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统计学论文2000字(一):影响民族院校统计学专业回归分析成绩因素的研究论文
摘要:学习成绩是评价学生素质的重要方面,也是教师检验教学能力、反思教学成果的重要标准。利用大连民族大学统计学专业本科生有关数据(专业基础课成绩、平时成绩和回归分析期末成绩),建立多元線性回归模型,对影响回归分析期末成绩的因素进行深入研究,其结果对今后的教学方法改进和教学质量提高具有十分重要的指导意义。
关键词:多元线性回归;专业基础课成绩;平时成绩;期末成绩
为了实现教学目标,提高教学质量,有效提高学生学习成绩是很有必要的。我们知道专业基础课成绩必定影响专业课成绩,而且平时成绩也会影响专业课成绩,这两类成绩与专业课成绩基本上是呈正相关的,但它们之间的关系密切程度有多大?它们之间又存在怎样的内在联系呢?就这些问题,本文主要选取了2016级统计专业50名学生的四门专业基础课成绩以及回归分析的平时成绩和期末成绩,运用SPSS统计软件进行分析研究,寻求回归分析期末成绩影响因素的变化规律,拟合出关系式,从而为强化学生的后续学习和提高老师的教学质量提供了有利依据。
一、数据选取
回归分析是统计专业必修课,也是统计学中的一个非常重要的分支,它在自然科学、管理科学和社会、经济等领域应用十分广泛。因此研究影响统计学专业回归分析成绩的相关性是十分重要的。
选取了统计专业50名学生的专业基础课成绩(包括数学分析、高等代数、解析几何和概率论)、回归分析的平时成绩和期末成绩,结合多元线性回归的基础理论知识[1-2],建立多元回归方程,进行深入研究,可以直观、高效、科学地分析各种因素对回归分析期末成绩造成的影响。
二、建立多元线性回归模型1及数据分析
运用SPSS统计软件对回归分析期末成绩的影响因素进行研究,可以得到准确、科学合理的数据结果,全面分析评价学生考试成绩,对教师以后的教学工作和学生的学习会有较大帮助。自变量x1表示数学分析成绩,x2表示高等代数成绩,x3表示解析几何成绩,x4表示概率论成绩,x5表示平时成绩;因变量y1表示回归分析期末成绩,根据经验可知因变量y1和自变量xi,i=1,2,3,4,5之间大致成线性关系,可建立线性回归模型:
(1)
线性回归模型通常满足以下几个基本假设,
1.随机误差项具有零均值和等方差,即
(2)
这个假定通常称为高斯-马尔柯夫条件。
2.正态分布假定条件
由多元正态分布的性质和上述假定可知,随机变量y1服从n维正态分布。
从表1描述性统计表中可看到各变量的平均值1=79.68,2=74.66,3=77.22,4=78.10,5=81.04,1=75.48;xi的标准差分别为10.847,11.531,8.929,9.018,9.221,y1的标准差为8.141;有效样本量n=50。
回归分析期末成绩y1的多元回归模型1为:
y1=-5.254+0.221x1-0.4x2+0.154x3
+0.334x4+0.347x5
从表2中可以看到各变量的|t|值,在给定显著水平?琢=0.05的情况下,通过t分布表可以查出,自由度为44的临界值t?琢/2(44)=2.015,由于高等代数x2的|t|值为0.651小于t?琢/2(44),因此x2对y1的影响不显著,其他自变量对y1都是线性显著的。下面利用后退法[3]剔除自变量x2。
三、后退法建立多元线性回归模型2及数据分析
从模型1中剔除了x2变量,多元回归模型2为:
y1=-5.459+0.204x1+0.149x3+0.377x4+0.293x5(5)
在表4中,F统计量为90.326,在给定显著水平?琢=0.05的情况下,查F分布表可得,自由度為p=4和n-p-1=45的临界值F0.05(4,45)=2.579,所以F>F0.05(4,45),在表5中,所有自变量的|t|值都大于t?琢/2(45)=2.014,因此,多元回归模型2的线性关系是显著的。
四、结束语
通过对上述模型进行分析,即各个自变量对因变量的边际影响,可以得到以下结论:在保持其他条件不变的情况下,当数学分析成绩提高一分,则回归分析成绩可提高0.242分[4-5];同理,当解析几何成绩、概率论成绩和平时成绩每提高一分,则回归分析成绩分别提高0.149分、0.377分和0.293分。
通过对学生专业基础课成绩、平时成绩与回归分析期末成绩之间相关关系的研究,一方面有利于教师把控回归分析教学课堂,提高教师意识,注重专业基础课教学的重要性,同时,当学生平时成绩不好时,随时调整教学进度提高学生平时学习能力;另一方面使学生认识到,为了更好地掌握回归分析知识,应加强专业基础课的学习,提高平时学习的积极性。因此,通过对回归分析期末成绩影响因素的研究能有效的解决教师教学和学生学习中的许多问题。
统计学毕业论文范文模板(二):大数据背景下统计学专业“数据挖掘”课程的教学探讨论文
摘要:互联网技术、物联网技术、云计算技术的蓬勃发展,造就了一个崭新的大数据时代,这些变化对统计学专业人才培养模式的变革起到了助推器的作用,而数据挖掘作为拓展和提升大数据分析方法与思路的应用型课程,被广泛纳入统计学本科专业人才培养方案。本文基于数据挖掘课程的特点,结合实际教学经验,对统计学本科专业开设数据挖掘课程进行教学探讨,以期达到更好的教学效果。
关键词:统计学专业;数据挖掘;大数据;教学
一、引言
