新工科背景下“統計計算與軟件”教學模式探索

摘要：“統計計算與軟件”是一門涉及數據處理、描述性統計、方差分析等基礎統計分析模塊和非參數檢驗、因子分析、聚類分析等高級統計分析模塊。同時，在教育教學過程中還涉及SPSS，R語言等統計軟件。為了充分激發學生的主觀能動性和學習積極性，提出了以理論教學和實踐教學相結合的混合式教學模式。并且以教促學，通過階段性學評教的反饋情況，對教學模式和教學方式不斷改進，形成可持續發展的“統計計算與軟件”的教學體系。同時，改進傳統的考試方式，采取試卷與上機相結合，考試與考查相結合，多種考試方式：過程性和綜合性交叉形式，為培養高質量的科研人才奠定基礎。

關鍵詞：教學模式；統計計算與軟件；混合式教學模式

一、“統計計算與軟件”課程教學現狀

“統計計算與統計軟件”是安徽建筑大學統計學專業中一門重要的專業必修課。這門課程既講解統計分析方法的核心思想和適用范圍，又使用SPSS、R語言等應用統計軟件解決統計計算相關案例。此課程的學習不僅有助于理解統計相關課程的理論知識，還培養學生的編程實踐能力［12］。雖然這門課程有助于訓練學生統計建模的算法設計和實現的能力和理論聯系實際的能力［3］，但是在實際教學中還存在不同的問題。

（一）傳統教學模式

“統計計算與統計軟件”的課時量相對偏少，而且安徽建筑大學安排的時間點都在大四的上學期，如何在有限的課堂教學中提高學生利用統計方法解決實際問題的能力，是課程教學中亟須解決的問題［4］。本門課是多門統計專業課，如“統計學”“多元統計分析”“回歸分析”等課程的實際應用，使用傳統的以教師為主體的“灌輸式”的教學方式，不僅無法調動學生學習的主觀能動性，教師的教學效果不佳，而且無法培養學生的理論與實際相結合的能力，與這門課程的原始初衷不一致。

（二）考核方式

“統計計算與軟件”的課程考核主要由傳統的考核方式組成的，包含了平時成績與期末成績兩部分，平時成績主要包含平時作業、出勤、課內實驗等，期末成績主要是以期末考試卷面成績［5］。這種考核方法能在一定程度上反映學生的學習情況，考查學生對于本門課程的掌握情況，但由于采取筆試的形式，幾乎都是原理性的題目，無法從軟件的角度考查學生的變通能力，不能全面地體現學生對于SPSS，R語言等統計軟件的應用能力和創新能力。

二、教學改革措施

雖然傳統教學模式和考核方式是有一定的弊端，但是能在時間的長河下被各種新形勢沖擊，還能保存下來也因為其具有各自的獨特優勢。如何借助現有的信息化技術，怎樣按照新工科背景下培養應用型人才這一目標進行課程內容重組和多方位考核學生的能力，培養具有社會責任感、創新精神和實踐能力的高級專門人才，是目前本課程教學改革的方向［6］。

（一）教學設計

“統計計算與軟件”這門課程主要針對安徽建筑大學數理學院統計系大四學生專業課的學習。由于本身大四學生多數在考研、考公及找工作的階段。為了讓更多的學生參與本課程和學習本課程，將有效地利用海量網上教學資源，讓學生可以在不同時間段移動上課，超星學習通教學平臺［79］和雨課堂等［1012］便可以給學生帶來如此的便攜式，集教學互動、資源管理、教學成果展示和教學管理評估于一體的新一代網絡教學平臺。

（二）教學實踐

1.課前設計

在上課之前，把相應的上課課件包括上課的課件，本節課涉及的有趣的小故事，思政案例，同時把本節課使用的案例分析的數據及對案例分析的基本思路放入學習通，希望學生上課前主要思考，以“問題”會驅動，促進學生的“學”和“思”。在學習中播下本節課的“種子”，在思考中，“種子”會“生根發芽”。通過慕課，一些平臺資源對上課內容分析，對已有的數據做簡單的預分析，在此模式下，會激發學生參與到這門課的積極性，同時還會使學生養成獨立思考的能力和利用網絡資源或圖書館資源挖掘對自己有用的信息，此能力對于學生就業和以后繼續深造，都有著不可估量的作用。不同的有趣的數學小故事還可以使得學生感受數學的美，英國數學家哈代曾經說過，“唯有優美的數學才能長存于世”。而本門課程通過圖像的直觀讓數學的魅力真正到達課堂、融入教學。數學的美是激發學習興趣的源泉，體會數學的平易近人，并通過文化層面讓學生理解數學、喜歡數學、熱愛數學。

