教育現(xiàn)代化形勢下R語言教學(xué)的探索與實踐
——以湖北文理學(xué)院信息與計算專業(yè)為例

池召艷

(湖北文理學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，湖北 襄陽 441053)

《中國教育現(xiàn)代化2035》[1]提出了全面落實立德樹人根本任務(wù)，廣泛開展理想信念教育，厚植愛國主義情懷，加強品德修養(yǎng)；強化實踐動手能力、合作能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式，推行啟發(fā)式、探究式、參與式、合作式等教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力等。這些政策的制定為人才培養(yǎng)指明了方向，也為具體教學(xué)工作提出了明確的目標(biāo)和要求。為此，高校教師要認(rèn)真領(lǐng)會新形勢下我國高等教育的新特征、新要求，充分認(rèn)識和理解新形勢下人才培養(yǎng)的時代價值與內(nèi)涵，從而推動高等教育的發(fā)展再上一個新臺階。

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，各行各業(yè)越來越重視對數(shù)據(jù)的管理和分析，對數(shù)據(jù)分析人才的需求也在不斷增加[2]。而R語言軟件可以完成幾乎任何類型的數(shù)據(jù)分析工作，并且擁有各種各樣的可視化模塊與優(yōu)美的制圖功能[3]。其最大的優(yōu)點是讓用戶能夠使用全球所有優(yōu)秀的統(tǒng)計軟件包，并且提供數(shù)據(jù)處理環(huán)境?；赗軟件的開放軟件包，大家可以十分方便地直接調(diào)用函數(shù)實現(xiàn)計算功能。所以目前很多本科高校的統(tǒng)計學(xué)專業(yè)、數(shù)據(jù)計算專業(yè)等大多采用以R語言為主，其它數(shù)據(jù)分析軟件為輔的教學(xué)策略。

“R語言”課程作為一門理論和實踐要求都很高的科目，在教學(xué)中還存在許多類似其他軟件教學(xué)中出現(xiàn)的問題，諸如只重視對課程知識的傳授，而忽視對學(xué)生德育的培養(yǎng)[4]；理論教學(xué)和實驗教學(xué)脫節(jié)[5]；教學(xué)形式單一；評價方式老化等。為此，本文將以現(xiàn)代教育理論為導(dǎo)向，通過在教學(xué)中加強立德樹人，改變教學(xué)方式，豐富教學(xué)手段，與企業(yè)合作，改進(jìn)教學(xué)評價方式等措施，對教育現(xiàn)代化形勢下的“R語言”教學(xué)進(jìn)行了探索和實踐。

1 在教學(xué)中融入思政元素，全面落實立德樹人根本任務(wù)

2016年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強和引進(jìn)新形勢下高校思想政治工作的意見》[6]提出堅持全員、全過程、全方位育人的要求，提出要將思想價值引領(lǐng)貫穿教育教學(xué)全過程和各環(huán)節(jié)。這就要求所有專業(yè)課程都要與思想政治課程密切結(jié)合，同向同行，形成思政教育協(xié)同效應(yīng)。為此，“R語言”課程必須按照教育現(xiàn)代化的要求，用新時代的中國特色社會主義思想鑄魂育人，與“思政課程”同向同行，從而在知識傳授和能力培養(yǎng)的同時完成對學(xué)生的價值塑造。在教學(xué)實踐中，充分結(jié)合課程自身的特點，深入挖掘該課程所蘊含的思想政治教育元素，合理融入思想政治教育。具體做法如下。

1.1 把時政熱點、突發(fā)事件等融入課堂教學(xué)

例如將2020年初全國人民關(guān)注的“新型冠狀病毒肺炎防疫戰(zhàn)”作為時事思政元素，全國人民團結(jié)一致，醫(yī)生、護士、軍人抗疫前線偉大付出，共產(chǎn)黨員模范帶頭為人民服務(wù)不怕犧牲，科研工作者夜以繼日工作等，都在這次無硝煙的戰(zhàn)場上表現(xiàn)得淋漓盡致。為此，可以在學(xué)習(xí)字符型向量的創(chuàng)建時，要求學(xué)生列舉出在此次疫情中做出突出貢獻(xiàn)的3個人的姓名組成字符串，同時鼓勵學(xué)生向他們學(xué)習(xí)，永攀高峰、大膽創(chuàng)新，為國家、為人類社會的進(jìn)步和發(fā)展作出貢獻(xiàn)。在學(xué)習(xí)基本圖形時，讓學(xué)生自己查找3個國家的疫情數(shù)據(jù)(比如感染人數(shù)、死亡人數(shù)等)與我國進(jìn)行比較，自選一種合適的圖形(如折線圖、條形圖、直方圖、餅圖等)表現(xiàn)出來。在此過程中，學(xué)生們不僅熟練掌握了這些圖形的畫法，也通過與其他國家的比較更深刻地體會到我國在這次抗擊疫情中的突出表現(xiàn)，從而對自己的國家有信心，對共產(chǎn)黨有信心，進(jìn)而激發(fā)愛國熱情。從而激勵自己學(xué)好專業(yè)知識，做好社會主義的接班人，為國家做出自己的貢獻(xiàn)。

