案例驅動+課程思政的“多元統計分析與 R 語言建模”教學改革探索

張 弟，梁 瑩，李文全

（韶關學院 信息工程學院，廣東 韶關 512005）

隨著互聯網技術的發展，當今社會已經進入大數據時代，大數據與各個行業的融合已變得緊密無間［1］。大數據具有規模大、結構復雜、種類多、價值高等特點［2］。分析這些海量的數據，挖掘出重要信息和內在規律，成為當前亟須解決的問題。為了應對這一挑戰，高校的大數據專業開設了統計學相關的課程，為解決大數據分析提供了可能［3］。其中“多元統計分析與R 語言建模”是統計學與計算機科學等多個學科的交叉學科，主要涉及數據挖掘、機器學習、數學建模等多個方面，并且多元統計分析技術在人工智能、經濟決策等眾多領域有著廣泛的應用，是大數據分析的重要組成部分［4］。通過培養學生扎實的統計學基礎和大數據分析建模能力，讓他們在大數據時代游刃有余，為未來的發展和應用創造更多機遇。

一、“多元統計分析與R 語言建模”課程現狀及分析

“多元統計分析與R 語言建模”課程，是大數據分析技術的核心課程，是一門理論和技術相結合的課程。目前該課程的教學上存在一些不足。首先，教材提供的數據量小且內容陳舊，無法滿足當下的需求。其次，教師未能巧妙地將當前熱點數據與學生感興趣的事物結合起來，未能引導他們感悟、思考和拓展，從而限制了學生的創新能力。此外，在進行課程思政教學時，教師只是簡單地將思政內容嵌入專業課程中，未能實現思政元素與課程內容的有機融合，導致思政元素離散、不系統，教學吸引力不夠，育人效果不佳等問題［5-6］。

（一）教學手段單一

目前采用傳統的課堂教學方式。課堂上，老師首先對知識點進行講解，然后使用教材中提供的數據集演示如何使用R 語言代碼進行具體任務的分析，以幫助學生掌握相關知識點；課后，教師布置相應的任務供學生練習。這種以教師為中心的填鴨式教育，發揮不了學生的主觀能動性。如何激發學生的主觀能動性，是教師在教學過程中都必須面臨的一個問題。教學不僅要授之以魚，更要授之以漁，要依據每個學生的不同特點，因材施教，制定科學的教學設計、教學方法，使學生得到充分的學習與發展。教材中的知識固然經典，但更新速度較慢。因此，教師需要關注本領域的最新進展，并不斷更新知識，將最新科研成果引入到課堂教學中。教師淵博的知識和緊跟時代的科研成果能夠為課堂教學注入新鮮元素，吸引學生的注意力，促進學生對所學知識的深入理解和應用。這樣的教學方式將激發學生的學習熱情，培養學生的創新思維和問題解決能力。

（二）學生應用能力差

目前該課程內容比較單一，主要側重于傳統統計理論的介紹。同時，教材所提供的數據陳舊且數據量較小，無法滿足現代大數據時代的需求。此外，教學內容與實踐的結合度較低，難以跟上新時代和新技術的變化，學生很難將所學知識應用到大數據實踐中。目前該課程的實踐主要是進行簡單的實驗演示；每個實驗相對獨立，缺乏連貫性，不利于學生對內容的系統理解；此外，數據驗證的結果并沒有將多元統計方法應用到現實生活中的大數據應用場景中，這導致學生無法獲得對多元統計方法處理大數據的真正認識和深入理解。導致學生雖然知曉多種統計方法，卻不知道如何在實踐中使用；同時，教學缺少案例分析的訓練，導致學生學習積極性低，缺乏創新能力，不能靈活運用所學知識。因此，我們需要導入案例分析的教學方法，來激發學生的主動思考，培養他們的大數據分析和應用能力。

（三）課程思政建設方面存在困難

傳統的多元統計分析課程通常以枯燥深奧的數學公式和整齊的代碼為主，缺乏思政元素的融入，缺乏人文環境和人文精神。整體課程思政建設薄弱，也存在困難。究其原因，首先，高校主要以學歷學位和論文發表質量為導向來引進教師，較少進行思政素質和思政水平方面的審核或考察，缺乏對教師思政育人能力和實踐能力的評價或考核；其次，新進教師科研壓力大，教學任務重，整天忙于課堂教學和科研，很少有時間去博覽群書，這導致新教師旁征博引能力欠缺、課堂專業知識與課程思政元素有機融入能力不足，使得學生對課堂教學內容興趣寡淡［7］；另外，工科類教師在教育背景、學科訓練和思維鍛煉等方面與人文類教師存在較大差異，普遍缺乏人文知識儲備；最后，由于課時限制，專業知識和課程思政的時間分配教師往往掌控不好。在“三全育人”的大思政格局下，“全員育人”要求全體教師共同參與，因此建設一支師德師風過硬、思政本領高超的師資隊伍是當務之急［8］。

