大數(shù)據(jù)背景下林業(yè)院校應用統(tǒng)計學專業(yè)核心競爭能力探討

◇西南林業(yè)大學數(shù)理學院 張 健 劉 琳 吳明山

結合院校定位和行業(yè)特色，圍繞應用型人才培養(yǎng)，提出林業(yè)院校應用統(tǒng)計學專業(yè)的六大核心競爭能力：扎實的數(shù)學與統(tǒng)計學基礎、經濟與金融統(tǒng)計應用能力、林業(yè)統(tǒng)計應用能力、計算機應用能力、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘能力、創(chuàng)新能力，探討了核心競爭能力的培養(yǎng)途徑。應用統(tǒng)計學專業(yè)應該采取多樣化的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有行業(yè)特色和滿足時代需要的應用統(tǒng)計學人才。

1 研究背景

現(xiàn)代統(tǒng)計學可以分為兩大類：一類是以抽象的數(shù)量為研究對象，研究一般的收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)方法的理論統(tǒng)計學；另一類是以不同領域的具體數(shù)量為研究對象的應用統(tǒng)計學[1]。近年來，隨著科學技術的進步尤其是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)已經演變?yōu)閿?shù)字、影像、聲音、文本等在內的各種信息的載體，社會已經進入大數(shù)據(jù)時代，統(tǒng)計學迎來的最佳的發(fā)展時期。作為林業(yè)院校下的應用統(tǒng)計學專業(yè)，一方面，應該調整課程設置，主動適應大數(shù)據(jù)時代對應用統(tǒng)計學人才的知識與能力的需求，另一方面，如何發(fā)揮林業(yè)院校自身的優(yōu)勢，培養(yǎng)具有行業(yè)特色的應用型人才，提高學生的核心競爭能力，是一個值得深入研究的課題。

2 林業(yè)院校應用統(tǒng)計學專業(yè)核心競爭能力分析

核心競爭力就其內涵而言，具有三個方面的特征：一是獨特性，競爭對手難以模仿；二是復合性，由多項核心能力復合疊加而成；三是延展性，是長期的、穩(wěn)定的優(yōu)勢[2]。根據(jù)“統(tǒng)計學類專業(yè)教學質量國家標準”的要求，各高校應根據(jù)自己的辦學定位、學科優(yōu)勢和特色，以現(xiàn)代化社會對統(tǒng)計人才的需求為導向，積極探索建立多樣化的統(tǒng)計學人才培養(yǎng)模式以及與之適應的知識體系和課程體系[1]。結合學校的定位和我校以林業(yè)、生物學科為特色的特點，提出了應用統(tǒng)計學專業(yè)的培養(yǎng)目標為：“本專業(yè)培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，具有良好的數(shù)學基礎、堅實的統(tǒng)計理論素養(yǎng)、熟練的計算機應用能力，具備經濟、金融、林業(yè)等學科的基礎知識，富有創(chuàng)新和開拓意識，能夠運用統(tǒng)計學方法和計算機軟件解決經濟、金融和林業(yè)中的數(shù)據(jù)分析問題的應用型專門人才”。圍繞這個培養(yǎng)目標，提出了“商業(yè)數(shù)據(jù)分析”與“林業(yè)統(tǒng)計”兩個發(fā)展方向和六大專業(yè)核心競爭能力：①扎實的數(shù)學與統(tǒng)計學基礎；②經濟與金融統(tǒng)計應用能力；③林業(yè)統(tǒng)計應用能力；④計算機應用能力；⑤數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘能力；⑥創(chuàng)新能力。

