基于PBL的本科統(tǒng)計學教學試驗研究

趙輝 徐琛梅 郭科 白林

摘 要：傳統(tǒng)教學方式在本科統(tǒng)計學教學中已經不太適應新教改的要求，而基于問題的學習PBL是一種比較流行的新的教學方式。利用數(shù)學建模的有益平臺，對某高校工程類本科生統(tǒng)計學課程進行PBL課程設計和教學實驗，并通過問卷調查和對照組的比較分析進行了教學質量和效果評價，得出在本科統(tǒng)計學課程中探索和推廣PBL教學模式是有學生基礎和發(fā)展前景的。

關鍵詞：PBL；本科統(tǒng)計學；數(shù)學建模；教學實驗

中圖分類號：G642.421文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2012）01-0196-02

1 高校統(tǒng)計學教學存在的問題

統(tǒng)計學作為高等教育的一門基礎學科，在理、工、農、醫(yī)以及經管、教育類專業(yè)是一門廣泛性的基礎平臺課，包括概率論與數(shù)理統(tǒng)計（統(tǒng)計學的理論型基礎部分）和專業(yè)統(tǒng)計學（統(tǒng)計學的應用型實踐部分）。但長期以來，統(tǒng)計學沒有像其他公共課，如高等數(shù)學、大學外語等基礎平臺課那樣得到充分的認識和應有的重視。

與此同時，國內大中專院校統(tǒng)計學的教學幾乎還沿循傳統(tǒng)的LBL（Lecture-Based-Learning）講述式教學方式，如今高校教師已經慢慢的淡化了單純的舉例講解教學模式，推廣和發(fā)展了CAI多媒體輔助教學手段，不過基本的教學方式還是典型的填鴨式教育，其本質并未隨著社會的進步而有更為顯著的發(fā)展。

2 PBL教學模式簡介

2.1 歷史發(fā)展

以問題為導向的教學方法PBL（problem-based learning），是基于現(xiàn)實世界中以學生為中心的教育方式，1969年由美國的神經病學教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學首創(chuàng)，目前已成為國際上較為流行的一種教學方法。

與傳統(tǒng)的以講述為基礎的LBL教學法有很大不同，PBL強調以學生的主動學習為主；PBL將學習與更大的任務或問題掛鉤，使學習者投入于問題之中；設計真實性任務，強調把學習設置到復雜、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作協(xié)調來解決問題，從而感知隱含在問題背后的社會科學知識，形成自主學習的能力、協(xié)作配合的精神和解決問題的技能。

2.2 國內研究現(xiàn)狀及問題

PBL教學法在西方的教育中已取得良好的教學效果，是西方主流教學模式之一。以此類教學法出名的包括荷蘭頂級大學馬斯特里赫特大學等世界著名院校。在我國，自20世紀90年代以來，國內多所院校在本科生和研究生教學中對PBL教學法進行了卓有成效的嘗試和探索，首先是從醫(yī)學教育領域開展，然后漸漸的推廣到了其他課程，同樣也取得了較好的效果。

與此同時，PBL教學法在教學實踐中存在的一些問題也逐漸被提出，如PBL教學法不能完全適應國內現(xiàn)行高等教育這一國情，大學新生因長期受應試教育和分本位等因素的影響，對新興教學模式的認知以及對師生角色轉換的適應性上存在一定的障礙，這也使得PBL這種具有先進理念的教學模式的效果大打折扣。但隨著近年來大學生數(shù)學建模的深入人心，高校本科生廣泛參與隊員選拔、知識培訓和活動競賽，有了這樣一個良好的平臺，在本科統(tǒng)計學課程中引入PBL教學法是值得教學實驗和探索研究的。

2.3 統(tǒng)計學教學中PBL可行性問題

作為課程的主題，人們的日常生活和一切社會生活都離不開統(tǒng)計。英國統(tǒng)計學家哈斯利特說：“統(tǒng)計方法的應用是這樣普遍，在我們的生活和習慣中，統(tǒng)計的影響是這樣巨大，以致統(tǒng)計的重要性無論怎樣強調也不過分?！鄙踔劣械目茖W有還把我們的時代叫做“統(tǒng)計時代”。

而統(tǒng)計學課程體系中所包含的概率論知識以及數(shù)據(jù)分析就與日常生活息息相關.本科生受中學概率的熏陶，以及數(shù)據(jù)庫和計算機的吸引，由教師合適的設定案例和身邊問題的啟發(fā)下，PBL的教學方式就水到渠成。

數(shù)學建模是在20世紀60年代進入西方大學的，我國幾所大學也在20世紀80年代初將數(shù)學建模引入課堂。數(shù)學建模強調的就是發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、分析問題和解決問題，在三個同學的小組配合中發(fā)揮更大的作用，和PBL學習方式是一樣的，而作為數(shù)學建模的培訓和參與方式也和PBL如出一轍。隨著高校數(shù)學建模競賽知名度的提高，參賽隊伍也隨之迅猛擴大，而這種教學和學習方式也會深入人心，也為在普通的教學中進行PBL模式的推廣作了前期的宣傳和鋪墊。

