華南師范大學(xué)利用學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)分析調(diào)整教學(xué)策略

文/何藝東 李瑞維 林南暉 鄭凱 羅輝瓊

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華南師范大學(xué)利用學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)分析調(diào)整教學(xué)策略

文/何藝東 李瑞維 林南暉 鄭凱 羅輝瓊

考試成績(jī)是檢驗(yàn)教學(xué)工作成效的重要指標(biāo)。學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)中不停地產(chǎn)生著大量的成績(jī)數(shù)據(jù)。如何通過(guò)數(shù)據(jù)分析方法，讓考試成績(jī)數(shù)據(jù)“告訴”我們更多的有價(jià)值的事實(shí)，而不再僅僅停留于簡(jiǎn)單的查詢與統(tǒng)計(jì)，在智慧校園建設(shè)和數(shù)據(jù)化治理時(shí)代，是我們需要積極研究探索的一個(gè)重要課題。

華南師范大學(xué)借助分析工具，建立學(xué)生期末成績(jī)相關(guān)關(guān)系散點(diǎn)圖，通過(guò)按教師分類、按年級(jí)分類及按學(xué)院分類的多維度分析，使我們能夠從成績(jī)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)不同課程相對(duì)難度特點(diǎn)，不同學(xué)生群體學(xué)習(xí)情況差異與不同，不同教師教學(xué)效果差異等信息。雖然這些分析尚是局部的、模糊的，但管中窺豹，分析結(jié)果所產(chǎn)生的信息，對(duì)于調(diào)整和改進(jìn)高校教學(xué)活動(dòng)還是有著積極的參考意義。

不同教師教授同一門(mén)課程的教學(xué)效果分析

本分析案例中，我們通過(guò)期末成績(jī)散點(diǎn)圖比較，對(duì)二位不同教師（下稱教師A和教師B）的同一門(mén)專業(yè)課程（下稱“專業(yè)課程a”）的教學(xué)效果情況進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)兩位教師的教學(xué)效果的差異性。為使分析相對(duì)客觀，兩個(gè)班級(jí)的學(xué)生來(lái)自同一學(xué)院的同一年級(jí)。

圖1、圖2分別為教師A、教師B授課的兩個(gè)班級(jí)學(xué)生的期末成績(jī)散點(diǎn)圖。

圖1 專業(yè)課程a教師A期末成績(jī)散點(diǎn)圖

圖2 專業(yè)課程a教師B期末成績(jī)散點(diǎn)圖

通過(guò)對(duì)兩個(gè)散點(diǎn)圖分析可以發(fā)現(xiàn)，教師A對(duì)應(yīng)的散點(diǎn)圖圖1中，散點(diǎn)基本處于y=x參考直線之下，趨勢(shì)線也完全是處于y=x參考直線之下，說(shuō)明絕大部分學(xué)生無(wú)法在這門(mén)課程中取得與其他課程同等水平的成績(jī)。同時(shí)可以看到，有較多處于該課程成績(jī)60分、甚至50分以下低分區(qū)域的學(xué)生，然而這部分學(xué)生的其他課程平均成績(jī)上多超過(guò)60分，卻沒(méi)能在本課程取得及格分?jǐn)?shù)。相比較之下，教師B對(duì)應(yīng)的散點(diǎn)圖圖2中，多數(shù)的散點(diǎn)集中于y=x參考直線附近，有相當(dāng)一部分散點(diǎn)處于上方，這部分學(xué)生取得了比預(yù)期更好的成績(jī)，而沒(méi)有取得預(yù)期成績(jī)的學(xué)生，也少有出現(xiàn)過(guò)于低分的情況，高均分低課程分的情況要比圖1好。

