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摘要：为了调动学生学习的积极性和主动性，提高教学质量，文章从教学理念改革、教学内容改革、教学设计改革、教学实施改革、教学考核改革五个方面入手，对时间序列分析课程教学改革进行了探索。
关键词：时间序列分析课程；教学改革；案例教学
时间序列分析课程是面向质量管理工程专业和经济学专业本科生开设的一门基础专业课程，其内容在质量控制和经济预测中具有广泛应用。时间序列分析主要是通过对社会经济活动中搜集的数据进行观察、研究，寻找其内在的发展变化规律，并建立适当的统计模型以预测其未来走势。对于不同学科的学生来说，虽然其都需要学习统计学的相关知识，但在教学方式及课程设计上应该有所区别。对于经济学专业的学生而言，教学应该把握应用背景，重点讲授时间序列分析的经济意义及预测和建模的技巧；对于质量管理工程专业的学生而言，在质量控制领域中有许多情况下得到的过程数据具有自相关性，如果想要对这些数据序列进行过程分析，得到相应的结论，就需要借助时间序列分析的理论进行解决，如拟合自相关模型，然后构建具有相关性的过程控制图，以达到对过程进行监控、提高过程质量的目的。
传统的时间序列分析课程在教学当中面临很多问题，具体如下。①学习时间序列分析课程需要学生具有概率论与数理统计、高等数学等相关课程的知识基础[1]，这也对学生的知识结构提出了更高层次的要求，如在学习平稳性检验的时候，需要用到假设检验方面的知识；在学习时间序列的模型参数估计时，需要用到极大似然估计法方面的知识等。学生在进行时间序列分析课程学习的时候，必须复习之前学到的数学知识，如此才能更好地掌握新的知识。②由于时间序列分析课程的基本概念和公式较多，对数学知识的要求较高，因此学生理解起来较为困难。同时，时间序列分析这门课程的模型比较多，如AR模型、MA模型、ARMA模型等，学生不太容易区分。且该课程对概率论和数理统计知识的要求较高，故学生对于数据统计分析应用，需要有一个适应过程。但很多授课教师有时过于注重理论公式的推导过程，忽视了统计思想的形成及应用，导致学生学习起来比较吃力，感觉学习这门课程就像在学习数学，不能对案例和实际问题进行建模和预测，更不会分析和解释模型的结果，这样很难达到理想的教学效果[2]。③时间序列分析是数理统计学科的一个专业分支，由于时间具有不可重复性，时间序列分析的数据分析和处理方法发展迅速、日渐成熟，尤其是随着大数据时代的发展，目前时间序列分析已经广泛应用于诸多领域。但由于很多教师在授课过程中不能将理论知识与实际应用相结合，使得传统的实验教学方法不能有效培养学生的实际应用能力，所以在时间序列分析课程的教学过程中，教师需要不断进行教学改革，以达到较好的教学效果。为了使学生能够系统地掌握时间序列分析课程的知识，从而达到理想的教学效果，下面本文分别从教学理念、教学内容、教学设计、教学实施、教学考核五个方面进行了改革探索，以期提高该课程的教学质量。
一、教学理念改革
质量管理工程专业的最终目标是以就业为导向，培养出能在企事业单位和经济管理部门从事质量检验、质量管理及数据分析等工作的创新型人才[3]。传统的教学理念比较重视知识体系的完整性及系统性，也更关注学科本身，缺乏对专业的需求考量及相关实践应用[4]。但随着社会的进步及大数据背景下社会对实践型人才需求的增加，现在的教学理念应该转为反向教学设计，即根据需求设定培养目标，根据培养目标进行课程设计，将封闭式的传统课堂转变为开放性课堂，并将课堂理论与实践相结合，将理论知识运用到实践当中。由于新的教学理念与传统的教学模式有很大不同，教师需要构建新的课堂教学模式，并将授课的重点放在实践当中，而不是采用“满堂灌”的上课模式进行理论知识讲解，更应该将理论知识与实际问题相结合，注重理论的思想传授而不是公式的推导[5]。在讲授课程的过程中，教师应将重教的课堂模式
为以学习和思考为中心的新模式，将理论知识的传授转化为关注学生能力的提升。概言之，通过时间序列分析课程的学习，学生要理解并掌握该学科的基本理论和方法，提高数据分析能力，并且能够将理论与实际相结合，将课堂上所学的知识真正用于解决质量控制和经济社会等实际问题。
