計算機專業(yè)本科生課程成績的相關(guān)性分析

劉紅梅，李　京

(1.阜陽師范學(xué)院 實驗(網(wǎng)絡(luò))管理中心，安徽 阜陽 236041；2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230026)

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計算機專業(yè)本科生課程成績的相關(guān)性分析

劉紅梅1,2，李京2

(1.阜陽師范學(xué)院 實驗(網(wǎng)絡(luò))管理中心，安徽 阜陽 236041；2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230026)

摘要：對本校計算機專業(yè)本科生期末考試成績進行相關(guān)性分析，針對學(xué)生各學(xué)期成績之間、各類型課程成績之間及專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課成績之間有很高的相關(guān)性，利用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論解釋成績之間相關(guān)現(xiàn)象，得出學(xué)生成績的相關(guān)性與學(xué)習(xí)過程的連貫性、知識的連貫性有關(guān)。

關(guān)鍵詞：計算機專業(yè)；學(xué)生成績；相關(guān)性分析；建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

大學(xué)是學(xué)生系統(tǒng)掌握專業(yè)知識和專業(yè)技能的學(xué)習(xí)階段，從學(xué)生的角度來說，成績是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果、反映教學(xué)質(zhì)量的重要標尺。學(xué)生課程成績之間有什么樣的關(guān)系、這種關(guān)系與哪些因素有關(guān)，得到了教學(xué)管理部門和教師的普遍關(guān)注。丁澍等[1]人通過分析學(xué)生第一至第七學(xué)期的學(xué)習(xí)成績的特點及變化規(guī)律，認為大學(xué)階段各學(xué)期成績之間有很強的相關(guān)性；佟磊等[2]人應(yīng)用典型相關(guān)分析法對專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課成績相關(guān)性進行分析，驗證了基礎(chǔ)課對于專業(yè)課學(xué)習(xí)的促進作用；王修信等[3]人利用相關(guān)系數(shù)法對成績之間的相關(guān)性進行定量分析，得出專業(yè)課程成績不僅受到基礎(chǔ)課成績的影響，還受其他因素的綜合影響，但是沒有提及其他因素是什么。本文從學(xué)生各學(xué)期成績之間相關(guān)性、各類型課程成績之間相關(guān)性及專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課成績之間相關(guān)性三個方面進行分析，找出影響學(xué)生成績之間相關(guān)性的因素，并用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論分析課程成績相關(guān)性背后的原因。

1分析對象及數(shù)據(jù)處理

抽取本校計算機學(xué)院本科生期末考試成績作為分析對象。因為師范生第七學(xué)期安排教育實習(xí)且學(xué)習(xí)課程較少，考慮到學(xué)習(xí)成績的連續(xù)性，我們僅采用第一至第六學(xué)期的學(xué)習(xí)成績，剔除中途因退學(xué)、休學(xué)、轉(zhuǎn)專業(yè)、缺考、補考、作弊等原因造成課程成績記錄不完全的學(xué)生，收集到2009級和2010級6個班級共261名本科生第一到第六學(xué)期的考試成績。按照該專業(yè)本科學(xué)分制人才培養(yǎng)方案，前六個學(xué)期共開設(shè)46門必修課程，其中，第一、二、三學(xué)期以公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課為主，第四、五、六學(xué)期以專業(yè)主干課和專業(yè)拓展課為主，根據(jù)培養(yǎng)方案對46門課程進行分類，將課程分成公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課(包括專業(yè)主干課和專業(yè)拓展課)、教師教育課四個類型。

由于課程的難易程度和教師評分的標準不同，因此，不宜直接比較不同課程的分數(shù)，對學(xué)生的成績進行歸一化處理。假設(shè)某門課程成績?yōu)閄，xi為學(xué)生i的成績，則處理后成績?yōu)?/p>

2分析方法

相關(guān)分析是研究觀測值之間是否存在某種依存關(guān)系，并探討具有依存關(guān)系的變量之間相關(guān)方向、相關(guān)程度，是研究隨機變量之間相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計方法。根據(jù)變量數(shù)的多少，相關(guān)關(guān)系可分為雙變量之間的簡單相關(guān)和多變量之間的偏相關(guān)。在此，僅對學(xué)生成績的各變量做兩兩之間的簡單相關(guān)統(tǒng)計分析。由于學(xué)生成績?yōu)檫B續(xù)性數(shù)據(jù)，因此，使用Pearson相關(guān)系數(shù)

來表示兩個成績變量之間的相關(guān)性，變量之間不分自變量和因變量，相關(guān)系數(shù)的正負號反映變量正相關(guān)或負相關(guān)。變量之間關(guān)系強弱，依據(jù)表1中的標準進行判斷。

