大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力探索

時(shí)間:2022-01-09 09:17:16

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大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力探索

【摘要】當(dāng)前,高校在進(jìn)行人才培養(yǎng)中,以高素質(zhì)且具備創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才作為培養(yǎng)目標(biāo),使所培養(yǎng)的人才能夠更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求.本文主要從統(tǒng)計(jì)建模方面,對(duì)大學(xué)生能力的提升策略進(jìn)行研究,主要從統(tǒng)計(jì)建模思想融入課堂教學(xué)、開(kāi)展統(tǒng)計(jì)建模教學(xué)與研究以及依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,對(duì)統(tǒng)計(jì)建模普及和推廣的加強(qiáng)等方面進(jìn)行研究,促使大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力的不斷提升.

【關(guān)鍵詞】大學(xué)生;統(tǒng)計(jì)建模;能力;探索

在人才培養(yǎng)中,數(shù)學(xué)教育發(fā)揮著重要的作用.隨著數(shù)學(xué)軟件及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,開(kāi)展數(shù)學(xué)教育要基于邏輯推理與抽象思維基礎(chǔ)上,在大學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí),對(duì)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及科學(xué)計(jì)算的能力進(jìn)行培養(yǎng),使其能夠?qū)?shù)學(xué)應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題的解決中.統(tǒng)計(jì)建模指的是利用時(shí)間序列分析、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程及多元統(tǒng)計(jì)理論等知識(shí),對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行解決的過(guò)程.從近些年來(lái)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的情況來(lái)看,統(tǒng)計(jì)知識(shí)在競(jìng)賽題目中的比例逐漸增加,近些年關(guān)于統(tǒng)計(jì)方面的知識(shí),如,DNA序列分類、彩票問(wèn)題、長(zhǎng)江水質(zhì)評(píng)價(jià)、乳腺癌診斷問(wèn)題、艾滋病療效問(wèn)題、電力市場(chǎng)輸電阻塞管理及人口預(yù)測(cè)等方面,均對(duì)統(tǒng)計(jì)知識(shí)不同程度地有所涉及.可見(jiàn),在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中與人們的日常生活中,都涉及統(tǒng)計(jì)知識(shí).