筆者有幸作為數(shù)學建模指導團隊的參與人，從2006年開始一直持續(xù)參與統(tǒng)計學教學和數(shù)學建模的助教工作，所以對于數(shù)學建模比賽的模式和賽題有了更多的思考，是否可以借助這個平臺，相應的學習認知方式來改進或者更新現(xiàn)有的高校統(tǒng)計學公共課的教學方式和教學效果。這樣的可行性實踐是值得探索和嘗試的。

2.4 開展PBL教學的實踐方式

開展具體的PBL教學實踐活動主要包括問卷調查及班級選擇、問題設計及教學實踐和教學考核及效果評價三個階段。

2.4.1 問卷調查及班級選擇

在課程開始之前，我們選擇了即將開始統(tǒng)計學課程的本科二年級土木工程專業(yè)、通信工程專業(yè)和金融數(shù)學專業(yè)的487人進行了問卷調查，見表1。

通過問卷調查，可知46.41％的學生“不了解統(tǒng)計學”，46.0％的學生“了解大學生數(shù)學建模競賽”，82.14％的學生“希望教師補充社會案例”，73.92％的學生“希望進行互動式學習”。

測試的教學班最終選擇為2010級土木工程方向的124人，2個教學班。

2.4.2 問題設計及教學實踐

統(tǒng)計學課程的內容主要包括問卷設計、概率分布、假設檢驗和應用分析四部分，下面簡單給出幾個部分的問題設計。

在統(tǒng)計學的第一部分：問卷調查的設計，可以在課程起初留下作業(yè)，讓大家每三人一組設計一個有關大學生旅游消費方式的問卷調查，要求自我完成問卷制作和數(shù)據(jù)搜集，然后進行匯總和評比，然后在正式的課堂上，利用理論教材對問卷設計的基本要求和順序進行一一說明，讓大家逐漸的理解自己設計的問卷的缺陷，為什么同樣的問卷調查結果卻良莠不齊、響應率差別大、樣本是否具有代表性等疑問。通過互動交流和自我審視，學生會逐漸明白問卷設計的重要性和關鍵點，也體會到了統(tǒng)計學的有趣和難度。

在統(tǒng)計學的第二部分:概率知識，這部分相比較而言是易懂的，在課程開始之前留下任務，發(fā)動學生進行生活中的概率常識的搜集和展示工作，來鼓勵大家對高中知識的回憶和再利用，并且增加概率知識和社會生活的關聯(lián)度理解，其中老師可以推薦幾個搜索的渠道，比如網(wǎng)絡、紀錄片和書籍等。在正式的課堂中，可以組織一部分準備比較充分的學生進行課堂演示，還可以通過情景劇表演來展示自己所搜集或發(fā)現(xiàn)到的概率常識。而老師也可以適時的播放Discovery系列紀錄片“現(xiàn)實生活中的概率知識知多少？”，在充分的刺激和誘因下，學生的潛在學習能力和探索能力會不斷的被挖掘出來。

在統(tǒng)計學的回歸分析部分，可以首先提出疑問：“什么是回歸？”“GALTON先生是怎樣的一個人？”“生活中還有什么問題可以用回歸來解決呢？”鼓勵大家利用各種方式進行查詢，來了解回歸分析的定義、由來、數(shù)學原理、案例分析和計算機的操作，同樣通過GALTON先生的生平和貢獻，可以進一步進行美育和德育熏陶，塑造青年學生的社會良知和培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)真理的科學精神。

2.4.3 教學考核及效果分析

通過測試班一個學期的統(tǒng)計學學習，在課程結束的最后進行了第二次問卷調查，見表2，可以發(fā)現(xiàn)有91.79％的學生“肯定PBL探索教學方式”，79.88％學生“希望以后繼續(xù)使用這種教學方法”，84.39％的學生“對授課教師滿意”，57.08％“愿意參加大學生數(shù)學建模競賽”。

同時，期末2個教學班的統(tǒng)計學考核成績基本呈現(xiàn)正態(tài)分布，和其他仍然采用LBL教學方式的對照組教學班成績大同小異，沒有顯著差異，這也說明雖然PBL的教學方式比較生動有趣，但是作為新生的課堂名詞，在初期探索階段仍有很大的改良和進步空間，另外一方面，我們慣有的考核方式仍然是以筆試為主，而采用PBL教學所獲得的動手和實踐能力并沒有得到驗證，這個仍需要進行進一步的試驗和分析。

3 總結

PBL教學法為學生們提供了一個從不同角度觀察問題的機會，不僅提高了學生的科學素養(yǎng)，也利于職業(yè)探索、社會責任感的培養(yǎng)，彌補了應試教育在高校人才培養(yǎng)中的缺陷和不足，易獲得本科生及社會的認可。

總之，PBL教學法是一種嶄新的教育理念，它的先進性、科學性值得借鑒，但如何與我國現(xiàn)有的本科生教育模式相融合，進一步建立符合我國本科生教育特點的教學新模式將是PBL 研究的重要課題。

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