應用型本科院校背景下的多元統計教學研究

秦飛龍 黃小波 成亞麗 周昕悅

摘?要：經濟結構新常態下，社會對人才需求從理論型向應用型方向轉變，應用型本科院校的多元統計教學需要尋求新方案。因此本文提出了一套應用型本科院校背景下的多元統計教學新方案，有利于應用本科院校進行多元統計教學，為國家培養出更多的應用型人才，具有重要的實際意義。

關鍵詞：應用型本科院校;多元統計;教學;人才

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Research on the new Teaching

of Multivariate Statistics with Applied Undergraduate Colleges

Qin Feilong Huang Xiaobo* Cheng Yali?Zhou Xinyue

Chengdu Technological University，Department of Information and Computing Science?SichuanChengdu?611730

Abstract：Under the new normal economic structure，the talent demanding of social has changed from theoretical to applied，the teaching of multivariate statistical with Applied Undergraduate Colleges needs to new method.Therefore，this paper puts forward a new teaching method of multivariate statistical with Applied Undergraduate Colleges，which is conducive to teaching of multivariate statistical in universities，and has important practical significance to train more applied talents for our country.

Key words：Applied Undergraduate College;Multivariate statistic;Teaching;Talent

1 概述

隨著經濟新常態的出現，產業結果不斷變革，各行各業對人才的需求發生了新的變化。尤其是大數據時代的到來，應用型統計人才的需求量越來越大，這迫使許多地方高校由傳統統計人才培養模式向應用型培養模式轉型。[1]～[3]然而，很多地方高校為了追求主流，在多元統計教學上跟風，所使用的教學方法不符合學校的辦學定位，導致培養的應用型統計人才與地方需求脫節，不利于高校應用型人才的培養。[4]多元統計分析是應用統計類專業的核心課程，它可解決現實世界多變量問題，在數據處理與分析中存在廣泛應用，從而合理進行多元統計教學至關重要。[5]因此，在應用本科院校中探索有效的多元統計教學方法，以此培養出應用統計學人才，提高高校服務地方能力，對我國應用型本科院校多元統計教學具有重要的意義。因此，本文構建了一套應用型本科院校背景下的多元統計教學新方案。

2 多元統計教學新方案設計

2.1 建立多目標教學模式

2017年2月，教育部推行了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”的新工科人才教育模式，號召改革教學方法，避免教師在教學過程中以統一的教學目標進行教學，造成大部分學生缺乏多元統計學習的興趣，從而需要建立多元統計多目標教學模式。[6]多目標教學原理是對不同層次的學生制定不同的教學目標，因材施教，使學生完成或者超過預定的目標。[7]通過多目標教學，使不同層次的學生達到多元統計培養要求，激發學生向自己的優勢方向發展。因此，對應用統計專業學生教學過程中實行分級教學，了解每一位學生的學習狀態，在教學中不斷總結，完善人才培養方案及改善評價體系，保證多目標教學達到預期效果。

2.2 建立有效的考核制度

多目標教學能夠對不同等級的學生的知識進行提高，但是為了體現應用型人才的培養，教學過程還必須完善傳統的考核制度。學生的多元統計期末成績考核不僅為學生期末試卷考試成績，還應結合課程學習和實踐效果進行多指標考核。課程學習考核包括學生主動問答問題，完成作業情況，實驗報告質量，課堂紀律，平時單元測試考核等，這對提高學生學習積極性和維護教學課堂紀律具有強烈的推動作用。實踐效果考核包括實踐參與，多元統計相關的競賽獲獎以及學術交流，學術期刊論發表等。其中，實踐參與主要指學生在教學分組討論中的表現與團隊合作情況，進行企業單位實際數據處理實踐，教育相關的科研課題參與度和完成度;競賽獲獎指學生參與國內外各種數學建模競賽、市場調查競賽、學術專題報告等獲獎;論文發表主要指與多元統計相關的高水平科研期刊論文，教學期刊論文以及會議論文。通過多種考核制度，尤其是實踐教學考核不僅能提高學生專業知識素養，還能夠挖掘學生的科研能力和知識應用能力，有利于高質量應用型人才的培養。