一、將數(shù)學(xué)建模思想融入統(tǒng)計(jì)教學(xué)中

(一)注重教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變.大量實(shí)踐研究顯示,傳統(tǒng)滿堂灌、填鴨式教學(xué)方法與模式中,教師主動(dòng)講解,學(xué)生被動(dòng)接受的模式已經(jīng)與現(xiàn)代化的教學(xué)需求不適應(yīng),無(wú)法提升教學(xué)效果.所以,在高校開(kāi)展多元統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、概率論與試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)建模及時(shí)間序列分析等課程中,應(yīng)該轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)落后的教學(xué)方法,將提問(wèn)式、討論式、啟發(fā)式等教學(xué)方法應(yīng)用到課程中,讓學(xué)生成為課堂的主體,促使學(xué)生主動(dòng)地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探索.與當(dāng)前教學(xué)中的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐漸深入,在對(duì)數(shù)學(xué)的方法及概念的講解中,從直觀到抽象,并讓學(xué)生分組對(duì)某一問(wèn)題進(jìn)行討論.這樣就可以將原本枯燥、抽象的數(shù)學(xué)課堂變得活躍起來(lái),學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也會(huì)被激發(fā)出來(lái),能夠發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性,對(duì)問(wèn)題主動(dòng)進(jìn)行探索和研究,從而實(shí)現(xiàn)被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變.在教學(xué)過(guò)程中,只有讓學(xué)生掌握對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的技巧與方法,才能在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)游刃有余.所以,要求教師在教學(xué)中,不斷收集國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)建模案例,并提供給學(xué)生學(xué)習(xí).此外,在上課期間,要求每一位統(tǒng)計(jì)課程教師,要在基礎(chǔ)知識(shí)的講解中,引入實(shí)際問(wèn)題,幫助學(xué)生更好地理解基礎(chǔ)知識(shí).教學(xué)過(guò)程中,與案例相結(jié)合對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行講解,讓學(xué)生了解知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用,是近些年來(lái)教學(xué)改革取得的成果之一.學(xué)生的科研能力也在案例教學(xué)法的應(yīng)用中逐漸得到提升.在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生能夠更好地完成相關(guān)統(tǒng)計(jì)創(chuàng)新課題,形成校園統(tǒng)計(jì)建模的氛圍,使學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力得到提升.(二)注重實(shí)踐能力的提升.傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)中,在考核制度方面主要采用的是閉卷考試形式,對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)與用的宗旨無(wú)法很好體現(xiàn)出來(lái).因此,在考核制度上,要進(jìn)行改革,要注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考查,因此,可設(shè)置“閉卷+上機(jī)考試+論文”相結(jié)合的考試方式.閉卷考試主要針對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況進(jìn)行考查,而新增的論文與上機(jī)考試兩個(gè)方面,目的是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力進(jìn)行考查.為了防止學(xué)生出現(xiàn)抄襲的情況,由任課教師結(jié)合自己的科研成果及方向來(lái)擬定論文題目,通常所擬定的題目在網(wǎng)上無(wú)法找到答案.根據(jù)學(xué)生所交論文的實(shí)際情況,教學(xué)效果基本達(dá)到.此類考試模式的應(yīng)用,能夠讓學(xué)生自己學(xué)習(xí)到更多的知識(shí),并提高自身解決實(shí)際問(wèn)題的能力,為其在今后的實(shí)踐與研究方面奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).此外,為了使學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力得到提升,可對(duì)一些難度較大的統(tǒng)計(jì)計(jì)算題目在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行考試,讓學(xué)生可通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)軟件的操作來(lái)解決問(wèn)題.一方面,對(duì)學(xué)生使用統(tǒng)計(jì)軟件的能力進(jìn)行鍛煉;另一方面,也對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況進(jìn)行鞏固.(三)通過(guò)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)提高統(tǒng)計(jì)軟件的使用.在計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)上開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),該教學(xué)模式是一種模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的數(shù)學(xué)教學(xué)模式.當(dāng)然,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度非???,計(jì)算機(jī)在教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍,統(tǒng)計(jì)軟件技術(shù)也非常成熟,采用統(tǒng)計(jì)軟件可進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算.所以,在學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力的培養(yǎng)中,要充分利用各種條件,對(duì)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要加以應(yīng)用,注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性,編寫(xiě)統(tǒng)計(jì)案例、制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱等.例如,數(shù)據(jù)擬合、統(tǒng)計(jì)推斷及數(shù)據(jù)模擬技術(shù)等方面的題目,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但能夠讓學(xué)生了解利用統(tǒng)計(jì)知識(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的過(guò)程,同時(shí)也提高了學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件的能力,促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)各類統(tǒng)計(jì)課程的理論知識(shí),提高其應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件解決實(shí)際問(wèn)題的能力.現(xiàn)階段,統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在諸多高校統(tǒng)計(jì)課程中得到應(yīng)用,也進(jìn)入到了教學(xué)大綱中,成為統(tǒng)計(jì)教學(xué)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié).當(dāng)然,在實(shí)際應(yīng)用中,也存在一些問(wèn)題:計(jì)算機(jī)機(jī)房容量有限,對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的推廣與普及有限制作用;部分統(tǒng)計(jì)教師對(duì)統(tǒng)計(jì)軟件的操作能力還需要提高;實(shí)驗(yàn)課課時(shí)偏少,與學(xué)生的實(shí)際需求不符;學(xué)生上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲嚴(yán)重.以上幾方面問(wèn)題是當(dāng)前存在的主要問(wèn)題,需要在以后的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中,不斷進(jìn)行完善與改進(jìn).