通常人们总结大数据有“4V”的特點:Volume(体量大),Variety(多样性),Velocity(速度快)和Value(价值密度低)。从这样大量、多样化的数据中挖掘和发现内在的价值,是这个时代带给我们的机遇与挑战,同时对数据分析技术的要求也相应提高。传统教学模式并不能适应和满足学生了解数据处理和分析最新技术与方法的迫切需要。对于常常和数据打交道的统计学专业的学生来说,更是如此。
二、课程教学探讨
针对统计学本科专业的学生而言,“数据挖掘”课程一般在他们三年级或者四年级所开设,他们在前期已经学习完统计学、应用回归分析、多元统计分析、时间序列分析等课程,所以在“数据挖掘”课程的教学内容选择上要有所取舍,同时把握好难度。不能把“数据挖掘”课程涵盖了的所有内容不加选择地要求学生全部掌握,对学生来说是不太现实的,需要为统计学专业本科生“个性化定制”教学内容。
(1)“数据挖掘”课程的教学应该偏重于应用,更注重培养学生解决问题的能力。因此,教学目标应该是:使学生树立数据挖掘的思维体系,掌握数据挖掘的基本方法,提高学生的实际动手能力,为在大数据时代,进一步学习各种数据处理和定量分析工具打下必要的基础。按照这个目标,教学内容应以数据挖掘技术的基本原理讲解为主,让学生了解和掌握各种技术和方法的来龙去脉、功能及优缺点;以算法讲解为辅,由于有R语言、python等软件,学生了解典型的算法,能用软件把算法实现,对软件的计算结果熟练解读,对各种算法的改进和深入研究则不作要求,有兴趣的同学可以自行课下探讨。
(2)对于已经学过的内容不再详细讲解,而是侧重介绍它们在数据挖掘中的功能及综合应用。在新知识的讲解过程中,注意和已学过知识的融汇贯通,既复习巩固了原来学过的知识,同时也无形中降低了新知识的难度。比如,在数据挖掘模型评估中,把混淆矩阵、ROC曲线、误差平方和等知识点就能和之前学过的内容有机联系起来。
(3)结合现实数据,让学生由“被动接收”式的学习变为“主动探究”型的学习。在讲解每种方法和技术之后,增加一个或几个案例,以加强学生对知识的理解。除了充分利用已有的国内外数据资源,还可以鼓励学生去搜集自己感兴趣的或者国家及社会大众关注的问题进行研究,提升学生学习的成就感。
(4)充分考虑前述提到的三点,课程内容计划安排见表1。
(5)课程的考核方式既要一定的理论性,又不能失掉实践应用性,所以需要结合平时课堂表现、平时实验项目完成情况和期末考试来综合评定成绩。采取期末闭卷理论考试占50%,平时实验项目完成占40%,课堂表现占10%,这样可以全方位的评价学生的表现。
三、教学效果评估
经过几轮的教学实践后,取得了如下的教学效果:
(1)学生对课程的兴趣度在提升,课下也会不停地去思考数据挖掘有关的方法和技巧,发现问题后会一起交流与讨论。
(2)在大学生创新创业项目或者数据分析的有关竞赛中,选用数据挖掘方法的人数也越来越多,部分同学的成果还能在期刊上正式发表,有的同学还能在竞赛中取得优秀的成绩。
(3)统计学专业本科生毕业论文的选题中利用数据挖掘有关方法来完成的论文越来越多,论文的完成质量也在不断提高。
(4)本科毕业生的就业岗位中从事数据挖掘工作的人数有所提高,说明满足企业需求技能的人数在增加。继续深造的毕业生选择数据挖掘研究方向的人数也在逐渐增多,表明学生的学习兴趣得以激发。
教学实践结果表明,通过数据挖掘课程的学习,可以让学生在掌握理论知识的基础上,进一步提升分析问题和解决实际问题的能力。
具备深厚的经济科技同专业知识是对复合型统专业人才的根本要求。只有具备深厚的经济科技统计专业知识,才能做好统计分析工作和统计预测,并为决策提供服务。
世界在不断发展,新事物层出不穷,只有具备较强的理论联系实际的工作能力,才能将所学的统计专业知识应用于实际工作中,解决实际问题。另外,新世纪经济和科技发展中出现的情况和问题是前人所未想到的,没有现成的理论可以利用,我们只能在前人经验的基础上进行探索和研究,这就要求我们具备较强的科研能力,以便发展我们的统计理论和统计方法,为经济建设服务。
2.具备相应的计算机操作能力。
21世纪不仅是知识经济世纪,也是信息经济的世纪,利用计算机和网络进行统计工作,不仅可以提高工作效率,而且可以提高准确度。同时,由于信息量的扩大,统计预测的准确性在不断提高,统计决策的准确性也在提高。不仅如此,利用网络技术还可以进行各方面的交流,从而相互学习,共同进步。
3.具有良好的写作基础和表达能力。
良好的写作基础和表达能力是对外提供信息和进行交流、发挥统计作用不可或缺的条件。
4.具有较高的外语水平。
掌握外语是获取外来信息的基础,而较强的外语表达能力是进行对外交流的必备条件。缺乏较强的外语基础,用外语编写的应用软件将无法使用,外文资料将成为一堆废纸。缺乏较高的外语表达水平,对外交流将成为空想,最起码不能进行直接交流或者在交流中容易形成差错,影响信息的准确性。
5.通晓国际统计惯例。
国际统计惯例是世界各国统计人员应共同遵守的工作规范,是进行国际交流与合作的基础。为了适应经济全球化的要求和进行国家之间统计经验交流的需要,统计工作人员应通晓国际统计惯例。
地质统计学是在上世纪六七十年代随着采矿业的兴起而诞生的一门基于数学地质学科的交叉学科。地质统计学在区域化变量的基础上将变差函数作为基本工具,针对在空间分布上具有随机性和结构性的自然现象进行研究,地质统计学可以对具有结构性、随机性、变异性的空间数据进行无偏内插估计,对数据的离散型和波动性进行模拟。在煤田煤质的计算中,地质统计学充分考虑煤田样本点的方向、位置和彼此间距,比传统方法在煤层煤质数据插值上具有更大的优势。