圖1 應用統(tǒng)計學專業(yè)核心能力示意圖

2.1 良好數(shù)學與統(tǒng)計學基礎

良好的數(shù)學與統(tǒng)計學基礎，是應用統(tǒng)計學專業(yè)的核心競爭力之一，也是應用統(tǒng)計學專業(yè)區(qū)別于“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術”專業(yè)的顯著特征。統(tǒng)計學的很多概念和方法都來源于數(shù)學，早期的統(tǒng)計學實際上是數(shù)學的一個分支，打好數(shù)學基礎是學好統(tǒng)計學理論的必要條件。本專業(yè)開設的數(shù)學與統(tǒng)計學基礎課程有：數(shù)學分析（分3個學期）、高等代數(shù)（分2學期）、微分方程、概率論、數(shù)理統(tǒng)計、統(tǒng)計學導論等，均為必修課。良好的數(shù)學基礎也為應用統(tǒng)計學專業(yè)往數(shù)學系下的概率論與數(shù)理統(tǒng)計專業(yè)、統(tǒng)計學系下的統(tǒng)計學、應用統(tǒng)計學等專業(yè)進一步深造提供了較大的可能性。從素質教育的角度上說，良好的數(shù)學素養(yǎng)及數(shù)學能力，不僅僅是對專業(yè)能力的有效提升，同時也是對自身素質的有效提升[3]。數(shù)學的高度抽象性、嚴密的邏輯性和廣泛的適用性在培養(yǎng)學生的理性思維能力和創(chuàng)新思維能力方面具有其他學科不可替代的作用，因此具有良好數(shù)學基礎的學生有更強的社會適應能力和發(fā)展后勁，也更容易受到用人單位的青睞。

2.2 經濟與金融統(tǒng)計應用能力

經濟與金融領域是統(tǒng)計學的重要應用領域。很多經濟、金融領域的理論及實際問題都可以建立統(tǒng)計模型，用統(tǒng)計學的方法加以研究。在我國部分高等院校中，設置有“經濟統(tǒng)計學”專業(yè)，說明了統(tǒng)計學在經濟、金融領域的廣泛應用性。同時，經濟、金融領域也是“應用統(tǒng)計學”專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)最為廣泛的領域。因此，我們將“經濟與金融統(tǒng)計”設置為我校應用統(tǒng)計學的主流方向，本方向開設的必修課程有：微觀經濟學、宏觀經濟學，選修課程有：管理學、運籌學、會計學原理、金融學、金融統(tǒng)計學、證券投資理論與實務、計量經濟學、市場調查與預測等，學生從中選擇5至6門課程學習。經濟與金融領域的基礎知識，可以使得本專業(yè)的學生能夠較好地理解企業(yè)、行業(yè)中實際問題的經濟學含義，更好地把所掌握的統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)挖掘的方法應用于解決實際問題中，而且能夠從經濟學角度對得到的結論進行合理解釋。相比之下，這樣的核心能力也是“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術”專業(yè)所欠缺的。

2.3 林業(yè)統(tǒng)計應用能力

統(tǒng)計學在林業(yè)科研和管理工作中有著廣泛而深入的應用，例如土壤結構、氣象環(huán)境、森林生態(tài)、植樹造林、病蟲害預報、林業(yè)調查、森林經營等方面，都需要統(tǒng)計學的支持。然而，目前林業(yè)院校中的應用統(tǒng)計學專業(yè)往往忽視了林業(yè)行業(yè)自身的特點，導致所培養(yǎng)的本科畢業(yè)生缺乏競爭優(yōu)勢[4]。因此，我校應用統(tǒng)計學專業(yè)結合學校定位和行業(yè)特色，設置了“林業(yè)數(shù)據(jù)分析”方向。首先，我們將“林學概論”作為必修課，讓本專業(yè)的所有同學都具備林學的基礎知識，打上“林業(yè)大學”的烙印。其次，我們開設了一系列選修課程：測樹學、林業(yè)統(tǒng)計學、林業(yè)大數(shù)據(jù)應用實踐、地理信息系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)分析。學生學習了這些課程以后，初步具備了林業(yè)調查、林業(yè)統(tǒng)計和林業(yè)大數(shù)據(jù)分析的能力，可以到林業(yè)相關調查或研究單位工作，也可以往“森林經理學”、“林業(yè)3S技術”、“遙感與地理信息系統(tǒng)”等林業(yè)相關方向進一步深造，擴展了學生的知識面和就業(yè)面，形成了我校應用統(tǒng)計學的一個特色方向。

