碳中和战略背景下 “数据分析” 课程教学改革研究与实践

肖永茂

（黔南民族师范学院 贵州 都匀 558000）

全球气候问题已经成为人类面临的严峻挑战。随着化石能源的大量使用，二氧化碳排放量急剧增加，温室效应显著，对人类和其他动植物的生存造成了巨大威胁。碳中和是指在一定时期内，通过植树造林等形式，抵消人为产生的二氧化碳。实现碳中和目标，减少温室气体的排放已经成为人类发展的重要目标[1]。碳中和的计算分析十分复杂，碳排放量化需要经过调查、测量、模拟、统计四个阶段。碳排放量的计算方法取决于每一年度的能源统计报告，这种方法在时间上存在显著的延迟性，并且不能准确体现一些突发事件对碳排放的影响。同时，目前的碳中和数据分析体系还存在着计算参数的不确定性强，美国等发达国家关键能源数据保密等问题[2]。因此，中国对于碳中和数据分析的需求十分迫切，需要根据中国碳中和实现过程的各种问题进行有效的数据分析。

“数据分析” 课程是一门重要的综合性课程，开设本课程的目标是教会学生统计的方法，并利用统计方法对数据进行分析，给出结论[3]。根据多个高校 “数据分析” 课程的调研情况显示，该课程的教学工作存在许多问题，如教学内容落后、教学手段和方法老套、课程理论内容枯燥、计分方式不合理等。当前我国正处于实现碳中和目标的关键时期，教师应积极引导学生学习碳中和基础知识和数据分析技术，提高学生解决碳排放计算问题的能力，并将此作为课程改革的方向。

本文结合碳中和战略背景，分析 “数据分析” 课程教学中存在的问题，对 “数据分析” 课程教学内容改革、教学方式改革、课程考核改革等方面提出建议。

1 “数据分析” 课程教学中存在的问题

“数据分析” 课程对培养学生的科学素养和创新能力有着重要作用。 “数据分析” 作为现代高校开设的一门应用型课程，强调理论与实践相结合，不同于传统的 “填鸭式” 教育，在学习理论知识的基础上，添加了计算机实践环节[4]。但在当前碳中和战略背景下，该课程仍旧存在一些问题，没有紧跟时代潮流，没有将碳中和内容有效纳入课题，不能满足通过数据分析促进碳中和目标的实现， “数据分析” 课程教学中存在以下问题：

1.1 教学内容落后

“数据分析” 课程教学内容包括数据统计、描述、预测与应用，一元统计方法在课程内容中使用最频繁，而多元统计学的内容很少。碳中和作为当前世界发展的重点关注问题，加入该教学内容具有重要意义。但碳中和计算需要分析的数据规模庞大、结构复杂，同时需要对多元统计方法熟练使用。如在制造业中零件切削过程中的碳排放分为三种，物料、能源消耗和废弃物产生的碳排放，而物料碳排放和能源消耗碳排放又分为直接碳排放和间接碳排放，运算过程复杂，参数众多，需要加强应用场景知识普及。

1.2 教学方法和手段老套

课程教学方法仍旧以老师的讲授为重点，老师上课时讲授数据分析方法及相应例题，然后学生自主复习，但在讲述过程中很少理论联系实际，普及碳中和知识，案例中没有碳排放的应用，学生对于知识点的掌握并不全面，不能深入理解，课程不能紧跟时代需求，创新能力难以得到有效提升。因此，需要对教学方法进行改进，探索更多的教学方法和手段，如采用学生讲述生活中碳排放的案例，减少碳排放的故事，让学生针对本课程内容进行资料收集，并在课堂上进行展示讲解。也可采用项目教学的方法，如选择机械制造行业的毛坯生产和深加工过程的碳排放作为案例进行研究。

1.3 课程理论内容枯燥，难度较高

本课程理论内容较多，数学公式较多且较为复杂，与实际问题的联系较少。整个课程的教学涉及概率论、高等数学、矩阵、数值分析、计算机编程工具等多方面的知识，学生学习过程存在很多困难。因此，在课程教学中需要将理论与实践相结合，以理论联系碳排放计算、减少碳排放的应用，通过实际应用改进教学效果。碳排放问题是全球关注的重点，将碳排放数据的分析作为课程内容意义重大。碳排放存在生活中的方方面面，如家电的使用、乘坐交通工具等，可安排学生对生活中的碳排放进行分析，以达到节能减排的目的。

1.4 成绩计分方法需要改进

本课程成绩的考察方式为平时成绩、期中成绩和期末成绩三者共同决定，考试成绩占据主要部分，缺乏灵活性，难以适应时代需求。可以将原来的理论考试成绩，转变为学生分五人一组动手收集身边碳排放的案例，并应用数据分析知识进行碳排放计算及减碳分析。

