2005.04:構建統計學專業課程實驗教學體系

構建統計學專業課程實驗教學體系

文／許滌龍 周四軍 李正輝

　　【摘要】我國加入ＷＴＯ後，對外開放不斷擴大，市場經濟發展向縱深推進，對統計的要求提高到一個新的高度，統計學專業課程的傳統教學模式已經不適應社會經濟發展對統計人才培養的要求，構建統計學專業課程實驗教學體系已勢在必行。本文從構建統計學專業課程實驗教學體系的必要性、內容和實施三方面闡述如何構建統計學專業課程實驗教學體系。

　　統計作為認識和探索社會經濟現象數量方面關係的重要方法和工具，在社會經濟管理中有著重要作用，具有信息職能、服務職能和監督職能。相對經濟學和管理學類其他學科而言，其專業課程教學更應強調方法的應用、學生實際操作能力和解決實際問題能力的培養。統計學科人才培養和專業課程教學應在理論教學的基礎上，大力推廣實驗教學，通過實驗教學，使學生鞏固已學到的理論知識，培養以定量分析為主的統計思維，提高分析和解決實際經濟問題的綜合能力。

　　一、構建統計學專業課程實驗教學體系的必要性

　　１．傳統教學模式已經不適應統計人才培養和教學要求

　　統計制度的改革和統計的發展依賴於新型統計人才，而人才的培養教育是關鍵。如同經濟學和管理學類其他學科專業課程一樣，傳統的統計課程教學模式可以歸結成黑板粉筆型，具體來講，可將其形象歸納為「四一教學模式」：即教師一塊黑板、一支粉筆、一本教材、一張嘴巴就能將一門專業課程從頭講到尾。傳統教學模式的特點是理論性、課堂性和描述性統計教學。在這種模式下，教學理念是以教師為主體和中心，教師是主講者，學生是被動的接受者，教材陳舊，教學內容完全由教師設計，教學效果主要取決於教師的組織能力與語言表達能力。學生疲於應付考試，「上課時抄筆記（不上課或上課時不做筆記的則考前臨時複印別人筆記）、考試前背筆記、考試後全忘記」的現象十分普遍。從幾十年來的教學實踐看，這種統計專業課程教學模式存在明顯缺陷，那就是學生缺乏獨立分析與解決實際問題能力的培養，對統計分析、預測和決策的方法沒有真正掌握。隨著近年來高校擴招和統計專業人才培養要求的提高，教師不再是在一個二十、三十人的教室講課，而是在一個坐著七、八十甚至一百多人的多媒體教學廳或實驗室授課，傳統教學模式改革已別無選擇。因此，改革傳統的教學模式，大力推廣統計實驗教學，構建統計學專業課程實驗教學體系，是轉變教學觀念、提高教學效果與教學質量、培養學生對所學理論知識和方法綜合應用能力的根本途徑。

　　２．統計學科專業課程性質要求推廣實驗教學

　　統計學是一門方法論學科，現代統計理論和方法在不斷發展，包括統計數據的採集、存儲、加工處理、挖掘及以統計數據為依據研究事物數量關係、趨勢和規律的統計理論和方法。統計方法在各學科專業的運用也越來越廣泛。現代統計方法主要包括統計抽樣技術、挖掘技術、多元統計分析、時間序列分析、統計推斷、指數分析、相關與回歸分析以及其它數理模型分析方法等。統計方法的掌握和運用只有在學習相關理論知識的基礎上通過實驗教學來實現。模型參數估計、檢驗等計算和大量樣本數據的處理只有在實驗室中才能完成。對所有專業課程建立實驗教學體系，通過實驗教學讓學生掌握統計學方法在實踐中的應用，體現了統計學科專業課程性質和教學特點。

　　３．構建統計學專業課程實驗教學體系有利於提高學生學習興趣和教學效果

　　統計學專業課程實驗教學通過利用資料庫、統計專業軟體和多媒體技術，使教學內容更深入、更生動、更全面。統計實驗教學以學生為主體，教師由主講者的角色逐漸轉變為學習活動的設計者和指導者，教學媒體不僅是教師的講授工具，而且也是學生的認識工具；學生也從知識的「被動接受者」轉變為積極參與教學、參與操作、發現知識、理解知識、掌握知識的「主動尋求者」。統計實驗教學不僅改變了傳統的教學模式，而且教學觀念也得到了更新和提高，把教師和學生從繁重枯燥的教學任務中解脫出來，使學生在輕鬆有趣的氛圍中得到綜合能力的提高，也提高了學生對統計學科專業課程的學習興趣和教學效果。

