實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析課程移動(dòng)教學(xué)研究

馬媛 呂杰

摘要“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”是新疆大學(xué)面向生態(tài)學(xué)研究方向碩士生開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程在培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力，提升專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。當(dāng)下移動(dòng)終端技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展催生了教學(xué)模式的新變革，文章以生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的研究生課程教學(xué)為脈絡(luò)，基于“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”的課堂教學(xué)現(xiàn)狀，以提升研究生教育質(zhì)量為核心，進(jìn)一步對(duì)研究生移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)教育教學(xué)模式的著力點(diǎn)進(jìn)行探索和思考。

關(guān)鍵詞 研究生教育質(zhì)量；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)；教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.10.036

研究生教育肩負(fù)著高層次人才培養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造的重要使命，是應(yīng)對(duì)全球人才競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)布局，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略和建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要基石[1]。在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)和世界局勢(shì)多變的新形勢(shì)下，國(guó)家對(duì)高層次創(chuàng)新人才的需求不斷擴(kuò)大。黨的十八大以來(lái)，研究生教育規(guī)模呈突破性增長(zhǎng)，中國(guó)成為研究生教育大國(guó)。在培養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，如何保障并不斷提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量成為研究生教育改革的關(guān)鍵。

新疆大學(xué)生態(tài)學(xué)經(jīng)多年發(fā)展，形成了完整的本―碩―博人才培養(yǎng)體系[2]。目前新疆大學(xué)以“雙一流”建設(shè)作為發(fā)展契機(jī)，逐漸向研究型大學(xué)轉(zhuǎn)型。在大的發(fā)展背景下，對(duì)生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)課程教育提出更高的要求。“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課程是新疆大學(xué)生態(tài)學(xué)碩士專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，課程目的在于讓研究生能夠?qū)茖W(xué)問(wèn)題進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)策劃，并通過(guò)建立因子與響應(yīng)變量的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)系。基于R語(yǔ)言在統(tǒng)計(jì)制圖方面突出優(yōu)勢(shì)[3]，“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課程將R語(yǔ)言引入教學(xué)，要求學(xué)生能夠熟練運(yùn)用R語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。因此，該課程屬于理論與實(shí)踐結(jié)合的應(yīng)用型、綜合性課程，旨在有效提升研究生數(shù)據(jù)挖掘及可視化的基礎(chǔ)科研技能。

為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和要求，重視學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，發(fā)揮學(xué)生的優(yōu)勢(shì)潛能，“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”研究生課程教育教學(xué)也要與時(shí)俱進(jìn)，探索出一套適應(yīng)于研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新模式。目前研究生移動(dòng)智能終端普及率極高，那么如何依托網(wǎng)絡(luò)資源開(kāi)拓多樣性的研究生信息化教學(xué)手段，不斷完善研究生教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)式參與課程教學(xué)的全過(guò)程，是我們“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課程教學(xué)模式改革的目標(biāo)。通過(guò)教學(xué)模式的改革，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提升其復(fù)合研究能力，從而成為理論基礎(chǔ)扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)、創(chuàng)新思維活躍的人才。

1生態(tài)學(xué)“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課程教學(xué)現(xiàn)狀

