“多元统计分析”课程“翻转课堂+课程思政”教学模式探索

周跃进

(安徽理工大学 数学与大数据学院，安徽 淮南 232001)

一、“多元统计分析”课程传统教学模式分析

“多元统计分析”作为统计学专业核心课程之一，主要研究客观事物中多个变量(或多个因素)之间相互依赖的统计规律性，是处理多元数据有效的统计分析方法，在生物医学、经济学、管理学及人工智能等诸多学科领域有着广泛应用。“多元统计分析”课程集理论性与实用性于一体，理论抽象、内容广泛、公式推导深奥、算法编程较难，教师难教，学生难学。

当前，“多元统计分析”课程大多采用填鸭式或灌输式传统教学模式，课堂教学完全是教师的“独角戏”。这种教学模式虽然在专业知识传授和教师主导性发挥等方面有着积极作用，但对于学生来说，其学习方式基本上是“听讲—练习—再现教师传授的知识”，完全处于一种被动接受知识的状态，这既不利于学生学习主动性的发挥，也不利于师生情感的交流互动，更不利于创新型人才的培养。概括来说，填鸭式或灌输式传统教学模式主要存在以下几方面弊端：

一是学生被动式学习，缺乏学习主动性能动性。传统教学模式由教师主导和组织教学活动，虽突出了教师在教学过程中的主导作用，但导致学生的学习活动较多处于被动状态。学生普遍缺乏体验式和研究式学习方法的引导，缺失应有的学习过程——存疑、选择、批判、探索、想象和创造等，机械学习且缺乏学习主动性。

二是无差别教学，难以因材施教。“多元统计分析”课程理论抽象、推断深奥、算法难懂，基础不同，学习这门课程的难易程度也不同，因而需要因材施教。然而，“大水漫灌”式的传统教学模式对存在基础知识差异的教学对象实施无差别教学，忽视了学生的个体差异性，因而不能做到差别化教学和因材施教。

三是束缚学生思维能力发展，不利于培养学生的想象能力和创新精神。传统教学模式下，学生的学习流程基本上是一成不变的“预习—听讲—练习—复习”。这种学习模式偏重于知识灌输与机械记忆，导致大多数学生逐渐养成不爱问不想问、不追求知识本源的惰性习惯，不仅束缚学生的思维能力发展，而且也不利于学生想象能力和创新精神的培养，担负不了培养高素质创造性人才的重任。

针对“多元统计分析”传统教学模式的弊端，不少学者进行了针对性分析，提出了一些解决措施。如，王继昌提出应加大计算机辅助教学和实验教学力度，进行教学改革与创新；杜世强等学者从数据分析角度对课程教学理念和教学方法的革新进行了论述。但从发挥学生学习自主性和因材施教角度探讨“多元统计分析”课程教学改革方法与实践路径的成果尚未发现。

因此，为更好发挥学生学习积极性主动性，实现因材施教目的，必须转变教学理念，变“以教师为中心”为“以学生为中心”，让学生成为课堂教学的主体。

二、“多元统计分析”课程思政教学的必要性

习近平总书记2016年12月在全国高校思想政治工作会议上指出，“高校思想政治工作关系着高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题”，要“使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”。可见，高等教育不仅要教书，更要育人，立德树人是高等教育的根本任务。高等学校必须把立德树人作为教育的中心环节，把思想政治工作贯穿于教育教学全过程，改革教学方法，创新人才培养模式，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，致力于培养能够担当中华民族复兴大任的时代新人。

大学时期是大学生世界观、人生观和价值观形成的重要时期，大学课堂不仅是对大学生进行专业知识教育的主场所，而且也是进行思想政治教育的主阵地。“多元统计分析”作为统计学学科的核心课程，其教学也应与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，以实现“知识传授与价值引领相结合”教学目标。因而，基于传统教学模式存在问题的分析以及高等教育“立德树人”的要求，本文提出了“多元统计分析”课程 “翻转课堂+课程思政”教学模式，并对其教学效果进行了实证分析。

