“时间序列分析”线上线下混合教学立体化教材建设

张春晓 姬永刚 （中国民航大学理学院，天津 300300）

引 言

随着移动网络、数据挖掘、人工智能等技术的快速发展，以及各种在线教育平台的迅速兴起，我国高校采用线下教学与线上教学相融合的混合教学模式已成为常态.“时间序列分析”是中国民航大学理学院统计学专业开设的核心课程，为满足“互联网+教育”背景下建设共享资源精品课程的需要，课程组从2018 年开始基于在线教学平台创新教学模式、变革课程资源建设和建立管理机制，这就对教材的立体化建设提出了新的要求和挑战.

立体化教材是现代创新教学模式与网络技术结合的产物，以经典纸质教材为基础，以课程教学目标为中心，集合多层次、多媒介、多类型及多用途的教学资源和多种教学服务为内容的结构性配套教学出版物.欧美高等学府在二十世纪末已有应用的立体化教材，我国在2002 年6 月召开的“高等学校立体化教材建设研讨会”上，为了深入做好国家规划教材工作提出了立体化教材的建设思路与实施方法.此后历经了三个阶段的发展：第一阶段是教材学习包，第二阶段是教材资源库，最后一个阶段是形成立体化教材.一本优秀的立体化教材应立足于一体化设计的共享教学平台，在表现形式上呈现全媒体形态，可为教师与学生提供多种媒介形式的教材信息，进而为保障课程的线上线下时空转移教学及其拓展活动创造条件.

本文拟针对“时间序列分析”精品课建设的需要，设计以项目化和案例化为主题的教材蓝本，开发体现线上媒介形式和线下教学模式有效结合的立体化教材，旨在优化教学时空设计，激发学生主动学习兴趣，提高教师教学水平，实现统计学专业偏向训练学生数据分析实践技能的培养目标.

1 教材现状

“时间序列分析”课程经过多年的教学经验总结，尤其是被建设为校级精品课程后，已成为统计学专业同类课程中教学过程完善、教学内容丰富、教学手段有特色，且有显著教学效果的一门课程.但是，现有的“时间序列分析”教材仅侧重根据教学内容构建教材体系，在建设过程中仍存在以下问题：

（1）教材内容完善，但缺乏整体系统设计.该课程现有教材已完善教学内容且表现形式多样化，包括纸质教材、教学文件（课程大纲、教材介绍、课程介绍、考核标准等）、案例集《时间序列分析民航案例》、习题集《时间序列分析习题指导》、实验集《时间序列分析上机实验指导》、电子教案、网络教学视频、试题库等.然而，这些教学材料只是简单罗列上传在网络教学平台上，缺乏一体化的教学设计，导致各种教材内在关联性不强，缺乏网络信息技术的有效融入，甚至有部分教学材料没有起到应有的辅助作用.

（2）没有完全理顺“立体化教材”及教学对象的关系，学生体验性不够.在课程立体化教材建设过程中，一方面由于教师不熟悉网络教学平台，教学材料的编排与呈现形式单一，缺乏层次化；另一方面，教师对立体化教材的需求分析限于教学大纲要求和课堂经验，没有兼顾学生课堂外的学习需求.同时，教材构成中没有实现体验性较强的教材内容（如虚拟实验和互动交流平台等），限制了知识的有效应用和实践能力的培养.

（3）教材编制标准不统一，尚未确立多元化的评价体系.本课程教材建设团队在整体教学设计风格上协调性不够，并且对网络技术和媒介形式掌握程度不一，导致教材内容编排格式不统一，在针对性、系统性和实用性等方面做得不够好，影响了立体化教材的运用效果.另外，由于该课程线上线下教学模式正处于探索发展中，缺乏规范化、程序化和操作性强的教材编制标准和评价标准，因而立体化教材建设尚有较大的不确定性和成长空间.

（4）实验教材结构与理论内容关联密切性不够.“时间序列分析”是应用性很强的一门统计学专业课程，要求学生掌握扎实的基础理论和实践操作能力.然而在实际教学中，普遍存在着理论与实践脱节的现象，不少学生修完了课程，考试拿到了高分，但在实际应用中不能学以致用.原因之一是现存教材在理论和实践上缺乏整体的架构，只能提供局部的解决方案，比如仅针对理论教学的教材及参考书，仅针对实践教学的实验指导和习题指导等.因此，该课程实验教材章节结构要和所学的理论教材知识体系相配套，实现理论和实践教学并重.