2方法
2.1样本数据
本研究中选择的煤田地质构造复杂、煤种丰富,研究中选择了24个样本点,硫分分别为0.49,0.48,0.60,0.36,0.55,0.52,0.55,0.96,0.55,0.77,0.81,0.59,0.55,0.50,0.60,0.49,0.64,0.83,0.38,1.01,0.68,0.55,0.97,0.48,其中最大为1.01,最小为0.36。将煤层煤样硫分化验后进行插值比较,更适合对地质统计学进行插值运用。
2.2地质统计学中的插值方法
地质统计学中,克里金法占据着重要的地位,克里金法对待估样本点内的已知数据进行测试,结合样本点的大小、形状及空间分布,掌握样本点之间的相互关系,从而进行无偏估计。对于数据点较多的样本,内插结果具有较高的可信度。
2.2.1区域变量及协方差。
研究中将(zx)统称为呈空间分布的变量,也叫区域化变量,(zx)反映空间属性的分布特征。为了对区域化变量的变异性进行描述,引入协方差函数。不同的两点x和x+h处对应的不同区域化变量(zx)和(zx+h)之间的差只于两点的空间位置有关。协方差函数cov[(zx),(zx+h)]=E[(zx)(zx+h)]-E[(zx)]E[(zx+h)]=cov(h),其中E()为均值。
2.2.2参数分析。
不同点所对应的区域化变量(zx)和(zx+h)的差的方差的一般作为(zx)在X轴上的变异函数,记作P(h),P(h)=0.5var[(zx)-(zx+h)],其中va(r)为均方差。在满足二阶平稳的条件下,P(h)=0.5E[(zx)-(zx+h)]2。样本点的空间距离大时,相关性较小,变异性较大;空间距离小时,相关性较大,变异性较小。在实际研究中,将样本点的空间距离按照不同等级划分,针对不同的样本点,求出距离的平均值和P(h)的平均值,连接(h,P(h))后得出实验变异函数,结合最小二乘法得出理论变异函数和相关参数,后文理论数据的得出建立在理论变异函数的球状模型和指数模型的基础上。
3结果分析
3.1数据预处理
为了使克里金法插值满足正态分布的要求,需对数据进行预处理,本研究中采用偏度和峰度检验法对分布状态进行分析,实验油田煤层硫分布服从正态分布,从理论上讲,完全可以利用克里金插值法。
3.2插值精度比较
研究中采用交叉验证法对插值精度进行评价。在研究变量(zx)的过程中,除去采样点xi(i=1,2,3,…,n)处的(zx)属性值(zxi),其他属性值不变,根据剩下的n-1个属性值,进行误差分析和插值精度评价。在交叉验证的方法中,常选用标准均方根、平均标准差、误差均方根、平均预测标准差、平均误差来预测总体误差,第1项的指标越大越好,后4项指标越小越好,插值精度越高。常规插值方法和克里金插值比较选用误差均方根和平均误差进行,不同的克里金插值模型选用以上5项指标进行比较。
3.2.1插值比较。
在克里金法的应用中,采用简单克里金法、普通克里金法、泛克里金法进行比较,三种方法中分别采用球状模型和指数模型进行拟合;在常规插值方法的应用中,采用距离反比法、多项式插值、径向基函数三种方法。
3.2.2克里金插值法之间的比较。
普通克里金法与泛克里金法的球状模型和指数模型的平均误差都是-0.00024和0.00183;误差均方根分别是0.14219和0.14100;平均预测标准差为0.12921和0.12772;平均标准差为-0.00098和-0.00945;标准均方根为1.08810和1.08410。通过分析发现,球状模型中的普通克里金法和泛克里金法各项指标相同,球状模型中的平均误差和平均标准差小于其他4种指标。对于误差均方根、平均预测标准差和标准均方根预测误差,普通克里金法和泛克里金法与其他方法差别不明显。由此可见,在克里金插值的应用中,普通克里金法和泛克里金法的球状模型精度最高,优于常规方法。
4结束语
如上所述,较低的回答率将会破坏样本的代表性,从而产生较大的无回答偏差。那么,什么样的回答率是可以接受的呢?这一问题目前尚没有一个明确的、公认的结论。科克伦和伯恩鲍姆(A.Birnbaum)等人认为对一般调查而言,回答率应在90%甚至95%以上。美国广告研究基金会则建议邮寄调查的回答率应80%以上。我国学者卢淑华也持这种看法。爱尔达斯(Erdos)则认为一个可靠的邮寄调查应有50%以上的回答率,或能用某种方法证实不回答者与回答者是相似的。莱斯勒(J.T.Lessler)认为对这一问题的回答不应是绝对的,而应考虑多方面因素。她指出应结合如下因素来讨论:(1)调查前对回答率的期望值,它取决于调查的内容、总体与数据收集方式;(2)提高回答率的成本;(3)是否对无回答采用补救方法以及采用何种方法。(4)调查内容及其结论的重要性。应该指出的是,在调查报告或研究结果中说明回答率是一项良好的调查研究应有的内容。
三、无响应问题的处理方法
为了尽量减少无响应误差的影响,统计学家们提出了许多的处理方法。这些处理方法可以归纳成两类,一类是在进行统计分析之前的处理,即在调查阶段的处理,一类是在统计分析中进行的处理,即调查完成之后的处理。