三、“翻转课堂+课程思政”教学模式构建的必要性

(一)翻转课堂适合“多元统计分析”课程教学改革需求

如上文所述，为更好发挥学生学习积极性主动性，实现因材施教目的，必须改变“多元统计分析”传统教学模式。基于翻转课堂具有传统教学模式难以比拟的优势，变“多元统计分析”传统教学模式为翻转课堂模式应是正确选择。

首先，与传统教学模式相比，翻转课堂能促进教学资源有效利用，有利于增强学生的求知欲和学习兴趣。翻转课堂给课堂教学改革指引了新方向，为现代课堂教学带来了新思路。面对教学过程中存在的问题，不少学者提出了教学改革的思路与方法。如，陈黎探讨了翻转课堂在“统计学概论”课程中的应用，并提出了具体实施方案；陈延松等研究了翻转课堂在“生物统计学”课程中的具体应用；刁心薇等探究了“多元统计分析”课程实施翻转课堂教学模式的设计策略以及调动学生能动性的途径。其次，翻转课堂能够有效发挥学生学习主动性，变“先教后学”为“先学后教”，使学生由被动接受者变为主动学习者，有助于培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。再次，翻转课堂根据不同基础学生在自主学习中发现的问题，在课堂教学环节有的放矢地答疑解惑，可以达到因材施教目的。

随着互联网和信息技术的发展，翻转课堂作为一种新的教学模式逐渐深入人心，呈现出蓬勃发展的态势，推动了课堂教学模式的改革与发展。许多学者结合传统教学模式的弊端和不同专业课程的实际，对翻转课堂教学模式的实践应用进行了针对性探索。如陈怡、钟晓流等诸多学者针对翻转课堂教学模式进行了比较深入系统的研究，提出了多种翻转课堂的教学模式。

(二)“多元统计分析”课程思政教育效果不佳

“多元统计分析”课程具有高度的抽象性、严密的逻辑性和广泛的应用性，如何把思政元素融入课程课堂教学各个环节并贯穿教学实施的全过程，做到专业教育与思想政治教育的有机融合，实现知识传授和价值引领协同发展，构建知识传授和价值引领同频共振的思想政治教育新格局，值得深入探究与思考。近年来，有学者对此进行了探索，如董小刚等学者对“多元统计分析”课程融入思想政治教育的注意事项进行了阐述，并对其课程思政教学进行了实践探索，但可资借鉴的成果仍较少。纵观“多元统计分析”课程在各高校的开课历史和发展历程，可以发现其专业教育与思想政治教育“两张皮”现象仍然存在，思想政治教育与专业教育的有机统一之路仍需理论与实践上的继续探索。

因此，为有效解决“多元统计分析”传统教学模式存在的弊端，实现专业教育与思想政治教育有机融合，构建其“翻转课堂+课程思政”教学模式十分必要。

四、“翻转课堂+课程思政”教学模式的实施

根据统计学专业育人目标，笔者将翻转课堂教学模式与课程思政相结合，在“多元统计分析”课程中实施了“翻转课堂+课程思政”教学模式。具体实施思路是：在“多元统计分析”课程翻转课堂教学模式的课前、课中、课后全过程融入思想政治教育，深度挖掘提炼“多元统计分析”课程中所蕴含的思政元素及其精神内涵，拓展其课程广度和深度，实现课堂教学与课程思政的有机统一，全过程、全方位育人。

(一)“翻转课堂+课程思政”教学模式课前准备充分

教师课前要做好充分准备。首先，系统分析课程教学内容，确定好教学目标、教学重点、教学难点，选择好合适的教学案例。其次，进行课程设计，制作教学课件(PPT)和教学视频。再次，把教学课件、教学视频以及相关资料提前上传超星尔雅或者学习通平台，让学生通过平台自主学习课程教学内容。最后，根据平台反馈的学习记录，督促学生自主学习，并作出相应的学习评价。