2 “立体化教材”建设思路

针对以上不足，提出以下立体化教材设计思路：

（1）瞄准专业发展定位，完成立体化教材建设整体设计.我校统计学专业致力于培养基础扎实、知识面宽、作风严实，具有实践精神和创新能力的社会和民航统计领域高素质应用型人才，因此要按照“严、实、能、用”的人才培养思路，开展立体化教材体系结构框架整体导向设计.一是紧盯人才的培养需求，注重教学材料的系统架构，将培养目标、课程内容、教学方法、线上线下资源有机融合.二是遵从知识的递进原理，将教材内容梳理为“原理+模型+应用”三个层级，确保知识体系由易到难、由单一到综合、由基础到创新，层层递进，步步提升.三是采取模块化、专题化设计，将教材体系的研究内容细化为“时间序列基础理论、平稳与非平稳模型构建、预测与决策、民航案例”四类模块，形成教学方向明确、应用界面清晰、模块衔接合理的立体化教材架构.

（2）把握课程教学的特点与规律，优化组合教材体系的内容.以时间序列预测问题为研究对象，对模型设计、构建、检验、应用等全过程的特点和规律进行研究，坚持“以案例为牵引、原理与技术并重”的理念，优化立体化教材内容，做到“三个融合”.一是理论与实践融合.理论部分系统阐述时间序列分析的基本概念、原理和方法，实践部分注重结合民航统计工作精选典型案例充实完善实践环节.二是一般与特殊融合.既系统阐述各类时间序列项目的基本特征、基本规律，又紧密结合民航统计预测与决策的特点.三是经典与创新融合.一方面继承基础理论模型，充分借鉴和吸收已有的研究成果，另一方面针对当前海量数据和信息海洋的时代，引入新的时序分析模型和预测技术，丰富和发展立体化教材的内容.

（3）突出线上教学模式的需要，系统化、多样化呈现教材资源.依托网络、数据挖掘、多媒体等信息技术，从教师与学生双向角度出发，提供一整套最大限度满足教与学需要的系统化立体教材，主要目的是适应线上线下混合教学模式需要，提高课程教学质量和效果.突出线上教学的特点与规律，有效利用IT 技术，开发互联网教学平台支持下的立体化教材，使之具有网络化、多媒体化与便捷化的特点.教材内容既包括纸质文档、数据库与案例集等静态信息形式，也包括视频、网络流媒体、超级链接等动态形式，将诸如电子课本、PPT、网络教学视频、题库、互动交流平台、学术论坛、统计网站等多样化呈现，形成具有该课程特色的“立体化教材”，使教与学的自由度、灵活性、创新性和适用性大幅提升.

3 适应线上线下混合教学模式的“立体化教材”构建

“时间序列分析”课程的立体化教材在统计学专业培养方案指导下，依托互联网技术，融合课程教学包、教学资源库和网络教学平台三个模块信息，构建具有系统化设计思路的课程教学资源集约平台，其建设流程如图所示.

立体化教材建设流程图

教材内容包括纸质主教材和数字教材、教学参考书，学习指导书和电子图书、电子教案和PPT、网络教学视频、实验教学文档、数据库、工具软件、题库，民航案例库、统计网站、超链接等模块，其中六个主要模块介绍如下：

（1）电子版教材.课程选用国家级规划教材《应用时间序列分析》（中国统计出版社出版），是根据教育部统计学教学指导委员会所设计的课程体系和教学内容编写的，有非常特殊的、自成体系的一套分析方法，借助计算机的存储和分析功能来模拟时序分析方法的深奥数学理论和复杂运算，从而使读者可轻松掌握和运用时间序列分析方法.全书共十一章，系统地介绍了时间序列分析的基本理论、基本思想、基本方法及其应用，各章均附有思考与练习，书后还附有例题用的数据，便于教师组织教学和学生进行学习.

（2）电子教案和PPT.根据线上线下混合教学模式的需求及时更新教学资源，对教学内容、方法等进行重新设计，注重理论联系实际，制作电子教案和PPT，体现经典和主流的时间序列模型和方法，并嵌入时间序列分析软件，进行民航案例教学，突出民航特色，将知识传授、能力培养、素质教育相融合.