1.分析前的处理。分析前的处理方法的主要目标是提高回答率。主要方法包括:(1)认真选聘、培训、督导调查员。(2)对被调查者进行适当激励。(3)由有名望的机构出面组织调查。(4)多次访问。(5)改进调查方法。如,科学地设计调查项目与问卷外观,以使被调查者能较轻松地回答问题;调查前先与被调查者联系;仔细分析不同受访者最可能在家的时间;等等。(6)在无响应的样本单位中再次抽样。(7)使用随机化回答技术。如果引起无响应的主要原因是问卷或某些项目为敏感性问题(如隐性收入、偷税漏税、吸毒等),则可用使用随机化回答技术来进行调查。这种调查技术通过设置巧妙的“随机化装置”,使得被调查者可以说出实情而调查者并不会知道他的回答的真正含义。但调查者可以由整个样本的回答获得某类人数所占比重或某敏感性指标的均值等的估计值。
2.分析中的处理。如果由于某些原因未能采用上文所述的分析前的处理方法,或者虽已采用但仍未能达至足够高的回答率,我们就需要采取事后的补救措施。各国统计学家已为此而提出了许多方法。(1)波利兹-西蒙斯(Politz-Simmons)方法。这种方法是预先在调查时询问回答者在K个类似的期间里他有多少期间可以被找到,然后在分析时用他可被找到的期间数对其Y变量值(Y为所研究的指标的测度)作“倒数加权”。例如,对于在调查的前5天中在相同时间内呆在家里并可以接受调查的天数分别为0、1、2、3、4和5的回答者,分别用6/1、6/2、6/3、6/4、6/5、6/6作为其Y变量值的权数(分母是前5天可接受调查的天数加1,即加上调查的当天)。这种方法的隐含假设是在家天数越少者,其Y变量值越接近不在家者。(2)时间趋势法。这种方法通过考察连续各批回答者(如邮寄调查中按时间先后对回件分批)的答案,分析其中的趋势,然后将此趋势延伸,以此推测出无响应者的答案。比如,如果各批回答者的收入呈上升趋势,则推测无响应者的收入是最高的。(3)分组加权估计。这种方法要求按某些辅助信息将总体单位分成若干组,使组内各单位的Y变量值尽可能相近。在抽样调查之后,若出现无响应问题,则按各组的单位数占总体单位数的比例进行加权调整。我们用一个简化的例子来说明,设总体分成两组,第一、二组单位数分别占总体单位数的30%与70%。假设抽样调查的结果如下表。
建构主义对学生学习活动的本质进行了科学的分析,认为学生学习有如下特点:
1、学生学习不是从零开始的,而是基于原有知识经验背景的建构。即学生在学习统计课程之前,头脑里并非一片空白。学生通过日常生活的各种渠道和自身的实践,对客观世界中各种自然现象已经形成了自己的看法,建构了大量的朴素概念或前学科概念。这些前概念形形,共同构成了影响学生学习统计学概念的系统。学生的前概念是极为重要的,它是影响统计学学习的一个决定性的因素。前概念指导或决定着学生的感知过程,还会对学生解决问题的行为和学习过程产生影响。
2、学生学习知识是一个主体建构的过程,要突出学习者的主体作用。学习不仅仅是知识由外到内的转移和传递,而是学习者主动地建构自己的知识经验的过程,即通过新经验与原有知识经验的反复的、双向的相互作用,充实、丰富和改造学习者原有的知识经验。在这种建构过程中,学生一方面对当前信息的理解要以原有的知识经验为基础,超越外部信息本身;另一方面,对原有知识经验的运用又不只是简单地提取和套用,个体同时需要依据新经验对原有经验本身也做出某种调整和改造,即同化和顺应两方面的统一。学生不是被动信息的吸收者,而是主动地建构信息,这种建构不可能由其他人代替。因此,教师不能直接将知识传递给学生,而是要组织、引导,使学生参与到整个学习过程中去。
3、学生学习既是个体建构过程,也是社会建构过程。虽然知识是在个体与环境的相互作用中建构起来的,但社会性的相互作用也很重要,甚至更重要。因为人的高级心理机能的发展是社会性相互作用内化的结果(正如统计的特点具有社会性)。此外,每个学习者都有自己的经验世界,不同的学习者对某种问题可以有不同的假设和推论,学习者可以通过相互沟通和交流,相互争辩和讨论,合作完成一定的任务,共同解决问题,从而形成更丰富、更灵活的理解。同时,学生可以与教师、统计专家等展开充分沟通。这种社会性相互作用可以为知识建构创设一个广泛的学习共同体,从而为知识建构提供丰富的资源和积极的支持。因此,课堂上师生交互和生生交互活动起到了很重要的作用,“学习共同体”的形成以及对课堂社会环境和情境的营建是学生获得学习成效的重要途径。
二、建构主义理论教师“教”的特点
建构主义理论认为教师在课堂中的作用,可以概括为教师是课堂教学的组织者、发现者和中介者。
1、教师是课堂教学的组织者,起主导作用和导向作用。教师应当发挥“导向”的作用和教学组织者的作用,努力调动学生的积极性,帮助他们发现问题,进而去“解决问题”。
2、教师是课堂教学的发现者。教师要高度重视对学生错误的诊断与纠正,并用科学的原理和原则,给予正确的引导与指引。
3、教师是课堂教学的中介者。教师是学生与教育方针及知识的桥梁。教师既要把最新的知识和分析方法提供给学生,也要注意提高学生的综合素质。
从辩证法的角度看,教学是一个不断发展的动态过程,教与学是对立统一的矛盾运动,随着教学活动的变化,矛盾的主要方面,或在教师,或在学生。分开来看,“教”的主体是教师,客体是学生,教师发挥主导作用,学生发挥能动作用;“学”的主体是学生,客体是教师,学生进行认识活动和实践活动,教师则对这些活动施加影响。合起来看,在教学活动这一不断发展、循环往复的全过程中,教师与学生的主体客体地位是相互依存、相互规定,又在一定条件下相互转化的。因此,“基于教师在课堂中组织者、发现者和中介者”的角色作用,教师可以实行“提出问题──探索问题──解决问题”的模式组织课堂教学。
