大数据背景下统计学与交叉学科的融合发展

◇湖南农业大学信息与智能科学技术学院 周 丽

长沙市北雅中学 张智顺

本文从统计学在学科发展中的重要性出发，分析了如何实现统计学与交叉学科的融合发展，进而剖析了统计学在交叉学科中的典型案例，并给我校统计专业人才培养提出了针对性的政策建议。

随着大数据时代的到来，人类已经进入了数据化时代。那么，对数据的分析和处理显得十分重要，而统计学就是利用数理统计的方法分析处理数据，进而挖掘出数据里面的信息，为学科和行业的发展提供相应的政策和建议。

一、统计学在学科发展中的重要性

统计学是研究如何测度、收集、整理和分析反映客观现象有关信息的数据，以帮助人们正确认识客观世界数量规律的方法论科学。统计学是从具有随机性的有限数据中发现有价值信息的科学。随着大数据的到来，当今社会的一个显著特征就是统计学的应用向各个领域渗透，各行各业的发展日益依赖于数据的处理，从数据中挖掘出相关信息。在这样的时代背景下，统计学人才将成为社会急需的人才，高校作为人才的培养地，应该培养出优质的、能解决实际问题的创新型人才。因此，在培养统计学专业人才的过程中，我们应该尽量地实现统计学与其他交叉学科的融合发展，通过统计方法和统计软件的应用性学习，激发学生的内在学习动力和学习欲望，为社会输送高素质的人才。

随着统计学学科的不断发展与革新，统计学与其他学科的结合将成为其未来发展的主要趋势[1]。且中国科学界的发展需要统计学人才来推动，统计学在社会各个领域中的应用，始终离不开复合型的统计学人才，而统计学的复合人才指的是既有统计思想和统计方法，又能熟练掌握统计软件，并用其分析和处理相关数据[2]，以适用大数据背景的前提下，快速有效地实现统计专业与交叉学科的融合发展。

二、如何有效实现统计学与交叉学科的融合发展

统计学作为一门重要的应用型学科，逐渐地呈现出统计学与交叉学科的融合、统计学与实质性学科结合的发展趋势。统计学与交叉学科的发展主要体现在统计学对相关数据的统计、分析及处理，而数据的处理关键在于统计理论基础及统计软件的合理应用。统计学作为一门通用方法论的学科，是一种定量认识问题的工具。其中统计学的多元统计方法是处理数据的基本方法，再匹配相关的数据处理软件，如R语言、SPSS、MATLAB、STATA、EVIEWS等软件的使用，使统计学发挥真正的工具功能，有效实现统计学与交叉学科的融合发展。因此，在统计学专业课程的教学过程中必须开通相应的实验实践课程，锻炼学生的动手能力，实现统计方法与其他学科的融合。

农业大学作为一个综合性大学，开设的专业出现了多元化，有农学、金融学、会计学、经济学和动物医学等等，我校统计学专业在人才培养方案的制定过程中，充分体现了统计学与交叉学科的融合发展，开设了数理统计、多元统计分析、回归分析等基础理论课程和相关统计软件应用的实验、实践课程，且实验、实践课程的学时必须占到课程总学时的30%以上，以实现实践教学与理论学习的充分结合，进而利用掌握的软件进行数据处理，将数据处理能力应用在其他相关领域，整个教学过程充分注重统计软件解决实际问题能力的的融合。教学过程中我们是如何有效实现统计学与交叉学科的融合呢？正确地选择农业研究对象，有的放矢，但研究对象往往是数量巨大，分布特性各异的群体，因此研究农业科学试验、生产管理、农村调查工作、药品使用前后显著性性的比较等问题都必须进行合理的实验设计，选择合适的抽样理论和抽样方法，根据数据的特点选择适宜的数据分析方法，这些都需要用到统计学的理论基础。为此，要实现统计学与其他学科的融合发展，可以从以下方面展开。

一是加大统计软件在统计学专业教学过程中使用。目前，统计软件非常多，我们可以采取百花齐放的方针，在教学过程中，不同的课程可以选择适宜的软件辅助课程教学，如《计量经济学》可以选择STATA软件、《时间序列分析》可以选择EVIEWS软件进行相应数据的预测、涉及矩阵运算时可以选择MATLAB软件进行运算、做多因素方差分析时可以选择SPSS统计软件进行计算，会给计算带来很大的方便，让同学们每个软件都学会怎么使用，将来在继续深造或工作过程中根据需要再精学1-2个数据处理的软件。

二是加大实验、实践课程教学的比重。学生在课堂上学了理论知识后，必须能够将其运用于实际生活中，在课程教学过程中教师教会学生将统计学应用于其他学科，在实验、实践教学过程中，可以从问卷设计出发，教会学生如何进行数据收集、数据分析与处理，最后得以解决一个实际问题。也可以将学生送至实践教学基地，校外教师可以从工作的具体性质出发，要求学生用所学理论知识解决工作中所遇到的问题，实现校企合作协同育人的目的。

三是要求学生参加相关的学科竞赛。学科竞赛有助于大学生实践能力和创新能力的提升。统计专业的学科竞赛主要包括市场调查与分析大赛、统计建模竞赛、数学建模竞赛和数学竞赛，其中市场调查大赛分知识赛和实践赛两个竞赛环节。学科竞赛能充分地锻炼学生的探索性、创造性和协作精神，学生通过学科竞赛可以提高学生的科研能力，因在竞赛过程中，学生必然要进行文献的搜索、资料的查阅，实验方案的设计和实验结果的分析等一系列的工作，学生的实践能力会得到极大的提高，统计建模竞赛和数学建模竞赛都是团体赛，能充分地体现学生的协作精神，同学们通过相应的数据处理，解决生活中的某一实际问题，实现统计学与其他学科的融合发展。