圖1、圖2都呈現(xiàn)出趨勢(shì)線斜率大于1，結(jié)合散點(diǎn)對(duì)趨勢(shì)線回歸程度較好的特點(diǎn)，說(shuō)明該學(xué)科成績(jī)與學(xué)生其他課程成績(jī)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，這可能是因?yàn)樵撜n程專業(yè)性較強(qiáng)，考試對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況考察足夠深入。對(duì)比兩位教師授課情況，教師B的學(xué)生在“專業(yè)課程a”上獲得了與其他科目相當(dāng)或更好的成績(jī)，而教師A的學(xué)生則獲得了遠(yuǎn)低于其他科目的成績(jī)，由于兩個(gè)班的學(xué)生來(lái)自同一學(xué)院的同一年級(jí)，因此綜合情況說(shuō)明，教師B“專業(yè)課程a”的教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展得更合理，而教師A可能需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)調(diào)整。

歷屆學(xué)生對(duì)同一公共或?qū)I(yè)課程的學(xué)習(xí)情況分析

本分析案例中，選取了兩門(mén)課程的期末成績(jī)散點(diǎn)圖進(jìn)行比較分析，分別為：大一學(xué)生必修的公共課程A和大二學(xué)生必修的專業(yè)課程B。通過(guò)對(duì)這兩門(mén)課程歷年的成績(jī)散點(diǎn)圖進(jìn)行對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)近年來(lái)選修該兩門(mén)課程的學(xué)生學(xué)習(xí)情況呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，教授該兩門(mén)課程的教師教學(xué)活動(dòng)也展現(xiàn)出其自身的課程特色，這對(duì)開(kāi)展下一級(jí)新生的教學(xué)活動(dòng)具有一定啟發(fā)性和參考價(jià)值。

圖3 2011級(jí)公共課程A期末成績(jī)散點(diǎn)圖

公共課程A歷年成績(jī)數(shù)據(jù)分析

本小節(jié)分析案例中，選取2011級(jí)至2014級(jí)學(xué)生修讀公共課程A的期末成績(jī)散點(diǎn)圖進(jìn)行分析比較。其中圖3是2011級(jí)學(xué)生的公共課程A期末成績(jī)散點(diǎn)圖，圖4為歷年公共課程A學(xué)生平均期末成績(jī)折線圖。

通過(guò)對(duì)2011級(jí)至2014級(jí)學(xué)生的公共課程A期末成績(jī)散點(diǎn)圖進(jìn)行分析，看出往屆學(xué)生的成績(jī)散點(diǎn)圖基本呈現(xiàn)出散點(diǎn)分布較為分散，對(duì)趨勢(shì)線回歸程度不高的情況。再結(jié)合其趨勢(shì)線斜率不足1的特點(diǎn)，說(shuō)明該課程成績(jī)與其他課程成績(jī)關(guān)聯(lián)并不緊密，這一點(diǎn)在2011級(jí)成績(jī)散點(diǎn)圖（圖5）上體現(xiàn)得更為明顯。通過(guò)這一分析或許可以認(rèn)為由于公共課程專業(yè)性不強(qiáng)，專業(yè)能力強(qiáng)的學(xué)生也未必能在公共課程上取得與其他課程相當(dāng)?shù)某煽?jī)。但另一方面，趨勢(shì)線斜率并不接近于0。有的年份的成績(jī)散點(diǎn)圖其趨勢(shì)線斜率接近于1，散點(diǎn)對(duì)趨勢(shì)線回歸程度也較好，這說(shuō)明如果學(xué)生在其他科目上的學(xué)習(xí)能力較好，那么他也更有可能在公共課程上獲得較好的成績(jī)。

圖4 歷年公共課程A平均期末成績(jī)折線圖

從圖4歷年公共課程A平均期末成績(jī)折線圖上可以看出，該課程在經(jīng)歷2012年一次成績(jī)下滑后，于2013年與2014年持續(xù)上升，并在2014年取得了超過(guò)70分的好成績(jī)。這或許可以說(shuō)明教授該課程的教師現(xiàn)有的教學(xué)策略具有一定科學(xué)性和積極性，從而使得學(xué)生成績(jī)穩(wěn)步上升，在今后的教學(xué)活動(dòng)中可以堅(jiān)持這一教學(xué)策略。