2.課堂教學

安徽建筑大學不僅配備智慧教室供教師使用，有專門的數學實驗室，還在每個教室的電腦上安裝最常用的軟件。上課時，先進行案例講解及理論知識的推導和梳理講解本節課的重點，再利用SPSS軟件或者R語言對發到學習通的數據現場操作和分析，同時伴隨著隨機提問和小組討論的形式，激發學生對學習的投入和注意力的集中，避免多數學生的懶惰心理。

本門課的每學期會對固定章節“翻轉課堂”，在學期開始時，以小組為單位，每位小組確定1名組長負責協調，“以學生為主導、以實踐為核心”開展教學活動，組織學生自主成立本課程的題庫和數據庫，讓學生積極參與教學活動中，提高學生的學習主動性。

同時，積極開展實驗課，設定每個實驗內容的完成時間節點，實驗課會抽取部分學生對自己的實驗設計、實驗實施、實驗報告詳細講解。先通過講解知識再對相應的知識點上機操作，可以達到理論與實踐相結合。正如法國學者沃韋納戈說過“不要擔心犯錯誤，最大的錯誤是自己沒有實踐的經驗”。通過實踐，理論知識點才能變成實際的，在以后的生活工作中才能用到實處。通過實踐，所學到的知識才不至于成為空洞教條的理論，同時也讓學生實打實地理解本門課程的重要性和必要性，讓學生把理論落實，扎扎實實學習知識，將所學所用用到實際的生活中。

3.課后分析

在授課結束后對整個教學過程情景再現，反復咀嚼，深刻反思，定期進行作業的批改并反思定期定點集中批改作業，可以加強自己對已批改后的作業的印象，防止學生不獨立完成作業，及時做作業的講解。好記性不如爛筆頭，會及時把課后反思記錄，以便及時調整之后的教學模式和教學過程。

每天安排零碎的時間登錄學習通，為學生答疑，給學生進行及時的反饋。問題的及時解決有助于有效地推動學生學習的進度。同時，通過學生反饋的問題，及時調整上課的進度和速度。

通過課后作業和課后研學，以“任務”為驅動，促進學生的“踐”和“悟”。在實踐中，本門課程的“小樹苗”會茁壯成長，在感悟中，“樹”才能開花結果。這樣體現本門課程的“學”“思”“踐”“悟”，再結合“知行合一”的主題，相信我們的學生會具備良好的數理科學素養，掌握數理工具，致力科技興國的時代新青年。

（三）考核方式的調整

1.平時成績量化

學生平時成績量化考核指標主要有課程作業、出勤、實驗課表現（實驗課的出勤率和實驗分析）3個指標。平時成績按照百分制的形式設定滿分為100分，根據設定指標的不同比例計算各個評價指標的分數，將各個評價指標的分數相加即得到平時成績的分數［13］。具體地，課程作業百分制得分乘以20%、出勤百分制得分乘以15%、實驗課表現（實驗課的出勤率和實驗分析）百分制得分乘以65%，最后將各個分數相加，即獲得平時成績的分數［14］。為了評價指標成績的計算便攜和公平，根據平時成績的不同占比，先將設定好的占比在第一次課時便告訴學生，同時將相應的計算公式記錄到電子表格的對應位置，學期末只需要結合學生表現將各項的百分制成績錄入相應位置，Excel的統計功能可以直接計算具體的分數，即每位學生最后的成績。同時，電子表的計算還有助于學生如果對于自己的成績有疑問，就可以隨時方便查閱。

課程作業的成績集中體現在“翻轉課堂”的小組各成員的表現以及布置的4個單元的作業完成情況。教師對于“翻轉課堂”的小組成員的表現給予a、b、c、d、e5個等級的評價，對應的分數分別是100分、80分、60分、40分、0分。布置的4個單元的作業若出現未交的情況，此次作業直接記為0分；若出現兩份或者多份雷同的情況，涉及的同學全部記為0分；若完成度良好，每次作業記20分。則課程作業的總成績=“翻轉課堂”的小組成員的表現百分制分數×20%+完成度良好的次數×20。

出勤成績的規則如下：本課程一學期共16次課，但是只會隨機點名5次，總分百分制，曠課一次課扣掉20分。對于請假，一學期不能超過5次，若超過5次后續課程直接按曠課記錄。請假一次扣掉10分，為了防止學生把5次請假機會全部用在點名時，特別強調若點名前沒有說明請假，點過名以后所有的請假都算曠課。出勤成績=100-曠課次數×20-請假次數×10。

