教育现代化形势下R语言教学的探索与实践——以湖北文理学院信息与计算专业为例

池召艳

(湖北文理学院 数学与统计学院，湖北 襄阳 441053)

《中国教育现代化2035》[1]提出了全面落实立德树人根本任务，广泛开展理想信念教育，厚植爱国主义情怀，加强品德修养；强化实践动手能力、合作能力、创新能力的培养；创新人才培养方式，推行启发式、探究式、参与式、合作式等教学方式，培养学生创新精神与实践能力等。这些政策的制定为人才培养指明了方向，也为具体教学工作提出了明确的目标和要求。为此，高校教师要认真领会新形势下我国高等教育的新特征、新要求，充分认识和理解新形势下人才培养的时代价值与内涵，从而推动高等教育的发展再上一个新台阶。

随着大数据时代的到来，各行各业越来越重视对数据的管理和分析，对数据分析人才的需求也在不断增加[2]。而R语言软件可以完成几乎任何类型的数据分析工作，并且拥有各种各样的可视化模块与优美的制图功能[3]。其最大的优点是让用户能够使用全球所有优秀的统计软件包，并且提供数据处理环境。基于R软件的开放软件包，大家可以十分方便地直接调用函数实现计算功能。所以目前很多本科高校的统计学专业、数据计算专业等大多采用以R语言为主，其它数据分析软件为辅的教学策略。

“R语言”课程作为一门理论和实践要求都很高的科目，在教学中还存在许多类似其他软件教学中出现的问题，诸如只重视对课程知识的传授，而忽视对学生德育的培养[4]；理论教学和实验教学脱节[5]；教学形式单一；评价方式老化等。为此，本文将以现代教育理论为导向，通过在教学中加强立德树人，改变教学方式，丰富教学手段，与企业合作，改进教学评价方式等措施，对教育现代化形势下的“R语言”教学进行了探索和实践。

1 在教学中融入思政元素，全面落实立德树人根本任务

2016年，中共中央、国务院印发《关于加强和引进新形势下高校思想政治工作的意见》[6]提出坚持全员、全过程、全方位育人的要求，提出要将思想价值引领贯穿教育教学全过程和各环节。这就要求所有专业课程都要与思想政治课程密切结合，同向同行，形成思政教育协同效应。为此，“R语言”课程必须按照教育现代化的要求，用新时代的中国特色社会主义思想铸魂育人，与“思政课程”同向同行，从而在知识传授和能力培养的同时完成对学生的价值塑造。在教学实践中，充分结合课程自身的特点，深入挖掘该课程所蕴含的思想政治教育元素，合理融入思想政治教育。具体做法如下。

1.1 把时政热点、突发事件等融入课堂教学

例如将2020年初全国人民关注的“新型冠状病毒肺炎防疫战”作为时事思政元素，全国人民团结一致，医生、护士、军人抗疫前线伟大付出，共产党员模范带头为人民服务不怕牺牲，科研工作者夜以继日工作等，都在这次无硝烟的战场上表现得淋漓尽致。为此，可以在学习字符型向量的创建时，要求学生列举出在此次疫情中做出突出贡献的3个人的姓名组成字符串，同时鼓励学生向他们学习，永攀高峰、大胆创新，为国家、为人类社会的进步和发展作出贡献。在学习基本图形时，让学生自己查找3个国家的疫情数据(比如感染人数、死亡人数等)与我国进行比较，自选一种合适的图形(如折线图、条形图、直方图、饼图等)表现出来。在此过程中，学生们不仅熟练掌握了这些图形的画法，也通过与其他国家的比较更深刻地体会到我国在这次抗击疫情中的突出表现，从而对自己的国家有信心，对共产党有信心，进而激发爱国热情。从而激励自己学好专业知识，做好社会主义的接班人，为国家做出自己的贡献。

图1 利用条形图表示进步与退步的差距

1.2 结合实际案例宣扬正能量

根据教学目标和内容，设计与之适应的案例，在案例中恰当地融入思政元素。如在R基础语法的实践课上引入“好好学习，天天向上”的案例[7]。“好好学习，天天向上”，这是同学们耳熟能详的毛主席经典语录，但“天天向上”的效果到底如何呢？为此，可以让学生动手编程实现如下问题：假如能力值的基数记为1，如果好好学习一天，能力值相比前一天提高1‰；如果没有学习，能力值相比前一天下降1‰。那么一年以后好好学习与没有学习的同学能力值相差多少呢？在介绍R语言的语法规则时，就可以让学生通过编程来得出答案，进步的力量竟然是之前的1.44倍，而退步后的能力值只是原来的0.69。数字的对比，让学生们对这句经典语录有了更深刻的认识。在学到基本图形后，让他们把这个结果用条形图表现出来，并结合图形初阶学习的内容，给图形添加文本，添加能力值的基准线等(如图1)。

