基于OBE 理念的“應(yīng)用回歸分析”課程教學改革探索

李莉英，董志清，蔣偉

(重慶交通大學數(shù)學與統(tǒng)計學院，重慶 400074)

基于學習產(chǎn)出的教育模式（Outcomes—Based Education，OBE）最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革中[1]。OBE教育模式的核心思想是“以學生為中心”“以產(chǎn)出為導向”“持續(xù)改進”，即學生應(yīng)作為首要服務(wù)對象，根據(jù)畢業(yè)生的操作實踐、創(chuàng)新思維等諸多核心能力及素質(zhì)要求來評價學?；?qū)I(yè)教育的有效性，并建立面向產(chǎn)出的持續(xù)有效的培養(yǎng)質(zhì)量改進機制。近年來，OBE理念已被我國高等工程教育界所接受，并已成為引領(lǐng)我國高等工程教育改革實踐的新思想和新理念[2]。目前，OBE 理念和方法已逐漸融入各大高校特色專業(yè)建設(shè)與多元化人才培養(yǎng)當中。專業(yè)建設(shè)的核心是課程，如何將OBE理念與教學實踐有機融合，改善教學效果，提高培養(yǎng)質(zhì)量，成為主講教師的關(guān)鍵性工作。

應(yīng)用回歸分析是統(tǒng)計學一個非常重要的分支，亦為統(tǒng)計學專業(yè)的一門核心課程。該課程的傳統(tǒng)教學存在諸多弊端，如培養(yǎng)目標強調(diào)學生對課程知識完整系統(tǒng)地掌握，忽略學生的能力和素質(zhì)；教學模式和手段較單一，學生參與課堂的主動性不強；考核方式單一，不足以對學生的學習效果進行全方位評價。為此，本文基于 OBE 理念，擬從課程目標、教學內(nèi)容、教學方法和考核評價等方面對應(yīng)用回歸分析課程教學改革作一些有益探討。

一、課程目標確定

以學習產(chǎn)出為導向、以服務(wù)畢業(yè)目標為宗旨。根據(jù)應(yīng)用統(tǒng)計學專業(yè)的畢業(yè)要求指標點，修訂課程教學大綱，精準把握本課程的培養(yǎng)任務(wù)和目標，準確表達學生通過本課程的學習所獲得的能力，將課程培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求指標點建立支撐邏輯關(guān)系，使其相輔相成。課程目標始終圍繞知識、能力和素質(zhì)等方面，致力于培養(yǎng)學生遷移課本知識來解決問題的實踐能力和思維能力。通過仔細斟酌，本課程的教學目標修訂為如下五類：（1）課程育人。通過本課程的學習，幫助學生建立起良好的世界觀、人生觀和刻苦鉆研的精神；深刻理解數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用價值，幫助學生樹立正確的數(shù)據(jù)分析價值觀，以此提高學生的綜合學科素養(yǎng)。（2）掌握學科知識與技能。理解并掌握本課程的基礎(chǔ)理論和方法，形成較為完善的知識結(jié)構(gòu)和框架體系，并具備一定的計算能力和邏輯推理能力；了解國內(nèi)外應(yīng)用回歸分析領(lǐng)域的學術(shù)前沿與應(yīng)用方面的新動態(tài)。（3）具備統(tǒng)計軟件的操作能力。熟悉常用統(tǒng)計軟件（SPSS軟件、R語言等）的上機操作（或程序編制），并能對計算結(jié)果進行合理分析，提高學生借助統(tǒng)計學軟件進行回歸分析的能力。（4）具備綜合實踐能力和創(chuàng)新思維能力。能夠針對經(jīng)濟、管理和醫(yī)學等領(lǐng)域中的一些實際問題建立回歸模型，對問題中變量間的統(tǒng)計關(guān)系進行回歸分析與推斷，并對模型結(jié)果進行評價、改進、結(jié)構(gòu)分析和預測。（5）具備自主學習能力。充分利用學習通、中國大學MOOC等線上網(wǎng)絡(luò)平臺中豐富的學習資源進行自主學習；通過認真完成教師布置的小組課程任務(wù)提升語言溝通表達能力和團隊協(xié)作能力。