最后，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以注意到2013級(jí)和2014級(jí)的成績(jī)散點(diǎn)圖中均分高課程成績(jī)低的情況減少。相應(yīng)地，均分較高的學(xué)生在公共課程A上取得超過(guò)均分的情況（y=x參考直線以上）也增加了。結(jié)合前文中的分析，可以提出以下建議：教師如果激發(fā)學(xué)生，將其學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)的學(xué)習(xí)熱情和積極性應(yīng)用到學(xué)習(xí)公共課程上，這對(duì)于提高學(xué)生公共課程的成績(jī)和改善公共課程的教學(xué)情況將有著積極的意義。

專業(yè)課程B歷年成績(jī)數(shù)據(jù)分析

本小節(jié)分析案例中，選取2011級(jí)至2013級(jí)學(xué)生修讀專業(yè)課程B的期末成績(jī)散點(diǎn)圖進(jìn)行分析比較。其中圖5、圖6、圖7分別是2011級(jí)、2012級(jí)、2013級(jí)學(xué)生的專業(yè)課程B期末成績(jī)散點(diǎn)圖，圖8為歷年專業(yè)課程B學(xué)生平均期末成績(jī)折線圖。

圖5 2011級(jí)專業(yè)課程B期末成績(jī)散點(diǎn)圖

圖6 2012級(jí)專業(yè)課程B期末成績(jī)散點(diǎn)圖

圖7 2013級(jí)專業(yè)課程B期末成績(jī)散點(diǎn)圖

圖8 歷年專業(yè)課程B期末成績(jī)折線圖

通過(guò)對(duì)2011級(jí)至2013級(jí)學(xué)生的專業(yè)課程B期末成績(jī)散點(diǎn)圖（圖5、圖6、圖7）進(jìn)行分析，可以看出2011級(jí)和2012級(jí)學(xué)生的成績(jī)散點(diǎn)圖基本呈現(xiàn)出散點(diǎn)對(duì)趨勢(shì)線回歸情況較好，趨勢(shì)線斜率較大的特點(diǎn)。這說(shuō)明學(xué)生在該課程的成績(jī)與其他課程的成績(jī)關(guān)聯(lián)較為緊密，進(jìn)而可以認(rèn)為該課程專業(yè)性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生專業(yè)能力考察深入。

結(jié)合歷年專業(yè)課程B學(xué)生期末成績(jī)折線圖（圖8）進(jìn)行分析，可以明顯地看到該課程平均成績(jī)從2011年至2013年明顯地存在逐年大幅下降的情況，2011年至2013年間下降了超過(guò)20分。從散點(diǎn)圖上來(lái)看，2011級(jí)學(xué)生大部分都在專業(yè)課程B取得了比其他課程更好的成績(jī)，雖然有小部分均分在70分左右的學(xué)生取得了意外的低分，但總體來(lái)說(shuō)散點(diǎn)都聚集在y=x參考直線附近，可以認(rèn)為2011級(jí)的學(xué)生在該課程上充分發(fā)揮了他們的專業(yè)學(xué)習(xí)能力。

相比之下，2012級(jí)散點(diǎn)圖中處于y=x參考直線上的散點(diǎn)大幅減少，均分高課程成績(jī)低的情況增多，說(shuō)明許多學(xué)生無(wú)法在專業(yè)課程B上取得與其他課程相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)效果。

最后再來(lái)看2013級(jí)的散點(diǎn)圖，y=x參考直線上方散點(diǎn)與12級(jí)相比變化不大，但是均分高課程成績(jī)低的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，如圖中紫色方框中區(qū)域所示，存在大量均分處于60至80分之間，而課程成績(jī)卻低于甚至遠(yuǎn)低于60的散點(diǎn)。