現(xiàn)代科學(xué)研究中統(tǒng)計(jì)學(xué)是最重要的工具之一，英國(guó)著名生物學(xué)家高爾頓曾說(shuō)：“統(tǒng)計(jì)學(xué)具有處理復(fù)雜問(wèn)題的非凡能力，當(dāng)科學(xué)的探索者在前進(jìn)的過(guò)程中荊棘載途時(shí)，唯有統(tǒng)計(jì)學(xué)可以幫助他們打開(kāi)一條通道”[4]?，F(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的奠基人費(fèi)歇爾也表示：“給20世紀(jì)帶來(lái)了人類(lèi)進(jìn)步的獨(dú)特方面是統(tǒng)計(jì)學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)的普遍存在以及在開(kāi)拓新知識(shí)領(lǐng)域方面的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)20世紀(jì)內(nèi)的任何技術(shù)或科學(xué)發(fā)明”[5]。我國(guó)著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家馬寅初曾強(qiáng)調(diào)：“學(xué)者不能離開(kāi)統(tǒng)計(jì)而究學(xué)”[6]。陳希孺院士則稱(chēng)統(tǒng)計(jì)學(xué)或數(shù)理統(tǒng)計(jì)是“現(xiàn)代人知識(shí)結(jié)構(gòu)中應(yīng)具備的成分”[7]。因此，要準(zhǔn)確解讀復(fù)雜數(shù)據(jù)背后的科學(xué)規(guī)律，對(duì)科學(xué)結(jié)論保持清晰認(rèn)識(shí)，就必須在運(yùn)用科學(xué)研究結(jié)論輔助現(xiàn)實(shí)決策時(shí)，具備良好的統(tǒng)計(jì)思維。所以，以培養(yǎng)高層次專(zhuān)業(yè)人才為目標(biāo)的研究生教育中，掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)理論知識(shí)和應(yīng)用技能至關(guān)重要。統(tǒng)計(jì)學(xué)在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域亦發(fā)揮著重要的作用，同樣也助力生態(tài)學(xué)學(xué)科的發(fā)展。統(tǒng)計(jì)學(xué)可幫助生態(tài)學(xué)者對(duì)種群動(dòng)態(tài)、種群分布格局、物種多樣性、物種生態(tài)位與種間關(guān)系、群落復(fù)雜性、群落排序和景觀異質(zhì)性等數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)、時(shí)間序列分析和多元分析，發(fā)現(xiàn)生態(tài)學(xué)規(guī)律，揭示生態(tài)學(xué)現(xiàn)象。因此，對(duì)于生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生而言，統(tǒng)計(jì)學(xué)是一類(lèi)重要課程。

目前，新疆大學(xué)生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析課程已有5年，在實(shí)際教學(xué)中存在一些與國(guó)內(nèi)其他高校生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)的共性問(wèn)題。

1.1生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱

各高校在本科教育階段開(kāi)設(shè)有高等數(shù)學(xué)課程，但很多高校并未開(kāi)設(shè)與統(tǒng)計(jì)學(xué)密切相關(guān)的線性代數(shù)或者數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)課程。因此，本科畢業(yè)生進(jìn)入研究生階段，在學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析”課程時(shí)就無(wú)法快速準(zhǔn)確掌握相應(yīng)方法，導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生“畏難”情緒，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性不高，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

1.2課時(shí)分配略顯不足

新疆大學(xué)在“雙一流”建設(shè)背景下，2019年對(duì)研究生培養(yǎng)方案總學(xué)時(shí)數(shù)進(jìn)行調(diào)整，由原來(lái)的總學(xué)分最低38學(xué)分變?yōu)楝F(xiàn)在最低總學(xué)分29學(xué)分，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析課程由原來(lái)的54學(xué)時(shí)統(tǒng)一調(diào)整為32個(gè)學(xué)時(shí)。課程學(xué)時(shí)壓縮更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。如何調(diào)動(dòng)研究生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，充分利用好課前、課中和課后三個(gè)學(xué)習(xí)階段，成為教學(xué)效果提升的關(guān)鍵。

1.3研一新生自主學(xué)習(xí)能力不足

研一新生尚未建立良好的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，課后自學(xué)能力不強(qiáng)，不能按時(shí)課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)鞏固。通過(guò)以往傳統(tǒng)的線下授課方式，或者僅僅是把傳統(tǒng)課堂教學(xué)信息化，教師都無(wú)法準(zhǔn)確掌握學(xué)生課前課后學(xué)情信息，不能及時(shí)對(duì)教學(xué)做出調(diào)整，教學(xué)效果得不到有效保證。