“基于学生为主体,教师为主导”的教学思想,在教学过程中,“学”与“导”的活动、学生与教师之间的关系应该是互动的、融合的,在和谐中不断向前发展。因此,按照“学与导和谐发展”的教学要求,教师在课堂教学中按照“提出问题──探索问题──解决问题”的模式组织课堂教学时,可以采取“诱导试学——引导探学——开导活学”方法组织课堂教学。
(1)设置情境,提出问题,激发学生学习的兴趣和热情
教师引导学生学习首先要从现实的、有兴趣的、富有挑战性的真实问题情境开始。让学生一开始进入学习探索就真切地感受到统计就在自己身边,体验到学习统计的价值,从而激发起学习统计的兴趣,萌发积极主动探索统计理论和方法的求知欲望。教师要通过对课堂的组织,让学生对学习统计产生学习兴趣,“热爱是最好的老师”,兴趣盎然地进入了对统计学知识的探索,学生才能学有所长。
(2)探索问题,增强学生主角意识,激励学生积极参与
“基于教师在课堂中组织者、发现者和中介者”的角色作用,课堂教学方式应从根本上改变原有的教师讲、学生听,教师指挥、学生操作的教学现象。学生要在自己生活经验的基础上不断地提出问题,分析问题,对各种信息进行加工转换,对新经验和旧经验进行综合概括,解释有关现象。在教学过程中,教师可以提供一定的支持和引导,设计有思考价值、有意义的问题。学生可以进行小组合作研究探索,教师允许学生从不同的角度去观察分析,允许学生用自己喜欢的方法学习,通过各自想法的交流、碰撞,发现学生有价值的建设性建议及方法措施,及时制止学生运用统计方法计算分析问题时可能出现的偏差,使问题得到正确的解决。
(3)解决问题,培养学生创新能力,提高学生综合素质
在以往统计学教学中,我们关注比较多的是学生能否记住计算公式、方法、意义、应用条件,能否利用这些知识完成所设问题的正确计算。而“基于教师在课堂中组织者、发现者和中介者”的角色作用,教师在课堂中,就应该更加关注学生能否将科学知识与自己的生活经验紧密联系起来,关注学生在灵活应用统计学知识、创造性地解决实际问题时所表现出来的情感、态度和价值观。并通过实践活动,使学生对学习统计产生兴趣,变抽象的科学法则、科学方法为得心应手的工具,从而使学生在解决问题过程中,体验参与学习统计的快乐,享受成功解决实际问题的愉悦。
三、以建构主义理论为指导统计学教法探讨
1、设计课堂教学新模式
统计学课程旨在培养学生能够运用统计学基本理论和定量分析方法,对经济现象进行定性和定量的分析和评价。统计学课程内容基本分为三个模块两个层次。第一模块:研究统计学的一般问题,属于基础理论。第二模块:推断统计的理论与方法,相关与回归分析,属于一般的统计方法及其在社会经济领域的运用。第三模块:时间序列分析与预测,统计指数与因素分析,统计综合评价,属于社会经济统计方法的特有问题,侧重于各种统计分析方法运用。两个层次即理论部分和计算分析部分,两部分知识比为30:70。反映了知识、能力、素质培养的要求。在建构主义学习环境下,教师和学生的地位、作用和传统教学相比已发生很大变化。因而首先教师必须改变传统的教育思想与教育观念,以现代教育思想和学习理论为指导,利用多媒体等现代化技术优势,探索最优的课堂教学模式。课堂教学中应进一步发挥好学生的主体作用,让学生主动地参与到获取知识的过程中去,做到:(1)合理处理好教材,创造性地使用教材,充分展示学习内容的实用意义。(2)教学思路清晰,过程流畅、自然。(3)采用启发式、精讲多练式、答疑式、案例式等教学方法,构建情景逼近式的教学模式,努力提高课堂教学效果。
2、设计课内课外相融共生的大课堂
课堂教学不仅要教会想要传授给学生的知识,还要教会学生在书本之外查阅图书、报刊、杂志、网络等资料,以开阔视野,扩大知识面,吸取精华,为我所用,要教给学生发现问题、分析问题、解决问题的方法。此外,还要通过课内设计的实训教学内容激发学生主动参与的热情,实训教学内容主要包括统计调查方案的编制、调查问卷的设计、统计表统计图的制作、综合指标分析、统计案例分析等内容。统计实训的课内教学采用精讲、示范、多练、答疑的方式;课外教学采用学生自行分散复习和有组织分组制表、制图、社会调查、整理计算分析等方式。
3、实行点、线、面、体相结合的大统计
“点”是指让学生根据某一知识点完成作业、实习。“线”是指让学生针对某一问题进行深入分析。“面”是指让学生把若干知识点联系起来进行综合的分析和实训。“体”是指让学生能就学科体系及相关学科的内容进行深入、全面、综合的分析与应用。在讲授基本理论和基本知识的同时,注重学生基本技能培养、综合能力培养、设计能力的培养。使学生能从高度整体把握统计的思路和统计分析、评价思想。
4、充分发挥学生的主体作用
建构主义理论强调学习者在建构性学习中的积极作用,是要求教师在课堂教学中善于激发学生的好奇心和求知欲,使学生主动积极的学习。教学中应根据统计教学内容和学生特点,选择适当的教学方法,灵活运用适当的教学手段,设置悬念,使学生产生好奇心和强烈的求知欲。统计学教学过程中涉及到特有的概念及科学家,教学中可以适当拓展,开阔学生的视野,影响学生的心智,塑造学生的灵魂,在潜移默化中激发学生学习统计的兴趣;教师的教学语言要准确生动形象,善于设疑,启发学生思维,活跃课堂气氛,使学生充满求知思索的激情;做到理论联系实际,强化学习的动机,激发学生学习统计持久的浓厚的兴趣,激励学生不断提高对自己能力的欲求,不断增强自己的学习信心,不断地在自我实现中超越自我。