三、统计学与交叉学科融合发展案例分析

统计学的应用已经渗透到各个领域，与多个学科都有交叉，下面以农学、金融学、税收和医学为例介绍统计学与这些方面的融合。

一是统计学与农学方面的融合：在农业生产过程中，以水稻为例，我们可以利用显著性差异分析水培养。稻种子的发芽率，利用多元回归分析的方法分析水稻产量的影响因素，设计实验、利用时间序列分析分析方法预测农作物（动物）的生长发育进度、农作物的产量和病虫害的发生时期与数量，这些对于确保农业生物的稳产发展和高产极为重要[3]；在农业生产调研之前，必须进行实验设计，选择多因素分析方法分析每块土地在不同生长条件下（肥力、阳光、水份等）对水稻产量的影响，从而得到哪些因素对水稻产量的影响更大，在后续的生产过程中加大对应的投入，增加产量，却保国家的粮食安全。

二是统计学与金融方面的融合：数理统计和社会经济融合在一起，能进一步实现统计学在金融学方面的应用，为此我们开设了《抽样技术》、《多元统计分析》、《统计预测和决策》、《实验设计》和《证券分析与投资》，这些课程的学习是进行投资和管理结算的基础工作，同时统计学在金融领域研究金融规律、支持金融决策、金融风险分析和优化金融产品等方面都有重要的作用，利用统计工具对各种证券金融数据进行处理，能够比较全面地分析各种因素的影响强度，从而做出合理的决策。

三是统计学与税收方面的融合：在税收专业的教学过程中，我们提出了“统计学”与专业相融合的教学方法，如利用统计工具分析税收收入的内在增长趋势、税收收入运行的季节性分析、税收随GDP增长的弹性、应用税收数据分析区域数据的集中和离散情况及其相关指标的计算，应用税收经济数据完成回归和时间序列分析[5]等，通过统计软件处理相关的税收数据，让同学们学以致用，用理论知识解决实际问题，不仅可以提高学生的学习兴趣，又可以培养学生的动手能力。

四是统计学与医学方面的融合：医学统计学的定位是将统计原理、统计方法和医药专业知识相结合的一门应用学科，是医药专业学生必须掌握的一门专业基础课程，两者相辅相成，在融合的过程中发展现代统计理论，新的统计方法被提出[4]。统计方法在医学中的应用非常广，如配对T检验数据分析方法，对研究出来的药物的药性分析显得至关重要。例如降血压药是一种最常见的药物，对高血压患者非常重要，在药物研究出来以后，必须对药物的药性进行临床实验，这时需要对高血压患者在服药前后的血压进行测量，并对测量数据进行处理，若这种降血压药有明显的降压作用，此时该药品就可以对患者进行服用，达到降压的目的。此外，学生必须熟悉医药中科研资料收集、整理、分析的基本方法与技能，熟悉统计软件操作方法，为将其运用到医学实践，进行科学研究打下必要的统计学基础[6]。

统计学与交叉学科融合的案例比较多，有上面介绍的统计学用于农学领域、金融领域、税收领域和医学领域的案例，当然也不乏有统计学用于社会科学相关领域的案例，如统计学应用于文学、体育、音乐的相关案例。

统计学在文学中的一个经典应用是对世界名著《静静的顿河》作者真伪辨别的研究。他的作者是1965年诺贝尔文学奖的获得者肖洛霍夫。但有人说该书是从克留柯夫那儿抄袭来的，肖洛霍夫是不是剽窃了他人的成果？这个疑问曾经引起了全世界的关注。最后，统计学家用统计分析的方法对其句长、词类和句子结构等方面进行了分析，证实《静静的顿河》确实为肖洛霍夫的作品。统计学在文学中的另一个经典应用是关于大作家莎士比亚著作的例子。1985年，莎士比亚作品的研究者在英国Bodelian图书馆发现了一首仅有429字的诗，但诗中并没有记载谁是作者？统计学者Thisted和Efron在1987年采用统计学的方法，在几乎同样长度的作品中，对莎士比亚风格与其他作者风格所含不同单词的频率分布做了精细研究，发现诗的作者确实是莎士比亚；统计学专业与体育专业的融合体现在教学过程中，体育研究者会采用多元回归分析、因子分析等方法对体育选材进行统计分析。如在确定青少年篮球运动员选材标准时，首先需要全面调查运动员的形态、身体机能及各项身体素质等相关因素，从中筛选相应的测试指标，对参加的运动员进行跟踪测试，在这一过程中采用相关分析和逐步多元回归分析的方法，选择出优秀的篮球运动员[7]。我国的体育统计工作者采用实验设计的方法对青少年身体发育状况进行分析与评价，从而根据分析和评价的结果制定了我国青少年儿童生长发育与身体素质的评价标准；统计学与音乐的融合体现在蔡际洲以南北曲音乐的渊源为研究对象，利用统计方法对南北曲和蒙古族民歌进行定量分析和比较研究，认为这种异地文化相似的现象，当属跨文化传播的结果[8]。

通过以上统计学与其他学科融合发展的案例可以发现，统计学对农学、医学和社会科学领域的发展起到了举足轻重的作用。为此，高校作为培养统计学人才的基地，在人才培养的过程中，必须让学生精通一至两个数据处理的统计软件，充分利用统计学的理论知识、统计学思想和统计工具解决其他学科中的实际问题，实现统计学与交叉学科更好地融合发展。