二、合理組織教學內(nèi)容

（一）深刻挖掘課程思政元素，潛移默化影響學生

深入探究本課程知識體系中所隱含的思想價值和精神內(nèi)涵，并將其有機融合到專業(yè)知識教學實踐當中，從而實現(xiàn)對學生價值觀的積極影響與塑造。例如，在緒論部分，介紹我國著名統(tǒng)計學家吳定良，通過其真切的故事提升學生的愛國熱情、文化自信和民族自豪。吳定良是我國首位具有國際影響力的生物統(tǒng)計學家、體質(zhì)人類學家。1962年師從卡爾·皮爾遜，并被授予統(tǒng)計學博士學位和人類學博士學位。他既重視統(tǒng)計理論和方法的研究，又強調(diào)理論聯(lián)系實際。1956年，他用回歸分析及其他科學方法成功鑒定了方志敏烈士的遺骸。又如，在學習回歸分析的最小二乘估計法時，通過介紹法國數(shù)學家勒讓德和德國數(shù)學家高斯對“最小二乘估計法”的歷史貢獻來培養(yǎng)學生腳踏實地、刻苦鉆研、精益求精、甘于付出的科學態(tài)度、奉獻精神和時代使命感。在學習回歸方程的顯著性檢驗時，通過讓學生了解“2016年美國統(tǒng)計學會在《美國統(tǒng)計學家》上發(fā)表聲明，警告誤用統(tǒng)計意義和P值”這件事情，讓學生辯證法地看待用p值判定假設(shè)檢驗的顯著性，培養(yǎng)學生具有一定的批判精神。

（二）構(gòu)建面向新工科科學合理的課程知識與能力體系

我校應(yīng)用統(tǒng)計學專業(yè)偏數(shù)理類，但結(jié)合生源質(zhì)量、教學實踐難度等綜合因素的考慮，我們選用由何曉群和劉文卿主編的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。該教材更偏向經(jīng)濟類統(tǒng)計專業(yè)，教材內(nèi)容系統(tǒng)實用，理論和數(shù)學公式推導偏少，注重對統(tǒng)計思想的分析和模型結(jié)果的解釋。根據(jù)課程目標，我們對原來的教學內(nèi)容做了適當調(diào)整。在理論教學方面，為了提高學生的數(shù)學思維能力，適當補充理論推導內(nèi)容。例如，一元線性回歸中參數(shù)的最小二乘估計的有關(guān)性質(zhì)證明，殘差的性質(zhì)證明，多元線性回歸中標準化回歸系數(shù)與非標準化回歸系數(shù)之間的關(guān)系式證明等等。為了開闊學生視野，將教學內(nèi)容適當更新。例如，增加一些經(jīng)濟、管理和醫(yī)療等領(lǐng)域的新案例，提高學生運用回歸方法分析解決實際問題的能力。補充一些拓展材料，讓學生了解本領(lǐng)域的學科前沿，從而走出傳統(tǒng)認知模式，培養(yǎng)學生大膽質(zhì)疑、追求卓越的創(chuàng)新精神。在實踐教學方面，我們合理設(shè)置學生的實驗項目內(nèi)容，除了驗證性和綜合性實驗以外，還應(yīng)包括設(shè)計性實驗，并增加設(shè)計性實驗的挑戰(zhàn)度，培養(yǎng)學生的操作實踐能力和綜合應(yīng)用創(chuàng)新能力。例如，可以把逐步回歸法與多重共線性的處理結(jié)合起來設(shè)置綜合性實驗項目內(nèi)容，讓學生分析、比較不同方法選擇自變量結(jié)果的差異；可以把含定性變量的回歸模型求解設(shè)置為創(chuàng)新性實驗項目內(nèi)容，一方面，讓學生理解如何引入虛擬變量將問題轉(zhuǎn)化為線性回歸模型來求解的思想方法；另一方面，讓學生嘗試數(shù)據(jù)的不同處理方法，以及體現(xiàn)變量間不同效應(yīng)的回歸模型，并對不同模型結(jié)果進行分析、評價。