2.4 計算機應用能力

大數(shù)據(jù)背景下，需要學生具備大數(shù)據(jù)統(tǒng)計思維、分析和處理海量數(shù)據(jù)能力，這是傳統(tǒng)的應用統(tǒng)計學專業(yè)所欠缺的，為此，應用統(tǒng)計學專業(yè)人才必須熟練掌握計算機的大數(shù)據(jù)處理能力，以及各種相關的統(tǒng)計分析軟件，能理論聯(lián)系實際，利用計算機的強大處理能力解決實際問題[5]，為此必須加強計算機應用類課程。計算機應用類課程開設了4門必修課程：大學計算機基礎與計算思維、Python程序設計、數(shù)據(jù)庫原理及應用、統(tǒng)計計算與應用軟件（R語言），以及3門選修課程：辦公自動化、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集與處理、NoSQL數(shù)據(jù)庫技術。其中，辦公自動化課程，主要講解利用Python語言結合Excel軟件完成數(shù)據(jù)的高效、智能化處理，對學生的實際工作能力和數(shù)據(jù)預處理能力有很大的幫助。另外，在數(shù)據(jù)分析與挖掘中，不可避免的要涉及到數(shù)據(jù)存儲的問題，少量數(shù)據(jù)的存儲一般用Excel、CSV等文件就可以解決，但是，大量數(shù)據(jù)的存儲就涉及到數(shù)據(jù)庫技術。傳統(tǒng)的應用統(tǒng)計學專業(yè)的課程體系中，僅開設“數(shù)據(jù)庫原理與應用”課程，講授的是關系型數(shù)據(jù)庫。關系數(shù)據(jù)庫使用“關系”也就是二維表格來存儲數(shù)據(jù)，使用事務管理和SQL查詢技術很好的解決了大型超市、銀行、電信等企業(yè)的數(shù)據(jù)存儲和管理需求，但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，每天產生的數(shù)據(jù)不僅數(shù)量巨大且類型繁多，包括結構化數(shù)據(jù)（約10%）和非結構化數(shù)據(jù)（約90%）。由于傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫無法滿足各種類型的非結構化數(shù)據(jù)的存儲和高效處理需求，因此產生了NoSQL數(shù)據(jù)庫[6]。NoSQL是對非關系型數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)稱，用于存儲非結構化的數(shù)據(jù)，具有易擴展、大數(shù)據(jù)量和高性能等特征，在大數(shù)據(jù)時代得到了飛速發(fā)展。以上7門課程的開設，使得應用統(tǒng)計學專業(yè)的學生具備從各類信息系統(tǒng)或者互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)（包括結構化及非結構化數(shù)據(jù)）、分析數(shù)據(jù)（R/Python/SPSS）的計算機應用能力。

2.5 數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘能力

數(shù)據(jù)分析，主要是指采用適當?shù)慕y(tǒng)計學方法，對收集來的數(shù)據(jù)進行描述性分析和推斷性分析。數(shù)據(jù)挖掘則泛指融合數(shù)據(jù)庫技術、機器學習和人工智能技術，從大量數(shù)據(jù)中找出隱藏在其中的有用的知識的過程，數(shù)據(jù)挖掘在電子商務、物流運輸、精準營銷、生產控制和醫(yī)療診斷等行業(yè)有著廣泛的應用[7]。實際上，廣義的數(shù)據(jù)分析包含了數(shù)據(jù)挖掘。培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘能力的主要課程有7門：抽樣調查、實驗設計與分析、應用回歸分析、應用多元統(tǒng)計分析、應用時間序列分析、統(tǒng)計機器學習、數(shù)據(jù)挖掘。前5門課程是應用統(tǒng)計學專業(yè)的傳統(tǒng)課程，后兩門課程是適應時代發(fā)展而開設的新課程，其中統(tǒng)計機器學習主要講授機器學習的原理，而數(shù)據(jù)挖掘課程主要講授應用案例。以上課程都是應用統(tǒng)計學專業(yè)的核心課程，所學習的知識可以廣泛應用到自然科學、社會科學等各個學科領域中。作為對比，“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術”專業(yè)僅開設機器學習和數(shù)據(jù)挖掘課程，而抽樣調查、實驗設計與分析、應用回歸分析、應用多元統(tǒng)計分析、應用時間序列分析等課程一般都不會開設。因此，數(shù)據(jù)分析于挖掘能力是應用統(tǒng)計學專業(yè)最為核心的競爭力。

