適應大數(shù)據(jù)時代的統(tǒng)計學教學內(nèi)容改進探討

摘 要：文章首先闡明統(tǒng)計學與大數(shù)據(jù)的密切關系，提出Excel是統(tǒng)計學課程中最為合適的輔助軟件，再從統(tǒng)計學教學內(nèi)容與大數(shù)據(jù)相關的三個基礎部分：統(tǒng)計特征值分析、相關分析和回歸分析和時間序列分析，對課堂中教學內(nèi)容改進方向進行思考。

關鍵詞：統(tǒng)計學;大數(shù)據(jù);Excel;應用型人才;大學教學

一、與時俱進，將大數(shù)據(jù)內(nèi)容融于統(tǒng)計學課堂

隨著時間的推移，大數(shù)據(jù)技術的不斷發(fā)展，對于大多數(shù)人來說“大數(shù)據(jù)（Big Data）”已經(jīng)不再是一個陌生的概念，各行各業(yè)都在開拓創(chuàng)新，努力跟上大數(shù)據(jù)時代的潮流。統(tǒng)計分析方法是大數(shù)據(jù)中重要的處理分析手段，掌握統(tǒng)計學知識是理解大數(shù)據(jù)分析過程及分析結果的基礎。不論數(shù)據(jù)分析、經(jīng)濟管理還是生物醫(yī)療相關專業(yè)，不論是數(shù)理統(tǒng)計學、經(jīng)濟統(tǒng)計學還是生物統(tǒng)計學方向，但凡是統(tǒng)計學課程都有必要在教授專業(yè)知識的過程中給學生講解其中哪些內(nèi)容與大數(shù)據(jù)緊密相關，大數(shù)據(jù)在相應行業(yè)中的應用案例，并說明這些知識在其中起到了什么樣的作用。

許多老師會在第一堂課上給學生們推薦一些課程相關書目，以供學生在課余生活中充實自身的知識。除了專門的統(tǒng)計學教材或統(tǒng)計學非教材讀物外，其實大數(shù)據(jù)相關的科普讀物和紀錄片也是非常適合在統(tǒng)計學課程上推薦的。讀物方面如大數(shù)據(jù)時代奠基之作，伊恩·艾瑞斯 （Ian Ayres）的《大數(shù)據(jù)時代思維與決策（Super Crunchers ：Why Thinking by Number is the New Way to Be Smart）》，其中有涉及到許多統(tǒng)計學方面的知識;紀錄片方面如央視出品的國內(nèi)首部大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)題材紀錄片《大數(shù)據(jù)時代》，這是很好的科普向紀錄片，適合給對統(tǒng)計學、對大數(shù)據(jù)還沒有太多接觸的學生們學習。統(tǒng)計學是一門基礎性科學，課程多是安排在大一學習，從沒有過多晦澀的專業(yè)性知識開始了解統(tǒng)計學課程能使學生更好的接受未來的學習。

二、統(tǒng)計學教學內(nèi)容與大數(shù)據(jù)相關的三個基礎部分

如今大數(shù)據(jù)分析工具多種多樣，如Microsoft HDInsight、 Skytree、Spark等一些頂級大數(shù)據(jù)分析工具，對于非與數(shù)據(jù)相關的專業(yè)來說，未來工作上去做專門數(shù)據(jù)分析的概率也小，因此課堂中并不太需要接觸這類工具。不過既然設置了統(tǒng)計學這門課程的專業(yè)，那此方向的工作就肯定是會和數(shù)據(jù)（或者說數(shù)字）打交道，綜合考慮，我認為對于不論是統(tǒng)計學專業(yè)或非統(tǒng)計專業(yè)的學生來說，統(tǒng)計學課程中用Excel軟件作為數(shù)據(jù)分析工具來輔助課堂講解都是合適的：因為如果是統(tǒng)計專業(yè)的學生，他們有其他專門的統(tǒng)計軟件課程，所以在統(tǒng)計學這門基礎課上是否要根據(jù)專業(yè)統(tǒng)計軟件來授課并不是必須的;而非統(tǒng)計學專業(yè)的學生，專業(yè)上是不需要做數(shù)據(jù)分析工作的，但是又需要對數(shù)據(jù)分析有一定的了解，所以專業(yè)性比較強的數(shù)據(jù)分析軟件就并不太適合。Excel作為非常普遍、廣泛應用在各個公司中的基礎辦公軟件，又有很好的數(shù)據(jù)分析功能，顯然是一個相當合適作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析入門的選擇。