5、设置情境,在交互中实现教学目标
学校是社会的一个细胞,是社会的一个重要组成部分。课堂也不单纯是“老师教、学生学”的木讷课堂。课堂中的社会性环境主要包括两方面,一是师生之间的交互,二是学生之间的交互。建构主义认为,每个学习者都有自己的经验世界,不同的学习者可以对某种问题形成不同的假设和推论。师生在课堂上可以通过合作解决问题、小组讨论、意见交流、辩论等形式,促进学习者之间的沟通和互动。统计教学要从过去主要关注“人机交互”到关注“人际交互”;从只关注学生与教师、教学信息的交互到关注学生之间的交互以及学生与校外专家、实践工作者的交互;从关注个别化学习到同时关注学习共同体的建立。教学中要充分利用社会性资源,调动学生的学习情趣,拓展学生的知识面,在交互中实现最佳的教学效果。
6、构建科学的考核评价体系
建构主义理论强调学习是诊断性学习和反思性学习和自主性学习,这意味着学生必须从事自我监控、自我测试、自我检查、自我约束等活动,以诊断和判断学习中所追求的是否是自己设置的目标。在教学中,应该根据理论和实训教学的不同特点、不同教学内容的具体组织方式,不断的反馈,使学生自己及时评价。同时,在学生成绩考试评定中,应采取了灵活的考试方式,有笔试、有口试,也有设计方案和调查报告,笔试内容也应着重考核学生运用所学知识分析问题解决问题的能力,注重知识、能力和素质的综合评价。
以上探讨了在建构主义理论指导下统计学课堂教学方法,统计教学是一门艺术,艺无止境。相信当建构主义理论真正走进统计课堂教学时,统计教学会取得更好的教学效果。
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生本论文由整理提供物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践本论文由整理提供方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)加强电子课件及网络平台本论文由整理提供建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没本论文由整理提供有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,本论文由整理提供许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。
在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。超级秘书网
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物本论文由整理提供栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容本论文由整理提供、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。
2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。
3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的核心和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办?
二、《统计学》教学的发展趋势分析
1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。
比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。
2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。
比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。
三、基于EXCEL的《统计学》教学设想
如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。
(一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择
专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。
(二)基于EXCEL的《统计学》教学设想
1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。
2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。
3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。
参考文献:
[1]谢安邦.高等教育学[M].北京:高等教育出版社,1999.
[2]贾俊平.统计学[M].北京:中国人民大学出版社,2000.
[3]王怀伟.统计学教程[M].北京:清华大学出版社,2004.
[4]王维鸿.EXCEL在统计中的应用[M].北京:中国水利出版社,2004.
