教學內容和策略，循序漸進，逐步完善數據處理與統計課程建設。另外教師在教學準備過程中要及時更新前沿的專業知識、防止知識老化，不斷優化教學方法和課堂教學內容，才能培養出適應檢測分析崗位的綜合性人才。

本文系2023年楊凌職業技術學院教育教學改革研究項目《高職環境監測技術專業基礎課程建設和教學模式改革研究》（項目編號：JG23069）研究成果。

參考文獻：

[1] 胡振華.環境信息技術與統計分析[M].武漢理工大學出版社，2014

[2] 竇月芹.環境統計學課程建設探索與實踐[J].現代職業教育，2020，（49）：116-117.

[3] 高爽.“金課”視角下《統計學》課程教學改革探索[J].山西青年，2022，（22）：97-99.

[4] 李明銳，湛方棟，何永美，秦麗，王吉秀，祖艷群.基于數據處理能力為導向的《數據處理與統計學》教學改革研究[J].高教學刊，2018（11）：123-125.

[5] 楊嬋.高職院校數據處理與統計課程教學改革初探[J].時代教育，2014（05）：197.

[6] 黃介武.淺析大數據環境下的統計學課程教學[J].課程教育研究，2014（22）：235.

[7] 顧光同.《統計軟件》課程教學改革的探索與實踐[J].教育現代化，2018，5（01）：75-77.

[8] 吳鵬昊，高文偉，耿洪偉，王麗萍，白光紅.統計軟件教學讓“教會學”代替“教學會”[J].教育教學論壇，2016（14）：147-148.

（作者單位：楊凌職業技術學院）

（責任編輯：豆瑞超）