“時間序列分析”線上線下混合教學(xué)立體化教材建設(shè)

張春曉 姬永剛 （中國民航大學(xué)理學(xué)院，天津 300300）

引 言

隨著移動網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，以及各種在線教育平臺的迅速興起，我國高校采用線下教學(xué)與線上教學(xué)相融合的混合教學(xué)模式已成為常態(tài).“時間序列分析”是中國民航大學(xué)理學(xué)院統(tǒng)計學(xué)專業(yè)開設(shè)的核心課程，為滿足“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下建設(shè)共享資源精品課程的需要，課程組從2018 年開始基于在線教學(xué)平臺創(chuàng)新教學(xué)模式、變革課程資源建設(shè)和建立管理機制，這就對教材的立體化建設(shè)提出了新的要求和挑戰(zhàn).

立體化教材是現(xiàn)代創(chuàng)新教學(xué)模式與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，以經(jīng)典紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，以課程教學(xué)目標(biāo)為中心，集合多層次、多媒介、多類型及多用途的教學(xué)資源和多種教學(xué)服務(wù)為內(nèi)容的結(jié)構(gòu)性配套教學(xué)出版物.歐美高等學(xué)府在二十世紀(jì)末已有應(yīng)用的立體化教材，我國在2002 年6 月召開的“高等學(xué)校立體化教材建設(shè)研討會”上，為了深入做好國家規(guī)劃教材工作提出了立體化教材的建設(shè)思路與實施方法.此后歷經(jīng)了三個階段的發(fā)展：第一階段是教材學(xué)習(xí)包，第二階段是教材資源庫，最后一個階段是形成立體化教材.一本優(yōu)秀的立體化教材應(yīng)立足于一體化設(shè)計的共享教學(xué)平臺，在表現(xiàn)形式上呈現(xiàn)全媒體形態(tài)，可為教師與學(xué)生提供多種媒介形式的教材信息，進(jìn)而為保障課程的線上線下時空轉(zhuǎn)移教學(xué)及其拓展活動創(chuàng)造條件.

本文擬針對“時間序列分析”精品課建設(shè)的需要，設(shè)計以項目化和案例化為主題的教材藍(lán)本，開發(fā)體現(xiàn)線上媒介形式和線下教學(xué)模式有效結(jié)合的立體化教材，旨在優(yōu)化教學(xué)時空設(shè)計，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)興趣，提高教師教學(xué)水平，實現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)專業(yè)偏向訓(xùn)練學(xué)生數(shù)據(jù)分析實踐技能的培養(yǎng)目標(biāo).

1 教材現(xiàn)狀

“時間序列分析”課程經(jīng)過多年的教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)，尤其是被建設(shè)為校級精品課程后，已成為統(tǒng)計學(xué)專業(yè)同類課程中教學(xué)過程完善、教學(xué)內(nèi)容豐富、教學(xué)手段有特色，且有顯著教學(xué)效果的一門課程.但是，現(xiàn)有的“時間序列分析”教材僅側(cè)重根據(jù)教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建教材體系，在建設(shè)過程中仍存在以下問題：

（1）教材內(nèi)容完善，但缺乏整體系統(tǒng)設(shè)計.該課程現(xiàn)有教材已完善教學(xué)內(nèi)容且表現(xiàn)形式多樣化，包括紙質(zhì)教材、教學(xué)文件（課程大綱、教材介紹、課程介紹、考核標(biāo)準(zhǔn)等）、案例集《時間序列分析民航案例》、習(xí)題集《時間序列分析習(xí)題指導(dǎo)》、實驗集《時間序列分析上機實驗指導(dǎo)》、電子教案、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻、試題庫等.然而，這些教學(xué)材料只是簡單羅列上傳在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，缺乏一體化的教學(xué)設(shè)計，導(dǎo)致各種教材內(nèi)在關(guān)聯(lián)性不強，缺乏網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的有效融入，甚至有部分教學(xué)材料沒有起到應(yīng)有的輔助作用.

（2）沒有完全理順“立體化教材”及教學(xué)對象的關(guān)系，學(xué)生體驗性不夠.在課程立體化教材建設(shè)過程中，一方面由于教師不熟悉網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，教學(xué)材料的編排與呈現(xiàn)形式單一，缺乏層次化；另一方面，教師對立體化教材的需求分析限于教學(xué)大綱要求和課堂經(jīng)驗，沒有兼顧學(xué)生課堂外的學(xué)習(xí)需求.同時，教材構(gòu)成中沒有實現(xiàn)體驗性較強的教材內(nèi)容（如虛擬實驗和互動交流平臺等），限制了知識的有效應(yīng)用和實踐能力的培養(yǎng).