通过引入这样一个简单的案例，不仅让学生们练习了R语言中的基本语法、图形初阶和基本图形这三部分相关内容，还通过图形的对比，让他们更加形象生动地看到了学习如“逆水行舟、不进则退”的道理。

1.3 将规矩与底线教育、职业道德和法律观念融入课程教学

R语言作为一门计算机语言，有其自身的语法规则，编写过程必须遵守，否则会出现警告、异常，甚至出现错误，导致程序无法运行。这充分地说明了遵守规则的重要性[8]。“不以规矩 无以成方圆”，进而引导学生在校园里要严格遵守校规校纪，在社会上更要遵守法律法规，否则就会付出惨重的代价。教育学生在将来的生活、学习和工作中要增强法律意识，做事要三思而后行，不能心存侥幸，守法和违法只是一念之差。特别是在未来的工作中，可能会遇到有关数据分析的职业道德问题。比如，故意忽视客观环境对数据采集的影响，只给出具有统计显著性的结果，而忽视数据分析的假设条件；故意混淆因果关系与相关关系，掩饰所用的数据分析方法可能存在的问题和缺陷，更有甚者根据客户的需要选择变量和数据，从而得出其需要的结果[9]。

1.4 注重面向个人，用心掌握学生的学习情况

教学过程不是教师单方面的知识传授，而是教师与学生之间信息沟通的过程。如果教师用心关爱每个学生，则学生自然而然地会认可老师，从而认真学习，达到预期的教学目标。比如对布置的作业认真批改并分类整理，从中发现每一名学生的特点，及时、公开、经常性地表扬他们的正确行为、创新思想。对于进度比较慢、学习状态不佳的学生可采取单独督促、私下交流的方式为其排忧解难、答疑解惑，培养学生自尊、自信、自强的优秀品质。

2 实施“理论与实验一体化”的教学

由于受到时间和空间的制约，当前很多院校的软件类教学仍广泛采用理论课与实验课分开上的方式，即在教室运用多媒体完成理论课的讲授，后期在实验室进行实验教学，这种教学方式会让老师的理论讲解与学生的实践验证相脱节，甚至由于理论课与实验课的安排未必紧凑，导致学生上实验课时往往对理论课所学的知识已经遗忘大半，教学效果大打折扣。为此学校采取理论与实验一体化[5]的教学方式，取消多媒体教室的理论授课，而是改在实验室。介绍完相关理论后可以直接让学生利用R软件动手操作相关内容，从而打破理论课与实验课的鸿沟，将理论教学与实验操作合二为一，让教学过程变得流畅。学生在听完理论课后就可以跟随老师的讲解随时进行上机实验，在实验操作中验证和巩固理论知识，从而避免理论课与实验课分开上课的缺陷。同时学生在上机实验中遇到问题时，可以随时与老师互动，从而激发学习的积极性与主动性，增强利用编程解决实际问题的能力，进而提高学习效率。

3 现代信息技术在教学过程中的应用

3.1 利用各种信息技术实现与学生的互动

在实际教学中，教师可以利用微信、QQ、学习通等现代化的信息技术平台，更好地实现对被称为“互联网原住民”的现代学生进行知识传授和价值引领。与学生的互动，有利于及时解决他们在学习和生活中遇到的难题。特别是在学习通上讨论环节，鼓励学生积极地在讨论区发布自己在学习R语言的过程中遇到的各种问题或解决的方法，把发布问题和参与讨论都作为平时成绩的一部分，极大地提高他们发现和解决问题的能力，提升其学习的积极性。

3.2 制作以问题驱动为导向的短视频，作为课堂教学的有益补充

很多高校目前应用比较多的线上线下教学模式[10]，即“线上”+“线下”互动式教学模式。这种教学模式虽然理论上非常完美，但对于很多普通院校学生来说很难实施，因为它要求学生课前预习相关知识点，并完成一定的作业和检测。对于“R语言”这门课程很多院校大多在大二开设，而大二时期的课程安排得非常紧凑，除了完成课堂作业外学生很少有多余的时间提前预习，加之他们中许多自主学习能力比较差，从而使得教学效果差强人意。课堂教学又要在规定时间内完成教学任务，而学生的领悟能力和动手能力参差不齐，难免会有一些跟不上教师的进度或对所讲的知识点没有领会。很多学生会通过QQ等方式询问同一个类型的问题，这正是他们没有理解或很难理解的重点和难点，如何能够快速高效地回应他们的疑问？

