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摘要:sas是一款應用非常廣泛的統計分析軟件,是學習統計學專業課程的一門重要工具。本文將對應用統計學專業中的SAS統計軟件教學模式進行探索,提出對該軟件教學分三個層次展開,分別是SAS基本理論、SAS與專業知識結合以及如何利用SAS進行實際案例分析。以此提交學生學習效率,促進教學改革。
關鍵詞:SAS;統計軟件;教學模式
SAS(全稱STATISTICALANALYSISSYSTEM,簡稱SAS)是一個模塊化、集成化的大型數據分析軟件。該軟件被廣泛應用于科學研究、醫療衛生、教育、金融、政府行政管理等不同領域,并且發揮著愈來愈重要的作用。在數據處理和統計分析領域,SAS統計軟件系統被公認為國際上的標準軟件系統。SAS模塊眾多,統計分析功能齊全,功能非常強大,由于其實用性以及眾多大型公司和部門對該軟件的青睞,因此高校統計學專業非常重視該課程的教學工作。
一SAS軟件教學存在的問題
由于SAS軟件具有很強的實用性,很多高校的統計學專業將其設定為一門必修課程,為了提高教學質量和學生的學習效果,很多學者對和SAS相關的統計軟件教學進行了探討,其中文獻[1]探討了如何將具體的統計方法和SAS軟件進行良好的結合,文獻[2]強調模擬實驗設計在軟件教學中的重要性,王玖等人探討了“案例+任務驅動”教學模式[3]在SAS軟件教學中的可行性,然而如何按照文獻的要求設計案例是一個較為困難的問題。近些年來,越來越多的學者強調案例教學的重要性,[4-7]然而如何實施案例教學卻還是一直在探討的一個問題。高校中統計專業的SAS課程教學模式一般是理論和上機相結合,缺乏一定的層次性,很少涉及該軟件的實際應用背景,以至于和實際應用脫節。在統計學專業中,很多統計學專業課程會用到統計軟件,比如多元統計分析、時間序列等,所以SAS軟件的學習一般安排在第四或者第五學期,在該課程學習之前,學生已經學習過基本的統計學理論課程,如數理統計、統計學原理等課程,同時C語言課程也已經學習過。然而SAS的編程風格和傳統的編程語言(如C語言)有一定的差別,因此傳統的教學模式有待改進。針對SAS軟件自身的特點,作者認為SAS軟件課程在開設要有一定的層次性,首先要注重SAS編程基礎的學習、其次有針對性的將專業理論知識滲透到SAS的學習中、最后展開SAS的實際應用案例學習,提高實際操作能力,初步了解SAS軟件的實際應用模式,為以后的工作打下良好的基礎。
二分層次教學模式
本節內容將對SAS軟件的分層次教學模式展開介紹。
(一)SAS編程技術基礎學習SAS是一個組合的軟件系統,包含大量的模塊,如:基礎模塊(BaseSAS、數據存取模塊(SAS/ACCESS)、作圖模塊(SAS/GRAPH)、時間序列與計量經濟學模塊(SAS/ETS)、矩陣運算模塊(SAS/IML)、運籌學模塊(SAS/OR)、地理信息系統模塊(SAS/GIS)等等,因此引導學生對SAS軟件有一個初步的認知和了解,并掌握基本的理論知識及簡單應用是非常重要的。也就是說,如何引導學生入門并激發學生對SAS編程的興趣是相當重要的,因為SAS是入門比較困難的一門語言。SAS基礎模塊也是SAS系統的核心模塊,因此我們建議統計學專業學生應該著重對SAS基礎模塊中的基本功能和基本編程語句開始學習,在實際應用中,SAS程序員也基本上是在圍繞該模塊進行操作。因此本層次課程主要內容可以圍繞以下幾個方面進行設置:如SAS程序書寫的基本規則和形式、SAS編程用到的基本函數、讀入和訪問數據的基本方法、和數據步和過程步相關的一些基本語句等。在具體實施的時候可以以實例進行講解,避免過多的空洞的語法介紹,讓學生在實例中體會編程的方法和技巧,同時在實例練習中掌握一些編程語法的應用。我們可以結合已經學習過的一些統計理論,利用SAS編程將相關統計方法加以實現,如數理統計中常用的正態分布、均勻分布等,以及假設檢驗等均可以作為課堂練習由學生上機完成。這樣學生可以初步體會到該軟件的用處,激發其學習興趣,同時加深對一些統計學基礎理論的理解。總之這一層次的教學以SAS的基本編程技術導向,以激發學生的學習興趣,引導學生入門為主,為后繼SAS編程的學習做好鋪墊。