實驗課表現的成績分成實驗課的出勤率和實驗分析的成績總和。主要將“統計計算與軟件”這門課程分成以下5個實驗：描述性特征量計算，單樣本、雙樣本T檢驗，單因素、多因素方差分析，相關分析、偏相關分析和距離分析和一元線性回歸、多元線性回歸、曲線回歸5個實驗。對于單次實驗曠課扣20分，請假或者遲到早退視情況而定。同時，將學生的每個實驗分析都進行a、b、c、d、e5個等級的評價，對應的分數分別是16分、12分、8分、4分、0分。實驗課表現的成績=出勤次數×20×20+5次實驗分析對應的總的分數。

2.考試形式多樣化

考試作為檢驗教與學效果的一種有效手段，不僅是評價教學目標實現與否的一種方法和手段，指導教師的日常教育教學活動，做到教學有的放矢，提高課堂效率，這是考試的重要作用和目的，更對教學目標的實現具有一定的激勵和導向作用［15］。在突出診斷性功能的同時，強化發展性功能的發揮，既能評價學生的學習效果，為了檢查學生的學習情況，做到查漏補缺，及時指導學生的學習，這應該是考試最重要的目的，同時還可以挖掘學生自身的特長與潛能，提高學生學習自信心［16］，激發學生的課外學習興趣。

傳統的書面筆試考試已經不太適用于“統計計算與軟件”這門實踐類型的課程。傳統“統計計算與軟件”主要采用一次性閉卷考試，通常安排在結課階段，以書本中涉及的軟件基本原理和基本操作內容為主，大多是記憶性試題，所占比例較高，但是缺少對學生所學知識的實時評價、效果反饋與素質的綜合性考查［17］。這樣的考試模式讓學生產生不好的習慣，只在考試前突擊性地學習，大部分學生考完知識點也會遺忘。對于課本的知識只停留在表面的記憶階段，并未完全吃透和理解。

為了提高教學質量，拋棄原本考試的弊端，本門課程主要采取試卷與上機相結合，考試與考查相結合，多種考試方式，過程性和綜合性交叉形式，以此達到將考試變成培養能力與提高素質的重要手段。

過程性考試是對學生學習效果的各個階段的實時評價，并且根據不同階段考試的結果進行實時監控，并以此調整之后的教學過程。過程性考試不是對整個學期的教學一次性評估，所以其形式并非局限于閉卷答題，再通過批改給出成績。傳統的考試方式，多為一次性的考試，過程性考試更注重培養及評估學生對該門課程的理解和應用能力［18］。但是過程性的考試也應考慮考試的頻率，如果僅僅安排一兩次就不再安排考試，教師將無法及時獲取學生對知識的掌握程度，沒有辦法對學生的學習進行監督，無法及時調整教師的教學進度和重難點，同時學生的緊迫感逐漸降低，對本門課程的學習也會放松。但如果考試安排的頻率過多，學生會疲憊不堪，既嚴重擠壓教學時間，浪費了教師的教學時間，又降低學生的學習動力。因此，過程性考試的頻率要適度，主要根據教學進度及內容的關聯性合理分配過程性考試的時間及次數［19］。

上機操作的考試可以根據學生的學習情況，建立難易合適的題庫，考試的時候通過電腦隨機分配發送到每位學生的電腦端。“統計計算與軟件”這門課程著重考查學生的實踐能力，上機操作便能使學生的實踐能力和創新能力得到考察。

考試是教學改革的重要環節，高質量多形式的考試方式既可以幫助教學調整教學方式，改進教學效果，提高教學質量，為培養高質量的科研人才奠定基礎。

結語

“統計計算與軟件”這門課程是統計學專業的必修專業課之一，具有不可替代的作用。借助信息的飛速發展，采取課前設計-課堂教學-課后分析的新模式，讓學生完全成為這門課的主體，提高教學效果。同時，改進傳統的考試方式，采取試卷與上機相結合，考試與考查相結合，多種考試方式：過程性和綜合性交叉形式，增強學生的競爭力。

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項目基金：安徽省教育廳高校自然科學研究項目（2023AH050191）；安徽建筑大學博士科研啟動基金（2022QDZ19）；安徽建筑大學大學生科研項目（C23553，C23537）

作者簡介：趙美玲（1994—），女，漢族，安徽合肥人，博士，講師，研究方向：隨機分析、概率論與數理統計。