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交互式教學(xué)與工程統(tǒng)計課程生動融合
隨著工業(yè)工程的發(fā)展，統(tǒng)計分析理論與方法這一領(lǐng)域的作用越來越變的舉足輕重，成為突破行業(yè)瓶頸的利器，相應(yīng)的綜合性的學(xué)科“工程統(tǒng)計學(xué)”也應(yīng)運而生。要發(fā)揮這一學(xué)科的巨大潛能離不開專業(yè)人才的培養(yǎng)，然而工程類學(xué)生理解與掌握數(shù)理統(tǒng)計的知識是一大挑戰(zhàn)，這也是工程統(tǒng)計學(xué)教學(xué)所要解決的難題。源自SAS公司的統(tǒng)計分析軟件JMP，融合動態(tài)數(shù)據(jù)可視化、強大統(tǒng)計功能，集可視化、交互性和可擴展性于一身，有效的結(jié)合兩個跨領(lǐng)域的核心知識體系，并將其融入到整個教學(xué)的過程，從而成功地解開了這一教學(xué)難題。
工程（Engineering）與工程技術(shù)（Engineering Technology）、應(yīng)用科學(xué)（Application Science）組成了技術(shù)科學(xué)的三大體系。而且工程處于三者之中的zui高層次，要求工程師能夠推到數(shù)學(xué)公式，更要能夠解決實際問題。也就是說要不僅知其然，還知其所以然。這也對工程師的培養(yǎng)提出了更高的要求。工程教育中的“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課，仍然偏重數(shù)學(xué)而缺少工程應(yīng)用。工程統(tǒng)計學(xué)正是應(yīng)此需求建立的教學(xué)課程，作為數(shù)理統(tǒng)計的一個重要分支，它不僅提供如何正確地設(shè)計科學(xué)實驗和收集數(shù)據(jù)的方法，而且提供如何正確地整理，分析數(shù)據(jù)，得出客觀、科學(xué)的結(jié)論的方法。學(xué)生在學(xué)習(xí)微積分、線性代數(shù)等課程的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)工程統(tǒng)計學(xué)，學(xué)會認識隨機現(xiàn)象、掌握概率理論與方法、認識基本工程問題、掌握工程數(shù)據(jù)處理的基本方法，對所考慮的統(tǒng)計問題給出合理的推斷，提高工程設(shè)計能力，產(chǎn)品開發(fā)能力和生成過程控制能力。
統(tǒng)計學(xué)知識作為工程統(tǒng)計學(xué)的核心內(nèi)容之一，工程師需要有效的運用其科學(xué)原理和技術(shù)方法解決實際問題。工程學(xué)中所運用的工程方法基本按如下步驟進行：
1. 清晰和準(zhǔn)確地描述問題
2. 識別影響問題的重要因素
3. 對問題建立模型，明確模型的約束條件和假設(shè)
4. 通過觀察和實驗獲得數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)檢驗2、3步中的模型或結(jié)論
5. 根據(jù)觀察到的數(shù)據(jù)修正模型
6. 用模型解決問題
7. 設(shè)計一項適當(dāng)?shù)膶嶒炞C明問題的解決方案是有效的
8. 根據(jù)問題的解決方案作出總結(jié)，提出建議
9. 工程實施
可見統(tǒng)計學(xué)為工程學(xué)提供了數(shù)據(jù)和模型的基本方法。在解決工程問題的過程中，常在以下環(huán)節(jié)中運用相應(yīng)的統(tǒng)計方法。在設(shè)計開發(fā)方面，運用實驗設(shè)計和可靠性等方法；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，運用質(zhì)量控制、假設(shè)檢驗等方法；在銷售環(huán)節(jié)中，運用相關(guān)分析、回歸分析和實驗設(shè)計等方法；在服務(wù)環(huán)節(jié)中，運用可靠性分析中的維修策略等方法。工程學(xué)對統(tǒng)計方法的依賴源于工程中的大量數(shù)據(jù)都具有變異性。統(tǒng)計學(xué)給出了描述這種變異性的工具和利用這些工具作出合理決策的理論框架。在工程學(xué)中，運用統(tǒng)計學(xué)不僅需要計算技術(shù)，而且需要統(tǒng)計學(xué)的思維方式。
從這一層面上來講，工程統(tǒng)計學(xué)科是一門綜合性學(xué)科，這也對其教學(xué)工作提出了更高的挑戰(zhàn)。在工程統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)模式以CDIO代表，即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、貫徹（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的方式學(xué)習(xí)工程，容易將理論與實踐有機結(jié)合起來。但是要更好的發(fā)揮整套教學(xué)模式的效果，始終面臨的一大挑戰(zhàn)是如何有效幫助學(xué)生跨越統(tǒng)計理論知識的瓶頸，從而為進入工程運用打下堅實的基礎(chǔ)。比如在基本的統(tǒng)計概念，置信度、置信區(qū)間、假設(shè)檢驗，通常是學(xué)生難以理解的基本概念。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，特別是統(tǒng)計分析工具的完善，這一局面得到了突破性的改觀。以源自SAS公司的統(tǒng)計分析軟件JMP為例，軟件的功能設(shè)計很好地契合了工程統(tǒng)計學(xué)的教學(xué)的內(nèi)容，如實驗設(shè)計、可靠性、過程控制等等，而且提供更全面的統(tǒng)計分析方法，進一步拓展學(xué)生的統(tǒng)計方法在工程領(lǐng)域運用的能力。