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摘 要：传统教学方式在本科统计学教学中已经不太适应新教改的要求,而基于问题的学习PBL是一种比较流行的新的教学方式.利用数学建模的有益平台,对某高校工程类本科生统计学课程进行PBL课程设计和教学实验,并通过问卷调查和对照组的比较分析进行了教学质量和效果评价,得出在本科统计学课程中探索和推广PBL教学模式是有学生基础和发展前景的.
关 键 词：PBL；本科统计学；数学建模；教学实验
中图分类号：G642.421文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）01-0196-02
1高校统计学教学存在的问题
统计学作为高等教育的一门基础学科,在理、工、农、医以及经管、教育类专业是一门广泛性的基础平台课,包括概率论与数理统计（统计学的理论型基础部分）和专业统计学（统计学的应用型实践部分）.但长期以来,统计学没有像其他公共课,如高等数学、大学外语等基础平台课那样得到充分的认识和应有的重视.
与此同时,国内大中专院校统计学的教学几乎还沿循传统的LBL（Lecture-Based-Learning）讲述式教学方式,如今高校教师已经慢慢的淡化了单纯的举例讲解教学模式,推广和发展了CAI多媒体辅助教学手段,不过基本的教学方式还是典型的填鸭式教育,其本质并未随着社会的进步而有更为显著的发展.
2PBL教学模式简介
2.1历史发展
以问题为导向的教学方法PBL（problem-basedlearning）,是基于现实世界中以学生为中心的教育方式,1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创,目前已成为国际上较为流行的一种教学方法.
与传统的以讲述为基础的LBL教学法有很大不同,PBL强调以学生的主动学习为主；PBL将学习与更大的任务或问题挂钩,使学习者投入于问题之中；设计真实性任务,强调把学习设置到复杂、有意义的问题情景中,通过学习者的自主探究和合作协调来解决问题,从而感知隐含在问题背后的社会科学知识,形成自主学习的能力、协作配合的精神和解决问题的技能.
2.2国内研究现状及问题
PBL教学法在西方的教育中已取得良好的教学效果,是西方主流教学模式之一.以此类教学法出名的包括荷兰顶级大学马斯特里赫特大学等世界著名院校.在我国,自20世纪90年代以来,国内多所院校在本科生和研究生教学中对PBL教学法进行了卓有成效的尝试和探索,首先是从医学教育领域开展,然后渐渐的推广到了其他课程,同样也取得了较好的效果.
与此同时,PBL教学法在教学实践中存在的一些问题也逐渐被提出,如PBL教学法不能完全适应国内现行高等教育这一国情,大学新生因长期受应试教育和分本位等因素的影响,对新兴教学模式的认知以及对师生角色转换的适应性上存在一定的障碍,这也使得PBL这种具有先进理念的教学模式的效果大打折扣.但随着近年来大学生数学建模的深入人心,高校本科生广泛参与队员选拔、知识培训和活动竞赛,有了这样一个良好的平台,在本科统计学课程中引入PBL教学法是值得教学实验和探索研究的.
2.3统计学教学中PBL可行性问题
作为课程的主题,人们的日常生活和一切社会生活都离不开统计.英国统计学家哈斯利特说：“统计方法的应用是这样普遍,在我们的生活和习惯中,统计的影响是这样巨大,以致统计的重要性无论怎样强调也不过分.”甚至有的科学有还把我们的时代叫做“统计时代”.
而统计学课程体系中所包含的概率论知识以及数据分析就与日常生活息息相关.本科生受中学概率的熏陶,以及数据库和计算机的吸引,由教师合适的设定案例和身边问题的启发下,PBL的教学方式就水到渠成.
数学建模是在20世纪60年代进入西方大学的,我国几所大学也在20世纪80年代初将数学建模引入课堂.数学建模强调的就是发现问题、探索问题、分析问题和解决问题,在三个同学的小组配合中发挥更大的作用,和PBL学习方式是一样的,而作为数学建模的培训和参与方式也和PBL如出一辙.随着高校数学建模竞赛知名度的提高,参赛队伍也随之迅猛扩大,而这种教学和学习方式也会深入人心,也为在普通的教学中进行PBL模式的推广作了前期的宣传和铺垫.