二、“多元統計分析與R 語言建模”課程改革措施

（一）尋找思政教育的契合點

在整個“多元統計分析與R 語言建模”課程教學過程中，結合每一節內容的理論基礎和思想方法，教師可以根據每一節課程內容來挖掘相應的思政元素，進行具體的思想政治和道德情感教育。提煉出符合學生特點和課程特色的愛國情懷、法治理念、社會責任、文化自信、人文精神、價值追求等要素。從課前、課中、課后3 個環節，將這些思政元素滲透進教學內容中，實現知識性、技能性和價值性的有機融合，使得教學豐富生動、有針對性，并在潛移默化的情境中將課程的價值引導和灌輸到學生心中。

例如在講解聚類分析問題的思想、方法、步驟時，介紹譜聚類是一種基于譜圖理論的聚類方法，利用數據的圖結構來進行聚類；我國學者王玨等在該方法的研究中取得了重要突破［9］；這些重要貢獻不僅在我國的聚類分析研究中具有重要影響，也在國際學術界產生了廣泛的關注和應用；通過這個介紹，學生可以了解到我國學者在聚類分析領域的重要貢獻，增強對于自己國家的學者在科學研究方面的自豪感。又如在講述多元數據的直觀表示的章節，可以給學生提供近5 年的GDP 數據，讓學生用圖表、圖像等方式處理數據來對GDP 的發展趨勢進行分析和展示，引導學生從GDP 數據中感受到國家的發展進步，激發起對國家的認同和自豪感，即通過多元統計分析，可以將豐富的數據和信息呈現給學生，從而使他們更加全面地了解國家的發展進程和偉大成就，激發起對國家的熱愛和自豪感。再如在因子分析章節，可以通過確定思政素養和人格特質的相關維度和測量指標，來探究大學生的思政素養與其人格特質之間的關系，其中思政素養維度可以包括政治認同、法治觀念等，人格特質維度可以包括開放性、責任心等；再進一步討論思政對于大學生發展的價值和重要性，并提出相關的意見和建議。

而在講述貝葉斯概率的時候，引入《狼來了》的故事，融入誠信思政元素：假定村民原先相信小男孩的概率是p1；當第一次小男孩大喊“狼來了”，村民們紛紛上山幫忙打狼，但發現狼沒有來，此時村民相信小男孩的概率（即Bayes 公式計算的條件概率）由p1 大幅降至p2（老師推導）；第三次狼真的來了，小男孩大喊，但村民們相信他的概率是更低的p3（老師推導）；此時，引導學生著重關注這3 個概率值下降的過程，也是該孩子撒謊的過程，更是一個人失信的過程。學生經過融入的誠信思政元素的學習，明白誠信的重要性：誠信是社會主義核心價值觀中個人層面的重要價值觀，是中華民族傳統道德的基石，是公民應當遵守的道德規范和價值信仰，從而讓作為國家建設者和接班人的大學生接受誠信教育、提高誠信意識，踐行誠信的社會主義核心價值觀。

（二）案例驅動，鍛煉學生綜合能力

大數據領域正在快速發展，技術不斷更新。在課堂上無法詳盡講解所有內容。因此，教師在基礎理論講解之后，鼓勵學生自主學習更多相關知識，布置案例驅動作業，讓學生從實際生活中尋找自己感興趣的案例，結合專業的多元統計分析，鍛煉并提高學生的綜合應用能力。

在幸福感預測案例中，利用大數據對幸福感進行預測，數據包括個體變量（性別、年齡、健康、婚姻）、家庭變量（父母、配偶、家庭資本）、社會變量（公平、信用）等，案例的完成涉及數據的采取、特征工程、模型構建、模型評估是一套完整的數據分析過程，有助于學生系統地掌握多元統計分析的方法。案例以小組為單位，教師引導組內學生討論確定如何獲取數據、處理數據，采取哪種分析方法、進行哪些步驟等，讓學生逐步進行案例分析，最后組織學生現場演示、講解數據分析全過程，展示分析成果。教師則以數據分析的準確性、熟練程度，所選方法的完整性、準確性等進行點評評分，考核學生對所學內容的掌握程度以及分析解決問題的綜合應用能力。

在法律案件統計分析案例中，學生統計一段時間內的某類真實法律案件，通過統計分析案件的背景、時間、人物等要素，并就案例中的法律問題展開討論，可以培養學生對法治的理解和分析能力，提高學生的法治意識。