（一）統(tǒng)計特征值分析

統(tǒng)計特征值分析屬于描述統(tǒng)計的部分，其中內(nèi)容主要包括統(tǒng)計平均數(shù)分析和標志變動度分析，要求學生掌握眾數(shù)、分位數(shù)、平均值的計算公式及應用和標志變異分析的各種方法，包括標準差和變異系數(shù)的應用。

音樂軟件是根據(jù)什么來進行每日推薦的？怎樣能保證球隊獲得高分？統(tǒng)計特征值能幫助我們回答這些問題，這些指標的運用也是統(tǒng)計學中對最基礎的數(shù)據(jù)分析手段。課堂中，除了講明這些統(tǒng)計特征值的具體運算過程及其含義，還可以根據(jù)Excel向?qū)W生進行操作演示，使學生掌握應用Excel工具軟件計算各種平均指標和變異分析指標。首先，可通過Excel中的函數(shù)進行快速運算，常用函數(shù)有MEDIAN函數(shù)、MODE函數(shù)、VAR函數(shù)、STDEV函數(shù)、FREQUENCY函數(shù)等等。其次，Excel的數(shù)據(jù)處理除提供很多統(tǒng)計函數(shù)外，還提供應用“數(shù)據(jù)分析”工具來進行數(shù)據(jù)分析的功能。使用這個工具必須加載相應的宏后才能使用，可在 “加載宏”對話框窗口中，分別勾選“分析工具庫”“分析工具庫-VBA”選項，就可運行數(shù)據(jù)分析工具中的“方差”、“協(xié)方差”、“描述統(tǒng)計”進行分析。

（二）相關分析和回歸分析

相關分析是研究兩個或兩個以上處于同等地位的隨機變量間的相關關系的統(tǒng)計分析方法，回歸分析是確定兩種或兩種以上變量間相互依賴的定量關系的一種統(tǒng)計分析方法。相關分析側(cè)重于發(fā)現(xiàn)隨機變量間的種種相關特性，回歸分析則側(cè)重于預測。

相關關系在大數(shù)據(jù)時代是非常被看重的，也是極具價值的，在大數(shù)據(jù)時代來臨前很久，相關關系就已經(jīng)被統(tǒng)計學家證明在許多領域都是有極大用途的。然而，由于過去互聯(lián)網(wǎng)、計算機等等的技術還沒達到現(xiàn)在的水平，許多數(shù)據(jù)難以收集且費時費力，能運用的數(shù)據(jù)量少，相關分析沒有被很好的重視起來。如今相關關系和回歸分析在大數(shù)據(jù)中的應用已經(jīng)非常普遍，比如，零售企業(yè)可以監(jiān)控客戶在店內(nèi)的走動及選擇商品的情況，將得到的數(shù)據(jù)與交易記錄結合以此來分析，從而指導商品銷售及貨品的擺放; 音樂元數(shù)據(jù)公司Gracenote擁有通過采用智能手機和平板電腦內(nèi)置的麥克風識別用戶電視或音響中播放的歌曲的技術，除此之外還能檢測掌聲或噓聲等反應，甚至還能檢測用戶是否調(diào)高了音量，根據(jù)這些數(shù)據(jù)就可以研究用戶真正喜歡的歌曲，聽歌的時間和地點。

