前言:本站為你精心整理了PBL教學模式下的數理統計論文范文,希望能為你的創作提供參考價值,我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文,歡迎咨詢。
1課程的教學現狀
近半個世紀以來,科學技術迅猛發展,新知識、新成果不斷涌現,數字化特點凸顯。根據2002年度美國國家科學基金會資助的研討會報告,目前我們收集的數據需求呈指數增長,而數據分析的需求呈二次增長,但統計的專業人才呈線性增長并且目前統計學的教育遠遠落后于實際需求。邵啟滿教授“給當今畢業生的建議,就兩個字:統計”。我們當前的數理統計課程的教育還處于“非常狹窄的計算機時代前的統計學”,嚴重滯后于不斷發展中的現代統計學。大部分的研究生教科書內容仍然是從統計量到點估計,繼而假設檢驗、回歸分析和方差分析等基礎知識的呈現及統計方法的推導。課程的教學大綱中也以理論推導為重點,注重統計方法的理論基礎和演繹證明,而對于實際應用較多的現代統計方法缺乏介紹,忽視與各種統計軟件的結合。因此,我國工科研究生畢業論文實驗數據處理手段較為低級,對異常數據缺乏理性說明。我們的研究生往往在學完數理統計課程后,雖然掌握了基本的統計方法和推導,但進入科研工作碰到實際數據時,對數據的收集、處理和分析仍然一籌莫展。這也是促使我們教學理念轉換的主要原因,研究生數理統計課程應以現代統計應用為中心,不僅要求學生理解和領會統計思想,還應正確使用統計方法,根據計算結果作出正確的推斷,給出合理的解釋。
2教學變革的嘗試
由于課程的實用性和重要性,學生普遍對數理統計課程比較感興趣。如何調動學生的主觀能動性,變“被動灌輸”為“主動探索”,在有限的課時內學習較多的統計知識呢?我們教學變革主要采取如下措施。
2.1教學內容的調整為了避免重復學習,我們對原來本科時已經學習的統計量與抽樣分布、參數估計這部分內容只簡單復習,溫故知新,不再細講。而對目前生物醫學工程中應用較普及的方差分析、回歸分析,我們補充了生物醫學方面的實例,運用軟件進行統計分析,并對運行結果詳細講解。對于教材未介紹的非參數檢驗和實驗設計部分,補充幾種常見的統計方法。對于較復雜的多元統計和現代統計學部分,我們引入pbl教學模式,通過分組、問題探究、成果匯報、反思和完善幾個步驟,完成學習內容。
2.2教學方式的改進在課程的教學中,我們盡量做到深入淺出,回避復雜的推導、運算和證明,強調對統計思想的理解以及統計方法的運用,同時注重和統計軟件的結合。統計從某種意義上說是與數據打交道的科學,沒有實際數據的統計分析,不利于學生對統計方法的理解和應用。教學中如果仍然當成數學課程,注重統計理論中定理和公式的推導演算,而缺乏實際的數據分析訓練,學生就無法對統計的廣泛應用性及重要性有深刻的體會,也不利于保持和提高他們的學習興趣。我們補充了生物醫學方面的實例,通過數據分析,提高他們對統計方法的實際應用能力,也為后續PBL教學的順利開展做準備。大部分學生在本科階段已學習Matlab軟件,而且工科學生計算機應用能力較強,因此我們要求學生自學一門統計軟件(如SPSS、R等)或使用Mat-lab,對所有的實例在軟件中實現數據分析。軟件輸出的是數值或圖表,并沒有詳細的解釋、分析和結論,學生必須結合數據背景知識,應用所學統計方法,進行分析推斷,最后給出結論和合理的解釋。
2.3考核方案的變革注重平時考核,淡化期末考試。考試不是最終目的,只是促進學習而已。因此,成績是對學生學習情況的全面評價,不僅包括教材知識點的掌握情況,還有自主學習和實際應用的能力。我們將PBL案例分析的評價和期末考試的成績各設置為50%的比例,鼓勵學生自主學習,提高實際數據分析的能力。
3結合PBL教學模式
統計學的飛速發展要求研究生掌握必備的統計基礎知識外,能夠進行知識的自我更新,具有不斷學習現代統計新知識的能力。PBL教學模式在提高學生分析問題、解決問題的能力,培養學生成為自主學習者、終身學習者等方面已被廣泛認同。雖然生物醫學工程專業研究生基礎知識比較扎實,但統計學的發展以及軟件的學習交叉,要想學好這門課程并不輕松。在研究生教班開展PBL教學的有利條件是:①教班人數較少,分組進行問題探索可以實現。②學生對數理統計課程比較感興趣,積極性較高。③現代統計學和計算機科學緊密聯系,但醫學工程學生計算機應用能力較強,在統計軟件的學習和編程方面具有優勢。④教研組在數模競賽培訓和本科畢業設計中積累了一些素材,可以將內容完善成PBL問題。我們引入PBL教學模式,進行了初步探索。
3.1前期準備推薦一些統計應用的網站和書籍。簡單介紹前沿的方法和知識,補充回歸、相關、時間序列分析以及實驗設計等內容,對于隨機模擬、MC-MC方法也舉例說明。教師將原先積累了一些實例設計成若干問題,讓學生進行選題,組成學習小組(每組5-8人),確定分工。我們將多元統計分析和傳染病預測的案例編寫成4個問題,提前半個月交給學生,等他們分組確定后,分別給予一定指導。
3.2問題探究小組成員分工合作,查找文獻、學習算法,圍繞選定的問題進行準備。通過交流和討論,將各自學到的知識進行整合,進而運用這些知識重新分析上一階段提出的問題,思考并提出解決方案。最后,對問題形成一個附有詳細統計算法和計算結果的論文報告交給教師。
3.3成果展示和匯報各組將問題的解決方案和結果做成PPT,在課堂上進行匯報。其他小組可以提問和質疑,開展課堂討論。教師預先閱讀各小組的論文報告,引導學生的課堂討論,針對學生模糊不清的問題進行講解,強調重點和難點,對每個小組的報告給予建設性意見和評價。
3.4反思和完善成果展示并不是學習過程的結束,各小組根據課堂的討論和建議,重新對問題的解決進行完善,修改論文,上交修改后的論文報告。教師根據各組的報告和堂上表現,進行評價,給出成績。結合PBL教學模式,學生在問題分析和解決的過程中得到了各方面的鍛煉,這將有助于培養自身的自學能力和創造性思維能力。運用所學統計知識解決和分析實際問題,這不僅提高學生的數理統計素養,也有助于他們撰寫科研論文和語言表達能力的培養,達到教學和實踐、理論和應用并舉的目的。通過初步探索,我們取得了較好的教學效果。然而受到課時數、師資等各方面因素的制約,在實施過程中還存在一些困難。如何進一步開展PBL教學法,為教學提供更有效的方法和手段,是我們下個階段的任務。
作者:錢俊段影影盧振泰李彬單位:南方醫科大學生物醫學工程學院數理系