1.4教學(xué)模式和方法亟待變革和創(chuàng)新

生態(tài)學(xué)“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”是數(shù)理統(tǒng)計(jì)的一個(gè)分支，知識(shí)點(diǎn)密集。針對(duì)該課程，新疆大學(xué)也開(kāi)展了情景式教學(xué)、信息化教學(xué)、探究式教學(xué)等教學(xué)模式的探索，但主要還是“以知識(shí)為中心、以教師為中心”的傳統(tǒng)授課模式。教師在教學(xué)過(guò)程中完全以權(quán)威者的身份操控課堂教學(xué)，習(xí)慣于知識(shí)的單向“一維推送”，忽略了學(xué)生的主體地位。教學(xué)方法上以課堂講授、課中直觀演示加練習(xí)等為主，缺乏靈活多變的現(xiàn)代化教學(xué)方法。在組織課堂教學(xué)的過(guò)程中，每一環(huán)節(jié)每一步驟都朝著知識(shí)教學(xué)目標(biāo)達(dá)的成方向努力。雖然說(shuō)，知識(shí)達(dá)成對(duì)教學(xué)起著一定的導(dǎo)向和激勵(lì)作用，但是在本質(zhì)上，傳統(tǒng)教學(xué)模式在側(cè)重知識(shí)為中心的同時(shí)，忽視了研究生的內(nèi)在學(xué)習(xí)體驗(yàn)，表現(xiàn)為研究生教學(xué)“本科化”，教學(xué)模式亟待變革和創(chuàng)新。

新疆大學(xué)研究生教學(xué)模式也不斷嘗試，開(kāi)展了多階段的線上授課。但事實(shí)證明，如果僅僅是簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)課堂教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化，直接搬到線上，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致在線教學(xué)以“學(xué)生為中心”更難落實(shí)，更容易出問(wèn)題，教學(xué)效果必將大打折扣。對(duì)于打破傳統(tǒng)課堂限制，線上課堂也進(jìn)行了積極的探索。以后如何突破傳統(tǒng)教學(xué)思維定勢(shì)，把以學(xué)生為中心的基本要求落實(shí)到教學(xué)的全過(guò)程，增加學(xué)生課堂參與度和體驗(yàn)感，需要我們進(jìn)一步思考。

2移動(dòng)教學(xué)應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)的必要性

2.1時(shí)代需求

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)的教育組織體系受到深刻影響，全新的育人空間正在生成[8]。同時(shí)，為加快教育現(xiàn)代化和教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)，國(guó)家開(kāi)展了一系列舉措不斷推進(jìn)高校數(shù)字校園建設(shè)。在《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》戰(zhàn)略中強(qiáng)調(diào)，對(duì)高校包括教學(xué)、科研等校園業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)，支撐各業(yè)務(wù)開(kāi)展智能化應(yīng)用的整體工程。這也是充分利用信息技術(shù)特別是智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高校在信息化條件下育人方式的創(chuàng)新性探索。

近年來(lái)，全國(guó)開(kāi)展了大規(guī)模的在線教育，世界范圍內(nèi)上演了前所未有的運(yùn)用移動(dòng)智能終端開(kāi)展“云端”課堂的教育實(shí)踐。這既是對(duì)教育體系的一次重大考驗(yàn)，也對(duì)推進(jìn)教學(xué)模式改革頗具啟發(fā)。為充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，構(gòu)建移動(dòng)智能終端、信息化教學(xué)平臺(tái)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

新征程已經(jīng)開(kāi)啟，智能化將與數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、泛在化同行并進(jìn)一步領(lǐng)跑。從以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)主要領(lǐng)跑的1.0轉(zhuǎn)段升級(jí)為以大數(shù)據(jù)、智能化領(lǐng)跑的2.0，不僅是技術(shù)的躍升，更是人類(lèi)學(xué)習(xí)方式的更深刻的變革。同時(shí)，隨著科技的日新月異，移動(dòng)智能電子產(chǎn)品迅猛發(fā)展和普及，移動(dòng)學(xué)習(xí)新模式更應(yīng)順勢(shì)而為。

