基于多重教学背景及研究热点的统计学课程教学改革研究

鄂慧芳

(内蒙古财经大学 统计与数学学院,内蒙古 呼和浩特 010070)

课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量,一流本科课程建设实施意见为课程改革指明了具体方向①。统计学作为财经类专业的基础核心课程之一,从理论与实践并重教学加强了学生认知和分析社会问题的能力。随着数据要素在各个领域的广泛应用,带有方法性学科特色的统计学在不同课程学习中起着关键性的纽带作用。统计分析方法在政府部门、科学研究、企业管理、经济预测、医学实验等领域的广泛应用深化了统计学课程的实践应用价值。为适应时代发展对人才培养的要求,面对当前高质量教育体系建设、思想政治教育融入课程、“互联网+”模式兴起和大数据应用开发,统计学课程教学改革势在必行。

一、统计学课程教学改革背景

新时代高质量发展诉求贯穿于社会各个领域,以立德树人为根本任务的教育事业同样面临高质量发展要求。“十四五”教育规划指出要建立高质量教育体系,主要聚焦点包括提高高等教育质量、建设高素质专业化教师队伍及深化教育改革,为“十四五”时期高校发展提供了行动指南。与此同时,融合思想政治教育的高校课程思政建设已成为教育教学管理改革的重要内容,在纲要性文件②的指引下,正逐渐融入课程大纲和教学全过程。近几年,由于受突发新冠肺炎疫情影响,很多教学工作被动转向线上,“互联网+”模式的教学成为传统教学模式的替代。在互联网技术广泛深入工作、学习、生活之际,信息技术与教学融合的改革丰富了教学形式的多样化,也为教学工作如何利用好混合式教学提出了新的挑战和要求。面对高质量发展、课程思政建设及“互联网+”的教学改革背景,高校课程建设需要逐渐探索及实现改革实施路径。

伴随大数据时代的到来,作为统计研究对象的数据变得量大、维度高、类型复杂和噪音大,从以前的样本数据扩展到了具有总体性质的海量大数据,为依据随机性进行统计推断的传统统计方法带来了新的挑战,且现有统计方法面对非结构数据特征的描述和建模显然缺乏解释性[1]。所以与其他课程改革相比,面对数字经济发展形态下的大量数据要素分析,统计学课程面临的改革任务更艰巨。

二、统计学课程教学改革研究现状

为识别统计学课程教学改革相关的研究热点与演进趋势,本文采用科学知识图谱方法及CiteSpace软件[2]对CNKI数据库收录的以“教学改革”和“统计学”为主题的研究文献进行可视化分析。数据获取时间为2022年9月23日,时间跨度为不限至2022年9月23日,选择中文学术期刊。根据筛选结果可知相关研究在核心期刊和CSSCI期刊发文47篇,样本量较小,故未按期刊类别进行选择,删减无效文献后获得1022篇有效样本。

近十年发文数最多的是2020年,为135篇,这与近几年和统计学教学相关的大数据发展、思想政治教育融入课程教学方式变化的大背景密切相关,宏观政策及环境形式的转变促使课程教学因势利导,与时俱进。根据关键词词频统计可知,因检索词为教学改革和统计学,故其出现频次最高,其次是大数据、教学模式、教学方法、实践教学、实验教学、案例教学等,突显出教学改革的路径及内容。进一步根据词频绘制共现知识图谱③(图1),可以直观地了解该领域研究热点分布。

图1 样本文献关键词共现知识图谱

为进一步整合和归纳研究热点,对共现知识图谱进行聚类④(图2)。生成的11个聚类标签大部分在研究热点中出现,新聚类标签有“医学生”“统计思维”“教学设计”“因材施教”。统计的应用领域很广泛,医学统计学相关研究较多,在聚类中表现出明显的一类。统计思维是研究问题时表现出的潜意识反映,体现从统计的角度进行思考。教学设计体现了进一步理解和改进教学过程的想法,是系统化规划教学内容的过程。因材施教需要教师从学生实际出发,有的放矢地实现教学过程。根据热点聚类可以归纳出统计学教学改革在大数据环境背景下表现比较突出,从教学设计、教学模式、教学方法上探索教学改革路径,努力培养学生的统计思维,实现因材施教。