2.3 建立實踐教學方案

目前，大部分高校實施教學方式采用多媒體和板書結合進行教學，這種教學方式最大優點是能夠幫助學生較好的理解多元統計理論知識，但這種教學方式對應用型人才培養效果不佳，培養的學生不能理論聯系實際，知識無法應用于行業。[8]《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020 年）》中也明確指出教學是高校工作中的重心，培養的人才必須為社會服務。[1]為了提升教學的效果，作為應用型高等院校，多元統計教學不僅僅通過多媒體、板書進行理論知識的講解，還應結合社會實踐進行教學。在實踐過程中，多元統計教學不但可以滲透行業、產業背景進行理論知識講解，還可以講解如何應用多元統計方法進行實際問題處理分析。

例如，在周末組織學生對學校附近某旅游公司進行旅游調查實踐活動，教師通過學生實踐設置問題引導學生利用多元統計知識完成旅游問卷調查及進行結果分析，最終形成調查分析報告。并且進一步可以對收集的數據利用其它多元統計方法進行分析，如通過聚類分析確定是那個年齡段的人最愛旅游，從而給旅游公司提供分析結果，讓旅游公司為該類人群加大旅游宣傳力度，這種實踐教學不僅讓學生學會了多元統計理論知識，還將知識與社會行業進行了結合，提高了應用能力。從而，通過實踐教學能夠培養出地方需要的應用型人才。

2.4 以實際數據案例為引導的教學方法

以往多元統計講解過程中，多注重理論知識講解，不注重應用知識進行實際數據處理，導致學生對多元統計相關算法的來源和用處不明確，不利于學生今后將所學知識應用于實際，造成應用型人才培養的缺陷。為了克服上述問題，在多元統計教學過程以工廠、企業、金融、氣候、環境，能源等真實數據案例為導向，每一節知識的講解都通過實際數據案例引入課堂教學，對要研究的問題進行分析，并結合知識的發展史進行講解，讓學生了解每一個多元統計算法的功能和作用以及如何解決相應實際問題。

如在主成分分析[9]，[10]教學中，引入礦產資源預測案例，礦產是礦物不斷富集形成，而礦物則有元素構成，通過成礦元素的分布規律就可以預測礦產的位置，比如金礦，鉬礦等，[11]，[12]從而激發學生學習知識的熱情。然后進一步說明礦產預測需要研究很多成礦元素的分布規律，這將花費大量人力及時間。是否可以通過其中幾種主要元素來反映所有元素的綜合信息？從而引入主成分分析，[13]進一步對主成分算法原理和算法步驟進行講解，結合實際數據說明每一步意義，如為什么數據要進行標準化。最后結合實際數據案例進行主成分分析應用講解，例如以學生們喜歡科研項目如手，本文選取四川省科技廳項目（2019YJ0375），以項目中涉及的Cu，Au，Pb，Ag，Zn，Fe元素含量數據進行主成分析教學說明，首先進行主成分方法講解，再引導讓學生通過主成分方法計算得出六種元素的主成分分析結果（如下表）。根據下表結果教師帶動讓學生如何選取前k個主成分，這樣激發學生探索會什么選取特征值貢獻率大于85%的前k個主分，[14]從而得出本案例取前3個主成分即到達要求。在此基礎上還可以引導學生分析前三個主成分到底是那些元素所引起的，層層結合分析，從而完成主成分分析教學。結合實際數據案例為引導進行多元統計教學，使得教學層次分明，環環相扣，達到真正意義上的應用本科院校多元統計教學目的。

3 結論

本文在應用本科院校背景下探索了一套多元統計教學新方案，具有如下結論：

（1）建立了一套應用型本科院校多元統計教學新方案，包括建立多目標教學模式，建立有效的考核制度，建立實踐教學方案，建立實際數據案例為引導的教學方法。

（2）通過設計的多元統計教學方案，有利于應用型本科院校進行多元統計教學，培養出更多的應用型人才。

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基金項目：四川省科技廳計劃項目（2019YJ0375）;成都工業學院博士基金項目（2018RC022）;數學地質四川省重點實驗室開放基金資助項目（scsxdz2018yb03）;成都工業學院實驗室開放基金項目（2018ZH10）

作者簡介：第一作者秦飛龍（1983-），男，博士后，主要從事數學地質方面的研究工作。

*通訊作者：黃小波（1998-），男，本科，主要從事應用統計學研究。