圖1 利用條形圖表示進(jìn)步與退步的差距

1.2 結(jié)合實際案例宣揚正能量

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，設(shè)計與之適應(yīng)的案例，在案例中恰當(dāng)?shù)厝谌胨颊?。如在R基礎(chǔ)語法的實踐課上引入“好好學(xué)習(xí)，天天向上”的案例[7]。“好好學(xué)習(xí)，天天向上”，這是同學(xué)們耳熟能詳?shù)拿飨?jīng)典語錄，但“天天向上”的效果到底如何呢？為此，可以讓學(xué)生動手編程實現(xiàn)如下問題：假如能力值的基數(shù)記為1，如果好好學(xué)習(xí)一天，能力值相比前一天提高1‰；如果沒有學(xué)習(xí)，能力值相比前一天下降1‰。那么一年以后好好學(xué)習(xí)與沒有學(xué)習(xí)的同學(xué)能力值相差多少呢？在介紹R語言的語法規(guī)則時，就可以讓學(xué)生通過編程來得出答案，進(jìn)步的力量竟然是之前的1.44倍，而退步后的能力值只是原來的0.69。數(shù)字的對比，讓學(xué)生們對這句經(jīng)典語錄有了更深刻的認(rèn)識。在學(xué)到基本圖形后，讓他們把這個結(jié)果用條形圖表現(xiàn)出來，并結(jié)合圖形初階學(xué)習(xí)的內(nèi)容，給圖形添加文本，添加能力值的基準(zhǔn)線等(如圖1)。

通過引入這樣一個簡單的案例，不僅讓學(xué)生們練習(xí)了R語言中的基本語法、圖形初階和基本圖形這三部分相關(guān)內(nèi)容，還通過圖形的對比，讓他們更加形象生動地看到了學(xué)習(xí)如“逆水行舟、不進(jìn)則退”的道理。

1.3 將規(guī)矩與底線教育、職業(yè)道德和法律觀念融入課程教學(xué)

R語言作為一門計算機語言，有其自身的語法規(guī)則，編寫過程必須遵守，否則會出現(xiàn)警告、異常，甚至出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致程序無法運行。這充分地說明了遵守規(guī)則的重要性[8]?！安灰砸?guī)矩 無以成方圓”，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生在校園里要嚴(yán)格遵守校規(guī)校紀(jì)，在社會上更要遵守法律法規(guī)，否則就會付出慘重的代價。教育學(xué)生在將來的生活、學(xué)習(xí)和工作中要增強法律意識，做事要三思而后行，不能心存僥幸，守法和違法只是一念之差。特別是在未來的工作中，可能會遇到有關(guān)數(shù)據(jù)分析的職業(yè)道德問題。比如，故意忽視客觀環(huán)境對數(shù)據(jù)采集的影響，只給出具有統(tǒng)計顯著性的結(jié)果，而忽視數(shù)據(jù)分析的假設(shè)條件；故意混淆因果關(guān)系與相關(guān)關(guān)系，掩飾所用的數(shù)據(jù)分析方法可能存在的問題和缺陷，更有甚者根據(jù)客戶的需要選擇變量和數(shù)據(jù)，從而得出其需要的結(jié)果[9]。

1.4 注重面向個人，用心掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況

教學(xué)過程不是教師單方面的知識傳授，而是教師與學(xué)生之間信息溝通的過程。如果教師用心關(guān)愛每個學(xué)生，則學(xué)生自然而然地會認(rèn)可老師，從而認(rèn)真學(xué)習(xí)，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。比如對布置的作業(yè)認(rèn)真批改并分類整理，從中發(fā)現(xiàn)每一名學(xué)生的特點，及時、公開、經(jīng)常性地表揚他們的正確行為、創(chuàng)新思想。對于進(jìn)度比較慢、學(xué)習(xí)狀態(tài)不佳的學(xué)生可采取單獨督促、私下交流的方式為其排憂解難、答疑解惑，培養(yǎng)學(xué)生自尊、自信、自強的優(yōu)秀品質(zhì)。