（3）教材編制標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，尚未確立多元化的評價體系.本課程教材建設(shè)團(tuán)隊在整體教學(xué)設(shè)計風(fēng)格上協(xié)調(diào)性不夠，并且對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和媒介形式掌握程度不一，導(dǎo)致教材內(nèi)容編排格式不統(tǒng)一，在針對性、系統(tǒng)性和實用性等方面做得不夠好，影響了立體化教材的運用效果.另外，由于該課程線上線下教學(xué)模式正處于探索發(fā)展中，缺乏規(guī)范化、程序化和操作性強的教材編制標(biāo)準(zhǔn)和評價標(biāo)準(zhǔn)，因而立體化教材建設(shè)尚有較大的不確定性和成長空間.

（4）實驗教材結(jié)構(gòu)與理論內(nèi)容關(guān)聯(lián)密切性不夠.“時間序列分析”是應(yīng)用性很強的一門統(tǒng)計學(xué)專業(yè)課程，要求學(xué)生掌握扎實的基礎(chǔ)理論和實踐操作能力.然而在實際教學(xué)中，普遍存在著理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象，不少學(xué)生修完了課程，考試拿到了高分，但在實際應(yīng)用中不能學(xué)以致用.原因之一是現(xiàn)存教材在理論和實踐上缺乏整體的架構(gòu)，只能提供局部的解決方案，比如僅針對理論教學(xué)的教材及參考書，僅針對實踐教學(xué)的實驗指導(dǎo)和習(xí)題指導(dǎo)等.因此，該課程實驗教材章節(jié)結(jié)構(gòu)要和所學(xué)的理論教材知識體系相配套，實現(xiàn)理論和實踐教學(xué)并重.

2 “立體化教材”建設(shè)思路

針對以上不足，提出以下立體化教材設(shè)計思路：

（1）瞄準(zhǔn)專業(yè)發(fā)展定位，完成立體化教材建設(shè)整體設(shè)計.我校統(tǒng)計學(xué)專業(yè)致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬、作風(fēng)嚴(yán)實，具有實踐精神和創(chuàng)新能力的社會和民航統(tǒng)計領(lǐng)域高素質(zhì)應(yīng)用型人才，因此要按照“嚴(yán)、實、能、用”的人才培養(yǎng)思路，開展立體化教材體系結(jié)構(gòu)框架整體導(dǎo)向設(shè)計.一是緊盯人才的培養(yǎng)需求，注重教學(xué)材料的系統(tǒng)架構(gòu)，將培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、線上線下資源有機融合.二是遵從知識的遞進(jìn)原理，將教材內(nèi)容梳理為“原理+模型+應(yīng)用”三個層級，確保知識體系由易到難、由單一到綜合、由基礎(chǔ)到創(chuàng)新，層層遞進(jìn)，步步提升.三是采取模塊化、專題化設(shè)計，將教材體系的研究內(nèi)容細(xì)化為“時間序列基礎(chǔ)理論、平穩(wěn)與非平穩(wěn)模型構(gòu)建、預(yù)測與決策、民航案例”四類模塊，形成教學(xué)方向明確、應(yīng)用界面清晰、模塊銜接合理的立體化教材架構(gòu).

（2）把握課程教學(xué)的特點與規(guī)律，優(yōu)化組合教材體系的內(nèi)容.以時間序列預(yù)測問題為研究對象，對模型設(shè)計、構(gòu)建、檢驗、應(yīng)用等全過程的特點和規(guī)律進(jìn)行研究，堅持“以案例為牽引、原理與技術(shù)并重”的理念，優(yōu)化立體化教材內(nèi)容，做到“三個融合”.一是理論與實踐融合.理論部分系統(tǒng)闡述時間序列分析的基本概念、原理和方法，實踐部分注重結(jié)合民航統(tǒng)計工作精選典型案例充實完善實踐環(huán)節(jié).二是一般與特殊融合.既系統(tǒng)闡述各類時間序列項目的基本特征、基本規(guī)律，又緊密結(jié)合民航統(tǒng)計預(yù)測與決策的特點.三是經(jīng)典與創(chuàng)新融合.一方面繼承基礎(chǔ)理論模型，充分借鑒和吸收已有的研究成果，另一方面針對當(dāng)前海量數(shù)據(jù)和信息海洋的時代，引入新的時序分析模型和預(yù)測技術(shù)，豐富和發(fā)展立體化教材的內(nèi)容.

