大數據背景下統計學與交叉學科的融合發展

◇湖南農業大學信息與智能科學技術學院 周 麗

長沙市北雅中學 張智順

本文從統計學在學科發展中的重要性出發，分析了如何實現統計學與交叉學科的融合發展，進而剖析了統計學在交叉學科中的典型案例，并給我校統計專業人才培養提出了針對性的政策建議。

隨著大數據時代的到來，人類已經進入了數據化時代。那么，對數據的分析和處理顯得十分重要，而統計學就是利用數理統計的方法分析處理數據，進而挖掘出數據里面的信息，為學科和行業的發展提供相應的政策和建議。

一、統計學在學科發展中的重要性

統計學是研究如何測度、收集、整理和分析反映客觀現象有關信息的數據，以幫助人們正確認識客觀世界數量規律的方法論科學。統計學是從具有隨機性的有限數據中發現有價值信息的科學。隨著大數據的到來，當今社會的一個顯著特征就是統計學的應用向各個領域滲透，各行各業的發展日益依賴于數據的處理，從數據中挖掘出相關信息。在這樣的時代背景下，統計學人才將成為社會急需的人才，高校作為人才的培養地，應該培養出優質的、能解決實際問題的創新型人才。因此，在培養統計學專業人才的過程中，我們應該盡量地實現統計學與其他交叉學科的融合發展，通過統計方法和統計軟件的應用性學習，激發學生的內在學習動力和學習欲望，為社會輸送高素質的人才。

隨著統計學學科的不斷發展與革新，統計學與其他學科的結合將成為其未來發展的主要趨勢[1]。且中國科學界的發展需要統計學人才來推動，統計學在社會各個領域中的應用，始終離不開復合型的統計學人才，而統計學的復合人才指的是既有統計思想和統計方法，又能熟練掌握統計軟件，并用其分析和處理相關數據[2]，以適用大數據背景的前提下，快速有效地實現統計專業與交叉學科的融合發展。

二、如何有效實現統計學與交叉學科的融合發展

統計學作為一門重要的應用型學科，逐漸地呈現出統計學與交叉學科的融合、統計學與實質性學科結合的發展趨勢。統計學與交叉學科的發展主要體現在統計學對相關數據的統計、分析及處理，而數據的處理關鍵在于統計理論基礎及統計軟件的合理應用。統計學作為一門通用方法論的學科，是一種定量認識問題的工具。其中統計學的多元統計方法是處理數據的基本方法，再匹配相關的數據處理軟件，如R語言、SPSS、MATLAB、STATA、EVIEWS等軟件的使用，使統計學發揮真正的工具功能，有效實現統計學與交叉學科的融合發展。因此，在統計學專業課程的教學過程中必須開通相應的實驗實踐課程，鍛煉學生的動手能力，實現統計方法與其他學科的融合。

農業大學作為一個綜合性大學，開設的專業出現了多元化，有農學、金融學、會計學、經濟學和動物醫學等等，我校統計學專業在人才培養方案的制定過程中，充分體現了統計學與交叉學科的融合發展，開設了數理統計、多元統計分析、回歸分析等基礎理論課程和相關統計軟件應用的實驗、實踐課程，且實驗、實踐課程的學時必須占到課程總學時的30%以上，以實現實踐教學與理論學習的充分結合，進而利用掌握的軟件進行數據處理，將數據處理能力應用在其他相關領域，整個教學過程充分注重統計軟件解決實際問題能力的的融合。教學過程中我們是如何有效實現統計學與交叉學科的融合呢？正確地選擇農業研究對象，有的放矢，但研究對象往往是數量巨大，分布特性各異的群體，因此研究農業科學試驗、生產管理、農村調查工作、藥品使用前后顯著性性的比較等問題都必須進行合理的實驗設計，選擇合適的抽樣理論和抽樣方法，根據數據的特點選擇適宜的數據分析方法，這些都需要用到統計學的理論基礎。為此，要實現統計學與其他學科的融合發展，可以從以下方面展開。