结合疫情时期的教学体验，笔者录制了合适的视频资源供学生课下学习。传统的教学视频大多是以章节为单位，涉及的知识点多、视频时间长，致使学生在观看视频时难以集中注意力，为此只将教学内容中的重点和难点按照问题驱动的形式组织起来做成短视频。如录制总长不到3分钟的短视频，引导学生一步步安装R软件，并规避常遇到的问题。针对他们经常混淆order和sort函数的用法，录制函数用法的举例视频供其学习。此种做法针对性强，能够让学生快速高效地解决课堂中遗留下来的问题，也有利于以后的复习巩固。又由于录制的视频时长大多控制在10 min以内，能够让学生充分利用零碎时间观看，从而极大地提高了他们的学习效率。

4 与企业合作培养创新创业型人才

2018年教育部发布《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》[11]中明确提出：把深化高校创新创业教育改革作为推进高等教育综合改革的突破口，强化创新创业实践，搭建大学生创新创业与社会需求对接平台，发挥“互联网+”大赛引领推动作用，提升创新创业教育水平。为此，学校向广东泰迪智能科技有限公司申请了产学合作项目，利用公司提供的线上资源，引导学生学习智能技术，提高学生的学习兴趣和创新能力，激发积极参与数据科学技术开发、数据学科竞赛等各类社会实践活动的热情，也让他们能够直观地感受学习的有用性和实用性。培养学生的创新精神、创业意识和实践能力，建立由学校、学生、企业组织等共同参与的多层次大学生创新创业体系，实现创新创业型人才的培养目标。

5 改革教学评价模式

课程考核是教学过程中的一个重要环节，它不只是考察学生学习效果的手段，还是促进培养目标实现的重要途径。为此，设置科学合理的考核评价方式对促进学生的学习效果起到极其重要的作用。学校的考核分为平时成绩和期末考核2部分，其中平时成绩占40%，期末考核占60%。

对初学R语言的学生，难免会遇到各种各样的问题。为了鼓励他们对遇到的问题进行分享讨论，教学中应充分利用学习通平台的讨论专区，不管是分享遇到的问题，还是对别人提出的问题给出解答均可得分。为此平时成绩除了包括作业、考勤外，还增加了讨论部分。讨论部分的设置给大家提供了一个自由交流的平台，极大地提高了学生的学习热情，同时也增强了师生之间、同学之间的合作和交流。

“R语言”的期末考核，如果仍然沿用传统的考试形式，那么无论是卷面考试还是上机操作，都只能考察学生对单个知识点或者几个知识点的简单运用。而R软件作为实践性很强的数据分析软件，不仅要求学生能够对各个知识点充分掌握，还要有分析问题、解决问题的实践能力。为此本课程采用项目式作业[12]的形式代替传统的考试，项目式作业以项目的综合性与实践性、自主性与合作性、开放性与创新性为突出特点。与传统的考核方式相比，更能体现学生对R语言的综合运用能力。具体操作如下：

在教学内容完成后，老师要求学生自由组合，以3～5人为一小组，针对感兴趣的问题，查阅相关资料，搜集相关数据，按照后续分析需求对数据进行预处理，并选用合适的方法对数据进行分析，从而得出结论，并给出最终报告。提交报告后，老师统一安排时间以小组为单位，对项目作业进行答辩。比如针对疫情以及由此产生的一系列学生感兴趣的热点问题，鼓励他们利用R语言编程进行探索。对于做的比较好的学生，可鼓励他们申请大学生创新创业项目，并指导发表相关文章。

项目式作业的考核，能够让学生学以致用，锻炼其数据搜素能力、文献查阅能力、数据分析能力、团队合作能力、报告撰写能力、语言表达能力等，真正做到在做中学，在学中用，将自主、探究、合作、展示融为一体，将学科知识、研究性学习、实践操作融为一体。

6 结语

大数据时代R语言在应用型本科统计学专业、数据计算等专业的教学中扮演着非常重要的角色。本文结合教育现代化的要求，对教学环节进行完善，改进考核评价方式，与企业合作培养创新创业型人才，把知识传授、能力培养和价值塑造融为一体，贯彻立德树人根本任务，全方位提高学生的专业素养和人文修养，以期为该课程教学改革提供参考。