三、采取多樣化的教學方法和手段

以學生為中心創(chuàng)新教學模式，在教學中注重培養(yǎng)學生的批判性思維與反思的能力。采用多樣化的教學方式來激發(fā)學生的主觀能動性，讓學生自覺學習，學習動力產(chǎn)生于吸納新知識而產(chǎn)生的獲得感，以及對自我價值實現(xiàn)的迫切感。

（一）傳統(tǒng)講授結(jié)合智慧教學工具

本課程采用“黑板板書+PPT演示+語課堂互動”的授課模式。對于理論推導內(nèi)容（如，一元和多元線性回歸有關(guān)的定理證明和公式推導），主要采用傳統(tǒng)板書，進行啟發(fā)性的研討式教學，著力培養(yǎng)學生的邏輯推理和抽象思維能力。對于應(yīng)用性較強的內(nèi)容（如，自變量的選擇、多重共線性，以及非線性回歸等），主要采取PPT講解和軟件操作相結(jié)合的授課方式，將教學重點放在公式的內(nèi)涵、應(yīng)用范圍及統(tǒng)計思想的理解上，著力培養(yǎng)學生運用回歸方法進行數(shù)據(jù)分析的能力。利用雨課堂的投稿、彈幕、隨堂練習等功能能夠大大增強課堂上老師與同學間的互動性，師生都可以獲得學習效果的實時反饋，從而提升學生在課堂上的參與感與成就感。利用雨課堂講授多媒體，也便于學生及時回看和做筆記，提高了課堂效率。

（二）理論與實驗教學穿插融合

應(yīng)用回歸分析是一門實踐操作性較強的統(tǒng)計學專業(yè)課。因此，各章的理論基礎(chǔ)知識講授與軟件操作實踐應(yīng)該實現(xiàn)有機融合，將“理實一體化”的教學理念滲透到每一堂課中去。具體來說，就是在利用多媒體進行課堂教學時，同時鏈接SPSS統(tǒng)計分析軟件。當講解有關(guān)案例時，可以直接利用軟件處理案例數(shù)據(jù)，并對操作結(jié)果進行分析。這樣，可以加強學生對課程實踐的直觀理解，極大地激發(fā)學生的學習激情，也能進一步提高學生利用統(tǒng)計學軟件解決實際問題的能力。SPSS軟件雖然操作簡單，但功能不夠強大。因此，在原有SPSS軟件實驗教學的基礎(chǔ)上，應(yīng)增加R軟件的實驗教學。R 軟件是一款免費的自由軟件，反映新方法的各種程序包可以從R網(wǎng)站下載。該軟件對于學生編程技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)十分重要，應(yīng)將其作為實驗教學內(nèi)容之一[3]。

（三）線上線下混合式教學模式

受限于課程學時安排及教學內(nèi)容規(guī)劃，本課程有必要采取線上線下混合式教學。課程教學之前，在學習通平臺進行豐富的教學資源建設(shè)，包括課程大綱、周歷、課件PPT、教學短視頻、試題庫、試卷庫、案例分析材料、一些關(guān)于思政教育的材料和本領(lǐng)域?qū)W科前沿的拓展資料等。短視頻主要包括預備知識講解、“課堂翻轉(zhuǎn)”相關(guān)知識點講解，以及課程內(nèi)容拓展等。在學習通的章節(jié)目錄中設(shè)置任務(wù)點，檢查學生的學習情況。在課程教學實踐中，對于理論性強、公式推導多的教學內(nèi)容，教師進行線下講授與答疑，引導幫助學生理解。選取部分理論性不強、實際操作較多的內(nèi)容實施“課堂翻轉(zhuǎn)”。例如，關(guān)于異常值與強影響點的診斷內(nèi)容，應(yīng)用性強，單純由教師講解，學生可能興趣不濃，理解也不會深刻。因此，我們選取該內(nèi)容進行課堂翻轉(zhuǎn)。事先給學生布置一個分小組來完成的關(guān)于異常值診斷的案例分析任務(wù)。首先，學生自主學習線上由教師所錄制的相關(guān)內(nèi)容教學視頻亦或課件；其次，各小組分別進行案例的求解分析，包括異常值的診斷，利用加權(quán)最小二乘法進行改進，分析引起異常值的原因等；再次，各小組在課堂上做PPT匯報，進行案例解析；最后，對課中的小組匯報進行教師點評、生生互評?！罢n堂翻轉(zhuǎn)”的實施，實現(xiàn)師生間、生生間的協(xié)作探究，有利于充分激發(fā)學生學習的自我能動性及創(chuàng)新性，增強學生自主吸收歸納知識的能力[4]。

