基于创客教育理念下的“多元统计分析”课程实践教学改革及效果评价＊

吴 燚，王 巍，周 恺

（池州学院大数据与人工智能学院，安徽 池州 247000）

1 “多元统计分析”课程实践教学的现状

“多元统计分析”是一门方法论课程，是统计学、数据科学、经济金融以及计算机科学等专业的本科生、研究生的必修课程，是研究客观世界中多变量统计关系的数理方法。本课程教学内容涉及的主要分析方法包括聚类分析、判别分析、主成分分析、因子分析以及回归分析等[1]。

目前，“多元统计分析”课程实践教学仍然依托于教材提供的实践案例开展教学，虽然教材中的案例数量和形式也较丰富，但教材案例与真正的实际应用还是存在较大距离，比如提供的实验数据“质量”过高，数据缺失、异常等情况几乎不存在，变量（指标）事先给定且鲜有对为何选择这些指标进行说明，指标的实际内涵也少有说明，软件分析结果的分析未能完全以实际问题为背景等。学生在实践课程的学习中通常是机械式地点击软件菜单及命令，而问题分析、指标与方法选择、数据收集与整理以及结论分析与应用等重要实践环节均未涉及，学生的实践学习未能形成闭环。实践教学中的上述问题会对学生的应用能力和创新意识产生诸多不利的影响——一方面，造成了学生能力与实际应用脱节，在处理实际问题时不能全面、客观地考虑各种客观约束；另一方面，导致学生在实践学习中始终是一个模仿者的角色，不能激发学生的创造性思维，不利于培养学生的创新能力。

由此可见，“多元统计分析”课程的实践教学改革势在必行。而创客教育是一种注重能力培养的教育，其核心理念是强调学习过程中的真实情境性。因此，在“多元统计分析”课程实践教学中有必要融入创客教育理念，让学生从实际问题出发，围绕所学内容设计实践单元，使学生真实地参与、体验，然后进行创造性的学习，以“学中做、做中学”的形式，进一步加深对理论的学习，提高学生能力的全面性、综合性和创造性[2]。

2 基于创客教育理念下的课程实践教学设计

2.1 基本思路

基于创客教育理念下的课程实践教学设计的基本思路是以能力培养为导向，以实践的真实情境性为出发点，让学生从实际问题出发，围绕所学内容设计实践单元，使学生真实地参与、体验，在实践中学习，在学习中实践，提高学生能力的全面性、综合性和创造性。

2.2 实践教学设计

2.2.1 课前准备

为了实践教学的有效开展，授课教师首先需要通过对学生以往的考试成绩、学习状况等做一个全面的了解，形成对授课对象的初步认识，为后续教学做好铺垫。其次，根据学生的具体情况，将班级学生划分为若干实践小组，实践教学以实践小组为教学单元，小组成员应优势互补。最后，还需要选择适当的教学平台，提前将实践学习所需的预备知识、资料等在平台上推送给学生，便于学生线上线下混合式学习，为课堂上实践学习做好必要的知识准备。

2.2.2 教学内容与目标分析

以“多元统计分析”课程中第五章主成分分析为例，主成分分析是应用非常广泛的数据降维方法，将原始变量重新组合成一组新的互相无关的几个综合变量，同时根据实际需要从中可以取出几个较少的综合变量，尽可能多地反映原来变量的信息。实践教学中主要让学生理解主成分分析的思想、原理，学会运用主成分分析方法对数据进行降维处理，尤其是要掌握主成分分析在综合评价方面的实际应用。

2.2.3 实践教学模式设计

2.2.3.1 课前任务清单设置

为了更好地让学生在课前掌握实践课所需的理论知识，做好实践课学习的充足准备，可以利用学习通教学平台将涉及到的课程内容分成若干个内容单元分发给学生，同时设置课前学习任务清单，让学生依托内容单元，对照课程学习任务清单进行学习[3]。以主成分分析实践为例，任务一是进一步学习主成分分析的基本原理和方法、步骤；任务二是学习课本中3个实践案例；任务三是以实践小组为单位，小组结合所学知识进行交流和讨论，从身边的实际问题出发，提出问题并对问题进行初步的分析；任务四是指标体系的初步构建和数据来源。最终，将上述任务的学习情况以及遇到的具体问题进行总结。

