R語言在統(tǒng)計學(xué)教學(xué)中的運用

　　統(tǒng)計學(xué)是收集、處理、分析、解釋數(shù)據(jù)并從數(shù)據(jù)中得出結(jié)論的科學(xué)。通過統(tǒng)計學(xué)方法，可以從數(shù)據(jù)中提取出有用的信息。當(dāng)前，我們正處于“信息爆炸”的時代，其表現(xiàn)為承載信息的數(shù)據(jù)以幾何級別增長。以金融市場為例。19世紀(jì)，金融數(shù)據(jù)是以天為單位記錄的，到了1984年，數(shù)據(jù)的抽樣頻率細到1分鐘甚至更小的時間單位；而從1993年開始，每筆交易的數(shù)據(jù)都會被記錄下來。需要處理的數(shù)據(jù)動輒達到GB甚至TB級別。這就將統(tǒng)計學(xué)和計算機科學(xué)緊密地聯(lián)系在了一起。面對一組數(shù)據(jù)，如果沒有計算機知識，即使有豐富的統(tǒng)計學(xué)知識，也無法進行分析。
　　認識到計算機知識對于統(tǒng)計學(xué)的重要性，近些年出版的統(tǒng)計學(xué)教材基本上都新增加了一部分內(nèi)容，即如何應(yīng)用計算機軟件實現(xiàn)教材上講授的統(tǒng)計學(xué)方法。大量的教學(xué)論文也在探討計算機和相關(guān)軟件對于統(tǒng)計學(xué)教學(xué)的輔助作用。鑒于Excel軟件統(tǒng)計功能易學(xué)易用的特點，大部分教材都選擇了該軟件。然而，從本質(zhì)上來說，Excel是一款電子表格軟件，而非專門的統(tǒng)計軟件。它僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的統(tǒng)計功能，雖然，對于統(tǒng)計學(xué)這門課程所授的基本知識來說已經(jīng)足夠了，但是如果學(xué)生以后想要在統(tǒng)計學(xué)方面繼續(xù)學(xué)習(xí)的話，就會發(fā)現(xiàn)Excel力不從心，只能學(xué)習(xí)新的統(tǒng)計軟件。因此，Excel并不是一個好選擇，應(yīng)該選擇一款簡單的、功能強大的統(tǒng)計學(xué)專業(yè)軟件。R語言就是這樣一款軟件。
　　1　R語言的優(yōu)勢
　　R是基于S語言的一個GNU項目，本來是由來自新西蘭奧克蘭大學(xué)的Ross Ihaka和Robert Gentleman開發(fā)，現(xiàn)在由“R開發(fā)核心團隊”負責(zé)開發(fā)。R語言具有以下優(yōu)點：(1)R語言是免費的，可以從網(wǎng)上自由下載；(2)R語言內(nèi)建豐富的統(tǒng)計函數(shù)，并且統(tǒng)計功能可以通過安裝套件(Packages)進一步增強，(3)R語言有優(yōu)秀的內(nèi)在幫助系統(tǒng)和活躍的社區(qū)，可以幫助用戶輕松解決問題；(4)R語言有強大的畫圖功能，制圖具有印刷的質(zhì)素；(5)R語言也可以用于矩陣計算和系統(tǒng)仿真，其分析速度可比美GNU Octave甚至商業(yè)軟件MATLAB；(6)R語言的代碼是公開的，用戶既可以查看統(tǒng)計函數(shù)的代碼，學(xué)習(xí)如何實現(xiàn)相關(guān)統(tǒng)計功能，也可以在原函數(shù)的基礎(chǔ)上進行修改，實現(xiàn)自己所需的統(tǒng)計功能。
　　2　R語言在統(tǒng)計學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
　　2.1用R語言中的函數(shù)實現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)中講授的統(tǒng)計方法，從而將統(tǒng)計學(xué)的基本理論與R語言的實踐結(jié)合在一起
　　整個統(tǒng)計學(xué)的研究過程可以分為五個階段：收集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)解釋，得到結(jié)論。統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)就是按照這五個階段的順序依次展開的。而R語言主要應(yīng)用在處理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)階段。處理數(shù)據(jù)階段，主要包含數(shù)據(jù)的預(yù)處理、數(shù)據(jù)的整理和數(shù)據(jù)的圖形顯示三方面內(nèi)容。而對于分析數(shù)據(jù)階段，多數(shù)統(tǒng)計學(xué)教材會講授數(shù)據(jù)的概括性度量、參數(shù)估計、假設(shè)檢驗、方差分析、線性回歸等基本方法。在每講授完一種統(tǒng)計方法之后，應(yīng)以某組數(shù)據(jù)為例，給學(xué)生展示用R語言中的哪些函數(shù)可以實現(xiàn)這種方法。例如：在數(shù)據(jù)的圖形顯示部分，主要講授了條形圖、餅圖、直方圖、莖葉圖、箱線圖、散點圖等圖示方法。在R語言中，這些圖示方法可以用barplot()、pie()、hist()、stem()、boxplot()、plot()等函數(shù)來實現(xiàn)。在展示如何使用這些函數(shù)的時候，應(yīng)著重講解函數(shù)中重要的參數(shù)和返回值。例如，在R語言中，沒有求解頻數(shù)分布的專用函數(shù)，這一功能是由畫直方圖的函數(shù)hist()來實現(xiàn)的。當(dāng)hist()函數(shù)運行完后，頻數(shù)分布的結(jié)果作為返回值的一部分存儲在變量“coutlts”中。
　　2.2組織學(xué)生使用實際數(shù)據(jù)進行練習(xí)，作為課堂教學(xué)的補充
　　統(tǒng)計學(xué)教學(xué)的一個主要目標(biāo)就是讓學(xué)生能夠使用課上所學(xué)的統(tǒng)計方法和軟件從實際數(shù)據(jù)中抽取出有用信息。實現(xiàn)這一目標(biāo)的最有效的方法就是上機練習(xí)。R語言中內(nèi)置了大量數(shù)據(jù)供用戶學(xué)習(xí)統(tǒng)計方法時使用。這些數(shù)據(jù)可以通過data()函數(shù)查看和調(diào)用。可以讓學(xué)生自由組隊，2～3人一隊，每隊選取一組數(shù)據(jù)進行分析。隊員們可以相互討論，分工合作，共同完成統(tǒng)計工作。通過這種方式，既能鍛煉學(xué)生分析問題解決問題的能力，又能培養(yǎng)他們團隊合作的精神。
　　R語言在統(tǒng)計學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，將抽象的統(tǒng)計學(xué)理論和具體的統(tǒng)計學(xué)實踐聯(lián)系起來，使得統(tǒng)計學(xué)的學(xué)習(xí)由枯燥乏味變得趣味盎然。今后針對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，我們將繼續(xù)完善這一教學(xué)方式，使學(xué)生能夠成為兼?zhèn)浣y(tǒng)計理論思想與統(tǒng)計實踐能力的實用型人