　　二、統計學專業課程實驗教學體系的主要內容

　　為了比較系統地構建專業課程實驗教學體系，加強不同實驗課程之間的聯繫和銜接，並注意隨著專業發展的變化及時進行修改調整，統計學專業課程實驗教學體系應設計為數據、軟體和相關課程三大模塊。

　　１．數據模塊

　　數據模塊是實驗體系的基礎環節。由於在統計學專業實驗室課程實驗教學中往往需要大量的數據，這些數據均存在不同的缺陷：教材上的數據或者實驗室建立已久的資料庫，因時間的滯後性使學生覺得距現實太遠；臨時搜集數據的準確性可能較低，並且成本相當高；而虛擬的數據在一定程度上不能培養學生的創新性。

　　根據這種情況，我們應該建立起一個能與實際接近又適用於不同系統層的資料庫，以便隨時能用於實驗。但是，由於不同行業採用的數據存儲方式不一樣，在建立資料庫時可能必須將其轉換，而在實驗使用中為了追求與實踐吻合，又要轉換為不同的格式，況且，不同的課程也可能需要使用不同的數據格式，所以，通過對不同系統層採集方法的比較，得出數據模塊建立中應該保存的基本模式。

　　一般可用於採集的數據模塊有專門軟體系統（如電子統計報表系統）層的採集方法、作業系統層的數據採集方法、資料庫管理系統層的採集方法和應用程式接口層方法，所以對存儲數據也可以使用不同的方法，但對實驗使用並不一定十分適合。

　　專門軟體系統層的採集方法是利用相應的軟體系統功能獲得當前需要的數據，並且其獲得的為當前所有的數據，但實驗時必須擁有同樣的並經過審查證實是合法正確的專門軟體，才能使用。

　　作業系統層的採集方法是利用不同作業系統及其工具軟體提供的各種文件複製功能，複製數據文件的副本。由於在作業系統層所有文件都是無結構的數據流，它不改變文件內部存儲結構和邏輯結構，但數據未必馬上就能瀏覽和理解。

　　資料庫管理系統層（ＯＤＢＣ）的採集方法是利用常見的ＤＢＭＳ系統提供的各種功能，轉換數據存儲結構而不改變數據的邏輯結構地複製數據文件，採集的數據可以立即瀏覽。

　　應用程式接口層方法（ＡＰＩ）是通過某種編程開發工具如ＶＢ、ＶＣ，調用ＯＤＢＣ等，實現對數據源的訪問控制。從原理上說，這種方法應用最為靈活，通用性最好。但對應用者來說需要使用編程工具，對通用實驗有一定難度。

　　實際上，對於轉換數據存儲格式，無論使用專用的軟體，還是使用一種編程工具開發採集數據的軟體，其底層都是一樣，都要調用ＯＤＢＣ驅動程序，所以，我們認為最好是利用資料庫管理系統建立資料庫，既有利於數據的採集工作，也有利於實驗中調用統計數據。

　　採用ＯＤＢＣ建立的資料庫體系結構可用圖表示如下：

　　２．軟體模塊

　　統計學專業課程實驗教學體系的軟體模塊是其核心內容。值得說明的是：在此我們只討論常用的統計軟體，另外，鑑於有些軟體並不是專用的統計軟體，但其具有較多的統計和數據分析功能，在統計的電算化過程中也經常使用，故我們也把它與統計軟體一併討論，統稱它們為軟體模塊。

　　在統計學專業課程實驗教學體系中應該使學生對以下軟體有詳細的了解：Ｅｘｃｅｌ電子表格、ＳＡＳ、ＳＰＳＳ、Ｓｔａｔｉｓｔｉｃ、ＥＶｉｅｗｓ等。在此模塊中，我們將對它們的特點作簡要分析。

　　Ｅｘｃｅｌ是電子表格處理軟體，在目前的日常報表工作中相當常見且較為普及，同時其描述統計的功能已完全具備。能滿足簡單的統計分析與處理。另外，從其數據轉換的角度來看，集成在其內部的轉換功能，主要格式為Ｌｏｔｕｓ１－２－３等其它電子表，真正有用的格式就是ＤＢＦ文件和文本文件。在ＭＳＥｘｃｅｌ裡，沒有「導入」和「導出」概念，而是表示成「打開」或「另存為」其它類型文件。它能直接「打開」或「另存為」的大部分資料庫中的基本格式文件，但對於文本文件，由於其格式較多，要通過嚮導對話，獲取確切的格式信息，才能轉換為工作表。故它主要用於統計學原理等描述統計色彩較濃的課程實驗。