2 實施“理論與實驗一體化”的教學(xué)

由于受到時間和空間的制約，當(dāng)前很多院校的軟件類教學(xué)仍廣泛采用理論課與實驗課分開上的方式，即在教室運用多媒體完成理論課的講授，后期在實驗室進(jìn)行實驗教學(xué)，這種教學(xué)方式會讓老師的理論講解與學(xué)生的實踐驗證相脫節(jié)，甚至由于理論課與實驗課的安排未必緊湊，導(dǎo)致學(xué)生上實驗課時往往對理論課所學(xué)的知識已經(jīng)遺忘大半，教學(xué)效果大打折扣。為此學(xué)校采取理論與實驗一體化[5]的教學(xué)方式，取消多媒體教室的理論授課，而是改在實驗室。介紹完相關(guān)理論后可以直接讓學(xué)生利用R軟件動手操作相關(guān)內(nèi)容，從而打破理論課與實驗課的鴻溝，將理論教學(xué)與實驗操作合二為一，讓教學(xué)過程變得流暢。學(xué)生在聽完理論課后就可以跟隨老師的講解隨時進(jìn)行上機實驗，在實驗操作中驗證和鞏固理論知識，從而避免理論課與實驗課分開上課的缺陷。同時學(xué)生在上機實驗中遇到問題時，可以隨時與老師互動，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性與主動性，增強利用編程解決實際問題的能力，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率。

3 現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用

3.1 利用各種信息技術(shù)實現(xiàn)與學(xué)生的互動

在實際教學(xué)中，教師可以利用微信、QQ、學(xué)習(xí)通等現(xiàn)代化的信息技術(shù)平臺，更好地實現(xiàn)對被稱為“互聯(lián)網(wǎng)原住民”的現(xiàn)代學(xué)生進(jìn)行知識傳授和價值引領(lǐng)。與學(xué)生的互動，有利于及時解決他們在學(xué)習(xí)和生活中遇到的難題。特別是在學(xué)習(xí)通上討論環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生積極地在討論區(qū)發(fā)布自己在學(xué)習(xí)R語言的過程中遇到的各種問題或解決的方法，把發(fā)布問題和參與討論都作為平時成績的一部分，極大地提高他們發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，提升其學(xué)習(xí)的積極性。

3.2 制作以問題驅(qū)動為導(dǎo)向的短視頻，作為課堂教學(xué)的有益補充

很多高校目前應(yīng)用比較多的線上線下教學(xué)模式[10]，即“線上”+“線下”互動式教學(xué)模式。這種教學(xué)模式雖然理論上非常完美，但對于很多普通院校學(xué)生來說很難實施，因為它要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)相關(guān)知識點，并完成一定的作業(yè)和檢測。對于“R語言”這門課程很多院校大多在大二開設(shè)，而大二時期的課程安排得非常緊湊，除了完成課堂作業(yè)外學(xué)生很少有多余的時間提前預(yù)習(xí)，加之他們中許多自主學(xué)習(xí)能力比較差，從而使得教學(xué)效果差強人意。課堂教學(xué)又要在規(guī)定時間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，而學(xué)生的領(lǐng)悟能力和動手能力參差不齊，難免會有一些跟不上教師的進(jìn)度或?qū)λv的知識點沒有領(lǐng)會。很多學(xué)生會通過QQ等方式詢問同一個類型的問題，這正是他們沒有理解或很難理解的重點和難點，如何能夠快速高效地回應(yīng)他們的疑問？

結(jié)合疫情時期的教學(xué)體驗，筆者錄制了合適的視頻資源供學(xué)生課下學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的教學(xué)視頻大多是以章節(jié)為單位，涉及的知識點多、視頻時間長，致使學(xué)生在觀看視頻時難以集中注意力，為此只將教學(xué)內(nèi)容中的重點和難點按照問題驅(qū)動的形式組織起來做成短視頻。如錄制總長不到3分鐘的短視頻，引導(dǎo)學(xué)生一步步安裝R軟件，并規(guī)避常遇到的問題。針對他們經(jīng)常混淆order和sort函數(shù)的用法，錄制函數(shù)用法的舉例視頻供其學(xué)習(xí)。此種做法針對性強，能夠讓學(xué)生快速高效地解決課堂中遺留下來的問題，也有利于以后的復(fù)習(xí)鞏固。又由于錄制的視頻時長大多控制在10 min以內(nèi)，能夠讓學(xué)生充分利用零碎時間觀看，從而極大地提高了他們的學(xué)習(xí)效率。

