面向能力的应用统计人才培养需求分析和模式研究

贾 祥 武小悦 吴昕阳

（国防科技大学系统工程学院 湖南·长沙 410073）

0 引言

统计学是搜集、分析、表述和解释数据的科学与艺术，已广泛应用于经济、商务、金融、生物、医疗和工业工程等众多领域。应用统计学是现代统计学的重要类别。2018 年教育部颁布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》[1]（简称《国标》）明确指出：“应用统计学是以各个不同领域的具体数量为研究对象，着重培养学生掌握在某一特定领域从事统计工作的知识和能力。其培养目标是培养掌握该特定领域相关学科的基础知识和统计学的基本思想、基本方法以及相关的计算机技术，能够较好地将该特定领域的专业知识和统计方法结合在一起进行研究并加以应用的人才”。

随着以大数据、人工智能等信息技术为代表的第四次技术革命的兴起和发展，对具备数据统计分析能力的人才需求越来越大。但传统的应用统计学教学存在“重视理论讲授、忽视应用实践”的问题，造成学生只知道统计概念和相关方法，却不知如何应用统计解决实际问题。这样的培养模式显然不能满足社会的需求。近年来，随着能力导向教育理念的普及，以及“高阶性、创新性、挑战度”金课建设的推动，以统计思维培养和统计应用能力提升为着力点的应用统计学课程改革和培养模式研究也在如火如荼地开展。韩胜娟[2]认为统计思维是在学习和应用统计方法的过程中逐渐形成的一种思维模式，要实现统计教学从单方面统计基本知识传授向注重统计思维能力培养方向转变，需要在统计教学理念、教学内容、教学方法及考核方式等众多方面进行适应性变革；周巧娟[3]针对概率统计思维与应用能力的培养，聚焦思维结构智力理论，构建了思维型课堂，改进了教学环节；周传颂[4]认为在大数据背景下，培养出应用型、创新型统计专业人才，学会用大数据手段、方法处理统计问题是统计专业培养目标的内在要求，也对专业教师综合能力提出更高要求；宗占红[5]针对本科生统计分析能力培养，提出了“一个目标、三个环节”本科生统计分析能力培养模式，其中一个目标指培养学生利用统计学知识处理实际问题的应用型统计分析能力，“三个环节” 指在教学与学习环节采取改进措施的同时，增加实践环节；金美玲等[6]指出在当前的统计思维培养方面存在课程教学目标不明确、课堂教学方式单一、课程考核方式陈旧等问题，并提出了调整统计学教学内容、变革统计学教学及考核方式、通过案例式教学强化统计技能实践等提升应用能力的途径。

图2 本文提出的能力需求与纲要和国标要求的对应关系

本文针对我校“应用统计学”课程，以培养具有应用统计能力的人才为目标，通过分析本科生的应用统计能力需求，牵引培养模式研究，为应用统计人才的培养提供新的思路。

1 应用统计能力需求分析

针对具有应用统计能力的人才培养模式研究，首先应该分析人才的应用统计能力需求。美国统计学会发布的《统计学本科专业指导性教学纲要》（简称“纲要”）将统计学本科专业学生应掌握的知识和技能归纳为统计方法和理论、数据操作和计算、数学基础、统计实践和特定领域知识五个方面。[7]国标中对统计学专业类人才培养的基本要求包括统计理论基础和外语水平扎实、掌握统计学的基本思想和收集数据的方法、掌握计算机的基础知识并能熟练应用统计软件、具有理论联系实际的能力、掌握资料查询获取相关信息的基本方法，此外应用统计学专业要加强利用特定统计方法解决特定领域问题的能力。通过借鉴这些纲要和国标，我们结合我校的实际情况，从业务能力和职业道德培养两个方面，提出了应用统计人才的能力需求，如图1 所示。

在业务能力方面，从根本上看，我们认为学生的应用统计能力需求来自于未来的任职岗位工作要求，其重点是能够解决工作中的实际问题。考虑到对于一个实际的统计问题，通常按照“统计设计—统计调查—统计整理—统计分析”的过程[8]进行分析和求解。因此，学生的应用统计能力应包括统计建模、数据收集、统计分析和软件操作能力。其中，统计建模指的是学生通过查询相关资料，包括外文资料，从而获取实际问题所属领域的背景知识，并从统计理论的角度对问题进行建模；数据收集指的是学生通过统计调查或者网络搜集，收集足够的数据支撑后续研究；统计分析指的是学生在掌握统计学的基本思想后，根据具体问题熟练应用各种统计方法解决实际问题；在数据收集和统计分析过程中，学生可能会用到R、Python 和SPSS等各种相关统计软件，这就需要培养学生的软件操作能力。通过上述分析，易知本文提出的四种应用统计能力，实际上也与纲要和国标所要求的能力是吻合的，其对应关系如图2 所示。

