新工科背景下“统计计算与软件”教学模式探索

摘要：“统计计算与软件”是一门涉及数据处理、描述性统计、方差分析等基础统计分析模块和非参数检验、因子分析、聚类分析等高级统计分析模块。同时，在教育教学过程中还涉及SPSS，R语言等统计软件。为了充分激发学生的主观能动性和学习积极性，提出了以理论教学和实践教学相结合的混合式教学模式。并且以教促学，通过阶段性学评教的反馈情况，对教学模式和教学方式不断改进，形成可持续发展的“统计计算与软件”的教学体系。同时，改进传统的考试方式，采取试卷与上机相结合，考试与考查相结合，多种考试方式：过程性和综合性交叉形式，为培养高质量的科研人才奠定基础。

关键词：教学模式；统计计算与软件；混合式教学模式

一、“统计计算与软件”课程教学现状

“统计计算与统计软件”是安徽建筑大学统计学专业中一门重要的专业必修课。这门课程既讲解统计分析方法的核心思想和适用范围，又使用SPSS、R语言等应用统计软件解决统计计算相关案例。此课程的学习不仅有助于理解统计相关课程的理论知识，还培养学生的编程实践能力［12］。虽然这门课程有助于训练学生统计建模的算法设计和实现的能力和理论联系实际的能力［3］，但是在实际教学中还存在不同的问题。

（一）传统教学模式

“统计计算与统计软件”的课时量相对偏少，而且安徽建筑大学安排的时间点都在大四的上学期，如何在有限的课堂教学中提高学生利用统计方法解决实际问题的能力，是课程教学中亟须解决的问题［4］。本门课是多门统计专业课，如“统计学”“多元统计分析”“回归分析”等课程的实际应用，使用传统的以教师为主体的“灌输式”的教学方式，不仅无法调动学生学习的主观能动性，教师的教学效果不佳，而且无法培养学生的理论与实际相结合的能力，与这门课程的原始初衷不一致。

（二）考核方式

“统计计算与软件”的课程考核主要由传统的考核方式组成的，包含了平时成绩与期末成绩两部分，平时成绩主要包含平时作业、出勤、课内实验等，期末成绩主要是以期末考试卷面成绩［5］。这种考核方法能在一定程度上反映学生的学习情况，考查学生对于本门课程的掌握情况，但由于采取笔试的形式，几乎都是原理性的题目，无法从软件的角度考查学生的变通能力，不能全面地体现学生对于SPSS，R语言等统计软件的应用能力和创新能力。

二、教学改革措施

虽然传统教学模式和考核方式是有一定的弊端，但是能在时间的长河下被各种新形势冲击，还能保存下来也因为其具有各自的独特优势。如何借助现有的信息化技术，怎样按照新工科背景下培养应用型人才这一目标进行课程内容重组和多方位考核学生的能力，培养具有社会责任感、创新精神和实践能力的高级专门人才，是目前本课程教学改革的方向［6］。

（一）教学设计

“统计计算与软件”这门课程主要针对安徽建筑大学数理学院统计系大四学生专业课的学习。由于本身大四学生多数在考研、考公及找工作的阶段。为了让更多的学生参与本课程和学习本课程，将有效地利用海量网上教学资源，让学生可以在不同时间段移动上课，超星学习通教学平台［79］和雨课堂等［1012］便可以给学生带来如此的便携式，集教学互动、资源管理、教学成果展示和教学管理评估于一体的新一代网络教学平台。

（二）教学实践

1.课前设计

在上课之前，把相应的上课课件包括上课的课件，本节课涉及的有趣的小故事，思政案例，同时把本节课使用的案例分析的数据及对案例分析的基本思路放入学习通，希望学生上课前主要思考，以“问题”会驱动，促进学生的“学”和“思”。在学习中播下本节课的“种子”，在思考中，“种子”会“生根发芽”。通过慕课，一些平台资源对上课内容分析，对已有的数据做简单的预分析，在此模式下，会激发学生参与到这门课的积极性，同时还会使学生养成独立思考的能力和利用网络资源或图书馆资源挖掘对自己有用的信息，此能力对于学生就业和以后继续深造，都有着不可估量的作用。不同的有趣的数学小故事还可以使得学生感受数学的美，英国数学家哈代曾经说过，“唯有优美的数学才能长存于世”。而本门课程通过图像的直观让数学的魅力真正到达课堂、融入教学。数学的美是激发学习兴趣的源泉，体会数学的平易近人，并通过文化层面让学生理解数学、喜欢数学、热爱数学。