四、考核評價多元化

OBE理念要求課程考核須與課程目標相關(guān)聯(lián)，明確考核方式、成績構(gòu)成、評分標準對課程目標的支撐關(guān)系。采用多元考核方式，強化過程考核，突出能力考核。圍繞能力素質(zhì)，積極開展非標準答案考核改革。本門課程考核改革將過程考核和期末考核結(jié)合起來，將平時作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)學習與課堂參與度得分、單元測試、實驗操作得分和期末考試得分綜合起來。該課程期末總評成績由平時成績（占比30%）、實驗報告（占比20%）和期末成績（占比50%）構(gòu)成。其中，平時成績又由線上得分（占比15%）、課后作業(yè)（占比20%）、課程小論文（占比15%）和單元測試（占比50%）構(gòu)成。其中，實驗報告的評閱制定了較為詳細的評分標準，包括實驗方法和結(jié)果的正確性，實驗報告的完整性和創(chuàng)新性，實驗結(jié)果的分析與評價，以及實驗報告的規(guī)范性等。課程小論文的設(shè)計內(nèi)容可以是學生在課程施政方面的體會，也可以是關(guān)于數(shù)據(jù)分析價值觀方面的認識，還可以是學生自主查閱數(shù)據(jù)和文獻資料利用回歸方法進行的一個完整案例分析。

聚焦學生的課程學習成效，每次結(jié)課以后，定量評價全體學生課程目標的達成情況。OBE課程目標達成度評價是一個完整的多元化評價體系。根據(jù)一定的權(quán)重系數(shù)計算課后作業(yè)、課堂表現(xiàn)、小論文、單元測試、實驗、期末考試等對所支撐課程目標的達成度。根據(jù)每個課程目標的達成度按照一定的權(quán)重關(guān)系式來計算得出這門課程總的目標達成度。通過課程目標達成度評價，關(guān)注學生學得如何，找出短板，明確改進措施，持續(xù)提升課程教學質(zhì)量。

五、結(jié)束語

實施好產(chǎn)出導向的課程教學改革，能極大地提高課程教學的有效性，促使學生主動學習，培養(yǎng)學生分析解決問題的綜合能力，提高學生素質(zhì)?；诠P者對應(yīng)用回歸分析這門課程的教學實踐和對OBE教育理念的理解，本文從課程目標、教學內(nèi)容、教學方法和考核評價等方面如何落實產(chǎn)出導向的教育理念進行了一些有益的探討，以期更好地服務(wù)專業(yè)培養(yǎng)目標。由于實踐的時間不長，筆者對OBE教育核心理念認識不夠深入，這種探索還存在一定的局限性。為了更好地應(yīng)用這種模式，還需要結(jié)合學生反饋不斷地探索和總結(jié)。在今后的教學實踐中，我們要不斷完善該模式的各個環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)更有效的教與學，才能形成真正體現(xiàn)“以學生發(fā)展為中心、以學生學習為中心、以學習效果為中心”的教學模式，實現(xiàn)“價值塑造、能力培養(yǎng)、知識建構(gòu)”三位一體的教育目標。