二、教学内容改革
对于学生来讲，在学习时间序列分析这门课程的时候会比较难以理解相关知识，甚至可能会丧失学习这门课程的信心。这就要求教师在讲课的过程中，能有所侧重，并放慢节奏，尤其是在讲解数学理论方面的知识时，应对讲解的内容进行筛选，重点讲解时间序列分析方法的建模思路及其应用范围，淡化数学推导，注重统计思想和原理方法的教学[6]。另外，教师授课时应多观察学生反应，注意削弱学生的畏难情绪，及时掌握其学习效果。
课程教学应以基本概念、原理、方法为基础，突出重点和难点；以需求为导向，融入新理论、新发展，加强学生运用所学知识解决社会经济活动和质量控制中实际问题能力的培养；以学生为中心，采用讲授、讨论、启发、翻转等方式进行教学。课程知识内容如表1所示。
由于时间序列分析这门课涉及的知识点及内容比较多，因此本课程不应通过过多讲解复杂公式的推导过程来增加学生的压力，而应将重心放在讲解原理内涵和实践应用上，即教师要重新组织该课程的核心知识模块体系，增强知识的新颖性和实用性。比如，教师可以将近几年关于时间序列分析的新模型及新的创新成果等适当引入课堂，使学生能够了解到时间序列分析领域的前沿动态，以此提高学习兴趣，开阔眼界。
三、教学设计改革
时间序列分析是一种寻找动态数据的变化特征，分析其内在变化规律，通过曲线拟合和参数估计来建立数学模型的理论和方法。授课开始时，教师可先向学生介绍本课程的框架内容，让学生了解时间序列分析这门课的基本内容，同时向学生展示几篇最近的研究文献并对其进行点评，让学生了解到时间序列分析这门课对于科研及对解决实际问题的重要性。另外，教师可以根据现实生活提出几个应用性的实例，如可以给出近些年的招生人数、国内生产总值、股票等数据，并对其进行讲解，这可以帮助学生了解时间序列分析的实际应用情况并激发学生的学习积极性。
根据课程脉络结构，教师可以由浅入深地向学生介绍各种相关的模型，从而方便学生将所学知识更好地吸收。如此，通过对它们的定义及性质进行学习，学生能明白模型之间的关系及区别，并清楚地知道引入不同模型的原因。比如，ARMA模型主要是用来处理平稳序列的，但在现实生活中，绝大多数数据的时间序列都不具有平稳性，因此就需要引进ARIMA模型；当残差出现自相关和异方差等情况时，则要引进GARCH模型[7]，这样能让学生了解不同类型模型的使用条件。在学习过程中，学生必须掌握最基本的时间序列模型的建模思路，学会相应的检验、估计和预测方法，并能对其建模思路进行更加深入的分析。但这仅是理论知识，实际上，当学生面对真实数据时，往往不知道如何对其进行处理。因此在教学过程中，教师应尽量多利用较新的真实案例进行讲解，将抽象问题具体化。比如，教师可以带着学生共同分析原油价格变动对汽油零售价格的影响及预测；对某公司产品的销售量进行建模和预测，这些例子能够使学生更容易理解和接受相关知识。
案例教学是时间序列分析教学的重要环节，同时也是目前时间序列分析教学最薄弱的环节。时间序列分析是一门应用性很强的学科，因此教师必须在课堂当中引入大量的真实案例，如此才能够引发学生的思考，更好地启发学生，培养学生分析处理数据的能力，使其能把分析和预测的结果用于实际问题的解决过程。在讨论时间序列模型时，教师应摒弃过于陈旧的案例，引入当前最新的真实数据，组织学生以学习小组的形式对其进行讨论，并对模型进行设计且进行估计检验，以此激发学生的积极性和主动性。在授课过程中，教师可以采用“课本+文献”的方式，将知识点与相关科学研究及相关文献中的经典案例进行联系，以此作为教学内容的补充。教师结合所教的知识内容对时间序列分析相关文献进行讲解，可以使学生更深刻地认识科研，并逐步培养学生的科研能力[8]。从定义问题、分析问题、处理问题到最终解决问题，教师要与学生共同探讨整个科学研究过程，从而激发他们的学习积极性和科研兴趣，加深其对专业知识的理解与掌握。
四、教学实施改革
(一)激发学生学习兴趣，提高学生学习积极性