4 與企業(yè)合作培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才

2018年教育部發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》[11]中明確提出：把深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革作為推進(jìn)高等教育綜合改革的突破口，強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，搭建大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與社會需求對接平臺，發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽引領(lǐng)推動作用，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育水平。為此，學(xué)校向廣東泰迪智能科技有限公司申請了產(chǎn)學(xué)合作項目，利用公司提供的線上資源，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)智能技術(shù)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，激發(fā)積極參與數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)開發(fā)、數(shù)據(jù)學(xué)科競賽等各類社會實踐活動的熱情，也讓他們能夠直觀地感受學(xué)習(xí)的有用性和實用性。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和實踐能力，建立由學(xué)校、學(xué)生、企業(yè)組織等共同參與的多層次大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體系，實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

5 改革教學(xué)評價模式

課程考核是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它不只是考察學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段，還是促進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)的重要途徑。為此，設(shè)置科學(xué)合理的考核評價方式對促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果起到極其重要的作用。學(xué)校的考核分為平時成績和期末考核2部分，其中平時成績占40%，期末考核占60%。

對初學(xué)R語言的學(xué)生，難免會遇到各種各樣的問題。為了鼓勵他們對遇到的問題進(jìn)行分享討論，教學(xué)中應(yīng)充分利用學(xué)習(xí)通平臺的討論專區(qū)，不管是分享遇到的問題，還是對別人提出的問題給出解答均可得分。為此平時成績除了包括作業(yè)、考勤外，還增加了討論部分。討論部分的設(shè)置給大家提供了一個自由交流的平臺，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時也增強了師生之間、同學(xué)之間的合作和交流。

“R語言”的期末考核，如果仍然沿用傳統(tǒng)的考試形式，那么無論是卷面考試還是上機操作，都只能考察學(xué)生對單個知識點或者幾個知識點的簡單運用。而R軟件作為實踐性很強的數(shù)據(jù)分析軟件，不僅要求學(xué)生能夠?qū)Ω鱾€知識點充分掌握，還要有分析問題、解決問題的實踐能力。為此本課程采用項目式作業(yè)[12]的形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的考試，項目式作業(yè)以項目的綜合性與實踐性、自主性與合作性、開放性與創(chuàng)新性為突出特點。與傳統(tǒng)的考核方式相比，更能體現(xiàn)學(xué)生對R語言的綜合運用能力。具體操作如下：

在教學(xué)內(nèi)容完成后，老師要求學(xué)生自由組合，以3～5人為一小組，針對感興趣的問題，查閱相關(guān)資料，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，按照后續(xù)分析需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并選用合適的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得出結(jié)論，并給出最終報告。提交報告后，老師統(tǒng)一安排時間以小組為單位，對項目作業(yè)進(jìn)行答辯。比如針對疫情以及由此產(chǎn)生的一系列學(xué)生感興趣的熱點問題，鼓勵他們利用R語言編程進(jìn)行探索。對于做的比較好的學(xué)生，可鼓勵他們申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并指導(dǎo)發(fā)表相關(guān)文章。

項目式作業(yè)的考核，能夠讓學(xué)生學(xué)以致用，鍛煉其數(shù)據(jù)搜素能力、文獻(xiàn)查閱能力、數(shù)據(jù)分析能力、團隊合作能力、報告撰寫能力、語言表達(dá)能力等，真正做到在做中學(xué)，在學(xué)中用，將自主、探究、合作、展示融為一體，將學(xué)科知識、研究性學(xué)習(xí)、實踐操作融為一體。

6 結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代R語言在應(yīng)用型本科統(tǒng)計學(xué)專業(yè)、數(shù)據(jù)計算等專業(yè)的教學(xué)中扮演著非常重要的角色。本文結(jié)合教育現(xiàn)代化的要求，對教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行完善，改進(jìn)考核評價方式，與企業(yè)合作培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才，把知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造融為一體，貫徹立德樹人根本任務(wù)，全方位提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和人文修養(yǎng)，以期為該課程教學(xué)改革提供參考。