基于免費網(wǎng)絡平臺的多元統(tǒng)計教學創(chuàng)新與實踐

　　摘要：文章針對多元統(tǒng)計分析課程理論復雜、抽象，傳統(tǒng)教學方法效果不理想的現(xiàn)狀，闡述了以R語言和案例分析為核心的多元統(tǒng)計教學實踐，以團隊協(xié)作平臺為依托、“可重復研究”為形式的上機實踐，以綜合考慮撰寫課程論文、實驗報告與平時表現(xiàn)為考核方式的教學改革思路。
　　關(guān)鍵詞：多元統(tǒng)計；可重復研究；案例教學
　　中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1002-4107（2014）09-0023-02
　　
　　基金項目：湖南人文科技學院教改項目“R語言在多元統(tǒng)計教學中的應用”（RKJGY1321）
　　一、多元統(tǒng)計課程的地位與教學現(xiàn)狀
　　多元統(tǒng)計分析是統(tǒng)計學的一個重要分支，是從經(jīng)典 的統(tǒng)計學中發(fā)展起來的一門研究多維數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析方法的學科。多元統(tǒng)計方法是一種綜合分析方法，它能在多個指標互相關(guān)聯(lián)的情況下發(fā)現(xiàn)其統(tǒng)計規(guī)律。多元統(tǒng)計方法廣泛應用于自然科學、社會科學、生物醫(yī)學等各行各業(yè)，因此，多元統(tǒng)計分析課程作為傳授多元數(shù)據(jù)處理方法的主要途徑成為各大院校數(shù)學專業(yè)甚至經(jīng)濟、管理等非數(shù)學專業(yè)必修的一門課程[1]。與其廣泛的應用形成鮮明對比的是其嚴密的數(shù)理基礎和理論推導往往成為學生學習的障礙，傳統(tǒng)教學注重課堂理論教學，忽視實踐能力的培養(yǎng)。隨著計算機和多媒體技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學模式逐漸被打破，多媒體教學與傳統(tǒng)教學有機結(jié)合、注重統(tǒng)計軟件的操作與學習、強調(diào)學以致用成為多元統(tǒng)計分析教學改革的趨勢[2]。筆者基于湖南人文科技學院培養(yǎng)應用型人才的培養(yǎng)目標采取以R語言為教輔軟件，以可重復研究的案例為教學重點，以科研在線文檔庫為平臺組織課程，強調(diào)統(tǒng)計思想的傳遞，弱化理論推導，注重應用能力培養(yǎng)的教學模式，取得了較好的教學效果。
　　二、加強軟件教學
　　多元統(tǒng)計分析的方法往往涉及大量數(shù)據(jù)的處理與運算，很多問題必須通過軟件操作完成。因此統(tǒng)計軟件的選擇和教學也是多元統(tǒng)計教學中必須面對的問題。在眾多的統(tǒng)計軟件中SAS因其功能強大而被統(tǒng)計專業(yè)人員所樂道，但其不菲的價格和只租不賣的銷售策略阻礙了它在高校中的流行。SPSS以其”易學、易用”的特點成為許多高校統(tǒng)計相關(guān)課程的首選教學軟件，與SPSS相關(guān)的軟件教程也較多，但SPSS不具備擴展性，不能編寫新算法，只能使用系統(tǒng)提供的功能，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。R語言是一個免費的開源軟件，研究人員不僅可以自由地使用系統(tǒng)提供的各種統(tǒng)計方法，可以方便地查看其源代碼以便深入了解統(tǒng)計思想的實現(xiàn)過程，同時在R語言社區(qū)網(wǎng)站有超過3000個解決各種問題的工具包可供免費下載使用。此外研究人員可以編寫自己的程序來實現(xiàn)自己的理論和方法，因而R語言成為發(fā)展最快的軟件，深受統(tǒng)計師生和專業(yè)人員的歡迎[3]�；�于以上優(yōu)點，筆者選擇R語言作為教學輔助軟件。