表1　變量之間相關(guān)系數(shù)—相關(guān)強度對應(yīng)關(guān)系

3成績的相關(guān)性分析

3.1　各學(xué)期成績的相關(guān)性

對學(xué)生第一學(xué)期到第六學(xué)期成績(將每個學(xué)期開設(shè)課程成績歸一化處理后的加權(quán)和)進行相關(guān)性分析，生成各個學(xué)期學(xué)生成績的相關(guān)系數(shù)矩陣。

由表2的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，各學(xué)期成績之間相關(guān)系數(shù)均大于0.5，說明各學(xué)期成績之間存在較強的相關(guān)性。從相關(guān)系數(shù)來看，相鄰兩個學(xué)期的學(xué)習(xí)成績相關(guān)性很大，各學(xué)期學(xué)習(xí)成績之間的相關(guān)性隨著時間間隔的增加而降低。

表2　各學(xué)期成績之間的相關(guān)系數(shù)

3.2　各類課程成績的相關(guān)性

對公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課及教師教育課4類課程的成績(每一類課程的成績?yōu)橄鄳?yīng)課程成績歸一化處理后加權(quán)和)進行相關(guān)性分析，生成各類課程學(xué)生成績的相關(guān)系數(shù)矩陣。

由表3的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，各類型課程成績之間相關(guān)系數(shù)均大于0.5，說明各類型課程成績之間存在很強的相關(guān)性，從相關(guān)系數(shù)來看，專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課成績之間的關(guān)聯(lián)性最大，公共課成績與專業(yè)課成績之間的關(guān)聯(lián)性次之。因此，作為大一、大二所開設(shè)的公共課和專業(yè)基礎(chǔ)課對學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)起到重要的作用。

表3　各類型課程成績之間的相關(guān)系數(shù)

3.3　專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課成績的相關(guān)性

按照該專業(yè)本科生教學(xué)計劃，從第一到第六學(xué)期共開設(shè)的24門專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，通過對成績進行相關(guān)性分析，可以得出課程成績之間的相關(guān)系數(shù)。由于課程較多，為方便觀察課程成績之間的相關(guān)關(guān)系，使用pajet工具軟件對課程成績之間的相關(guān)關(guān)系進行可視化處理。首先對課程成績之間的相關(guān)系數(shù)r做離散化處理，根據(jù)課程成績之間關(guān)系的強弱，將相關(guān)系數(shù)分為四種等級(表4)，構(gòu)成一個以課程之間相關(guān)等級為元素的24×24矩陣，然后利用pajet軟件生成各課程之間的相關(guān)關(guān)系圖(圖1)，課程之間連線的粗細代表關(guān)聯(lián)程度的強弱。

表4　相關(guān)系數(shù)離散化處理后的對應(yīng)值

從圖1可以看到，24門課程除DELPHI與其他課程成績的相關(guān)性較弱以外，其余課程成績都與許多課程成績之間有較強的相關(guān)性。從圖1中刪除成績低度相關(guān)課程之間的連線，由成績相關(guān)程度較高的課程之間連線生成一個成績相關(guān)性的簡化圖，為方便觀察，把課程節(jié)點按照學(xué)期的順序進行組合排列(圖2)。在圖2中課程成績之間相關(guān)關(guān)系形成以《高級語言程序設(shè)計》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字邏輯》、《離散數(shù)學(xué)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《組成原理》、《數(shù)據(jù)庫原理》、《操作系統(tǒng)》為中心(節(jié)點度數(shù)大于4)的網(wǎng)絡(luò)；第二、三、四學(xué)期課程成績之間關(guān)聯(lián)性較多且相關(guān)程度較高；專業(yè)課成績與專業(yè)基礎(chǔ)課成績有較強的相關(guān)性，如圖2中虛線①、②連接的第二學(xué)期開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字邏輯》、第五學(xué)期開設(shè)的專業(yè)課《微機原理與接口技術(shù)》這三門課程之間成績的相關(guān)性。但是，也有一些課程內(nèi)容相關(guān)性不大，但課程成績之間卻有很強的相關(guān)性，如圖2 中虛線③、④連接的第一學(xué)期開設(shè)的《高等數(shù)學(xué)(一)》、第四學(xué)期開設(shè)的《CAI與課件制作》、第五學(xué)期開設(shè)的《微機原理與接口技術(shù)》。

圖1各課程成績之間的相關(guān)關(guān)系圖

從以上分析可以看到，每學(xué)期學(xué)習(xí)成績之間、各個類型課程成績之間、專業(yè)基礎(chǔ)課成績與專業(yè)課成績之間有較強的相關(guān)性，從課程的開設(shè)時間和開設(shè)順序來看表現(xiàn)為在整個學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)成績是連續(xù)的、高度相關(guān)的，那么這種連續(xù)性與課程內(nèi)容連貫性有多大關(guān)系，我們將通過專業(yè)基礎(chǔ)課成績和專業(yè)課成績之間關(guān)系做進一步的分析。