笔者有幸作为数学建模指导团队的参与人,从2006年开始一直持续参与统计学教学和数学建模的助教工作,所以对于数学建模比赛的模式和赛题有了更多的思考,是否可以借助这个平台,相应的学习认知方式来改进或者更新现有的高校统计学公共课的教学方式和教学效果.这样的可行性实践是值得探索和尝试的.
2.4开展PBL教学的实践方式
开展具体的PBL教学实践活动主要包括问卷调查及班级选择、问题设计及教学实践和教学考核及效果评价三个阶段.
2.4.1问卷调查及班级选择
在课程开始之前,我们选择了即将开始统计学课程的本科二年级土木工程专业、通信工程专业和金融数学专业的487人进行了问卷调查,见表1.
通过问卷调查,可知46.41％的学生“不了解统计学”,46.0％的学生“了解大学生数学建模竞赛”,82.14％的学生“希望教师补充社会案例”,73.92％的学生“希望进行互动式学习”.
测试的教学班最终选择为2010级土木工程方向的124人,2个教学班.
2.4.2问题设计及教学实践
统计学课程的内容主要包括问卷设计、概率分布、假设检验和应用分析四部分,下面简单给出几个部分的问题设计.
在统计学的第一部分：问卷调查的设计,可以在课程起初留下作业,让大家每三人一组设计一个有关大学生旅游消费方式的问卷调查,要求自我完成问卷制作和数据搜集,然后进行汇总和评比,然后在正式的课堂上,利用理论教材对问卷设计的基本要求和顺序进行一一说明,让大家逐渐的理解自己设计的问卷的缺陷,为什么同样的问卷调查结果却良莠不齐、响应率差别大、样本是否具有代表性等疑问.通过互动交流和自我审视,学生会逐渐明白问卷设计的重要性和关键点,也体会到了统计学的有趣和难度.
在统计学的第二部分:概率知识,这部分相比较而言是易懂的,在课程开始之前留下任务,发动学生进行生活中的概率常识的搜集和展示工作,来鼓励大家对高中知识的回忆和再利用,并且增加概率知识和社会生活的关联度理解,其中老师可以推荐几个搜索的渠道,比如网络、纪录片和书籍等.在正式的课堂中,可以组织一部分准备比较充分的学生进行课堂演示,还可以通过情景剧表演来展示自己所搜集或发现到的概率常识.而老师也可以适时的播放Discovery系列纪录片“现实生活中的概率知识知多少?”,在充分的刺激和诱因下,学生的潜在学习能力和探索能力会不断的被挖掘出来.
在统计学的回归分析部分,可以首先提出疑问：“什么是回归?”“GALTON先生是怎样的一个人?”“生活中还有什么问题可以用回归来解决呢?”鼓励大家利用各种方式进行查询,来了解回归分析的定义、由来、数学原理、案例分析和计算机的操作,同样通过GALTON先生的生平和贡献,可以进一步进行美育和德育熏陶,塑造青年学生的社会良知和培养发现真理的科学精神.
2.4.3教学考核及效果分析
通过测试班一个学期的统计学学习,在课程结束的最后进行了第二次问卷调查,见表2,可以发现有91.79％的学生“肯定PBL探索教学方式”,79.88％学生“希望以后继续使用这种教学方法”,84.39％的学生“对授课教师满意”,57.08％“愿意参加大学生数学建模竞赛”.
同时,期末2个教学班的统计学考核成绩基本呈现正态分布,和其他仍然采用LBL教学方式的对照组教学班成绩大同小异,没有显著差异,这也说明虽然PBL的教学方式比较生动有趣,但是作为新生的课堂名词,在初期探索阶段仍有很大的改良和进步空间,另外一方面,我们惯有的考核方式仍然是以笔试为主,而采用PBL教学所获得的动手和实践能力并没有得到验证,这个仍需要进行进一步的试验和分析.
3总结
PBL教学法为学生们提供了一个从不同角度观察问题的机会,不仅提高了学生的科学素养,也利于职业探索、社会责任感的培养,弥补了应试教育在高校人才培养中的缺陷和不足,易获得本科生及社会的认可.
总之,PBL教学法是一种崭新的教育理念,它的先进性、科学性值得借鉴,但如何与我国现有的本科生教育模式相融合,进一步建立符合我国本科生教育特点的教学新模式将是PBL研究的重要课题.