2.6 創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力是大學生競爭力中最重要的一個能力，即人通過創(chuàng)新思維創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，包括創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能三個方面。早在2015年，國務院辦公廳印發(fā)了《關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》，對高校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了明確的要求。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不是一朝一夕的事情，而是一個長期的過程，貫穿于大學教育從入學到畢業(yè)的始終。應用統(tǒng)計學專業(yè)需要解決的是錯綜復雜的實際問題，往往沒有現(xiàn)成的方法能夠直接應用，而是需要綜合利用數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機知識以及行業(yè)知識，創(chuàng)造性地提出解決問題的可能方案并不斷嘗試，最終找到最佳的方案。提高學生創(chuàng)新能力的途徑主要有兩條，一是學科競賽，二是參加科研項目。其中，參加學科競賽是提升創(chuàng)新能力和實踐能力的重要途徑，與應用統(tǒng)計學專業(yè)相關的學科競賽主要有全國大學生數(shù)學建模競賽、全國大學生統(tǒng)計建模大賽、全國大學生市場調查與分析大賽、“泰迪杯”數(shù)據(jù)挖掘大賽等。數(shù)學建模競賽被普遍認為是我國高等院校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要教育方式，對提高學生的創(chuàng)新思維、應用數(shù)學和計算機工具解決問題的能力、論文寫作能力、團隊協(xié)作能力等有顯著的促進作用[8]，其他學科競賽也有相似的作用。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)離不開扎實的理論知識，更離不開嚴格的科研實踐能力訓練。對大學生進行科研訓練是改革人才培養(yǎng)模式的重要舉措，是培養(yǎng)和提高大學生科研創(chuàng)新能力的有效途徑[9]。為鼓勵應用統(tǒng)計學專業(yè)學生參與學科競賽和科研活動，制定了“應用統(tǒng)計學專業(yè)個性化發(fā)展學分”，共2個學分。學生參加一項學科競賽獲得省級獎勵的，獲得1個學分；獲得國家級獎勵的，可獲得2個學分；學生第一作者發(fā)表一篇普通期刊科研論文，可獲得1個學分，發(fā)表核心期刊以上科研論文的，可獲得2個學分。通過各種激勵政策的制定，提高學生參加學科競賽以及申報大學生創(chuàng)新項目、參與教師科研的積極性，從而提高學生的創(chuàng)新能力。

3 應用統(tǒng)計學專業(yè)核心競爭能力的培養(yǎng)途徑

應用統(tǒng)計學專業(yè)核心競爭能力的培養(yǎng)，主要有理論教學和實踐教學兩個途徑。其中，理論教學模塊包括以下內容。

3.1 專業(yè)基礎課程

主要包含數(shù)學、統(tǒng)計學、經濟學、林學、計算機的一些基礎課程：《數(shù)學分析1、2、3》、《高等代數(shù)1、2》、《概率論》、《數(shù)理統(tǒng)計》、《微分方程》、《林學概論》、《Python程序設計》、《數(shù)據(jù)庫原理與應用》、《微觀經濟學》、《宏觀經濟學》、《統(tǒng)計學導論》等。專業(yè)基礎課程的學習，可以為學生打下良好的數(shù)學、統(tǒng)計學、經濟學、林學的基礎。

3.2 專業(yè)核心課程

主要包括：《抽樣調查》、《試驗設計與數(shù)據(jù)分析》、《應用回歸分析》、《統(tǒng)計計算與應用軟件（R）》、《統(tǒng)計機器學習》、《應用多元統(tǒng)計分析》、《應用時間序列分析》、《應用隨機過程》等。專業(yè)核心課程的學習，使學生具備了本專業(yè)最核心的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析與挖掘的能力。