　　為了減少R語言軟件學習的難度，方便學生快速上手，筆者利用電腦屏幕錄制軟件，將R語言的語法和操作以視頻的形式分模塊錄制下來并上傳網(wǎng)絡，方便學生在課后自主學習，提高軟件操作水平。此外，為提高學生的軟件操作能力，筆者有意識地搜集了一些學生感興趣的問題（如湖南省2013年數(shù)學建模競賽暨全國大學生數(shù)學建模選拔賽試題），用R語言作為工具去分析實現(xiàn)，不僅能讓學生熟練掌握R語言的語法和相關(guān)函數(shù)，同時讓學生看到R語言高效的解決實際問題能力，提高了學生的學習興趣。
　　三、強化基于可重復研究的案例教學
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　　所謂可重復的（reproducible）統(tǒng)計研究，就是一個研究結(jié)果既可以在作者手中生成出來，也可以“移植”到他人的平臺中用同樣的工具重復生成出來[4]，可重復研究的思想來源于文藝化編程（Literate Programming）[5]。從形式上看，可重復研究的案例或論文是一個文字與代碼的混排文檔，這個混排文檔稱為“源文件”，從源文件可以清晰地看到案例分析的過程和相應的代碼。對源文件進行處理之后就可以得到“結(jié)果文件”。通過不同的設置，這個“結(jié)果文件”既可以包含代碼，也可以只包含代碼運行的結(jié)果，這時的結(jié)果文件與普通的分析報告就沒有區(qū)別了。在R語言中，實現(xiàn)可重復研究非常簡單，下載免費的R語言集成環(huán)境RStudio（http：///），安裝免費的knitr包，就能夠編寫MarkDown格式的文檔（可以方便地轉(zhuǎn)換為網(wǎng)頁形式），如果電腦上安裝有l(wèi)atex，也可以生成tex文件，并最終得到pdf格式的文檔。
　�。ǘ�）基于可重復研究的教學實踐
　　為配合學�！皯�用型人才”的培養(yǎng)目標，強化學生的實踐能力，系內(nèi)多元統(tǒng)計分析課程的上機課時占到了課程學時的1/3，使學生有足夠的時間上機練習。在教學實踐中，充分利用課堂時間，重點講解統(tǒng)計方法的基本思想和實現(xiàn)步驟，弱化統(tǒng)計理論的推導（僅就關(guān)鍵理論進行推導），利用多媒體和R語言，結(jié)合課本上的例題演示軟件的操作和結(jié)果提取。讓學生在課堂學習中達到理解統(tǒng)計思想，熟悉分析步驟，掌握重點理論結(jié)果，熟悉相關(guān)函數(shù)的目的。為開拓學生視野，培養(yǎng)初步的科學研究能力，教師通過精心選擇優(yōu)秀和便于操作的相關(guān)雜志論文，以典型案例的形式，利用R語言再現(xiàn)其結(jié)果。通過對論文的深入剖析，讓學生感受科學研究的魅力，體會統(tǒng)計方法的作用，提高解決實際問題的能力。
　　切實掌握統(tǒng)計方法和軟件操作離不開上機實踐。在上機實驗之前，教師通過規(guī)定實驗內(nèi)容，撰寫實驗報告提綱，總結(jié)實驗方法和R語言相關(guān)函數(shù)與參數(shù)，在學生上機實驗之前發(fā)給學生學習，并要求學生在實驗完成之后撰寫實驗報告。這一做法讓學生在實驗之前對實驗內(nèi)容胸有成竹，實驗過程中有章可循，又能充分發(fā)揮所學撰寫實驗分析報告，調(diào)動了學生學習的積極性，提高了學習效率。
　　四、改革考核方式與內(nèi)容
　　課程考核是教學活動的重要組成部分，是檢驗學生學習效果、評估教學質(zhì)量的重要手段。傳統(tǒng)的考核方式是期末試卷與平時成績綜合得分，但這一評價方法與應用為導向的教學并不匹配。筆者采用綜合課程論文、實驗報告和平時表現(xiàn)得出最終成績的評價方式，在實踐中效果較好。將課程的最終成績與平時的學習、實驗報告的完成質(zhì)量結(jié)合起來，改變了以往“一考定終身”的考核方式，最終的成績以不同的權(quán)重分散于學習的各個階段，有效地破除了部分學生“平時不學，考試作弊”的心理，因而更全面、公平地考查了學生的學習效果和學習態(tài)度。