二、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模教學(xué)與科學(xué)研究

(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究.為使大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力得到提升,需要對(duì)大學(xué)生的實(shí)踐能力進(jìn)行培養(yǎng)與鍛煉.在教學(xué)工作開(kāi)展中,要求統(tǒng)計(jì)教師結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況與自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行編寫(xiě),其中包含數(shù)學(xué)軟件及數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容,主要對(duì)相關(guān)統(tǒng)計(jì)軟件的使用進(jìn)行介紹.受當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)的限制,實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材作為基礎(chǔ)課程的補(bǔ)充使用.目前,實(shí)驗(yàn)教材還需要不斷進(jìn)行完善,為了能夠使統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)二者能夠更好地結(jié)合,在對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置時(shí),劃分為基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性、探究性以及應(yīng)用性四部分實(shí)驗(yàn),四部分實(shí)驗(yàn)設(shè)置的目的是讓學(xué)生能夠循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí).基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生掌握數(shù)學(xué)計(jì)算基本操作,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)中的典型方法與基本思想,探究性實(shí)驗(yàn)是對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題的能力進(jìn)行培養(yǎng),應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)則是對(duì)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力進(jìn)行鍛煉.針對(duì)時(shí)間序列分析、多元統(tǒng)計(jì)、概率論及試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)等課程,均制定了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)大綱,并對(duì)課程的內(nèi)容、作業(yè)及考核方法等都進(jìn)行了規(guī)范.(二)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究.針對(duì)數(shù)學(xué)模型分析、處理及軟件等方面進(jìn)行了大量的研究與探索.部分高校在對(duì)大學(xué)生建模能力進(jìn)行培養(yǎng)時(shí),首先結(jié)合該高校學(xué)生數(shù)學(xué)建模參與現(xiàn)狀、科技創(chuàng)新能力等,在數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上與學(xué)校的幫助下,在生命科學(xué)、工程機(jī)械及經(jīng)濟(jì)管理等學(xué)科中,設(shè)置了一部分統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題,然后讓學(xué)生進(jìn)入開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室對(duì)這些課題進(jìn)行研究.所以,學(xué)校應(yīng)該為學(xué)生及教師提供統(tǒng)計(jì)建模研究的平臺(tái),對(duì)有統(tǒng)計(jì)建模需求的教師及學(xué)生的要求盡量給予滿足,將其科研任務(wù)全部放入到開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室內(nèi),由學(xué)生選擇性地去做.經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐,學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)軟件的實(shí)際操作能力與創(chuàng)新能力均得到了顯著的提高,也得到了大量的科研成果.(三)科研項(xiàng)目的申報(bào)與研究.對(duì)于高校數(shù)學(xué)教學(xué)來(lái)說(shuō),主要的任務(wù)就是教書(shū)育人,要想使學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力得到提高,就需要對(duì)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力及實(shí)踐動(dòng)手能力進(jìn)行鍛煉,因此,要求教師必須要樹(shù)立起科研的目標(biāo).如果教師的科研能力一般,那么也很難帶出高水平的學(xué)生.所以,對(duì)教師的科研能力進(jìn)行加強(qiáng)也是高校面臨的主要任務(wù).對(duì)于高校而言,應(yīng)該發(fā)揮自身的學(xué)科優(yōu)勢(shì),不斷尋找科研合作對(duì)象.由于統(tǒng)計(jì)建模在諸多學(xué)科內(nèi)都具有廣闊的應(yīng)用前景,如植物科學(xué)、生命科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理、園林管理等學(xué)科對(duì)統(tǒng)計(jì)建模都有直接的應(yīng)用,因此,可與此類學(xué)科合作,聯(lián)合申報(bào)合作項(xiàng)目,由統(tǒng)計(jì)教師參與到這些科研項(xiàng)目的研究中,使教師自身的科研實(shí)力得到提升,這樣才能在學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力的培養(yǎng)中給予更好的指導(dǎo).(四)建設(shè)統(tǒng)計(jì)系列教材.大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力的培養(yǎng)中,教材建設(shè)是工作中的重點(diǎn),為了能夠促使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)與用的能力和意識(shí)得到提升,諸多高校也都從概率統(tǒng)計(jì)課程內(nèi)容體系方面進(jìn)行了改革,建設(shè)了一系列的統(tǒng)計(jì)教材,包含數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、概率論與試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)、概率統(tǒng)計(jì)與SAS應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模方法、多元統(tǒng)計(jì)與SAS應(yīng)用等,這些教材與統(tǒng)計(jì)都密切相關(guān).在此類教材的編寫(xiě)中,更加注重的是理論與實(shí)際的聯(lián)系,結(jié)合案例,深入淺出地對(duì)統(tǒng)計(jì)建?;A(chǔ)知識(shí)、方法技巧等進(jìn)行講解.教材注重對(duì)學(xué)生用數(shù)學(xué)的能力和意識(shí)進(jìn)行培養(yǎng)與加強(qiáng),將大量的實(shí)際問(wèn)題引入到的教材中,讓學(xué)生通過(guò)例題與習(xí)題對(duì)數(shù)學(xué)進(jìn)行應(yīng)用,讓學(xué)生真正感受到數(shù)學(xué)有用.