图2 样本文献关键词聚类

根据上文11个热点聚类,借助时线图(图3)探索研究领域的发展演进。结合样本文献统计表(表1)可知,各聚类热点首次出现的时点不同,教学改革、统计学及教学方法相关研究出现较早,由图3可知2007年之前的研究相对单调。2007至2015年时间段内的研究较为丰富,研究热点出现较集中,如 “实践教学”“案例教学”“教学模式”“教学方法”“大数据”等。尤其是“大数据”自2015年出现之后热度一直保持。2014年国务院政府工作报告首次记入“大数据”,2015年党的十八届五中全会正式提出“实施国家大数据战略”,与数据分析密切相关的统计学课程适应大数据发展趋势的相关研究逐渐增加,且热度还在持续。2015年之后的关键性热点还有“课程思政”,与统计学改革相关的研究首次出现于2019年。自2016年12月全国高校思想政治工作会议之后,有关课程与思想政治理论课同向同行的研究较为丰富;2017年,中共中央、国务院印发了《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》,强调要培育和践行社会主义核心价值观,把社会主义核心价值观体现到教书育人全过程;充分发掘和运用各学科蕴含的思想政治教育资源,健全高校课堂教学管理办法。故此思想政治教育与各课程融合的研究逐渐丰富起来。

综合统计学教学改革面临的多重宏观环境背景及当前研究趋势热点,本文从统计学课程的教学方式、教学内容和考核形式出发,提出与时俱进的改革措施,促使培养出的学生兼备扎实的统计理论与实践能力,以适应社会需求。

图3 样本文献关键词时线图

表1 样本文献部分研究热点排名

三、统计学课程教学改革措施

(一)教学方式的改革

1.课上课下协调式教学

统计学是兼具理论学习与实验操作的课程,以往主要依赖课本式面对面课堂教学,且因教学条件限制,不能充分地实现实验操作部分的演示,还要依靠学生课下的自我学习与实验。由于没有课上监督式的引导,部分学生很少在课外时间完成实验操作任务,导致偏理论轻实践的教学效果。以选用教材《统计学——基于SPSS》(第三版)[3]为例,该书具备详细的理论知识讲解和应用软件SPSS实现数据分析的步骤和结果解析,从知识结构和实验操作方面体现了课程的理论与应用价值。但从目前的教学方式看,由于上课学生人数较多,不能实现配套上机操作;且因理论内容较多,如果任课教师在课上详细演示实验操作就会挤掉理论内容的讲解,影响课程进度。所以,有针对性地选讲实验内容和布置、指导学生的课下实验任务是完成实验教学工作的关键。这一部分是应用学习实践,不能被忽略,可以充分培养学生处理数据、展示数据、分析数据和解释问题的能力。

实验操作练习与传统作业任务一样,应该被给予重视,教师要提炼好具有代表性的实验专题安排给学生课下完成,或者学生选择自己感兴趣的问题进行分析。课下任课教师要及时查阅学生的实验报告,或者安排同学之间互相鉴阅,总结存在的问题,充分结合理论与实际给出正确指导。好的教学要扎实学生的理论基础及培养学生的实践能力,教师在教学过程中要厘清理论教学与实践教学任务,协调好课上教学内容与课下实践任务布置,实现理论与实践教学并重。