在课前学习过程中，教师的专业知识教学设计要巧妙融入思想政治教育元素，使课程思政与专业知识教学自然融合，实现知识传授、能力培养与价值塑造的有机统一。一方面，教学设计时可将我国统计学家科研的成功经历作为素材，架起专业知识学习与思政教育的桥梁。如，世界著名统计学家、我国现代概率论和数理统计学之父许宝騄先生，率先证明了线性假设的似然比检验的优良性，推动了矩阵论在多元统计中的应用；金融统计学家彭实戈院士提出的倒向随机微分方程理论，成为研究金融数学的重要工具。我国杰出统计学家的光辉事迹介绍，既有助于提升学生专业知识学习兴趣，增强专业自信，也有助于强化学生的学习热情和民族自豪感，厚植学生科技报国的家国情怀，激发学生民族振兴使命担当。另一方面，从“多元统计分析”课程专业知识的具体应用案例中发掘思政元素。如多元统计分析方法，在第七次全国人口普查中的应用，为国家放开三孩人口政策提供了科学决策依据；在国家扶贫攻坚战中的应用，为国家精准扶贫决策提供了科学准确的统计信息支持；在人工智能学科领域中的应用，促进了我国人工智能技术的快速发展。这些鲜活、具体的知识应用案例，除了能让学生了解到多元统计分析方法的重要应用作用、增强专业自信之外，更多的是能使学生体会到其中包含的辩证思想，培养学生探索未知、追求真理、永攀科学高峰的责任感和使命感。

(二)“翻转课堂+课程思政”教学模式课中组织实施

在课堂教学过程中，教师是课堂学习的组织者和引导者，学生是课堂的主角。在这个过程中，教师要积极引导学生交流与讨论学习中遇到的难点和疑点，做好释疑解惑并指导学生归纳知识要点，以提高学生的自学能力、沟通交流能力与团队意识，培养学生的分析问题能力与解决问题能力。

“立德育人”要求思想政治教育要贯穿教育教学全过程，实现专业教学与课程思政同向同行、有机统一。如何对学生进行正确的世界观、人生观与价值观引领是“多元统计分析”课程思政建设的一项重要任务。在“多元统计分析”课堂教学过程中，采用一些典型的鲜活的案例将课程思政融入课堂教学，可以达到对学生的价值引领作用。如，华为技术有限公司创始人任正非曾说过，“人工智能就是统计学，计算机与统计学就是人工智能”“修桥、修路、修房子，已经习惯了，只要砸钱就行了，这个芯片砸钱是不行的，得砸数学家、物理学家、化学家”。华为自主研发的5G技术虽世界领先，但由于缺乏自主知识产权的芯片技术，受困于人，陷于被卡脖子的困局。芯片技术研发，统计学知识是基础。教师可借此实例提高学生对统计学专业知识的认知，勉励学生珍惜学习机会，努力学好统计学专业知识，不断开拓进取，担负起科技自立自强的重任。另外，还可以“人民英雄”国家荣誉获得者——陈薇院士科研团队研制成功新冠疫苗、屠呦呦成功发现青蒿素治疗疟疾的新疗法获得诺贝尔生理学或医学奖等事例勉励当代大学生：国家科学技术的发展、民族的振兴、国家的富强，需要更多爱党爱国爱社会主义的科技人才为之奋斗不息、奉献不止，以此激发学生的爱国主义热情、民族自豪感和使命感，帮助他们树立正确的世界观、人生观和价值观。

(三)“翻转课堂+课程思政”教学模式课后知识巩固

在课程结束后，教师要及时布置作业巩固学习内容。作业既要体现课程内容的知识与方法应用，也要实现对学生思政教育的潜移默化、润物无声。

“多元统计分析”课程中的回归分析、聚类分析、主成分分析、因子分析等知识点在我国经济领域中有着广泛应用，故教师可以设置“对我国国内生产总值(GDP)或脱贫攻坚战的有关数据进行多元统计分析”之类作业对学生进行知识应用与巩固。而知识点的实例运用不仅有助于学生掌握、巩固多元统计分析方法，而且还有助于学生全面了解我国社会主义现代化建设取得的举世瞩目的伟大成就，增强学生的爱国热情和民族自豪感。

此外，多元统计分析方法与诸多学科存在交叉渗透关系，因此也可设置具有学科交叉性的课后作业进行知识点的巩固与拓展。比如，多领域交叉学科机器学习，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。在机器学习中为了有效地估计回归模型中的参数，学者们基于统计方法创造性地提出了随机梯度下降算法和批量梯度下降算法。教师可以通过设计有关作业训练学生的创新思维和创新能力，让学生领悟交叉学科的重要性及其价值所在。