2.2學(xué)生需求

每個(gè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平、技能和素質(zhì)背景不同，表現(xiàn)在研究生的學(xué)習(xí)背景、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)的方式方法、學(xué)習(xí)困難和學(xué)習(xí)愿望會(huì)有較大差異[9]。對(duì)于基礎(chǔ)良好的學(xué)生，他們可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，留出更多時(shí)間去探索更多高階的內(nèi)容；同時(shí)，對(duì)于那些進(jìn)度慢的學(xué)生，他們也可以根據(jù)自己的情況放慢節(jié)奏，利用移動(dòng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)反復(fù)觀看教學(xué)資源，練習(xí)吃透知識(shí)點(diǎn)。因此，結(jié)合移動(dòng)教學(xué)讓學(xué)生擺脫課程學(xué)習(xí)的時(shí)空限制，督促課前準(zhǔn)備和課中實(shí)操，還充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課后對(duì)課程的持續(xù)參與度，有利于學(xué)生及時(shí)跟進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，完成教學(xué)目標(biāo)，從而使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)是有意義的、使人聰慧的活動(dòng)，讓學(xué)生永葆學(xué)習(xí)激情。

2.3教師需求

教學(xué)過(guò)程以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，教師不僅僅關(guān)注教學(xué)內(nèi)容的完成，更要密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，接受能力的強(qiáng)弱，學(xué)生普遍的學(xué)習(xí)狀況等。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，教師在課中可以通過(guò)提問(wèn)環(huán)節(jié)了解學(xué)生知識(shí)掌握情況，但課前、課后無(wú)法準(zhǔn)確了解學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度和完成度。信息化教學(xué)基礎(chǔ)上的移動(dòng)智能教學(xué)使課前預(yù)習(xí)、課后實(shí)操與課堂教學(xué)間建立了良好的溝通橋梁，讓課堂互動(dòng)永不下線，使得教師關(guān)注每個(gè)學(xué)生成為可能，進(jìn)而加強(qiáng)了教學(xué)互動(dòng)的有效性，提高了課堂效率和教學(xué)質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

構(gòu)建移動(dòng)智能教學(xué)平臺(tái)開(kāi)展研究生“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課程教學(xué)，利用平臺(tái)的良好互動(dòng)和及時(shí)反饋優(yōu)勢(shì)，充分激發(fā)研究生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，凝聚學(xué)習(xí)注意力，推動(dòng)學(xué)習(xí)內(nèi)生動(dòng)力。充分發(fā)揮研究生的主體作用，改變傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，倡導(dǎo)研究生“主動(dòng)參與、自主學(xué)習(xí)、合作探究”的新模式。同時(shí)，移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)教學(xué)新模式的探索，是提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量，提升課堂教學(xué)效果的有效途徑。信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的移動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展，建立健全教育信息化可持續(xù)發(fā)展機(jī)制，在促進(jìn)教育公平、提高教育質(zhì)量、推動(dòng)教育改革發(fā)展、構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)中充分發(fā)揮著教育信息化的支撐引領(lǐng)作用。

新疆大學(xué)在“雙一流”建設(shè)過(guò)程中，不斷完善校園寬帶網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字資源和智能終端設(shè)備建設(shè)，持續(xù)深入推動(dòng)教育信息化進(jìn)程。生態(tài)學(xué)“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課程在此過(guò)程中先行探索教學(xué)模式與教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新，總結(jié)了一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。教師在教學(xué)過(guò)程中利用移動(dòng)智能終端進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)，提高學(xué)生參與度，并利用移動(dòng)智能終端幫助學(xué)生擺脫傳統(tǒng)課堂的限制，積極進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)。初步構(gòu)建利用移動(dòng)智能終端開(kāi)展“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課程教學(xué)的新模式，不斷提高“雙一流”建設(shè)背景下生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生課程教學(xué)的質(zhì)量。

*通訊作者：呂杰

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