3.3 專業(yè)選修課程

方法類課程：《網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集與處理》、《NoSQL數(shù)據(jù)庫技術》、《商業(yè)數(shù)據(jù)挖掘》等。

商業(yè)數(shù)據(jù)分析方向：《市場調查與預測》、《管理學》、《會計學》、《金融學》、《證券投資理論與實務》、《計量經濟學》、《金融統(tǒng)計學》等。

林業(yè)統(tǒng)計與林業(yè)數(shù)據(jù)分析方向：《測樹學》、《林業(yè)統(tǒng)計學》、《地理信息系統(tǒng)》、《林業(yè)大數(shù)據(jù)應用實踐》、《空間數(shù)據(jù)分析》等。

專業(yè)選修課程的學習，使學生具備了在具體領域（經濟、林業(yè)）從事數(shù)據(jù)分析與挖掘工作的能力。

實踐教學模塊又分為課內實踐和課外實踐。課內實踐主要包含課程實驗和課程實習，課外實踐主要包括學科競賽和科研實踐。

a、課程實驗。

包括各類與理論課程同時安排的實驗課程，例如《Python程序設計實驗》、《數(shù)據(jù)庫原理與應用實驗》、《抽樣調查實驗》、《試驗設計與數(shù)據(jù)分析實驗》等，包含16門必修課程和9門選修課程的實驗課。

b、課程實習。

包括6門課程實習及3門綜合實習。課程實習為《Python程序設計實習》、《數(shù)據(jù)庫原理與應用實習》、《統(tǒng)計機器學習實習》、《市場調查與預測實習》、《網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集與處理實習》、《數(shù)據(jù)挖掘實習》等。綜合實習為《專業(yè)綜合實踐1》、《專業(yè)綜合實踐2》、《專業(yè)綜合實踐3》，其中，《專業(yè)綜合實踐1》為概率論、數(shù)理統(tǒng)計基礎方法實習，側重統(tǒng)計學基礎知識的應用；《專業(yè)綜合實踐2》為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集、機器學習與數(shù)據(jù)挖掘等多門課程的綜合實習，側重互聯(lián)網(wǎng)時代從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析到數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化展示的整個流程應用；《專業(yè)綜合實踐3》聘期企業(yè)老師參與教學，主要講解企業(yè)中數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘的實際案例和工作經驗，采用案例式、項目式教學法，帶領學生完成一個小案例。以上實習課程的開設，讓學生一步一步完成從理論到實際應用的過程，提高學生分析問題和解決問題的能力。

c、課外實踐。

課外實踐主要包括學科競賽和科研實踐。通過“個性化發(fā)展學分”政策的制定，學生參加學科競賽的比例超過90%，積極性很高，取得很多省級、國家級獎項。同時，也有一部分學生參加了老師的科研項目，或者積極申報“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目”，在老師的指導下開展科學研究、撰寫學術論文。通過學科競賽和科研實踐，可以培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

圖2 應用統(tǒng)計學專業(yè)核心競爭能力的培養(yǎng)

4 結束語

經濟社會的發(fā)展需要不同類型的應用統(tǒng)計學人才，各高校應該結合自己的辦學定位、學科優(yōu)勢和特色，積極探索建立多樣化的應用統(tǒng)計學人才培養(yǎng)模式以及與之相適應的知識體系和課程體系。作為林業(yè)院校的應用統(tǒng)計學專業(yè)，人才培養(yǎng)主要圍繞以下六個核心競爭能力進行：扎實的數(shù)學與統(tǒng)計學基礎、經濟與金融統(tǒng)計應用能力、林業(yè)統(tǒng)計應用能力、計算機應用能力、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘能力和創(chuàng)新能力。隨著社會和科技的進步，需要對原有的知識體系進行修訂，補充新的內容，淘汰過時的內容，從而保持知識體系的先進性，培養(yǎng)適合時代需要的應用統(tǒng)計學人才。