首先將專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的成績分別進行歸一化加權(quán)求和，對得出兩種類型課程成績離散化，將成績分為5類，“A”(成績≥0.8)、“B”(0.8>成績≥0.6)、“C”(0.6>成績≥0.4)、“D”(0.4>成績≥0.2)、“E”(成績<0.2)，統(tǒng)計出專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課成績每個等級的人數(shù)及等級的轉(zhuǎn)換情況(表5)。

表5　專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課成績等級及人數(shù)轉(zhuǎn)移矩陣

由表中可以看到，專業(yè)基礎(chǔ)課成績等級為A和B的學(xué)生，專業(yè)課成績也很好(23.3%的學(xué)生成績?yōu)锳，72%的學(xué)生成績?yōu)锽)；專業(yè)基礎(chǔ)課成績等級為C和D的學(xué)生，專業(yè)課成績也受到很大的影響(94%的學(xué)生成績在B級以下)。

4解釋與討論

對學(xué)生而言，大學(xué)的學(xué)習(xí)與之前的學(xué)習(xí)體驗和經(jīng)歷有很大的不同，大學(xué)學(xué)習(xí)更側(cè)重于學(xué)生的自學(xué)，學(xué)習(xí)是如何發(fā)生的，在什么情況下會促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為，學(xué)習(xí)是信息被學(xué)習(xí)者以當前的認知結(jié)構(gòu)同化或順應(yīng)的過程，新知識的學(xué)習(xí)取決于學(xué)習(xí)者當前的認知結(jié)構(gòu)，最有意義的學(xué)習(xí)發(fā)生在解決現(xiàn)實世界任務(wù)的過程中[5]。在學(xué)校學(xué)習(xí)中，成績是衡量學(xué)習(xí)效果和知識掌握的水平標準之一，本文中，我們認為成績的高低能夠代表學(xué)生知識掌握的水平。

4.1　學(xué)生成績的相關(guān)性與學(xué)習(xí)過程的連貫性

表2和表3顯示各學(xué)期及各類型課程成績之間的較高相關(guān)性，從時間的維度我們可以看到，前一階段學(xué)生習(xí)得的知識將對下一階段的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。而這個習(xí)得的知識是一個廣泛的知識，包括學(xué)生學(xué)得的書本知識和概念、學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)積極性等。從表2可以看到，第一學(xué)期與其他各學(xué)期的學(xué)習(xí)成績的相關(guān)系數(shù)雖然在遞減但都有較強的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)均大于0.6)，因此，大學(xué)的第一年所獲得的學(xué)習(xí)能力在大學(xué)學(xué)習(xí)生涯將發(fā)揮重要的作用。

4.2　學(xué)生成績的相關(guān)性與知識的連貫性

從圖2看到24門課程中有80%的課程成績之間有較強的相關(guān)性，從計算機專業(yè)的課程體系來說，這些專業(yè)基礎(chǔ)課之間、專業(yè)課之間及專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的內(nèi)容是有一定的相關(guān)性的。從表5中專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課成績之間的轉(zhuǎn)移情況來看，有57%的學(xué)生專業(yè)課成績等級都保持專業(yè)基礎(chǔ)課成績的等級，35%的學(xué)生專業(yè)課成績等級略高于基礎(chǔ)課成績的等級(成績等級進步的學(xué)生中有96%的學(xué)生成績只進步了一個等級)，由此可以看出，學(xué)習(xí)者當前所掌握的知識和認知結(jié)構(gòu)對新知識的獲得有很大的影響。

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Correlation Analysis of Computer Majored Students′ Grades in University

LIU Hong-mei1,2, LI Jing2

(1. Experiment (Network) Management Center, Fuyang Normal College, Fuyang 236041, China;

2. School of Computer Science and Technology, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China)

Abstract:Analyzing the correlation of computer majored students' final exam scores in our school, and considering the high correlations between the scores, including the scores of each semester courses, various types of courses, fundamental courses and specialized courses of the computer curriculum, we use the constructivist learning theory to interpret the scores correlations, and get the coherence of the learning process and knowledge cause the correlations.

Key words:computer major, university students' grades, correlation analysis, constructivist learning theory

中圖分類號：TP399

文獻標識碼：A

文章編號：1007-4260(2015)01-0120-04

DOI：10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2015.01.034

作者簡介：劉紅梅，女，安徽界首人，碩士，阜陽師范學(xué)院實驗(網(wǎng)絡(luò))管理中心實驗師，主要從事計算機應(yīng)用研究。

基金項目：安徽高校人文社會科學(xué)重點研究基地項目(SK2014A065)，阜陽師范學(xué)院校級質(zhì)量工程項目(2012JYXM75，2013JYXM44)和阜陽師范學(xué)院省級科研機構(gòu)校級委托專項課題(2013WBZX02ZD)。

收稿日期：2014-06-09