一是加大統計軟件在統計學專業教學過程中使用。目前，統計軟件非常多，我們可以采取百花齊放的方針，在教學過程中，不同的課程可以選擇適宜的軟件輔助課程教學，如《計量經濟學》可以選擇STATA軟件、《時間序列分析》可以選擇EVIEWS軟件進行相應數據的預測、涉及矩陣運算時可以選擇MATLAB軟件進行運算、做多因素方差分析時可以選擇SPSS統計軟件進行計算，會給計算帶來很大的方便，讓同學們每個軟件都學會怎么使用，將來在繼續深造或工作過程中根據需要再精學1-2個數據處理的軟件。

二是加大實驗、實踐課程教學的比重。學生在課堂上學了理論知識后，必須能夠將其運用于實際生活中，在課程教學過程中教師教會學生將統計學應用于其他學科，在實驗、實踐教學過程中，可以從問卷設計出發，教會學生如何進行數據收集、數據分析與處理，最后得以解決一個實際問題。也可以將學生送至實踐教學基地，校外教師可以從工作的具體性質出發，要求學生用所學理論知識解決工作中所遇到的問題，實現校企合作協同育人的目的。

三是要求學生參加相關的學科競賽。學科競賽有助于大學生實踐能力和創新能力的提升。統計專業的學科競賽主要包括市場調查與分析大賽、統計建模競賽、數學建模競賽和數學競賽，其中市場調查大賽分知識賽和實踐賽兩個競賽環節。學科競賽能充分地鍛煉學生的探索性、創造性和協作精神，學生通過學科競賽可以提高學生的科研能力，因在競賽過程中，學生必然要進行文獻的搜索、資料的查閱，實驗方案的設計和實驗結果的分析等一系列的工作，學生的實踐能力會得到極大的提高，統計建模競賽和數學建模競賽都是團體賽，能充分地體現學生的協作精神，同學們通過相應的數據處理，解決生活中的某一實際問題，實現統計學與其他學科的融合發展。

三、統計學與交叉學科融合發展案例分析

統計學的應用已經滲透到各個領域，與多個學科都有交叉，下面以農學、金融學、稅收和醫學為例介紹統計學與這些方面的融合。

一是統計學與農學方面的融合：在農業生產過程中，以水稻為例，我們可以利用顯著性差異分析水培養。稻種子的發芽率，利用多元回歸分析的方法分析水稻產量的影響因素，設計實驗、利用時間序列分析分析方法預測農作物（動物）的生長發育進度、農作物的產量和病蟲害的發生時期與數量，這些對于確保農業生物的穩產發展和高產極為重要[3]；在農業生產調研之前，必須進行實驗設計，選擇多因素分析方法分析每塊土地在不同生長條件下（肥力、陽光、水份等）對水稻產量的影響，從而得到哪些因素對水稻產量的影響更大，在后續的生產過程中加大對應的投入，增加產量，卻保國家的糧食安全。

二是統計學與金融方面的融合：數理統計和社會經濟融合在一起，能進一步實現統計學在金融學方面的應用，為此我們開設了《抽樣技術》、《多元統計分析》、《統計預測和決策》、《實驗設計》和《證券分析與投資》，這些課程的學習是進行投資和管理結算的基礎工作，同時統計學在金融領域研究金融規律、支持金融決策、金融風險分析和優化金融產品等方面都有重要的作用，利用統計工具對各種證券金融數據進行處理，能夠比較全面地分析各種因素的影響強度，從而做出合理的決策。