2.线上线下混合式教学

互联网信息技术的发展实现了教学方式的多样化,尤其在2020年之后,提供了线上方便的教学方式,跨越了时空界限,保障了“停课不停教、不停学”。截至目前,教学有稳定的平台和资源,已经积累了较丰富的线上教学经验。比如,借助超星学习通平台,学生可以观看统计学教学团队录制的视频教学内容,作为预习、复习材料;可以参与线上交流互动,促进知识的理解;可以线上提交作业、考试,及时查阅参考答案,提高学习效率。但与此同时,单纯的线上教学存在不少弊端。教师方面,缺乏网络教学方面的教学设计;不熟悉在线教学操作及功能;完全照搬其他教学资源,没有“本校化”处理;不能及时解答学生疑难点问题。学生方面,缺乏自主学习能力和自律性;课堂参与度不够;学习效率低下[4]。这些纯线上教学的不利因素为开展线上线下混合式教学提供了契机,以实现二者的优势互补。

在线上线下混合式教学中,课前,学生可以通过线上教学资源预习,掌握基本知识点,并记录疑、难问题。课上,面对面教学要实现更高级的教学目标,查缺补漏,并解释重、难、疑点问题。课后,线上继续学习优质的教学资源,提升学习深度;并且做好教学评估,通过线上测试反馈学生的学习效果,促进教学活动的针对性。线上有资源,线下有指导,过程有评估,整个混合式教学的实现需要教师的精心设计。教师要有信心和勇气去学习和掌握新的教学技术,与时俱进地提升自身教学能力,同时还要加强自身学习,给予学生高效的指导。

(二)教学内容的改革

1.融合思想政治教育资源

思政教学以课程为载体,充分结合课程特点,将思想政治教育有机融入教学内容,实现知识传授与正确价值观培养的协同育人目标。统计学的课程思政可以结合社会热点、学科前沿研究等,深度挖掘思政资源[5]。以教材《统计学——基于SPSS》(第三版)为例,将授课内容主要从统计数据来源、统计数据描述、统计数据推断、统计数据相关关系与预测四个方面,探索对应的思政要素,构建思政教学体系。

统计数据来源方面,数据是统计教学的主要研究对象,从客观数据出发,秉承实事求是的原则,解读真实的客观现象。结合社会经济发展不同阶段取得的重要成果,列举代表性指标数据的计算方法及意义。从中国特色社会主义事业总体布局的经济、政治、文化、社会、生态文明五位一体建设出发,讲解不同目标测度下,数据资源的获取渠道及指标体系的构建。分享工业普查、农业普查、经济普查、人口普查等大型数据获得方法,结合概率抽样讲授采用差异化方法实现不同目标,避免南辕北辙,徒劳无功。在课后实践及调查报告写作中,鼓励学生通过切身调查获得真实数据,对当下热点关注的问题,例如,线上教学学生的态度和建议、面对疫情大学生的心态变化和诉求、对“内卷”“躺平”的态度和应对方法等,进行调查分析,加强课程学习的实用性。分享治学严谨的科学家案例,培养学生科学细致的学习作风,避免出现“差之毫厘,谬以千里”的数据误差。

统计数据描述方面,数据的描述主要为图表展示和概括性度量。在讲授中,展示我国年度国民经济和社会发展统计公报,了解统计图绘制的同时把握我国宏观经济发展水平。通过与国际数据的比较,展示我国经济发展取得的辉煌成就,并坚定中国特色社会主义发展道路的自信。通过洛伦兹曲线的弯曲程度解释贫富差距问题,解释其背后原因及理性对待。鼓励学生在集体中充分发挥自己的促进作用,避免成为左侧异常值,警惕短板效应。在课后实践中,鼓励学生从身边感兴趣的问题出发,通过描述统计了解事物特征。可以通过主要经济发展指标分析所在地区与发达地区的经济发展差距来源和差距程度;分析大学生月生活费支出分布、支出结构及支出差异;分析学生的考试成绩,通过成绩的分布状况,判断试卷是否合理。从实际出发可分析的教学案例很多,要着重培养学生自主分析问题的能力,深化“学有所长,学有所用”的理念。