課堂中需要給學生講明白相關分析和回歸分析的意義，要求學生掌握相關圖的繪制和相關表的編制，直線相關系數(shù)和非直線相關系數(shù)的計算，如何判斷現(xiàn)象之間的相關類型，以及回歸方程的建立。使學生能提高分析問題和解決問題的能力，若在工作中接觸到大數(shù)據(jù)中的此類分析時，能明白其中原理而游刃有余。在計算方面，沒有必要去要求學生通過計算器甚至是筆算去完成相關系數(shù)的計算，而應使學生能應用Excel進行相關系數(shù)的計算和回歸分析。對于相關分析可以直接利用Excel相關系數(shù)函數(shù)CORREL（相關）或PERSON（皮爾遜積距相關系數(shù)），也可運行數(shù)據(jù)分析工具中的“相關系數(shù)”進行分析。其次，回歸分析按照不同的標準有不同的分類，對應的函數(shù)也不同，常用的函數(shù)LINEST函數(shù)、SLOPE函數(shù)、INTERCEPT函數(shù)、FORECAST函數(shù)等，也可運行數(shù)據(jù)分析工具中的“回歸”進行分析。

（三）時間序列分析

時間序列分析就是發(fā)現(xiàn)一組時間序列數(shù)據(jù)的變動規(guī)律并用于預測的統(tǒng)計技術，常用于銷售預測，通過將銷售分解為趨勢、周期、時期和不穩(wěn)定因素四部分來進行分析預測。時間序列數(shù)據(jù)是最為常見的一類數(shù)據(jù)，是在不同時間上收集到的數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)是按時間順序收集到的，用于描述現(xiàn)象隨時間變化的情況，比如，描述服務器運行狀況的Metrics數(shù)據(jù)、企業(yè)銷售數(shù)據(jù)、匯率、股價、氣象和天文數(shù)據(jù)等等。

時間序列模型也常用于電力大數(shù)據(jù)分析。智能電網(wǎng)如今已經(jīng)做到了終端，也就是所謂的智能電表，智能電能表能采集多種參數(shù)，包括頻率、電壓、電流等。智能電表的應用更方便了時序數(shù)據(jù)的收集，產(chǎn)生巨大的可分析數(shù)據(jù)量。通過電網(wǎng)可以每隔一定時間制動收集一次數(shù)據(jù)，由此形成的時序數(shù)據(jù)可以用來預測客戶的用電習慣及未來一定時間里整個電網(wǎng)的可能用電量。

時間序列預測法其實是一種回歸預測方法，在Excel中做時間序列分析，可以直接利用上文“相關分析和回歸分析”中提及的函數(shù)進行運算。另外，也可運行數(shù)據(jù)分析工具中的“移動平均”、“指數(shù)平滑”進行分析。課堂中使學生掌握時間序列的種類和編制原則，以及時間序列的各種分析指標，預測方法可結合Excel向?qū)W生們介紹直線趨勢模型、二次拋物線模型、指數(shù)曲線模型等。

三、結語

許多統(tǒng)計學教材中的案例已十分老舊，部分經(jīng)典的案例仍可再課堂中使用，同時統(tǒng)計學教師也需要時刻關注時代的發(fā)展，注意及時了解跟上時代的現(xiàn)實案例，能在課堂中及時給學生補充新的信息，以保證學生能在有限時間的課堂中真正從中學習到與時俱進的有用知識。另外，建議統(tǒng)計學課程安排在每位學生都能有一臺電腦的機房上課，這樣方便學生在老師用Excel演示完課程內(nèi)容所對應的操作后，學生們能自己在電腦上及時鞏固相應操作。

參考文獻

[1] 伊恩.艾瑞斯.大數(shù)據(jù)思維與決策[M].人民郵電出版社，2014.

[2] http：//tv.cctv.com/2019/07/02/VIDAFtTIeFx0X2b1MO1j8n

7d190702.shtml

[3] Rice J A. Mathematical Statistics and Data Analysis 3rd edition[M].Wadsworth，2007.

基金項目：本文為廣州工商學院2018年度校級質(zhì)量工程項目“大數(shù)據(jù)與應用型本科統(tǒng)計學相兼容的教學模式創(chuàng)新研究”（編號：ZL20181121 ）及廣州工商學院2018年度統(tǒng)計學重點課程項目（編號：2018KC-008）的階段性研究成果。

作者簡介：張?zhí)焓妫?992- ），女，漢族，江西信豐人，碩士研究生，講師，研究方向：統(tǒng)計方法與數(shù)據(jù)分析。