三是統計學與稅收方面的融合：在稅收專業的教學過程中，我們提出了“統計學”與專業相融合的教學方法，如利用統計工具分析稅收收入的內在增長趨勢、稅收收入運行的季節性分析、稅收隨GDP增長的彈性、應用稅收數據分析區域數據的集中和離散情況及其相關指標的計算，應用稅收經濟數據完成回歸和時間序列分析[5]等，通過統計軟件處理相關的稅收數據，讓同學們學以致用，用理論知識解決實際問題，不僅可以提高學生的學習興趣，又可以培養學生的動手能力。

四是統計學與醫學方面的融合：醫學統計學的定位是將統計原理、統計方法和醫藥專業知識相結合的一門應用學科，是醫藥專業學生必須掌握的一門專業基礎課程，兩者相輔相成，在融合的過程中發展現代統計理論，新的統計方法被提出[4]。統計方法在醫學中的應用非常廣，如配對T檢驗數據分析方法，對研究出來的藥物的藥性分析顯得至關重要。例如降血壓藥是一種最常見的藥物，對高血壓患者非常重要，在藥物研究出來以后，必須對藥物的藥性進行臨床實驗，這時需要對高血壓患者在服藥前后的血壓進行測量，并對測量數據進行處理，若這種降血壓藥有明顯的降壓作用，此時該藥品就可以對患者進行服用，達到降壓的目的。此外，學生必須熟悉醫藥中科研資料收集、整理、分析的基本方法與技能，熟悉統計軟件操作方法，為將其運用到醫學實踐，進行科學研究打下必要的統計學基礎[6]。

統計學與交叉學科融合的案例比較多，有上面介紹的統計學用于農學領域、金融領域、稅收領域和醫學領域的案例，當然也不乏有統計學用于社會科學相關領域的案例，如統計學應用于文學、體育、音樂的相關案例。

統計學在文學中的一個經典應用是對世界名著《靜靜的頓河》作者真偽辨別的研究。他的作者是1965年諾貝爾文學獎的獲得者肖洛霍夫。但有人說該書是從克留柯夫那兒抄襲來的，肖洛霍夫是不是剽竊了他人的成果？這個疑問曾經引起了全世界的關注。最后，統計學家用統計分析的方法對其句長、詞類和句子結構等方面進行了分析，證實《靜靜的頓河》確實為肖洛霍夫的作品。統計學在文學中的另一個經典應用是關于大作家莎士比亞著作的例子。1985年，莎士比亞作品的研究者在英國Bodelian圖書館發現了一首僅有429字的詩，但詩中并沒有記載誰是作者？統計學者Thisted和Efron在1987年采用統計學的方法，在幾乎同樣長度的作品中，對莎士比亞風格與其他作者風格所含不同單詞的頻率分布做了精細研究，發現詩的作者確實是莎士比亞；統計學專業與體育專業的融合體現在教學過程中，體育研究者會采用多元回歸分析、因子分析等方法對體育選材進行統計分析。如在確定青少年籃球運動員選材標準時，首先需要全面調查運動員的形態、身體機能及各項身體素質等相關因素，從中篩選相應的測試指標，對參加的運動員進行跟蹤測試，在這一過程中采用相關分析和逐步多元回歸分析的方法，選擇出優秀的籃球運動員[7]。我國的體育統計工作者采用實驗設計的方法對青少年身體發育狀況進行分析與評價，從而根據分析和評價的結果制定了我國青少年兒童生長發育與身體素質的評價標準；統計學與音樂的融合體現在蔡際洲以南北曲音樂的淵源為研究對象，利用統計方法對南北曲和蒙古族民歌進行定量分析和比較研究，認為這種異地文化相似的現象，當屬跨文化傳播的結果[8]。

通過以上統計學與其他學科融合發展的案例可以發現，統計學對農學、醫學和社會科學領域的發展起到了舉足輕重的作用。為此，高校作為培養統計學人才的基地，在人才培養的過程中，必須讓學生精通一至兩個數據處理的統計軟件，充分利用統計學的理論知識、統計學思想和統計工具解決其他學科中的實際問題，實現統計學與交叉學科更好地融合發展。