（3）突出線上教學(xué)模式的需要，系統(tǒng)化、多樣化呈現(xiàn)教材資源.依托網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘、多媒體等信息技術(shù)，從教師與學(xué)生雙向角度出發(fā)，提供一整套最大限度滿足教與學(xué)需要的系統(tǒng)化立體教材，主要目的是適應(yīng)線上線下混合教學(xué)模式需要，提高課程教學(xué)質(zhì)量和效果.突出線上教學(xué)的特點與規(guī)律，有效利用IT 技術(shù)，開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺支持下的立體化教材，使之具有網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化與便捷化的特點.教材內(nèi)容既包括紙質(zhì)文檔、數(shù)據(jù)庫與案例集等靜態(tài)信息形式，也包括視頻、網(wǎng)絡(luò)流媒體、超級鏈接等動態(tài)形式，將諸如電子課本、PPT、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻、題庫、互動交流平臺、學(xué)術(shù)論壇、統(tǒng)計網(wǎng)站等多樣化呈現(xiàn)，形成具有該課程特色的“立體化教材”，使教與學(xué)的自由度、靈活性、創(chuàng)新性和適用性大幅提升.

3 適應(yīng)線上線下混合教學(xué)模式的“立體化教材”構(gòu)建

“時間序列分析”課程的立體化教材在統(tǒng)計學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案指導(dǎo)下，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，融合課程教學(xué)包、教學(xué)資源庫和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺三個模塊信息，構(gòu)建具有系統(tǒng)化設(shè)計思路的課程教學(xué)資源集約平臺，其建設(shè)流程如圖所示.

立體化教材建設(shè)流程圖

教材內(nèi)容包括紙質(zhì)主教材和數(shù)字教材、教學(xué)參考書，學(xué)習(xí)指導(dǎo)書和電子圖書、電子教案和PPT、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻、實驗教學(xué)文檔、數(shù)據(jù)庫、工具軟件、題庫，民航案例庫、統(tǒng)計網(wǎng)站、超鏈接等模塊，其中六個主要模塊介紹如下：

（1）電子版教材.課程選用國家級規(guī)劃教材《應(yīng)用時間序列分析》（中國統(tǒng)計出版社出版），是根據(jù)教育部統(tǒng)計學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會所設(shè)計的課程體系和教學(xué)內(nèi)容編寫的，有非常特殊的、自成體系的一套分析方法，借助計算機的存儲和分析功能來模擬時序分析方法的深奧數(shù)學(xué)理論和復(fù)雜運算，從而使讀者可輕松掌握和運用時間序列分析方法.全書共十一章，系統(tǒng)地介紹了時間序列分析的基本理論、基本思想、基本方法及其應(yīng)用，各章均附有思考與練習(xí)，書后還附有例題用的數(shù)據(jù)，便于教師組織教學(xué)和學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí).

（2）電子教案和PPT.根據(jù)線上線下混合教學(xué)模式的需求及時更新教學(xué)資源，對教學(xué)內(nèi)容、方法等進(jìn)行重新設(shè)計，注重理論聯(lián)系實際，制作電子教案和PPT，體現(xiàn)經(jīng)典和主流的時間序列模型和方法，并嵌入時間序列分析軟件，進(jìn)行民航案例教學(xué)，突出民航特色，將知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育相融合.

（3）線上教學(xué)視頻.借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，對線上教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效提煉和組織，由專業(yè)教師進(jìn)行系統(tǒng)講解，并按章節(jié)剪輯成與線下課程同步的教學(xué)視頻，供使用者觀摩和學(xué)習(xí).本課程中的教學(xué)視頻，主要通過自制視頻、同步音頻、手寫白板及軟件演示等方式，將重點知識切入案例中進(jìn)行精細(xì)講解，從而達(dá)到立體化的傳播效果，實現(xiàn)對傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的改革，形成“課前學(xué)習(xí)、課中釋疑、課后實踐”相結(jié)合的自主學(xué)習(xí)模式.學(xué)生可以按照教學(xué)視頻一步步操作時間序列模型，還可以根據(jù)Excel 源數(shù)據(jù)文件進(jìn)行SPSS 或EVIEWS軟件的操作練習(xí)，從而更容易掌握時間序列分析的預(yù)測與決策功能.