　　ＳＡＳ是大型應用集成應用軟體，具有完備的數據訪問、數據管理、數據分析和數據呈現功能。從其優點來看，對不同的資料庫、不同的應用軟體、不同等級的用戶和不同的計算機平臺均能進行有效處理。更有利的是：ＳＡＳ包含眾多的模塊，可完成不同的任務。最基本的模塊ＳＡＳ／ＢＡＳＥ（基礎）就包含了進行初步統計分析的許多功能。ＳＡＳ／ＳＴＡＴ（統計）模塊更包含了廣泛的統計分析功能。而ＳＡＳ／ＱＣ（質量控制），ＳＡＳ／ＯＲ（規劃）和ＳＡＳ／ＥＴＳ（預測）模塊分別包含了質量管理、運籌決策和計量經濟的時間序列模型等方面的專門分析計算功能。ＳＡＳ／ＩＭＬ（矩陣運算）模塊還提供了交互矩陣語言，為用戶自己編寫專門的程序提供了方便的程式語言。當然，ＳＡＳ還提供了其它許多模塊，這些模塊可單獨使用，也可以相互配合使用。

　　ＳＰＳＳ是社會科學用的一個組合式統計軟體包。它集數據整理、分析過程、結果輸出等功能於一身。ＳＰＳＳ可採用完全窗口菜單運行管理方式、程序運行管理方式和混合運行管理方式。實驗者根據自身知識情況可採用不同的運行管理方式。從其統計功能來看，包含了統計類課程的許多方法，例如相關分析、方差分析、聚類分析、回歸分析等。但由於本軟體主要是針對社會科學而設計使用的，所以對不同類別的統計數據不一定能全部處理，即不夠用，或者使用不如其它軟體方便，顯示的數據意義不是十分明顯。如對時序數據的分析就不如其它一些專用軟體。所以，它主要適合截面數據的處理。

　　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃ所能作的統計分析內容與ＳＰＳＳ、ＳＡＳ區別不大，但有更大的優點：運行速度快；菜單欄上有詳細的統計專業名詞，方便用戶理解，並可配合中文使用，增加可讀性；在圖形模塊中能生產圖形模塊，用戶可根據不同的需要將自己常用的統計或圖形模塊生成用戶自動任務按鈕，減少利用菜單的時間；有功能強大的數據管理系統，可同時打開多個數據文件；對具有顯著性意義的結果以不同的顏色表示，輸出結果可以用指定的文件或標準文本格式存檔，便於資料的再開發。

　　ＥＶｉｅｗｓ是當今世界上最流行的計量經濟學軟體之一，擁有數據處理、作圖、統計分析、建模分析、預測和模擬六大類功能，且操作簡便。同時，它各功能模塊均是以對象為基礎建立起來的，對象包括序列、方程、模型、係數和矩陣等，所有對象都保存在工作文件中。例如，一個時間序列對象可以表示成數據表、折線圖、條形圖、直方圖和相關圖等，各種圖形間可以相互切換，便於比較和運用。

　　由於各種軟體其模塊和特點、優勢不一樣，所以有必要運用相應的軟體構建統計學科專業課程實驗教學體系。

　　３．課程模塊

　　統計學專業課程實驗教學體系設計與課程內容密切相關。在統計專業課程中，有必要開設實驗教學的主要有統計學、數理統計學、多元統計分析、時間序列分析、統計預測與決策、計量經濟學、市場調查技術、統計信息處理（統計軟體）、數據挖掘技術、質量控制、決策支持系統等。

　　由於統計信息處理介紹所有的方法，將會重複一些其它課程的內容，所以其內容應該設計為以下部分，電子數據採集方法概論。該部分包括不同層次的數據採集方法，從數據源到數據處理一切涉及到數據採集的過程均作簡要介紹。

　　與統計軟體相關的若干統計計算理論，包括數理統計、統計預測與決策、試驗設計、統計數據探索等課程中的統計計算方法與理論，闡述各種計算中分析問題的基本思路和分析技術運用的廣泛性和局限性。

　　統計軟體概述，包括流行的若干統計軟體的歷史、版本改進、軟體特點、運用的針對性和適應性以及不同分析軟體的比較等；各種統計軟體的構成，軟體的命令符號、程式語言和窗口操作，軟體的圖表編輯、數據錄入和分析結果輸出等。

　　構成統計學專業課程實驗教學體系的以上三大模塊具有相當強的關聯性。其聯繫體現在運用上，特別是針對不同的課程使用不同的軟體以及側重點。同時，數據模塊是實驗的基礎工作，只是調用的關係，所以在此我們只對軟體模塊和課程模塊對應關系列表如下（表１）。