关键词:生物统计学;精品课程;教学改革
一、引言
随着生物科学的发展,只有定性的结论已不能满足实践的需要,实现生物科学结论定量化是人们长期追求探索的目标;生物统计学是生物学科定量化的重要分析理论与方法,生物统计学是生物学科应具备的基本知识和素质,与生命活动有关的各种现象中普遍存在着随机现象,大到森林陆地生态系统,小至分子水平,均受到许多随机因素的影响,表现为各种各样的随机现象,而生物统计学正是从数量方面揭示大量随机现象中存在的必然规律的学科。因此,生物统计学是一门在实践中应用十分广泛的工具学科,它是生命科学各专业的专业基础课,对后续生命科学课程学习和生物科研有重要作用。
同时,生物统计作为数理统计在生物学领域的应用,是教学难度较大的一门课程。因此,在生物统计学精品课程建设过程中,针对各专业培养目标的定位,因材施教,更新教育理念,加强实践训练,在教学方法和教学手段上进行改革和大胆探索。
二、二十一世纪对生物统计学课程的重新定位
(一)新世纪对生物统计学课程提出的新要求。
二十世纪上半叶农业和遗传统计学首先获得了发展,在其基础上发展起来的生物统计学、统计流行病学、随机化临床试验学已经成为攻克人类疾病的一个里程碑。这在过去的半个世纪里显著提高了人类的期望寿命。
21世纪人类基因组,基因芯片等实验科学产生出的巨量数据,需要新工具来组织和提取重要信息。
将数据转化为信息需要统计理论和实践方面的洞察力、技术和训练。
未来的生物统计学将会与信息技术密切结合,较少侧重传统数理统计,而会更多注意数据分析,尤其是大型数据库的处理。生物统计学越来越不同于其它数学领域,计算机和信息科学工具至少和概率论一样重要。
(二)生物统计学对大学生素质培养的作用。
生物统计学的一个重要特点就是通过样本来推断和估计总体,这样得到的结论有很大的可靠性但有一定的错误率,这是统计分析的基本特点,因此在生物统计课程的学习中培养了一种新的思维方法———从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验的结果。
生物统计学是通过个别的试验研究得出其一般性结论,属于归纳推理的范畴。但其有别于简单枚举法和科学归纳法,是一种或然性归纳推理或者概率归纳推理。在生命科学的研究中绝大多数涉及到的是随机事件,因此,生物统计学不仅是试验设计与统计方法的教学,更重要的还是大学生思维方式的培养,这对提高大学生的素质很有必要。
生物统计学包括试验设计和统计方法两个有机联系的组成部分。通过试验设计的教学可提高大学生设计研究课题试验方案的能力,使之明确课题的研究目的、试验因素与水平以及试验设计方法等方面的内容。通过统计方法的教学除让学生弄清各种统计方法的内涵外,还需要使学生能够正确地选择最适合的统计方法,以揭示资料潜在的信息,达到研究的最终目的,从而提高大学生科学研究素质。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)加强电子课件及网络平台建设。
生物统计学是应用概率论和数理统计原理研究生物界数量变化的学科,而概率统计的理论和思维方法对本科生来说有一定的难度,加之课程学时的减少(由原来的60-70学时,降到现在的40学时左右),如何深入浅出地引导学生入门,并使学生在了解概率统计思想的基础上,掌握常用统计分析方法的应用及使用条件是课程的教学难点。为此,我们利用多媒体技术,制作了与教材配套的课件,通过在课堂上把抽象内容形象化与直观化,收到了良好教学效果。建设了一个生物统计学教学网络支撑平台,现有课程简介、教学大纲、师资力量、授课教案、电子版《生物统计学》教材、课程录像、实习指导、在线测试题、参考文献、其它教学资源等栏目,免费向全校师生开放。
(二)将多媒体教学优势与学生的认知规律有机结合,用较少的学时得到良好的教学效果。
多媒体具有信息量大、形象化、直观化的特点。
但是如果不能很好地将多媒体这些特点与学生的认知规律相结合,多媒体教学就可能会带来一些弊端诸如:(1)内容多,幻灯片变换快,由照本宣科变为照屏宣科,为新的“满堂灌”;(2)课件图片多,内容以展示为主,缺乏启发性;(3)教学内容常用满屏的方式显示(即所谓“死屏”),老师照着屏幕上的内容给学生讲解,失去了传统教学方法,老师边讲边板书能给学生留下比较深刻印象的特点,缺乏吸引力。
而多媒体在教学中只能充当工具的角色,在教学过程中必须将多媒体信息量大、形象化、直观化的特点与学生的认知规律紧密结合在一起。在制作课件时,采用启发式教学方式,精炼教学内容,模仿传统教学书写板书的过程,根据教学内容的难易程度,采用逐字、逐句、逐段显示教学内容的动画方式。在课堂教学中,老师仍然保持传统教学方法的教姿教态,在授课的过程中与学生保持互动,根据学生在课堂上接受知识的能力,掌握屏幕上显示内容的速度,必要时辅以板书进行讲解。这样做既发挥了多媒体教学的特点,又充分照顾到学生的认知规律,在内容没有缩减,学时减少近三分之一的情况下,仍然取得良好的教学效果。
(三)长期坚持教育教学方法及教学规律的研究。
生物统计学的理论基础是概率论与数理统计,从这个层面上讲,它有非常浓的数学味道,但是它又有别于概率论与数理统计,生物统计学更主要强调的是概率论及数理统计的思想和方法在解决生命科学中一些具体问题的应用。因此在教学过程中就存在一个“度”的把握问题,如果将概率论及数理统计的原理讲得太多,一是学时不允许,二是学生难以消化,得不到好的教学效果;如果只注重方法的讲解,学生知其然不知其所以然,就会误入乱套公式的歧途。经过将教学的重点放在教学中引导学生重点掌握统计方法的功能与用途,方法与步骤,防止各类方法的误用,淡化定理的证明与公式的推导。在教学内容的安排上采用“保干削枝”,即在学时减少很多的情况下,将一些次要的统计方法去掉,也要保证有足够的学时讲授理论分布与抽样分布、统计假设测验等方面的内容,让学生掌握生物统计学中所蕴含的概率论及数理统计的思想精髓,从而避免学生乱套统计公式。
(四)密切跟踪生命科学发展的前沿动向,探索生物统计学解决前沿问题的理论与方法。
统计学在生物学中的应用已有长远的历史,许多统计的理论与方法也是自生物上的应用发展而来,而且生物统计是一个极重要的跨生命科学各研究领域的平台。现在基因组学、蛋白质组学与生物信息学的蓬勃发展,使得生物统计在这些突破性生物科技领域上扮演着不可或缺的角色。在课程建设中,随时注意纳入生物统计学在前沿领域研究应用的内容,增强课程的活力,提高教师和学生面向生物产业主战场解决实际问题的能力。