一般来说，传统的课程教学采用的是“满堂灌”“填鸭式”教学方式，但由于时间序列分析这门课程的公式和模型比较多，对数学基础的要求比较高，若采用传统的教学模式会使课堂比较枯燥乏味，进而影响教学效果，因此教师应该采取能够调动学生学习积极性和主动性的探索式教学模式。即在时间序列分析理论讲解的过程中，教师应该先抛出相关的问题，引发学生对其的思考，如“平稳性检验的意义是什么？可逆性的内涵是什么？”，让学生带着这些问题进行学习，从而在课堂上一步步引导学生进行探索。
时间序列分析这门课程旨在让学生学会选用合适的模型解决实际问题，这也是对本科学生的最高要求。在教学过程中，教师首先必须要善于运用各种方法激发学生的学习兴趣，进而促使其自主进行探究性学习，如可以通过案例讲解引发学生对现实问题的思考，由此激发学生对时间序列分析课程的学习兴趣及积极性。一旦激发了学生的学习热情，学生就能发挥主观能动性和学习潜能，提高学习质量，达到令人满意的学习效果。
(二)理论联系实际
为了培养学生分析处理问题的能力，使其将所学的时间序列分析这门课的知识运用到实际问题的分析和预测上，教师就要注重将理论知识与实际问题相结合。也就是说在授课过程中，教师应选择现实生活当中的真实案例，提炼生活中的问题，并结合相应的真实数据采用合适的模型对其建模，即通过案例讲解引导学生利用所学知识选取合适的模型对相应问题进行建模，并对模型结果进行正确分析和解释，这要求学生能够将时间序列分析的知识正确应用到实践中，用于解决生活中的实际问题，这样才能真正使抽象问题具体化，加深学生对时间序列分析这门课相关知识的理解。另外，教师也应该选择一些典型例题进行讲解和演示，并留一些习题作为课后作业，以检验学生的接受程度，这样才能培养学生思考和解决问题的能力，使其将所学用于实践。
(三)充分利用网络教学平台
由于时间序列分析课程的课时有限，教师若仅仅利用课堂上的时间进行教学远远达不到想要的教学目标。为了提高教学效果，在进行线下授课的同时，教师也要充分利用学校的网络环境，以及学习通、长江雨课堂等网络课程教学平台。教师基于超星学习通网络教学平台对质量管理工程专业学生进行教学时，要及时将教学课件及习题、案例等相关资料发布在网络教学平台上，作为学生的复习参考资料。另外，教师也可以在网络教学平台上发布一些时间序列分析教材中没有提到的补充内容，方便一些学有余力的学生进行学习，以此开阔学生的视野，增强其自主学习能力。同时，学生在学习过程中有任何疑问也可通过网络教学平台进行讨论，教师要及时进行解答，以了解学生对知识的掌握情况。在互联网时代，微课和慕课等多元化的教学模式与传统的教学方式相结合，可以极大地提高教学效果。如微课视频的时长比较短，能方便学生利用琐碎时间随时随地进行学习。
当遇到不能进行线下授课的特殊情况时，教师也可通过微课等方式进行正常授课，如2020年新冠肺炎疫情期间，全国各大高校普遍开始利用网络教学平台进行授课，这样可以保证时间序列分析这门课的正常开展。
(四)小组讨论，交流互动
为了提高学生在课堂上的参与性，并激发学生学习的主动性，教师可将学生以3人为一组进行分组，对于上课期间的一些问题，让其采取小组讨论的形式进行讨论。期间，小组内成员可以相互交流探讨，最后由小组代表上台进行展示。交流互动是建立在自主探究基础之上的，即学生只有在经过认真的探究、积极思考后，才能与教师和同学进行高质量的互动。整个交流互动的过程不仅可以提高学生的参与性和主动性，还能培养其思考能力。
(五)梳理知识结构，让学生切实掌握时间序列建模方法
时间序列分析是一门具有高度经验性特点的学科，并且模型和定义比较多，课程知识点比较琐碎分散，如果学生对课本内容没有形成清晰的脉络结构，往往不知道如何处理复杂的实际问题，更无法对模型的优劣进行有效评价。因此教师在进行授课之前，可以给学生提供一张知识结构的脉络图。另外，临近结课时，教师可展示结构示意图，以方便学生对所学知识进行回顾和总结。最关键的是，教师采用梳理知识结构的方式，可以让学生切实掌握时间序列的建模方法，提高其解决实际问题的能力。
(六)积极推进翻转课堂教学实践
