﻿ 描述统计认知教学系统的设计与实现 Design and Implementation of ECSDS

Computer Science and Application
Vol. 08  No. 09 ( 2018 ), Article ID: 26699 , 8 pages
10.12677/CSA.2018.89143

Design and Implementation of ECSDS

Fujun Ji

Information School, Capital University of Economics and Business (CUEB), Beijing

Received: Aug. 22nd, 2018; accepted: Aug. 30th, 2018; published: Sep. 6th, 2018

ABSTRACT

At present, the development of artificial intelligence in the field of computer is moving from weak artificial intelligence to strong artificial intelligence. Statistics will play a more and more important role in the development of artificial intelligence, especially in large data analysis and intelligent assistance decision. And so, in view of the problems of teachers’ difficulty in teaching, poor learning and poor teaching effect in the teaching of educational statistics, this paper presents a system of ECSDS (Excel-based Cognitive System of Descriptive Statistics), which is based on Excel. Then the concrete design of the ECSDS Teaching Model is given, and the relevant implementation is carried out. The key technology of the ECSDS teaching model is clarified, and an example of application of the ECSDS Teaching Model is given. Through the practice, the validity and the convenience of the ECSDS Teaching Model are proved.

Keywords:Descriptive Statistics, Cognitive System, Design and Implementation

1. 引言

2. ECSDS的设计

2.1. ECSDS的提出

2.2. ECSDS的功能设计

Figure 1. Schematic diagram of functional structure design of ECSDS

2.3. ECSDS的数据操作原理

ECSDS是利用Excel来进行描述统计的一款模型，其数据操作原理在于它充分利用了Excel的函数统计功能，来进行数据的处理。ECSDS是通过收集分析原始数据和参数来得出结果，首先是统计情境的分析和确定，之后进行相应统计量指标及统计方法的选择，统计量指标及统计方法选定后，就可以输入数据，在ECSDS中输入原始数据和相应参数后，ECSDS会自动输出基于这些原始数据和参数的统计量的具体结果数值，其统计量对应的统计意义同时在旁边列出，学习者可根据相应统计量释义来具体阐释对应数据的统计意义。比如：算术平均数、中位数、众数、百分位数、几何平均数、调和平均数等。

3. ECSDS的实现

3.1. ECSDS的系统功能

ECSDS主要应用于教育统计学的辅助教学，其系统功能主要有：1) ECSDS包括教育统计学描述统计中各类统计情境，针对每类统计情境均有阐释说明功能，主要方便学习者了解不同的统计情境，方便学习者辨析类似统计情境的区别，以便采用不同的统计方法，为师生始终采用相同数据案例进行不同统计提供了方便。2) ECSDS针对各类不同的统计情境和需求，内置相应的统计方法，并实现了自动计算功能，可以有效的将师生从大数据量的计算中解脱出来。3) ECSDS针对每类数据统计结果具备自动释义功能，它可以对内置各类统计量进行具体释义，从而辅助师生有效进行数据统计意义的正确说明，从而提高师生统计应用能力。4) ECSDS具备初步的自动统计决断能力，在统计结果输出后，无需查询纸质的各类附表，如Z值或t值等，即可自动根据模型内置的各类附表值，自动进行相应查询并比较，进而得出统计决断结论。5) 使学习与实践相结合，可在一定基础上实现即时反馈，针对所讲内容及时练习，可以把所讲例题在模型中进行运算操作，输入题中数据和参数，则模型自动产出相关数据和释义。可用于自动评判。总之，ECSDS系统功能的充分应用有利于学习者的个别化针对性学习，必将提高教育统计学教学质量，为教育统计学的推广应用打下基础。

3.2. ECSDS的关键技术

3.2.1. 统计参数关系释义设计

Figure 2. The explanatory design of partial statistical parametric relationship

3.2.2. 统计结论自动判定技术

3.3. ECSDS的应用示例

Figure 3. Schematic design of automatic statistical inference technology

Figure 4. The example diagram of application of ECSDS

4. ECSDS的验证

4.1. ECSDS的计算有效性

ECSDS是基于Excel并与教育统计学相结合的模型。该模型充分利用了Excel的统计功能，使教学效果得到改善。下面通过求原始数据“56、76、60、60、99、78、89、60”的“算术平均数”，“方差”与“中位数”比较“手工计算”与ECSDS，来证明ECSDS的计算有效性。手工计算可得，算术平均数 = 72.25，方差 = 219.6875，中位数 = 68。ECSDS计算结果见图5，通过比较可以看出ECSDS与手工计算的计算结果相同。

4.2. ECSDS的简便快速性

ECSDS功能可满足教育统计学中的教学内容，而且易学好用、简便、快速。首先，ECSDS基于Excel，Excel操作简单且大众熟悉；使用该模型不用进行复杂的操作，不需要牢记教育统计学复杂公式，不需要进行繁杂计算。只需输入原始数据和参数，则可自动生成结果及其释义。其次，通过手工计算，不但计算时间长且由于粗心等情况，易产生错误，计算过程费时费力，还不能保证结果正确；而使用计算器的话，尽管功能强大的计算器也有统计功能，但它们操作复杂，且无释义，学生没有经过专门的训练，不能熟练地使用它们，操作时间也较长；而ECSDS没有复杂的操作命令，不需使用者经过专门的培训，操作时只需输入原始数据或参数即可，输入后一秒钟之内便可得到结果和相应释义，快速简单。

4.3. ECSDS的优势

ECSDS是基于Excel的用来辅助教学的统计模型，操作简便，没有入门门槛，有多位学者建议结合Excel来学习统计 [4] ，因为使用师生熟知的Excel辅助教育统计学的学习和应用,其门槛低、操作简便的优势显而易见，而ECSDS是将Excel辅助教育统计学的优势整合到一起并更加充分的发挥出来，使得师生将更多的精力和时间集中到教育统计应用中去，解决学习者对统计软件实用性把握不够、施教对象和应用主体上存在的问题 [5] 。借助统计软件辅助统计教学，能实现统计方法与现代技术的紧密结合，能培养学生的数据分析能力及对统计结果的解释能力 [6] 。Excel作为国际通用表格软件，具备强大的国际认同基础，在它基础上的ECSDS操作简单，没有复杂的公式和操作命令，能更好的和教材结合，能更好的突出教育统计学学习重点，有效化解学习难点，实现了教育统计学教学重点的转移，可激发学习兴趣，提高课堂效果 [6] ，从而彻底解决教育统计学难教难学的情况。

Figure 5. Schematic diagram of calculation of ECSDS

5. 总结

ECSDS适应了教育统计学教学的发展趋势 [10] ，对教育统计学和统计软件的融合起到了探索的作用。ECSDS的广泛应用，有助于教育统计学教师的教学质量的提高和学生的学习效果的提升以及师生综合统计运用能力的巩固，最终促进教育统计学的发展和应用。应用ECSDS省略了大量的人工计算等统计过程，提高了统计效率，可能会产生学生片面注重计算结果而忽略统计原理的问题，这可以在教育统计学的教学中通过分步统计和加大统计原理讲解力度来强调统计过程和原理。总之，ECSDS是教育统计学教学活动中教师教与学生学的强有力工具，可以提高教学效率，提升教学质量，促进师生教育统计学运用能力的提高，增强学生运用教育统计学分析问题、解决问题的意识和能力，势必成为教育统计学教学改革的一款重要工具。

Design and Implementation of ECSDS[J]. 计算机科学与应用, 2018, 08(09): 1326-1333. https://doi.org/10.12677/CSA.2018.89143

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