四、加强实践教学,注重学生能力培养
生物统计学要不要开实验课,怎样开实验课,一直存在争议,在此认为生物统计学不仅应该开设实验课,而且还要将实践教学的重点放在计算机技术和统计软件的应用上,让学生不仅掌握统计方法,而且加深对原理的认识,获得就业或升学的必备计算机统计技能,提高解决复杂问题的能力。
(一)开展统计软件的实习,扩大学生的视野,提高学生素质。
20世纪20年展起来的多元统计方法虽然对于处理多变量的种类数据问题具有很大的优越性,但由于计算工作量大,使得这些有效的统计分析方法一开始并没有能够在实践中很好推广开来。而电子计算机技术的诞生与发展,使得复杂的数据处理工作变得非常容易,所以充分利用现代计算技术,通过计算机软件将统计方法中复杂难懂的计算过程屏障起来,让用户直接看到统计输出结果与有关解释,从而使统计方法的普及变得非常容易。在课程体系改革中,各课程的教学时数与达到培养目标所需完成的教学内容相比还是不足的。为此,可以通过标准的统计软件的教学实习来达到以点带面,扩大学生视野,提高学生素质。
为此我们建立了一个专用于实习教学的生物统计电脑实验室。现共有50余台电脑,并连接到校园网。实验室配备有指导教师,负责对上机的学生答疑。除按教学计划进行的正常实习教学外,实验室还对优秀学生免费开放,鼓励他们结合教师的科研活动,应用所学生物统计学知识,学习新的生物统计学知识,掌握应用计算机解决生物统计学问题的技能。
(二)全方位、多层次的实践教学。
为了进一步培养学生实际动手能力和科学严谨的治学态度,必须将本课程的实践教学活动延伸到课堂教学外,开展全方位、多层次的实践教学。
在原绵阳农专期间,主要在作物育种、作物栽培、动物营养等课程实验与实习中,根据相关内容加入了试验设计方法以及数据统计分析的相关内容。
组建了西南科技大学生命科学与工程学院以后,由原来的单一农科专业变成了理、工、农三大学科均有专业的格局。虽然专业的学科归属不同,但有一点是相通的,其内涵均属于生命科学的范畴。以科学研究的方法进行划分,均属于实验科学。
掌握正确的实验设计方法,从不确定性数据中挖掘事物的客观规律,是实验科学工作者必备的技能。因此,我们将原来只是在农科专业上延伸实践教学的作法推广到全院的所有专业,结合实验课教学的改革,对发酵工艺学实验、植物细胞工程实验、食用菌实验、微生物学实验等课程的内容全部或部分改为用生物统计学指导学生自主进行实验设计,把过去单一的实验流程、样品观察或检测实验改变为试验条件的优化试验,提出在不同条件下对样品测定的比较试验设计、单因素试验设计、多因素试验设计、正交试验设计、均匀试验设计,对试验结果要求学生使用统计学的方法对进行分析和讨论,最后得出最佳试验条件。
这样的实验教学改革起到了一箭双雕的作用,从专业基础课或专业课的角度看,改验证性实验为设计型、综合性实验,增强了学生解决实际问题的能力,培养了学生创新思维的能力;从生物统计学角度看,将课程的教学实践延伸到课程外,弥补了学时的不足,更重要的是学生将自己学到的统计学知识,转化为解决实际问题的能力,知识得到很好的内化。
此外,在学生课外科技活动中指导学生选用正确的实验设计和数据的统计分析方法,提升科技作品的档次;在毕业论文(设计)中要求学生采用恰当的生物统计学方法进行设计与分析,写出高质量的毕业论文(设计)。
通过这样的教学实践,训练了学生的统计思维能力,使学生充分认识到掌握生物统计学这一工具的重要性和必要性,增强了学生学好用好这门工具的信心,提高了学生从复杂的生命现象中挖掘事物客观发展规律的能力。
精品课程是集科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性于一身的优秀课程。作为精品课程的载体,应具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点。与之相比,我们在生物统计学精品课程的建设上,才刚刚起步,今后还要在教材建设、师资队伍建设、科学研究等方面加大力度,将生物统计学建设成体现现代教育教学思想、符合现代科学技术和适应社会发展进步的需要、能够促进学生的全面发展而深受学生欢迎的一门课程。
参考文献:
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1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。
2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。
3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的核心和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办?
二、《统计学》教学的发展趋势分析
1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。
比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。
2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。
比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。
三、基于EXCEL的《统计学》教学设想
如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。
(一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择
专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。
(二)基于EXCEL的《统计学》教学设想
1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。
2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。
3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。
参考文献:
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