2 “数据分析” 课程教学改革的途径

2.1 教学内容改革

根据 “数据分析” 课程教学内容，在碳中和战略的背景下，教师应当以不同行业或地区的碳中和数据应用形式为内容展开教学。碳中和几乎影响着人们生活中的方方面面，而不同的行业或地区因为自身的差异性，导致碳中和数据不同，碳中和数据的应用形式也不同。因此，在教学内容方面，不能将所有行业或地区混为一谈，要将其分开教学，形成具有差异性、层次性的教学。在碳中和战略背景下，应当以碳中和数据分析技术的应用形式为内容展开教学。具体内容包括以下几个方面。

①统计某一行业或地区的生物量、森林积畜量、碳汇以及碳汇量，建立相应的数据库；②创建某一行业或地区碳库的数据；③设置碳汇统计与监测的范围；④接入计算碳储量的数据来源；⑤统计地区碳储量的覆盖范围；⑥统计碳源汇的研究数据；⑦对二氧化碳的浓度进行检测并记录其数据；⑧进行碳中和的数据分析，得出结论。

针对教学内容的改革措施可以从理论教育和实践教育两方面进行。理论教育方面，教师应当以某个区域的碳中和研究为基础，解释其中的数据类型，帮助学生梳理不同数据之间的逻辑关系。在实践教育方面，该阶段学生需要灵活应用所学的数据分析方法，了解该方法的使用条件及方式，思考技术结果，对比该技术方法的准确性与深度。

2.2 教学方式改革

根据 “数据分析” 课程教学方式，教学质量是教学方式改革的重中之重。教学方式的改革首先要对教学质量进行评价，学生的平时成绩、实践成果等都可以作为评价标准。其次要分析影响教学质量的重要因素，如学生对某一方面的兴趣度等。就业问题是学生面对的重要问题，学生在实际工作中会面临各种问题，远比理论学习要复杂，学生工作能力取决于理论知识以及实践能力。因此，需要实行理论与实践双管齐下的教学方式，重理论的同时更加注重实践。学生具有差异性，在保证教学质量的前提下，需要对每个学生因材施教。在不同行业碳中和应用教学当中，学生可能会对某个行业碳中和数据产生兴趣，可以根据学生的兴趣改进教学内容，这样能够避免学生对于课程不感兴趣。此外，教学模式要抛弃传统的以老师为主导的方式，如可以提出某个碳中和涉及的实际数据分析问题，这样可以促进学生主动思考，培养学生的创新能力。

面对教学方式改革提出以下措施： “数据分析” 课程需要学生先进行理论知识学习，教师讲述碳中和数据分析基本原理、统计方法等。学生学习完成某一阶段的理论知识后，然后进行实践教学。实践教学中学校可以与碳中和研究相关的企业或科研单位建立合作关系，学生依托企业或科研单位的资源进行碳中和数据研究，通过实际工作问题来锻炼学生，促进学生灵活运用所学知识。

2.3 课程考核方式改革

目前， “数据分析” 课程考核形式为平时成绩，期中考试成绩和期末考试成绩，平时成绩虽然包括实践项目的考核，但总体的分数占比较少。而期中、期末考试无法对学生分析实际问题的能力进行考核，大部分为理论知识的考核。这样导致学生对平时考核成绩不够重视，依靠突击复习来应付期末考试，对于课程内容掌握不足。这样的课程考核方式不能很好地体现本课程的应用性，不利于学生解决实际问题能力的培养。

课程考核方式可以增加平时成绩中实践项目的成绩比重和改变期末考试方式，实践项目的安排更多地依据实际问题。在日常教学中，完成某一阶段理论学习后，教师可以将学生分为若干小组，分别解决一些与碳中和分析相关的问题。小组成员互相讨论，然后上机实践，最后上交问题分析报告，教师对学生报告中的内容、结论的准确性进行打分，这种方式主要考查学生的实践能力。期末考试可以让学生分组对身边碳排放数据进行搜集、整理、分析。

3 “数据分析” 课程线上学习建设

随着网络技术的发展，线上课程在学生学习过程中得到了大量的应用。 “数据分析” 课程线上建设需要结合课程建设内容，通过网络技术的使用，开发课程的线上学习平台。该平台可以给更多的不能进行线下学习的学生提供学习的机会，提高学生的专业素养。同时，也能加强师生的交流，更好地引导学生完成课程内容和实践项目。碳中和战略背景下 “数据分析” 的课程建设包括碳中和数据分析理论学习课程和碳中和数据分析资源库，资源库包括碳中和数据案例，碳中和数据习题，数据分析软件等。

4 结语

数据分析作为促进碳中和目标实现的重要手段，对推动碳中和战略的实施具有重要的指导作用。而传统数据分析处理教学侧重于理论教学，不能满足现代碳中和数据分析的需求，需要进行改革。本文针对碳中和战略背景下 “数据分析” 课程存在的问题进行研究，对课程教学改革提出建议。通过对 “数据分析” 课程的教学内容、教学方式、课程考核方式进行改革，可提高学生对理论知识的理解能力，提高学生的实践能力和创新精神，进而提高该课程的教学效果。