统计数据推断方面,推断统计主要包括参数估计和假设检验,对总体未知参数的认识或检验提供了通过样本数据实现的捷径。以案例和问题导向激发学生兴趣,例如,有项研究表明杰出科学家做出重大贡献的平均年龄为35.33岁,置信区间为30.65～40.01岁,一则鼓励学生努力要趁年轻,把握时间不断积累,量变引起质变;另则引发思考,如何估计参数区间。通过假设检验的小概率原理讲解勿以恶小而为之,培养正能量。不同显著性水平下可获得不同结论,临界值的确定要科学规范,就像法律与道德的红线,坚决不可触及,结合反腐倡廉案例,强化保障人民利益,营造风清气正的廉洁氛围。借助农业实验和医学实验案例,介绍袁隆平、屠呦呦等科学家典型,树立榜样力量,促进学生培养严谨科学态度和协同合作精神,同时深化方差分析的理解。鼓励学生用所学方法发现和解决身边的问题,“学而不用则废,用而不学则滞;学用必须结合,二者缺一不可”。

统计数据相关关系与预测方面,学会“事物之间是普遍联系的”方法论,社会主义和谐社会的建设要求我们正确处理人与自然、人与人、人与社会的相互关系,包括在国际局势瞬息万变下的战略定位,从普遍联系的视角分析我国发展与国际局势之间的相互影响,拓宽学生认识问题的视角。从国内生产总值的连续增长趋势,讲述我国经济发展取得的伟大成就,并从相关变量分析经济增长的主要推动因素。绿色环境是可持续发展的前提条件,从人与自然和谐发展的视角介绍我国“碳达峰”“碳中和”的双碳目标,促进学生对宏观政策的了解和绿色发展的认识。从预测分析讲解成功没有捷径,要脚踏实地地走好每一步;合适的预测方法可以减少估计误差,选对努力方向很重要;用多元视角分析问题,避免单一视角的局限性;激发学生的爱国情怀和责任担当,在未来守住经济发展的良好态势。

2.适应大数据应用趋势

大数据时代的到来为数据分析提出了更高的要求,社会对大数据人才的需求兼备数学、统计学、数据分析、机器学习等多方面的知识储备及处理大数据的能力[6]。作为本科阶段分析数据的一门课程,当前统计学方法的讲授中,涉及的数据量较小,且主要是结构数据,面对大数据的量大与非结构特征,统计学课程教学还未详细涉及,但可以由抽样数据分析方法由此及彼的推想,如果现实的大数据是样本空间中的随机大样本,依然可以按照以往的研究方法进行描述与推断统计分析。但还有许多问题停留在探索阶段,例如,对于非结构数据,探索是否能用距离测度表达其特征;如果大数据是总体数据,现有的随机抽样、给定显著性水平下的推断统计、模型驱动式的实践是否还适用;样本数据和全样本大数据分析的原理差异有待被解释清楚。

上述理论方面问题的解释有待突破,但从实践方面可以充实大数据分析在统计教学中的应用,比较有效的方法就是真实案例数据教学,在学习数据分析软件如SPSS、Eviews、R等的同时,引用大数据案例模拟数据分布形态,拟合数据分析模型;同时拓宽数据获取渠道,除了使用二手数据外,掌握爬虫等数据采集技术,培养对文本数据的分析能力。以前传统式的课后练习题可以适度被案例分析替代,实践操作练习更易加深对理论问题的理解。如果条件允许,可以引入新型统计学教学系统,包括理论学习内容和与教学知识点有机融合在一起的典型案例,方便重复使用和有序更新。在教学中还可以拓宽课外实践,建立企事业单位校外实习基地,结合企业单位实际需求,培养学生解决实际统计问题的能力和创新能力。与大数据分析相关的实践操作及撰写研究报告能力的提升,需要从传统教学方案里,增加经典案例教学内容,并提高实践操作学习的教学课时。