（4）實驗教學(xué).課程組編寫《時間序列分析上機實驗指導(dǎo)》，將其引入實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、用時間序列分析方法分析問題和熟練運用SPSS 和EVIEWS 軟件解決問題的能力.將實際時間序列預(yù)測或決策問題作為實驗對象，將實驗過程錄成視頻，放在云平臺，實現(xiàn)從線下課堂到線上平臺的轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生在仿真實驗室環(huán)境中進(jìn)行5 次共10 個課時的實驗.通過軟件操作使學(xué)生熟練地建立模型和應(yīng)用模型，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，為社會培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次的統(tǒng)計人才提供重要途徑.

（5）習(xí)題庫.首先，本教材編寫組編寫了《時間序列分析習(xí)題指導(dǎo)》，與課后習(xí)題相對應(yīng)，使用者可以檢驗自己做題的過程與參考答案是否一致，并找出練習(xí)過程中的失誤點，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量.其次，提供了時間序列分析主要理論知識點的試題集，幫助學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固.與傳統(tǒng)的題庫相比，立體化教材題庫的目標(biāo)更明確，內(nèi)容更豐富，形式更多樣.

（6）民航案例集.課程組構(gòu)建了體現(xiàn)理科統(tǒng)計學(xué)和民航特色的《應(yīng)用回歸分析民航案例》，滲透民航經(jīng)濟(jì)、管理、維修、安全等領(lǐng)域.以基本型、提高型、創(chuàng)新型三個能力層次和應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法的實踐能力訓(xùn)練為主線，建立了具有行業(yè)特色的統(tǒng)計學(xué)專業(yè)案例素材庫，實現(xiàn)了案例結(jié)構(gòu)模塊化，案例內(nèi)容層次化和案例教學(xué)科研一體化.借助計算機軟件輔助實驗、網(wǎng)絡(luò)平臺交流與民航案例教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)案例教學(xué)方法多樣化，教學(xué)手段現(xiàn)代化.在案例設(shè)計中嘗試營造科學(xué)探究的情境，使學(xué)生自主、獨立地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)科研實際問題，進(jìn)行調(diào)查、搜集、整理與分析信息，保證學(xué)生既具有堅實的數(shù)理統(tǒng)計學(xué)理論與方法，又具有豐富的民航知識，還具有熟練的計算機應(yīng)用技能，滿足民航部門對統(tǒng)計人才質(zhì)量的要求.

此外，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上傳了SPSS 軟件和EVIEWS 軟件，以及一些數(shù)據(jù)集.同時，在云平臺上傳了統(tǒng)計軟件的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻，學(xué)生可利用軟件進(jìn)行各類時間序列分析.另外，在BB 平臺上提供了一些有用的網(wǎng)站鏈接，可以找到更多的統(tǒng)計資源，如中國統(tǒng)計年鑒、民航統(tǒng)計數(shù)據(jù)等.這些網(wǎng)絡(luò)資源有效補充了本課程的教學(xué)需要，在線上線下教學(xué)中發(fā)揮了作用.

4 結(jié) 論

在網(wǎng)絡(luò)集約化教學(xué)平臺上構(gòu)建“時間序列分析”立體化教材，突破了傳統(tǒng)教材表現(xiàn)形式單一、知識結(jié)構(gòu)滯后、教學(xué)手段落后等問題，補充了各類時序模型不同媒介形式的教學(xué)材料，強調(diào)對實踐能力的培養(yǎng).“時間序列分析”立體化教材的構(gòu)建以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺SPOC 為依托，適應(yīng)線上線下混合教學(xué)模式的需要.這種新形態(tài)的“立體化教材”，一方面重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)從封閉式變?yōu)殚_放式，從被動單向式變?yōu)榛邮?；另一方面?yōu)化教學(xué)資源，將教學(xué)材料從紙質(zhì)媒介轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝浇榛踊パa的集約平臺，從而實施“以案例為牽引、原理與技術(shù)并重”為核心的線上線下混合教學(xué).

“立體化教材”實現(xiàn)了網(wǎng)上學(xué)習(xí)民航案例集的創(chuàng)新教學(xué)模式，可使學(xué)生以時間序列分析方法解決有關(guān)統(tǒng)計預(yù)測與決策的問題，并能正確使用多種預(yù)測方法和統(tǒng)計軟件，從而使學(xué)生能運用時序分析方法去描述問題、分析問題、解決問題，為后續(xù)專業(yè)課程及統(tǒng)計實踐課程打下堅實的基礎(chǔ)，為學(xué)生未來在民航相關(guān)部門及其他社會經(jīng)濟(jì)部門從事數(shù)據(jù)分析、市場研究、經(jīng)濟(jì)預(yù)測與決策等工作提供科學(xué)的理論和方法.