2.课堂教学

安徽建筑大学不仅配备智慧教室供教师使用，有专门的数学实验室，还在每个教室的电脑上安装最常用的软件。上课时，先进行案例讲解及理论知识的推导和梳理讲解本节课的重点，再利用SPSS软件或者R语言对发到学习通的数据现场操作和分析，同时伴随着随机提问和小组讨论的形式，激发学生对学习的投入和注意力的集中，避免多数学生的懒惰心理。

本门课的每学期会对固定章节“翻转课堂”，在学期开始时，以小组为单位，每位小组确定1名组长负责协调，“以学生为主导、以实践为核心”开展教学活动，组织学生自主成立本课程的题库和数据库，让学生积极参与教学活动中，提高学生的学习主动性。

同时，积极开展实验课，设定每个实验内容的完成时间节点，实验课会抽取部分学生对自己的实验设计、实验实施、实验报告详细讲解。先通过讲解知识再对相应的知识点上机操作，可以达到理论与实践相结合。正如法国学者沃韦纳戈说过“不要担心犯错误，最大的错误是自己没有实践的经验”。通过实践，理论知识点才能变成实际的，在以后的生活工作中才能用到实处。通过实践，所学到的知识才不至于成为空洞教条的理论，同时也让学生实打实地理解本门课程的重要性和必要性，让学生把理论落实，扎扎实实学习知识，将所学所用用到实际的生活中。

3.课后分析

在授课结束后对整个教学过程情景再现，反复咀嚼，深刻反思，定期进行作业的批改并反思定期定点集中批改作业，可以加强自己对已批改后的作业的印象，防止学生不独立完成作业，及时做作业的讲解。好记性不如烂笔头，会及时把课后反思记录，以便及时调整之后的教学模式和教学过程。

每天安排零碎的时间登录学习通，为学生答疑，给学生进行及时的反馈。问题的及时解决有助于有效地推动学生学习的进度。同时，通过学生反馈的问题，及时调整上课的进度和速度。

通过课后作业和课后研学，以“任务”为驱动，促进学生的“践”和“悟”。在实践中，本门课程的“小树苗”会茁壮成长，在感悟中，“树”才能开花结果。这样体现本门课程的“学”“思”“践”“悟”，再结合“知行合一”的主题，相信我们的学生会具备良好的数理科学素养，掌握数理工具，致力科技兴国的时代新青年。

（三）考核方式的调整

1.平时成绩量化

学生平时成绩量化考核指标主要有课程作业、出勤、实验课表现（实验课的出勤率和实验分析）3个指标。平时成绩按照百分制的形式设定满分为100分，根据设定指标的不同比例计算各个评价指标的分数，将各个评价指标的分数相加即得到平时成绩的分数［13］。具体地，课程作业百分制得分乘以20%、出勤百分制得分乘以15%、实验课表现（实验课的出勤率和实验分析）百分制得分乘以65%，最后将各个分数相加，即获得平时成绩的分数［14］。为了评价指标成绩的计算便携和公平，根据平时成绩的不同占比，先将设定好的占比在第一次课时便告诉学生，同时将相应的计算公式记录到电子表格的对应位置，学期末只需要结合学生表现将各项的百分制成绩录入相应位置，Excel的统计功能可以直接计算具体的分数，即每位学生最后的成绩。同时，电子表的计算还有助于学生如果对于自己的成绩有疑问，就可以随时方便查阅。

课程作业的成绩集中体现在“翻转课堂”的小组各成员的表现以及布置的4个单元的作业完成情况。教师对于“翻转课堂”的小组成员的表现给予a、b、c、d、e5个等级的评价，对应的分数分别是100分、80分、60分、40分、0分。布置的4个单元的作业若出现未交的情况，此次作业直接记为0分；若出现两份或者多份雷同的情况，涉及的同学全部记为0分；若完成度良好，每次作业记20分。则课程作业的总成绩=“翻转课堂”的小组成员的表现百分制分数×20%+完成度良好的次数×20。

出勤成绩的规则如下：本课程一学期共16次课，但是只会随机点名5次，总分百分制，旷课一次课扣掉20分。对于请假，一学期不能超过5次，若超过5次后续课程直接按旷课记录。请假一次扣掉10分，为了防止学生把5次请假机会全部用在点名时，特别强调若点名前没有说明请假，点过名以后所有的请假都算旷课。出勤成绩=100-旷课次数×20-请假次数×10。