五、“翻转课堂+课程思政”教学模式的实证分析

实证研究是通过实验与观察，获取客观数据，进行定量分析，归纳出事物的本质属性和发展规律的一种研究方法。近年来，一些学者利用这种方法，结合各自专业课程进行了相关研究。如，曹文君等对“医学统计学”课程翻转课堂教学模式的教学效果进行了满意度研究，金春等对“统计学”课程翻转课堂教学模式的教学效果进行了调查研究。本文对“多元统计分析”课程“翻转课堂+课程思政”教学模式与传统教学模式的教学效果进行了如下实证分析。

(一)研究对象

本研究的实施对象是安徽省某高校大二年级的应用统计专业1班(采用“翻转课堂+课程思政”教学模式，以下简称实验班)和数据科学与大数据技术专业1班(采用传统教学模式，以下简称对照班)学生，其中实验班36位学生，对照班37位学生。两个班由同一教师授课，整个教学过程持续12周。为了避免影响本实验的效度，两个班学生事先均未被告知他们在参与教学实验。

(二) 数据收集

在教学实验实施之前，为了掌握学生的学业水平，任课教师对两个班学生进行了数学基础测试(包含数学分析、线性代数、概率论与数理统计)。测试结果如表1所示。

表1 实验班与对照班学业水平描述统计

课程结束后，任课教师组织了期末闭卷考试，同一试卷统一阅卷，保证了考试成绩的可靠性，即数据的有效性。考试成绩如表2所示。

表2 实验班与对照班期末考试成绩对比

另外，对两个班级进行问卷调查，共发放问卷73份，收回有效问卷73份，其问卷调查结果如下表3。

表3 实验班与对照班学习效果调查结果 %

(三)数据分析

为了对比两种教学模式的教学效果，任课教师对采集到的数据进行了统计分析。首先，在教学实验实施之前，根据两个班级数学基础测试结果画出的数学基础箱型图(见图1)以及表1所示的平均成绩可知，两个班学生的学业水平差距不大，数学基础基本相同。

图1 对照班与实验班数学基础成绩箱型图

其次，教学实验结束之后，根据两个班级期末数学基础闭卷考试结果画出的成绩饼图(见图2)可知，实验班的学生优秀率和良好率高于对照班，而其余层次均低于对照班，实验班的成绩明显优于对照班。因而，从成绩方面可以得出结论：翻转课堂教学模式的教学效果优于传统教学模式。

图2 对照班与实验班期末考试成绩饼图

再次，根据调查问卷数据统计结果(见表3)，对于调查问卷设计的5个认知指标，实验班学生的认可度均高于对照班。其中，对于教学效果满意度、提高学习兴趣度、发挥主体学习能动性这3个指标，实验班学生的认可度更是远高于对照班。可见，相比较传统教学模式，“翻转课堂+课程思政”教学模式更能调动学生学习兴趣，提高其学习积极性自主性，也更易于得到学生的认可。而“融入思政元素必要性”这个指标的反馈数据显示，两个班级学生均高度认可，说明课程思政观念已深入人心，得到了学生的高度赞许。

六、结论

本文对“多元统计分析”课程传统教学模式的弊端进行了分析，基于翻转课堂教学模式的优势以及在专业课程教学中开展思政教育的必要性，构建了“多元统计分析”课程“翻转课堂+课程思政”教学模式，并通过课程教学实验，对该教学模式与传统教学模式的教学效果进行了实证分析。实证结果显示：基于两个几乎相同数学基础的班级，“翻转课堂+课程思政”教学模式不仅提升了学生的学习成绩和学习效果，而且提高了学生自主学习能力，更培养了学生“求真务实、锐意进取”的思想品质和价值观念。因而可以得出结论：“多元统计分析”课程“翻转课堂+课程思政”教学模式更有助于将思想政治教育知识内化为学生的思想认识、行为准则、价值信仰，对学生树立正确的世界观、人生观、价值观和成长成才具有十分重要而深远的意义。