图1 应用统计能力需求

除了业务能力之外，我们认为尽管我校培养的学生不会从事专业的统计工作，但主要任职于军事岗位，其统计分析工作事关国防和军队建设，仍然需要良好的统计职业道德。为此，也需要培养学生养成基本的职业准则，纳入应用统计能力培养需求，可通过在课堂教学中强化思政教育促进学生统计职业道德的养成。

综上所述，本文提出的应用统计能力需求，既能对照纲要和符合国标的要求，也考虑到了我校的实际情况，因此是可行的。

2 应用统计人才培养模式研究

在应用统计人才培养需求分析的基础上，进一步研究能力导向的应用统计人才培养模式。为此，我们提出了“以教学目标重塑为根本、以课程建设更新为基础、以教学方式革新为核心、以实践能力提升为关键、以考核方式改革为重点、以教学效果评价为反馈”的“六位一体”培养模式，如图3 所示。

图3 能力导向的“六位一体”培养模式

2.1 以教学目标重塑为根本

面向能力的应用统计人才培养，需要以能力产出为导向，摒弃传统的以教师讲授知识为主的“灌输式”培养，把培养出能解决实际统计问题的应用型人才作为终极目标。这就要求教师围绕能力导向重塑教学目标，并贯穿于人才培养的全过程，重新设计教学方式，激发学生自主学习的积极性和创造性，着力培养学生的统计思维，让学生真正感受到“一切以数据说话” 的统计魅力。

2.2 以课程建设更新为基础

课程建设是人才培养的基础，面向能力的应用统计人才培养，要求教师持续更新课程建设，从而与时俱进，不断满足新形势和新技术带来的新要求。课程建设的持续更新，应包括教师能力和课程资源两个方面。在教师能力方面，由于新的统计技术日新月异，新的统计软件层出不穷，新的统计问题源源不断，为了培养合格的应用统计人才，需要在夯实学员统计理论基础的同时及时补充新的统计方法，这就要求教师也要及时“充电”，而非固步自封。在课程资源方面，要注意更新教学内容和案例素材，满足新技术发展对学员能力的需求。例如，在传统的“应用统计学”课程中，统计调查和抽样技术是重要章节，其中统计调查主要讲述调查的各种组织方式、调查问卷的设计和发放，以及数据的收集和整理等，抽样技术重点讲述简单随机抽样、分层抽样、整群抽样和系统抽样等各种抽样方法的概念、参数估计以及样本量分配等。在大数据时代以前，搜集数据相对比较困难，因而抽样技术的诞生和发展迎合了社会发展的需要。但随着大数据时代的到来，数据搜集和存储技术突飞猛进，抽样技术的应用重要性大大降低。因此，为了迎合大数据技术的发展对学员应用统计能力的需求变化，我们减少了抽样技术的课时，只是探讨了各种抽样方法的概念和适用性，同时增加了分类、聚类等机器学习算法的课时。再比如，今年全球都经历了新冠肺炎疫情，应对疫情的一个重要方面是通过病例数据分析疫情的传播链路、病毒致死率等特征，这涉及到描述性统计、参数估计等统计知识的应用，为此我们可以广泛收集疫情方面的案例数据，并在课堂上与学生讨论，从而激发学生学习的兴趣。

2.3 以教学方式革新为核心

面向能力的应用统计人才培养，必须在教学方式上进行革新。教师需舍弃传统的“教师讲授、学生旁听”这种侧重理论推导的单方面授课方式，灵活运用案例式、研讨式、启发式、线上线下混合式等多种教学方式，从案例切入，充分发挥学生学习的“主人翁”精神，组织学生研讨，启发学生思考，从而在课堂上淡化理论推导，突出实践特性，引导学生在真实的、趣味的、综合的案例情景中，学习统计方法，解决统计问题，感受统计魅力，激发学生的自主性和积极性。例如，在描述性统计这一章节的授课中，可依托收集的新冠疫情病例数据，在介绍收集到的数据类型和特点后，组织学生讨论可以通过哪些图表方式进行描述性统计。在讨论过程中，对于教学大纲中要求的知识点，如果发现学生没有掌握，就可以进行重点讲授。对于讨论到的各种描述统计方法，引导学生在课堂上现场进行操作，并进一步启发学生思考哪些描述统计方式的展示效果更佳。通过这样的教学方式，学生可以真正感受到统计的应用场景、各种理论方法的适用性，以及相应的软件操作方法。