(二)SAS編程在統計學專業中的應用本層次的教學著重強調利用SAS編程解決統計學專業性較強的一些問題,加深利用SAS進行數據分析的能力。隨著統計學專業課程的開設,越來越多的統計學問題依賴于統計軟件,由于涉及到的數據量較大,要求能夠利用統計方法對這些數據進行處理并得到一些統計結果,并對這些結果進行分析解讀。比如聚類分析,在學習完聚類分析的理論之后,上機課首先對聚類分析的基本格式及如何運用聚類方法進行介紹,比如SAS的過程步可以這樣編寫:PROCCLUSTERMETHOD=聚類方法<選項>;Var變量名列表;ID變量名;Copy變量名列表;By變量名;Run;同時結合聚類分析的意義,對運行結果進行解讀。這一層次的教學注重統計理論向SAS軟件的滲透,提高學生對運行結果的解讀能力。
(三)SAS軟件實訓SAS軟件學習的最終目的是為了進行案例數據分析,解決實際問題。因此SAS軟件應該開設實際案例分析的相關課程,使學生了解SAS是如何解決實際問題的,在解決實際問題中需要注意的問題。在SAS的學習過程中,作者發現很多同學并不知道該課程在實際中是如何應用的,具體的應用背景是什么。因此以實際案例進行教學是SAS實踐教學一個很好的選擇。該層次課程的主要內容可以選取一些典型的商業案例,然后講授如何利用SAS對案例進行統計建模,如何對數據進行預處理,如何選用合適的統計方法,如何對問題進行架構,如何編寫代碼等,從商業應用的角度對實際案例的處理給出一個完整的過程。具體實施的時候可以采用“問題驅動”型的教學方法。首先提出一個實際問題(給出實際案例),由學生思考該問題所描述的是什么問題,思考會用到什么統計方法,以此初步激發學生的學習興趣,避免“滿堂灌”的教學方式,使學生體會實際工作中面對實際問題的思考方式。下面以實際商業案例為例,說明如何進行SAS軟件實訓的課程學習。案例:某大型商業公司發現一個有趣現象,部分客戶在網上購物所表現出來的性別和注冊性別差異很大,但是公司無法驗證這種差異的真實性,現隨機抽取一批客戶進行測試,把一部分客戶的注冊性別作為控制組,剩余客戶在網上購物所表現出來性別(稱其為行為性別)作為測試組,市場部門要求分析部門對行為性別進行預測,并給出預測結果。(1)學生思考該案例所要達成的商業目標是什么,如何收集數據才是比較合理的。(2)針對該案例的特點,選擇何種統計方法比較合適,對不同的統計方法進行分析比較。如是選擇LOGISTIC方法還是貝葉斯方法,各個方法的優缺點是什么,此時可以考察對統計學理論知識的掌握,也是對專業知識的一個鞏固。(3)利用SAS對數據進行處理,如果采用的樸素貝葉斯方法,則可以對先驗事件和條件事件進行定義,同時需要對一些相關的條件事件數據表進行整合和關聯、創建條件頻數表等,最終得到建模數據集。這其中會用到一些基本的SAS語句,這也是在第一層次的SAS課程學習中講授過的,當然其中涉及到眾多的表格數據的處理,需要編寫的SAS代碼較多,里面有很多問題需要注意。(4)建立模型,如果選用的樸素貝葉斯方法,需要用SAS代碼對該方法進行實現,以便對數據集進行處理。這其中如何提高代碼的運算效率也是需要考慮的一個問題。模型一旦建立以后需要利用訓練數據集對模型進行驗證和檢驗,以驗證模型的可行性。(5)利用模型對結果進行分析,并給出案例的預測結果。在進行案例教學的過程中,要以學生參與為主,調動學生的積極性,對其中涉及到的一些問題,首先由學生思考并給出自己的解決方案,進行自主探索和相互協作學習,充分發揮學生的自主性和創造性,提高學習效果。同時老師要進行適時的引導,和學生一塊進行探索學習。
三總結
SAS統計軟件由于其自身的特點,分層次教學將是一個可行的教學模式。首先開設SAS編程基礎課程,建議開設在第四學期,為SAS的具體應用和實訓進行鋪墊。其次將統計學專業知識滲透到SAS編程技術中來,通過增加相關專業課程的上機課對SAS進行加強學習。最后開設SAS軟件實訓課程,通過實際案例的演練,鍛煉的學生的實際操作能力,及實際問題的建模分析能力。三個層次的教學由淺到深,從基礎理論到實際操作,有助于學生對SAS軟件的深入學習,鍛煉學生的自主學習能力,具有較強的目的性,使學生認識到該軟件要解決什么問題,如何解決問題,最終達到培養學生解決實際問題的能力。
參考文獻
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作者:楊彥炯 單位:泰州學院 數理學院