教师采用翻转课堂教学模式可以鼓励学生自主学习，培养学生的自主学习能力。但由于课时有限，不可能每节课都进行翻转课堂教学，因此教师可以在平稳序列建模等一些重要章节的课堂上进行翻转课堂教学实践的积极尝试，这样既能在有限课时内较好地完成教学任务，又可以充分发挥学生的主观能动性[9]。在进行翻转课堂教学之前，教师应提前一到两周告知学生，并将相应章节的课件及相关案例和论文等提前发给学生，方便学生做好充分准备。在进行翻转课堂授课时，任课教师应积极引导学生，组织学生按照发现问题、突破难点、解决问题的路径模式，积极探讨并实践，以达到掌握知识和增进能力的目的。实践证明，翻转课堂教学的实施减少了僵化式教学的发生，使学生成为课堂的主体，实现了个性化学习，极大地提高了教学质量。
(七)撰写课程论文
为了培养学生的综合应用能力，激发学生学习的主动性和创造性，教师可安排课程论文任务，要求1~3人组成一个小组，将在时间序列分析课程学的方法与实际问题相结合，自选题目并对现实生活当中的实例进行分析。如学生可以选择某一经济活动，通过各种渠道收集其真实的观测值，利用上课所学的模型方法和相关原理建立模型，并对数据进行分析处理，以实现最终的经济预测。学期一开始，教师就可将课程论文的要求告知学生，以便学生有充分的时间思考选题，并进行数据收集、数据处理和分析，最后形成论文。在学生写课程论文的过程中，教师应对其进行相应指导并提出相关建议，但整个过程应仍然学生为主体，充分发挥学生的主观能动性，同时提高学生的思考能力和研究问题能力。通过撰写课程论文，不仅能够培养学生的论文写作能力，还能为学生毕业后在工作当中撰写报告和策划等打下良好的基础。经过多年的实践，该模式教学效果显著，得到了学生的普遍好评。
五、教学考核改革
为了检测学生对时间序列分析这门课的掌握程度并衡量这门课教学目标的达成情况，最终需要采取考核的方式进行评估，因此完善的考核制度显得尤为重要。原来传统的考核方式为“平时成绩+期末考试”，这种考核方式比较单一，不能体现学生的真实水平和实际应用能力，因此考核方式可改为“平时成绩+闭卷考试+课程论文”。期末闭卷考试是常用的考核方式，故针对这方面的改革，应该做到试题多元化，这样可以考查学生不同方面的能力和对时间序列分析基本理论和方法的掌握及简单运用水平[10]；试题也应有易有难，即大部分试题应比较基础，少部分难题则用于拉开学生的区分度。平时成绩包括平时考勤、上课表现及网络教学平台上的学习率和作业的完成情况等。在考试当中，如果采取线下考试方式，应由两位教师共同监考；如果采取线上考试方式，则采用双机位进行监控，以保证考试的公平，杜绝作弊行为的发生。另外，把课程论文作为最终的考核标准之一，能使学生意识到写作及阅读文献的重要性，主动了解该学科前沿动态，这样也能促使学生在平时学习中变得更加认真，从而充分调动学生的积极性，提高学生的综合水平。
此外，为了检验时间序列分析课程教学改革效果，笔者现以郑州航空工业管理学院管理工程学院质量管理工程专业的本科生为对象，对改革前后学生学习情况加以对比梳理分析。改革前采用传统教学模式，改革后采用新教学理念下的教学模式，授课对象分别为质量管理工程专业2018级本科生和2019级本科生。经过一学期的实践，对比两届学生时间序列分析课程的成绩，可以发现教学改革后不及格的学生所占比例减少，高分数段的学生所占比例明显增加。另外，笔者通过学生自评的方式对学生各方面的能力展开问卷调查，发现教学改革之后，学生对于时间序列分析课程的学习兴趣和积极性明显增加，学生的实际应用能力也有了明显提升。概言之，教师采用新的教学模式进行教学后，学生的学习成绩和实践能力明显有了大幅提高。由此可见，时间序列分析课程的教学改革具有显著成效。
综上所述，大数据背景下，相关教师应该对如何上好时间序列分析这门课，并培养学生的独立思考能力、动手能力及应用能力进行积极探索。对此，本文从教学理念、教学内容、教学设计、教学实施、教学考核五个方面阐述了如何提高时间序列分析课程的教学质量。而任何教学方法都不可能是一成不变的，而是需要教师在实践中不断进行探索，以此保障课程教学的顺利开展。另外，教师要重视教学技巧，充分发挥学生在课程实施和课程设计当中的主体性，激发其学习兴趣，引导学生将所学的理论知识运用到实践中，以提高学生思考和解决问题的能力。
参考文献：
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