表1：統計學專業課程實驗教學體系構建模塊對應表

軟體模塊	課程模塊
Excel	統計信息處理技術：主要側重數據的採集方法；數據的錄入以及簡單處理；統計圖標的製作等	統計學：側重描述統計的實驗，包括統計指標和特徵值的求得，各種統計分布和簡單的統計量求得等
SAS		數據統計：側重推斷統計和方差分析的實驗； 質量控制：側重對應模塊的使用 經濟預測與決策：側重對應模塊的使用 決策支持系統：側重對應系統的使用
SPSS		多元統計分析：側重主成分分析，因子分析，聚類分析，判別分析等的實驗市場調查技術：側重事件分析，可靠性分析等實驗
Statistic		數據挖掘技術：側重各種統計方法的綜合運用和不同方法的比較實驗
EViews		時間序列分析：側重各種時序模型的實驗分析 計量經濟分析：側重回歸分析，結構方程模型等實驗

　　三、統計學專業課程實驗教學的實施

　　１．按統計學專業課程的開設來實施實驗教學

　　以統計學專業本科教學為例，對統計學專業課程實驗教學的課程時間安排如下，每門專業課程包括理論教學和實驗教學兩個環節（表２）。

表2：統計學專業本科主要實驗教學課程的學期安排表

時間	課程
一年二期	統計學，統計信息處理技術
二年一期	數理統計學；抽樣調查技術
二年二期	多元統計分析；計量經濟學
三年一期	經濟預測與決策；時間序列分析
三年二期	決策支持系統；質量控制
四年一期	數據挖掘技術

　　２．以主要教學項目為主實施實驗教學

　　根據開課院系各自實驗條件及開設統計專業課程需要（必修或選修，統計學專業或非統計學專業）與主流統計軟體的功能和特點，統計實驗教學可以選擇ＳＩＢＴ、Ｅｘｃｅｌ、ＳＡＳ、ＳＰＳＳ和ＥＶｉｅｗｓ等統計軟體作為主要教學軟體，並結合統計教學的內容和各統計軟體的特點，制訂統計實驗教學主要教學項目（表３）。

表3：統計實驗教學主要教學項目與統計軟體應用

序號	教學項目名稱	涉及專業課程	統計軟體應用
1	統計設計與調查	抽樣調查與分析	SIBT、Excel
2	統計資料整理	統計學	EViews、SAS、Excel
3	電話統計調查	抽樣調查與分析	SIBT、SAS、Excel
4	相關分析與回歸分析	統計學，計量經濟學，多元統計分析	EViews、SAS、SPSS
5	計量經濟模型	計量經濟學，經濟預測與決策	EViews、SPSS
6	時間序列分析模型	計量經濟學，時間序列分析	EViews、SPSS
7	多元模型	多元統計分析，計量經濟學	EViews、SPSS、SAS
8	電腦統計製圖	統計學，統計製圖	EViews、Excel

　　３．以開發統計實習規劃項目為主實施實驗教學

　　近年來，統計學專業大學生傳統的畢業實地實習制度存在許多困難，具體體現在：(１)受條件所限，實習單位或實習基地接收難度大；(２)實習經費少，實習費用高；(３)實地實習形式往往實習崗位單一，實習內容較少，不能對統計工作全過程進行實習，實習時大多是觀摩學習，學生實習管理難，實習難以達到預期效果。顯然，這種傳統的實地實習方式，已與現行統計教學和人才培養的要求不相適應（多數高校統計專業的實地實習已名存實亡，而代之以打工或找工作）。統計實驗教學通過開發統計實習規劃項目則可以較好地解決這些問題，統計實習規劃項目如下（表４）。

表4：統計實習規劃實驗教學項目

序號	實習規劃項目名稱	主要功能	實驗教學應用軟體
1	農村調查隊專項調查	統計實習	Excel、Statistic、EViews
2	城市調查隊專項調查	統計實習	Excel、SAS、SPSS
3	工業企業統計崗位實驗	統計實習	Excel、EViews、SPSS
4	工業企業綜合統計實驗	統計實習	Excel、EViews、SAS、SPSS
5	商業企業統計崗位實驗	統計實習	Excel、EViews、SAS、SPSS
6	商業企業綜合統計實驗	統計實習	Excel、EViews、SAS、SPSS
7	金融機構統計崗位實驗	統計實習	Excel、EViews、SAS、SPSS
8	金融機構綜合統計實驗	統計實習	Excel、EViews、SAS、SPSS、Statistic

（作者單位：湖南大學）