实验课表现的成绩分成实验课的出勤率和实验分析的成绩总和。主要将“统计计算与软件”这门课程分成以下5个实验：描述性特征量计算，单样本、双样本T检验，单因素、多因素方差分析，相关分析、偏相关分析和距离分析和一元线性回归、多元线性回归、曲线回归5个实验。对于单次实验旷课扣20分，请假或者迟到早退视情况而定。同时，将学生的每个实验分析都进行a、b、c、d、e5个等级的评价，对应的分数分别是16分、12分、8分、4分、0分。实验课表现的成绩=出勤次数×20×20+5次实验分析对应的总的分数。

2.考试形式多样化

考试作为检验教与学效果的一种有效手段，不仅是评价教学目标实现与否的一种方法和手段，指导教师的日常教育教学活动，做到教学有的放矢，提高课堂效率，这是考试的重要作用和目的，更对教学目标的实现具有一定的激励和导向作用［15］。在突出诊断性功能的同时，强化发展性功能的发挥，既能评价学生的学习效果，为了检查学生的学习情况，做到查漏补缺，及时指导学生的学习，这应该是考试最重要的目的，同时还可以挖掘学生自身的特长与潜能，提高学生学习自信心［16］，激发学生的课外学习兴趣。

传统的书面笔试考试已经不太适用于“统计计算与软件”这门实践类型的课程。传统“统计计算与软件”主要采用一次性闭卷考试，通常安排在结课阶段，以书本中涉及的软件基本原理和基本操作内容为主，大多是记忆性试题，所占比例较高，但是缺少对学生所学知识的实时评价、效果反馈与素质的综合性考查［17］。这样的考试模式让学生产生不好的习惯，只在考试前突击性地学习，大部分学生考完知识点也会遗忘。对于课本的知识只停留在表面的记忆阶段，并未完全吃透和理解。

为了提高教学质量，抛弃原本考试的弊端，本门课程主要采取试卷与上机相结合，考试与考查相结合，多种考试方式，过程性和综合性交叉形式，以此达到将考试变成培养能力与提高素质的重要手段。

过程性考试是对学生学习效果的各个阶段的实时评价，并且根据不同阶段考试的结果进行实时监控，并以此调整之后的教学过程。过程性考试不是对整个学期的教学一次性评估，所以其形式并非局限于闭卷答题，再通过批改给出成绩。传统的考试方式，多为一次性的考试，过程性考试更注重培养及评估学生对该门课程的理解和应用能力［18］。但是过程性的考试也应考虑考试的频率，如果仅仅安排一两次就不再安排考试，教师将无法及时获取学生对知识的掌握程度，没有办法对学生的学习进行监督，无法及时调整教师的教学进度和重难点，同时学生的紧迫感逐渐降低，对本门课程的学习也会放松。但如果考试安排的频率过多，学生会疲惫不堪，既严重挤压教学时间，浪费了教师的教学时间，又降低学生的学习动力。因此，过程性考试的频率要适度，主要根据教学进度及内容的关联性合理分配过程性考试的时间及次数［19］。

上机操作的考试可以根据学生的学习情况，建立难易合适的题库，考试的时候通过电脑随机分配发送到每位学生的电脑端。“统计计算与软件”这门课程着重考查学生的实践能力，上机操作便能使学生的实践能力和创新能力得到考察。

考试是教学改革的重要环节，高质量多形式的考试方式既可以帮助教学调整教学方式，改进教学效果，提高教学质量，为培养高质量的科研人才奠定基础。

结语

“统计计算与软件”这门课程是统计学专业的必修专业课之一，具有不可替代的作用。借助信息的飞速发展，采取课前设计-课堂教学-课后分析的新模式，让学生完全成为这门课的主体，提高教学效果。同时，改进传统的考试方式，采取试卷与上机相结合，考试与考查相结合，多种考试方式：过程性和综合性交叉形式，增强学生的竞争力。

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项目基金：安徽省教育厅高校自然科学研究项目（2023AH050191）；安徽建筑大学博士科研启动基金（2022QDZ19）；安徽建筑大学大学生科研项目（C23553，C23537）

作者简介：赵美玲（1994—），女，汉族，安徽合肥人，博士，讲师，研究方向：随机分析、概率论与数理统计。