(三)考核形式的改革

1.过程性评价

学习是循序渐进的过程,目前侧重期末的考核形式容易引起学生期末突击学习,导致备考压力大,掌握知识不深刻;且大部分学生只注重期末成绩是否及格,忽略平时的积累与提升。为了在过程中让学生保持学习的热情,对每章内容的学习和考核可以拆解成课前、课上和课后任务。课前布置预习任务,通过线上慕课、线下教科书自学掌握基础知识点,保留疑、难点问题课上解答。课上主要讲解提升内容,激发学生的学习热情与好奇心,并组织讨论,考察学生参与度。课后布置作业任务及扩展阅读,并在查阅作业中及时了解学生的学习效果。每隔一段时间,可以通过问卷调查了解学生学习状态以及对目前教学方式的反馈,这样既能实现对学生的督促,又能及时地发现教学中的问题,根据学生需求及时调整。做好学生学习过程中的评价,为期末综合测评提供依据。

2.结果性评价

根据课程教学目标要求,对学生的考核任务可以总结为两个方面,一方面是知识性目标的考核,包括基本知识、理论、技能的掌握;另一方面是能力性目标的考核,包括综合分析问题、解决问题的能力和创新能力。现有的统计学考核方式主要聚焦于第一方面,主要通过闭卷考试,以选择、判断、简答、计算题形式考察不同的知识点,辅以平时课堂出勤、作业完成情况、慕课学习进度、参与讨论程度给出总评成绩。随着教学方式和教学内容的改革,考核方式也要随之而变,加强知识性和能力性考核的组合,以保证教学改革的完整性和效果性。

知识性考核需要破旧纳新。这一部分主要考察学生的记忆与计算能力,从目前的卷面考题信息来看,缺乏知识系统性的考核,出题比较零散,且题面内容陈旧。知识本身具有其系统性与连贯性,考试题目可以展示不同考核部分之间的联系,贯穿式考核不同的知识点,让题与题之间保持相关性与嵌套性,这样便于学生通过考试整体把握课程知识点,加强系统性认知。并且随着思政内容的融合,可以添加开放性问题,例如,根据课程内容选择某一知识点结合思想政治理论谈谈自己的认知。对能力性目标的考核,要注重学生发现、解决问题的能力和软件操作、案例分析的能力。每讲完一类方法可以要求学生完成相应的研究报告,学生可自拟选题,对自己关心的问题或社会热点问题展开探讨,不落窠臼,提出创新分析,也可以从案例库中选题分析。根据研究报告的复杂性,可以组团合作交流与讨论,加强认知的深度和广度。

四、结语

时代在发展,对人才的培养诉求也在与时俱进地发生变化。课程教学的改革是为了提高培养学生的质量,适应社会发展对人才的要求。作为教学工作的施教主体教师,面临对自身先一步的改革,包括对先进知识的学习、人才培养方案的把握、时事热点问题的解析、未来规划的指引等,教师的教学能力将直接影响学生的课程认知水平,所以学习不仅是学生的任务,也是教师的任务。面对多元化的教学背景变化,课程教学改革的每一个环节映射着时代发展对教学工作的新要求,教师教学方式的转变及内容的丰富都旨在提高学生在理论与实践层面的综合能力,并在教与学的过程中,实现教学改革的互惠互赢。

[注 释]

① 中华人民共和国教育部.教育部关于一流本科课程建设的实施意见:教高〔2019〕8号[A/OL].(2019-10-30).http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

② 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知:教高〔2020〕3号[A/OL].(2020-05-28).http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm.

③ 使用寻径网络算法(Pathfinder)进行网络裁剪,包含420个节点,761条边,阈值25,CiteSpace软件版本6.1.R3.

④ 聚类模块度Q值为0.6425,轮廓系数均值为0.9144,均大于设定的效果值0.3和0.7,说明聚类效果比较理想。聚类标题的生成使用LLR方法,具有一定的研究价值.