2.2.3.2 课中教学活动组织

在课堂教学中，各实践小组依次介绍课前任务的学习情况以及遇到的具体问题，重点阐述小组提出的问题、研究的目的和意义，提出解决问题的初步想法和基本思路，并就其可行性进行阐述。教师根据实践的汇报，给予学生准确指点并给予必要的启发，各组还可以进行组间交流，让学生尽可能在课堂上消化重点与难点，启发思路，明确解决问题的方向。如某实践小组以身边的实际问题出发，以每学期初的综合素质测评为研究对象，提出问题，构建更加全面、科学的评价体系，准确、客观地反映学生的综合素质情况。在同教师、同学进行讨论和交流中提出新的想法和思路，并将想法和思路应用到问题中，通过“创新+实践”的形式提升学生解决问题的能力。

2.2.3.3 课后反思与拓展

课后适时进行反思可使教学达到事半功倍的效果。基于创客教育理念下的课程实践教学设计以能力培养为导向，以实践的真实情境性为出发点，学生从实际问题出发，在掌握主成分分析基本理论的基础上，形成了“提出问题—分析问题—构建指标体系—指标体系评价—收集数据—整理数据—分析数据—结论与应用”的实践闭环。同时，课后进行必要的拓展不仅能够使学生在思想和知识的深度理解上得到再次升华，也进一步培养了学生的逻辑思维和创新能力。

3 教学效果评价与分析

3.1 调查对象

选取池州学院2018级统计学和经济统计学专业的学生为实验对象，以统计学专业为实验组，以经济统计学专业为对照组。实验组中男生16名，女生25名，共41名。对照组中男生18名，女生29名，共47名。两组平均年龄、入学成绩以及专业课程安排均很相近，经检验，P值均大于0.05，说明两个班级学生无显著性差异，可视为在保持其他条件不变的情况下，分析在不同教学模式下的教学效果是否存在显著性差异。其中，实验组采取基于创客教育理念的实践教学模式，对照组采取传统的实践教学模式，即以教材案例为主要教学内容，实践主要以验证为主。实践课在统计实训室进行。上课一开始由授课教师简要复习一遍理论课所学到的与本次实践内容相关的知识要点，演示SPSS软件的操作过程并采用投影屏幕实时分享，用时30～45 min，然后布置练习题，学生自行进行练习并独立完成所布置的习题。

3.2 教学效果评价方法

“多元统计分析”实践课程结束后，通过采取自行设计的教学效果调查表，录入问卷星，对学生进行无记名调查，共有77名学生参与调查。其中，实验组35名，参与率为85.4%；对照组42名，参与率为89.4%。同时，结合课程期末成绩，分别从平时成绩和期末评价成绩2个不同维度进行分析，运用SPSS 22.0统计学处理软件，对两组数据资料进行一般性的描述分析，此外还采用t检验、卡方检验等统计方法分别对学生成绩和学习效果评价肯定率2个方面进行检验，比较实验组和对照组是否存在显著性差异[3]。

3.3 结果分析

3.3.1 成绩比较分析

通过对实验组和对照组的平时成绩和期末成绩对比分析如表1所示，可以看出，期末成绩方面实验组在25分、50分、75分位数上都高于对照组[4]，同时均值检验时P值小于0.05，说明实验组在期末成绩方面要优于对照组；从平时成绩来看，成绩分布规律不明显，未通过t检验，意味着两组在平时成绩方面无显著差异。

表1 成绩比较分析

3.3.2 学习效果肯定率情况

通过问卷调查获取学生对课程学习效果情况的评价数据，通过对实验组和对照组进行交叉分析可以看出，与采取传统实践教学模式的对照组相比，采取基于创客教育理念的实践教学模式可以激发学生的课程学习兴趣，提升了学生自主学习能力、统计分析能力和问题解决能力，也有助于学生创新能力的提升。实验组和对照组学生对课程评价肯定率情况如表2所示。

表2 实验组和对照组学生对课程评价肯定率情况

4 结论

“多元统计分析”课程作为统计学、数据科学等专业的一门必修方法类课程，目前在课程实践教学过程中存在诸多不足。有鉴于此，在“多元统计分析”课程实践教学中有必要融入创客教育理念，基于创客教育理念下的课程实践教学设计以能力培养为导向，以实践的真实情境性为出发点，让学生从实际问题出发，围绕所学内容设计实践单元，使学生真实地参与、体验，在实践中学习，在学习中实践，提高学生能力的全面性、综合性和创造性。通过对2种实践教学模式的教学效果进行对比分析，无论是从学生成绩方面还是从学生对实践教学的评价方面，采取基于创客教育理念下的课程实践教学设计模式均表现更加突出。基于创客教育理念下的实践教学模式激发了学生的课程学习兴趣，提升了学生自主学习能力以及解决实际问题的能力，更重要的是新模式还有助于学生创新能力的提升。