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探讨大数据时代《多元统计分析》课程教学设计与OBE理念的有机融合

2020-05-28 283 上传者：管理员

摘要：大数据时代的来临给《多元统计分析》课程教学带来新的机遇与挑战。以OBE教育理念为指导,从课程学习成果、教学单元、教学策略、考核评价以及课程反馈改进体系等方面设计《多元统计分析》课程教学如下:课程学习成果确定为与专业培养目标和毕业要求相对应的五项具体目标;教学单元设计要体现和实现学习成果,采取基于混合式学习、案例教学为核心的教学策略;课程考核评价体系从学习过程考核和学习结果考核两方面设计,包含评价项目、内容以及评价权重;课程反馈改进体系由以在校学生、毕业生反馈为核心,包含专家评教反馈和社会各界反馈的有机体系构成。

关键词：
OBE理念
多元统计分析
应用数学
教学设计
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一、引言

当今世界,随着IT、互联网、移动通讯等相关技术应用的迅猛发展和普及,所产生的海量数据将人类社会带入大数据时代。大数据人才的三大方向之一是数据分析类大数据人才,要求具有对大数据的挖掘与分析能力。多元统计分析是研究多变量总体的数量特征与规律的统计学分支学科,该课程所讲授的主要方法如数据分类方法—聚类分析与判别分析,数据降维方法—主成分分析与因子分析、对应分析,组变量的相关分析方法—典型相关,等等,正是当前大数据挖掘与数据分析领域的主要方法,也是大数据分析类人才所必需掌握的核心方法。

然而,由于《多元统计分析》内容涉及较为抽象的高维数学知识以及实际应用需要借助计算机软件完成计算分析等因素,在传统的以知识传授为目标的教学模式下,教学效果并不能令人满意。OBE教育理念是以学生为中心、以教学成果为导向、聚焦于学生的学习成果和能力,来重构教学过程的先进教育理念,更适合当前能力教育的趋势和当下对大数据人才的能力要求。OBE理念自1981年由美国学者Spady等人提出以来得到了人们的广泛重视与认可,并已成为欧美等国家教育改革的主流理念,也成为我国近年来教育改革的主导理念。因此,研究以OBE理念为指导的《多元统计分析》课程教学设计,具有十分显著的现实意义。

二、OBE教育理念下的教学设计

Outcome-BasedEducation(简称OBE)一般翻译为成果导向、产出导向、目标导向或能力导向教育。OBE理念是以学生的预期学习产出为中心来组织、实施、评价进而改进、形成闭环的教育过程。不同于传统教学的教师中心、聚焦于知识讲授、严格遵循规定的进程、注重教学过程等,OBE教育理念以学生为中心、强调学生的学习成果。OBE教育理念下,教学设计和教学实施是围绕学生预期的学习成果进行:在首先确定学生要达到的学习成果基础上,根据学习成果按照反向设计原则分阶段对教学过程设计并在教学进程中评价,以评价结果为依据,适时修改、调整教学以促进学习成果的达成。实现OBE理念的教学设计一般有四个关键部分(步骤):

第一,确定要达成的最终学习成果。

最终学习成果既是OBE教育理念的终极目标,也是整个教育过程的出发点。最终学习成果的确定需要结合专业培养目标,考虑实践中的应用,以能力提高为导向。

第二,根据要达成的学习成果,分解、构建教学体系。

教学体系是实现最终学习成果的直接载体和关键组成部分,具体包括教学内容、教学形式与教学方法,即教什么?怎么教?

第三,为保证学习成果的达成,构建教学效果的考核评价体系。

考核评价是教师授课和学生学习的“指挥棒”,是直接检验教学效果和最能反映教学过程中问题的方式。在OBE教育理念下,课程考核评价体系是保证学习成果达成的关键。

第四,根据考核评价形成持续改进、循环往复的闭环系统。

从考核评价结果出发,通过多种途径收集教学反馈信息,并适时调整教学目标、教学体系、教学考核等各环节,最终形成学习目标、教学过程动态调整、教学质量持续改进的有机闭环系统,促进学习成果的有效达成。