（3）线上教学视频.借助网络教学平台，对线上教学内容进行有效提炼和组织，由专业教师进行系统讲解，并按章节剪辑成与线下课程同步的教学视频，供使用者观摩和学习.本课程中的教学视频，主要通过自制视频、同步音频、手写白板及软件演示等方式，将重点知识切入案例中进行精细讲解，从而达到立体化的传播效果，实现对传统学习方式的改革，形成“课前学习、课中释疑、课后实践”相结合的自主学习模式.学生可以按照教学视频一步步操作时间序列模型，还可以根据Excel 源数据文件进行SPSS 或EVIEWS软件的操作练习，从而更容易掌握时间序列分析的预测与决策功能.

（4）实验教学.课程组编写《时间序列分析上机实验指导》，将其引入实践教学，培养学生从数据中发现问题、用时间序列分析方法分析问题和熟练运用SPSS 和EVIEWS 软件解决问题的能力.将实际时间序列预测或决策问题作为实验对象，将实验过程录成视频，放在云平台，实现从线下课堂到线上平台的转变，让学生在仿真实验室环境中进行5 次共10 个课时的实验.通过软件操作使学生熟练地建立模型和应用模型，提升学生分析问题、解决问题的能力，为社会培养高素质、高层次的统计人才提供重要途径.

（5）习题库.首先，本教材编写组编写了《时间序列分析习题指导》，与课后习题相对应，使用者可以检验自己做题的过程与参考答案是否一致，并找出练习过程中的失误点，提高学习质量.其次，提供了时间序列分析主要理论知识点的试题集，帮助学生进行复习巩固.与传统的题库相比，立体化教材题库的目标更明确，内容更丰富，形式更多样.

（6）民航案例集.课程组构建了体现理科统计学和民航特色的《应用回归分析民航案例》，渗透民航经济、管理、维修、安全等领域.以基本型、提高型、创新型三个能力层次和应用统计学方法的实践能力训练为主线，建立了具有行业特色的统计学专业案例素材库，实现了案例结构模块化，案例内容层次化和案例教学科研一体化.借助计算机软件辅助实验、网络平台交流与民航案例教学相结合，实现案例教学方法多样化，教学手段现代化.在案例设计中尝试营造科学探究的情境，使学生自主、独立地发现生产科研实际问题，进行调查、搜集、整理与分析信息，保证学生既具有坚实的数理统计学理论与方法，又具有丰富的民航知识，还具有熟练的计算机应用技能，满足民航部门对统计人才质量的要求.

此外，在网络教学平台上传了SPSS 软件和EVIEWS 软件，以及一些数据集.同时，在云平台上传了统计软件的网络教学视频，学生可利用软件进行各类时间序列分析.另外，在BB 平台上提供了一些有用的网站链接，可以找到更多的统计资源，如中国统计年鉴、民航统计数据等.这些网络资源有效补充了本课程的教学需要，在线上线下教学中发挥了作用.

4 结 论

在网络集约化教学平台上构建“时间序列分析”立体化教材，突破了传统教材表现形式单一、知识结构滞后、教学手段落后等问题，补充了各类时序模型不同媒介形式的教学材料，强调对实践能力的培养.“时间序列分析”立体化教材的构建以网络教学平台SPOC 为依托，适应线上线下混合教学模式的需要.这种新形态的“立体化教材”，一方面重构教学内容，使教学从封闭式变为开放式，从被动单向式变为互动式；另一方面优化教学资源，将教学材料从纸质媒介转变为多媒介互动互补的集约平台，从而实施“以案例为牵引、原理与技术并重”为核心的线上线下混合教学.

“立体化教材”实现了网上学习民航案例集的创新教学模式，可使学生以时间序列分析方法解决有关统计预测与决策的问题，并能正确使用多种预测方法和统计软件，从而使学生能运用时序分析方法去描述问题、分析问题、解决问题，为后续专业课程及统计实践课程打下坚实的基础，为学生未来在民航相关部门及其他社会经济部门从事数据分析、市场研究、经济预测与决策等工作提供科学的理论和方法.