2.4 以实践能力提升为关键

面向能力的应用统计人才培养，除了革新教学方式，还必须关注学生的实践能力。实践能力的提升才是培养学生解决实际统计问题的关键。依托革新后的教学方式，在课堂教学环节，虽然已经注意培养学生利用统计思维分析问题和操作软件实现统计方法的能力，但仍然侧重于一个实际问题的局部分析，并且是在全体学生的共同讨论下完成的，这对于学生的统计能力培养仍然是不全面的。为了提升学生的实践能力，必须要在教学中增加实践环节。在实践环节中，学生会接触到一个完整的、具体的实际问题，并按照“统计设计—统计调查—统计整理—统计分析”的全过程进行分析，再借助各种统计软件进行求解。这既可以巩固学生在课堂上学习到的统计方法和软件操作，又可以进一步对学生的统计能力进行全面锻炼。实践环节的问题可以由学生自主选择，也可以由教师从课程案例库或科研项目中进行提取，其中如果学生自主选题，教师应对学生选题的合理性和可行性进行把关，避免学生的实践项目失败。最后，教师应组织学生实践项目的汇报和研讨，发挥学生集体的智慧，对学生的实践项目进行完善。此外，除了实践项目外，教师可鼓励学生参加大学生创新竞赛等各类竞赛，或者对身边感兴趣的问题进行自主调查分析，从而多方位强化和提升学生的实践能力。

2.5 以考核方式改革为重点

面向能力的应用统计人才培养，要通过多元化课程考核方式改革，全面衡量和考核学生的统计能力。传统的“应用统计学”课程考核以终结性考核，即期末考试为准则，存在“一考定音”的弊端，既无法全面考核学生的统计能力，又容易打击学生学习的积极性。与终结性考核相对的形成性考核则通过衡量学生的课堂表现、课后作业、实践项目以及参加竞赛等，可以多维度地反映学生的学习效果。因此，我们建议考核方式改革应从以终结性考核为准，到终结性考核和形成性考核相结合，并最终过渡到形成性考核为主，从而发挥好课程考核的“指挥棒” 作用，避免学生过分关注期末考试以及“背死书”“及格万岁”等学习理念，引导他们自我投入，积极学习，用好统计。例如，我校的“应用统计学”课程坚持终结性考核和形成性考核相结合的考核方式，其中形成性考核所占的比重从20%逐步提高到50%，并将继续增大。此外在终结性考核中，试卷命题强调统计概念和基本方法的考核，淡化复杂的计算。通过多元化考核，学生可以避免陷入考前复习等“突击式”学习，转而在课堂上积极参与讨论，认真对待实践项目。特别是对于一些不擅长考试的学生，考核方式的改革显著调动了他们的积极性。

2.6 以教学效果评价为反馈

面向能力的应用统计培养模式，为了达到“螺旋式”上升的培养效果，需要对教学目标、课程建设、教学方式、实践能力和考核方式等环节形成反馈，加以改进。为此，可通过教学效果评价作为反馈。教学效果的评价可从两个方面开展。第一个方面是通过构建教学效果指标体系，收集数据，完成一次教学任务的评价。教学效果指标可考虑学生的课堂参与度、学生的知识需求满足度、学生课后作业的正确率、学生期末考试的良好率等方面；教学效果评价所需的数据可通过统计调查进行收集，也可以通过雨课堂等线上数据进行挖掘所得。教学任务的评价，可直接支撑教学方式、实践项目设置等环节的改进，为培养模式的改进研究提供借鉴。第二个方面是前往毕业学生的相关任职单位进行调研和回访，了解任职单位对“应用统计学” 课程建设和能力培养的需求，了解毕业学生在任职单位开展实际统计分析工作时的问题。通过调研和回访，可以对教学目标和课程建设的改进形成正向反馈，并进一步牵引其他培养环节的改善。需要强调的是，教学效果的评价作为人才培养模式研究的反馈输入，应贯穿于人才培养的全过程中。

通过“六位一体”应用统计人才培养模式分析易知，除了“教学效果评价”外，其余都可以直接支撑图1 中的应用统计能力培养需求，如图4 所示。另一方面，以教学效果评价为反馈，又可不断改进应用统计人才培养模式。因此，我们提出的“六位一体”应用统计人才培养模式是有效的。

图4 培养模式与能力需求的对应关系

3 总结

本文以“应用统计学”课程为对象，根据培养出具有应用统计能力的人才这一根本要求，从业务能力和职业道德两个方面分析了培养人才所需的应用统计能力需求，其中业务能力包括统计建模、数据收集、统计分析和软件操作能力。在此基础上，进一步提出了“以教学目标重塑为根本、以课程建设更新为基础、以教学方式革新为核心、以实践能力提升为关键、以考核方式改革为重点、以教学效果评价为反馈”的“六位一体”培养模式。经分析，我们提出的应用统计能力需求和“六位一体”人才培养模式是可行的、有效的。