三、基于OBE理念的《多元统计分析》课程教学设计

OBE教育理念以学生为中心,其指导教学的出发点和终点是以学生毕业应达到的学习成果,据此反向设计教学过程。因此,有别于传统教学以教师的教和知识传授为核心,基于OBE理念的课程教学设计不再以学科导向下的教学大纲设计和教案设计为主,而是按照预期学习成果→知识单元→教学策略→考核评价→反思改进的逆向约束路径设计课程教学。对《多元统计分析》课程来说,OBE理念导向下的教学设计如下:

(一)确定课程的学习成果

OBE理念所强调的学习成果是学生毕业时应具有的能力,而课程作为学生专业学习的具体载体,课程学习成果也是学生毕业时应具备的能力的组成部分。所以课程学习成果的确定应该与学生专业培养目标与毕业要求建立明确的映射关系,以保证学习成果能够支撑培养目标、达到专业毕业要求。

《多元统计分析》作为经济统计学专业的专业核心课,其对应的专业培养目标为:培养具有应用能力、发展能力和终身学习能力的高素质应用型统计人才。具体对应的专业毕业要求包括:(1)熟练掌握统计分析方法,能够对社会经济现象进行分析和预测;(2)具有利用统计专业知识和信息技术进行问题分析的能力;(3)能够恰当应用数学知识、统计知识、信息技术手段和工具。

针对以上所述课程所支撑的专业培养目标以及毕业要求,结合课程的实际应用,确定《多元统计分析》课程的五项学习目标:目标1,培养问题驱动或者数据驱动的学习能力。问题驱动或数据驱动的学习能力既是应用统计方法学习的途径,也是实现应用能力培养的有效路径。目标2,理解多元统计方法的统计思想。或者说明白多元统计方法的直观含义是什么?这是应用多元统计方法的前提。目标3,掌握多元统计方法的应用过程,也即怎么用?目标4,恰当解释方法的应用结果,即明白多元统计结果是什么意思?目标5,培养学生熟练甚至掌握一种实现数据统计分析的软件,特别是能自由编程的软件。大数据时代下,海量数据的统计分析离不开软件的支持,软件应用甚至决定了大数据统计分析的发展。作为培养应用型统计分析人才的专业核心课程,大数据时代背景下更要求对工具的掌握应用能力。

(二)课程教学单元设计

课程教学单元是依据教学目标,按照章节或单元中不同知识点的教学要求,综合利用各种教学方式方法,通过一个阶段的学习让学生完成一个相对完整的知识单元的学习。OBE理念下的教学单元设计不但要关注学生如何掌握个别的知识点,同时,要重视单元中知识点之间的内部关联,以帮助学生建立体系完整的知识结构,并在每个教学单元分解设计学生在该单元学习教学中的学习目标以及对应的毕业要求。

按照经济统计学专业毕业要求以及《多元统计分析》课程在专业课程体系的地位,参考任雪松、于秀林版《多元统计分析》教材,对《多元统计分析》课程教学单元、教学内容、单元学习目标设计如表1:

表1《多元统计分析》教学单元设计表

(三)课程教学策略设计

课程教学策略即为实现教学目标而制定的教学实施方案,包括教学进程安排、教学方法、师生教学互动方案等。OBE理念下的教学策略是以学生为中心、以预期学习成果导向而制定。根据前述拟定的《多元统计分析》课程学习目标,结合本课程的特点,确定以基于混合式学习、案例教学为核心的教学策略。

所谓混合式学习是指将传统教学和在线学习相结合,具体的是利用各种形式的教学媒体与网络资源构建开放式学习环境、学习资源、学习形式等,目的是顺应信息时代下学生学习时间碎片化的趋势,将课程教学内容与学生学习时间系统地融合,全方位促进学生学习效果的提升。案例教学法适合应用类课程,在教学过程中以案例为引导,使学生在具体案例的学习中理解、掌握课程知识体系和内容,培养学生分析问题、解决问题的能力,达成课程教学目标和学生预期的学习成果。

师生互动贯穿于整个课程教学过程,在师生互动方案设置上,基于案例教学的混合式学习策略要求要抓住课程课前、课中和课后三个教学环节,做到课前充分准备、课堂深入探究、课后评估反思。在这三个环节中,教师作为课程教学的引领者,需要将课前准备、课中学习、课后复习融入到混合式学习过程中,如课前准备环节,主要可以通过在线课程或课前预习提示,设置与课中教学内容相关的引导性或说明性问题,激发学生学习兴趣,为高效课堂学习奠定基础;课中学习是课程教学的关键环节,要求教师在有效向学生展示、传授课程知识的同时,更强调引导学生主动学习、将知识转化为应用能力;课后复习环节则是通过给学生留课程作业,如习题、解决某个应用问题、完成课程论文、阅读应用文献等方式,督促引导学生将所学知识转化为解决问题的能力。