在文化特色調查統計案例中，可以通過多元統計分析的方式，幫助學生提高文化自信，增強對自身文化的認同與自豪感。學生分組選擇一個文化背景相對獨特的國家或地區，收集該國家或地區的文化特色、習俗、傳統節日以及教育水平、醫療保健、環境保護等社會現狀相關統計數據，并使用多元統計方法（如柱狀圖、折線圖、餅圖等）對所收集的數據進行分析和呈現，再就分析結果提出觀點，并與小組成員進行討論；小組之間還可進行相互對比和探討，就文化背景、問題現狀、數據分析結果等方面展開深入交流；最后，學生就跨文化交流中的共同點和差異進行反思，撰寫個人或小組的反思文章，回顧整個案例的學習過程，分享自己對自身文化認同和自信度的思考和改變，并思考如何提高文化自信。通過本案例的實施，學生將通過對多元文化的調查研究和多元統計分析的實踐，增強對自己文化的認同和自豪感，提高文化自信度。同時，學生的批判思維、團隊合作和跨文化交流的能力也得到了鍛煉。

（三）提高教師貫徹“課程思政”理念的自覺性和能力

教書者先讀書，育人者先做人［10］。自覺開展教學內容的深入研究，尋找思想政治教育與專業教育的結合點，積累豐富的思想政治教育素材，鉆研相關教學環節設計，樹立并不斷提高通過專業課程教學加強思想政治教育的自覺意識。通過自己的言行為學生樹立榜樣，進而以“潤物無聲”的方式影響學生的世界觀、人生觀、價值觀。積極參加學校組織的各類課程思政教育教學改革培訓，加強與思政課類教師的交流與協同合作。

課程思政教育實踐的路徑不僅是挖掘教學內容，探索思政元素，還急需提高專業課教師思想政治素養，教師只有具備高水平的思想政治素養，才能在自己的教學中為人師表，“三全育人”。可以通過師德師風建設專題和黨建活動，提高專業課教師的思想政治素養；也可通過教研室定期組織課程思政教學研討會活動，探討課程思政教學設計、說課與評教活動，融入專業元素與思政元素，既能豐富課程思政教學內容，又達到育人的目的［11］。

（四）教學形式多樣化

良好的教學效果需要教師具備健全的專業體系架構，因材施教的能力、善于運用的好的教學方法。此外，多打磨教學，學會如何制作出符合學生特點的教學設計。可以采用線上和線下相結合的模式進行教學。一方面，利用超星學習平臺的優勢，發布課前線上預習案例和統計方法，讓學生提前了解實際案例背景和相關知識點，并在討論專區討論教師的提問。課堂上授課教師先檢查學生對基本知識的掌握程度，然后有針對性的講解重點和難點，最后通過實戰大數據案例，將學到的知識與實際問題相結合，激發學生在課堂上的積極性。另一方面，利用對分課堂教學形式對學生的自學情況進行檢查，并結合分組討論，讓學生從被動接受知識轉變為積極探索知識，提高學生的學習參與性。針對教學中的重難點，可以通過動畫輔助教學方式呈現出來，如使用動畫展示概論分布的特征，讓同學直觀地理解該知識點，增加教學中學生的感性認識。教師要持續學習，緊追本專業領域最新進展，提高自己的專業素養；也要靈活調節教學進程，通過師生互動活躍課堂氣氛，通過翻轉課堂引導學生的思維，還可通過觀摩優秀教師上課，提高教學能力，在教學方法上不斷調整、實踐，最終把課程打造成金課。

（五）教學效果分析

基于課程思政的“多元統計分析與R 語言建模”在韶關學院2020—2021 學年試行，并將1 班和2 班的教學效果進行了比較。其中，1 班采用“傳統+思政教學”模式，2 班采用傳統授課方式，兩個班學生綜合成績分布情況分析見圖1 所示。從圖1 可知，1 班80 分以上的人數多于2 班，此外1 班的及格人數多于2 班。可見課程思政提高了學生的學習熱情，發揮了學生的主觀能動性。思政教學模式相比傳統教學模式在教學模式上具有一定優勢。

圖1 各分數段人數對比（綜合成績）

三、結束語

“多元統計分析與R 語言建模”課程教學存在思政元素與專業內容未能有機融合、教材中演示數據不系統、課堂教學模式單一等不足，有必要對課程教學進行改革。建議通過尋找思政元素融入點、使用案例驅動教學、增強教師的思想政治素養、強化教師“課程思政”理念等，提高教師專業課課程思政的教學能力力，激發學生的學習興趣，實現“三全育人”的目標。