三、依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽對(duì)統(tǒng)計(jì)建模進(jìn)行普及推廣

全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽每年一次,對(duì)數(shù)學(xué)應(yīng)用的發(fā)展具有極大的推動(dòng)作用.很多高校也都積極地參與到這一賽事中,當(dāng)然競(jìng)賽有成敗,有的院??赡苋〉昧溯^好的成績(jī),有的院校則成績(jī)不理想.對(duì)于成績(jī)不理想的院校來(lái)說(shuō),原因有很多,與院校自身的性質(zhì)有很大關(guān)系.以農(nóng)業(yè)院校為例,院校在優(yōu)化建模方面投入過(guò)多精力,但是對(duì)于農(nóng)業(yè)院校學(xué)生來(lái)說(shuō),與工科院校學(xué)生相比,在優(yōu)化建模與算法方面的差距相對(duì)較大,農(nóng)業(yè)院校學(xué)生在優(yōu)化建模與算法方面的訓(xùn)練本身比較少,但其在統(tǒng)計(jì)方面的基礎(chǔ)相對(duì)深厚.所以,在數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中,要揚(yáng)長(zhǎng)避短、轉(zhuǎn)變思想,將競(jìng)賽培訓(xùn)的重點(diǎn)放在統(tǒng)計(jì)建模方面,對(duì)學(xué)生進(jìn)行方差分析、假設(shè)檢驗(yàn)、灰色系統(tǒng)、回歸分析、模糊數(shù)學(xué)、時(shí)間序列分析及多元統(tǒng)計(jì)等方面的培訓(xùn),對(duì)Matlab及SAS軟件進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí).實(shí)踐證明,通過(guò)思想上的轉(zhuǎn)變,學(xué)生在競(jìng)賽中逐漸取得了較好的成績(jī),院校大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力也得到了整體性的提升.四、結(jié)語(yǔ)對(duì)大學(xué)生統(tǒng)計(jì)建模能力的提升,尤其是非工科院校數(shù)學(xué)建模工作,本文提出了相應(yīng)的建議,且具有收效大、見(jiàn)效快、成本低的特點(diǎn).但在實(shí)際應(yīng)用中,還需要正確處理以下幾方面的關(guān)系.(1)正確處理數(shù)學(xué)建模中優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)領(lǐng)域間的關(guān)系.任何一所院校在大學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力提升方面,都會(huì)盡可能地發(fā)揮出自身優(yōu)勢(shì),但同時(shí)也要對(duì)弱勢(shì)建模領(lǐng)域進(jìn)行兼顧,才能全面發(fā)展.(2)正確處理基礎(chǔ)數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)間的關(guān)系.由于數(shù)學(xué)屬于抽象思維的學(xué)科,很多學(xué)生在面對(duì)晦澀難懂、抽象的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)都感覺(jué)到痛苦,因此,在教學(xué)中引入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),可讓學(xué)生更好地對(duì)抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行理解.在實(shí)驗(yàn)課后,學(xué)生也普遍感覺(jué)知識(shí)更加直觀,也發(fā)現(xiàn)了其中的樂(lè)趣;而對(duì)于教師來(lái)說(shuō),因?yàn)榱?xí)慣了傳統(tǒng)教學(xué)模式,對(duì)實(shí)驗(yàn)課還有抵觸,要求管理者在教學(xué)與考試大綱改革中,加大數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,使數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)教學(xué)更好地融合.(3)正確處理統(tǒng)計(jì)建模教學(xué)與科研間的關(guān)系.?dāng)?shù)學(xué)教師科研匱乏是諸多高校存在的問(wèn)題,很多教師也認(rèn)為在教學(xué)與科研中,受精力的限制,無(wú)法兼顧.而科研與教學(xué)應(yīng)該是相符相承的,如果教師缺乏科研,則在講解基礎(chǔ)知識(shí)時(shí),只是單純地講解,無(wú)法引入案例,學(xué)生不知道知識(shí)如何應(yīng)用,學(xué)習(xí)興趣也會(huì)下降,學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力只是為了考試.因此,加強(qiáng)教師科研能力,并融入基礎(chǔ)教學(xué)中,能夠促使教學(xué)質(zhì)量的提升.

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作者:楊春華 楊 玲 單位:保山學(xué)院數(shù)學(xué)學(xué)院