具体的,结合前文所述课程教学单元设计,从教学进程、教学方法以及师生互动等方面设计《多元统计分析》课程教学策略如表2:

表2《多元统计分析》教学策略设计表

(四)课程考核评价体系设计

考核评价是学生学习和教师授课的“指挥棒”,既是对课程教学效果的直接检验,也是最能反映教学过程中问题的方式。课程考核评价体系在OBE教育理念下是促进、保证学习成果的关键和核心。以学生预期成果为导向的OBE理念下,是以学生为中心,聚焦于学生学习之后在知识、能力和素质等方面的提高,反向设计课程考核评价体系,考核评价贯穿于教学的每个环节和单元。

构建考核评价体系需要考虑考核评价项目、内容以及评价权重。对于《多元统计分析》课程来说,从学生学习态度、学习过程和学习结果等方面,构建考核评价体系如表3:

表3《多元统计分析》考核评价设计表

本考核体系的设计是基于OBE理念的学习成果导向、以学生学习后在知识、能力和素质方面的成果为核心评价教学效果,体现在过程学习结果的作业与实验完成情况和最终学习结果的考试两方面,给予85%的绝对权重;同时为激励学生学习,也设置了学习态度考察,给予15%的权重。在具体的学习结果考核方式上,考虑到《多元统计分析》课程的应用性,考核方式将闭卷考试、实验操作与课程论文相结合,构建多样化的考核体系。

(五)课程反馈改进体系设计

不同于传统以教师的教为中心的教学理念,OBE理念以学生为中心,以学生预期的学习成果为导向设计、执行整个教学过程,并据此对教学过程进行跟踪反馈,建立从课程学习目标确定、教学设计实施到考核评价,再到学习目标修正的循环往复、持续改进的闭环系统。因此,OBE理念下的《多元统计分析》课程反馈改进体系贯穿于教学过程的每个环节:例如,学习目标确定,不仅体现在课程总的学习目标上,在具体的课程教学单元,要根据学生专业、未来就业方向以及各界反馈等确定;而评价体系设计也必须和学习目标、教学设计实施相关联,依据该课程的学习成果达成情况,适时、动态、持续地调整知识单元、教学策略和成果评估等,形成持续反思改进、不断提升的教学反馈有机闭环系统。

因此,《多元统计分析》课程反馈改进体系的设计,建立以学生反馈为核心、社会各界为辅的有机体系:首先在教学过程中持续关注在校学生的意见、课堂表现以及学习结果,适时调整教学体系;其次,积极跟踪在校大四学生在考研、就业、写毕业论文中有涉及《多元统计分析》课程的情况,根据大四学生反馈调整教学;第三,定期向往届毕业生调研访问,获得学生就业过程中应用课程内容的情况;第四,以学校同行评价、教辅专家在教学过程评教、课程总结评价为参考,改进教学体系;最后,持续关注国内外大数据应用、统计分析实践中涉及《多元统计分析》课程的情况,适时调整教学内容。

四、结语

大数据时代的来临,所产生的高维、巨量数据和对数据分析的需求为多元统计分析方法提供了广阔的“用武之地”,也使得《多元统计分析》课程成为数据挖掘、统计建模等诸多学科领域的“显学”。因此,在本课程的教学中,如何使学生更有效掌握常用的多元统计分析方法,在大数据应用中正确使用多元统计方法是当前教学实践中必须面对的问题。基于学习成果导向的OBE教育理念,强调学习成果,这与大数据时代对人才的能力导向需求不谋而合。本文配合此潮流和我国当下高等教育改革的大背景,基于OBE理念对《多元统计分析》课程的教学设计进行思考,希望能为提升本课程教学效果提供参考。

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基金:2018年度河南省高等学校优秀基层教学组织建设项目(立项序号171);郑州航空工业管理学院2017年度教育科学研究基金项目“大数据背景下基于OBE理念的《多元统计分析》教学模式改革研究”(zhjy17-15).