　　五、打造網(wǎng)絡教學平臺
　　在信息時代的背景下，充分利用網(wǎng)絡資源，加強師生之間的網(wǎng)絡互動，既能改變現(xiàn)在大學師生間缺乏有效溝通這一現(xiàn)狀，又能激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果。筆者在搜索網(wǎng)絡協(xié)同工具時無意中了解到科研在線的團隊文檔庫（http：//ddl.escience.cn/），經(jīng)深入了解之后發(fā)現(xiàn)，這一免費的平臺能夠基本滿足網(wǎng)絡教學這一需要。下面，結(jié)合筆者的教學實踐，對這一個平臺做簡單介紹。
　　科研在線是中國科技網(wǎng)面向科研學者的科研應用服務門戶，中國科技網(wǎng)是中國科學院領(lǐng)導下的學術(shù)性、非營利的科研計算機網(wǎng)絡（http：///）。而團隊文檔庫則是科研在線提供的面向團隊的文檔協(xié)作與管理工具。教師通過注冊一個賬號，創(chuàng)建一個團隊，同時邀請所有的學生加入該團隊，一個由學生和教師組成的教學系統(tǒng)就具有了初步的輪廓。在教學過程中，教師首先將課件、參考論文、實驗要求、典型案例、軟件操作方法視頻等相關(guān)資料上傳到文檔庫的公共資源部分，所有學生都可以自由地下載和學習。其次，在文檔庫中為每一個學生建立相應文件夾，學生平時的實驗報告和課程論文都以word形式上傳至自己的文件夾下，由于文檔庫具有版本控制的功能，學生每次都可以在同一個文件中輸入相關(guān)內(nèi)容，系統(tǒng)會自動記錄不同版本之間的區(qū)別，待課程結(jié)束，只需將最終版本下載下來，就可以得到屬于學生自己的實驗報告手冊。最后，系統(tǒng)中的文件都記錄了版本，具有評價、分享等功能，因此教師可以對學生的報告、論文進行修改指導，對優(yōu)秀的實驗報告、論文可以分享給所有人學習、模仿。使用文檔庫的另一個重要意義在于隨著教授學生人數(shù)的增長，文檔庫中的相關(guān)資料也會越來越多，教師通過整理選出優(yōu)秀的學生實驗報告和論文，不僅可以充實課程的教學資料，也可以成為課程的“知識庫”，使后來的學生可以站在“前人的肩膀上”，獲得更好的學習效果。
　　多元統(tǒng)計分析課程是一門應用性很強的統(tǒng)計課程，由于其應用的廣泛性，各大高校越來越重視該課程的教學改革。筆者基于教學實踐，介紹了以可重復研究為核心的案例教學和相應的考核方式，重點介紹了以科研在線文檔庫為平臺打造的網(wǎng)絡教學模式。隨著計算機和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，未來的課程教學和組織中網(wǎng)絡的成分必然會越來越大。
　　
　　參考文獻：
　　[1]葛虹，朱洪文，王淑杰.高級統(tǒng)計學的教學實踐與思考[J].大學數(shù)學，2010，(1).
　　[2]朱輝.“應用多元統(tǒng)計分析”課程教學改革實踐探索——立足于“學以致用”視角[J].統(tǒng)計與咨詢，2012，(3).
　　[3]馮雪楠，崔玉杰.實用統(tǒng)計軟件比較分析[J].北方工業(yè)大學學報，2008，(1).
　　[4]謝益輝.Sweave：打造一個可重復的統(tǒng)計研究流程[EB/OL].http：//cos.name/2010/11/reproducible-research-in-statistics/.
　　[5]Knuth D E.Literate programming[J].The Computer Journal，1984，27(2)：97-111.

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