這部分的學(xué)生在該課程上的學(xué)習(xí)程度遠(yuǎn)不及他們?cè)谄渌n程上的學(xué)習(xí)程度，這說(shuō)明課程教學(xué)情況不理想，從而導(dǎo)致了課程均分只有52.2的情況。然而由于散點(diǎn)并沒(méi)有出現(xiàn)整體逐年左移的情況，說(shuō)明這并不是因?yàn)閷W(xué)生的整體專業(yè)學(xué)習(xí)能力下降導(dǎo)致該課程均分下降的。因此可以得出建議，教授該課程的教師可能需要參照往年的教學(xué)模式與教學(xué)策略來(lái)對(duì)該課程現(xiàn)有的教學(xué)情況進(jìn)行調(diào)整。另外也需要提醒2014級(jí)學(xué)生，在學(xué)習(xí)該課程時(shí)應(yīng)該投入更多的時(shí)間精力，不能因?yàn)樽约涸谄渌n程已經(jīng)取得較好的成績(jī)就掉以輕心。

不同類別學(xué)院對(duì)同一公共課程的修讀情況分析

本分析案例中，選取了所有學(xué)院的學(xué)生都需要修讀的公共課程C的期末成績(jī)散點(diǎn)圖進(jìn)行比較分析。通過(guò)將學(xué)院劃分到文理兩個(gè)不同專業(yè)類別，我們將能夠看到數(shù)據(jù)背后反映出來(lái)的課程特性，這將有助于教師針對(duì)不同學(xué)院的學(xué)生調(diào)整教學(xué)策略，因材施教。

圖9為理工科類一個(gè)學(xué)院的學(xué)生修讀公共課程C的期末成績(jī)散點(diǎn)圖，圖10 為文科類一個(gè)學(xué)院的學(xué)生修讀公共課程C的期末成績(jī)散點(diǎn)圖。

圖9 理工科類學(xué)院公共課程C期末成績(jī)散點(diǎn)圖

圖10 文科類學(xué)院公共課程C期末成績(jī)散點(diǎn)圖

通過(guò)對(duì)理工科類三個(gè)不同學(xué)院和文科類三個(gè)不同學(xué)院公共課程C期末成績(jī)散點(diǎn)圖（以圖9、圖10為例）進(jìn)行比較分析，可以發(fā)現(xiàn)，文科類散點(diǎn)圖的趨勢(shì)線斜率全部都大于1，而理工科類散點(diǎn)圖的趨勢(shì)線斜率則全部小于1。同時(shí)，文科類散點(diǎn)圖的趨勢(shì)線回歸程度要比理工科類散點(diǎn)圖更好。以上特征都說(shuō)明了該公共課程體現(xiàn)出了文科類課程的特點(diǎn)，相比起理工科類課程，其成績(jī)與其他文科類課程相關(guān)性更高。

理工科類學(xué)生如果想要在該課程上取得好成績(jī)，則需要投入更多的時(shí)間精力。而該課程的教師在教授理工科類專業(yè)的學(xué)生時(shí)則應(yīng)該注意到該課程的課程特性，適時(shí)對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整。

給分情況各異的兩門(mén)課程的成績(jī)分差值分析

高校中的課程不同于中學(xué)，作為學(xué)生績(jī)點(diǎn)計(jì)算依據(jù)和衡量學(xué)生是否通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的總評(píng)成績(jī)不僅只關(guān)注期末成績(jī)，平時(shí)成績(jī)也是納入計(jì)算的一部分。然而由于平時(shí)成績(jī)的主觀性與給分自由度較大，個(gè)別教師可能會(huì)為了拉高學(xué)生的總評(píng)成績(jī)，而給出不符合實(shí)際情況的平時(shí)成績(jī)。本分析案例中將通過(guò)對(duì)比課程A和B的成績(jī)分差值散點(diǎn)圖，來(lái)較為直觀形象地體現(xiàn)出這種行為和現(xiàn)象。

圖11、圖12分別為課程A、課程B的期末成績(jī)分差值散點(diǎn)圖。

圖11 課程A期末成績(jī)分差值散點(diǎn)圖

圖12 課程B期末成績(jī)分差值散點(diǎn)圖

通過(guò)對(duì)課程A、課程B的期末成績(jī)分差值散點(diǎn)圖（圖11、圖12）進(jìn)行比較分析。課程A散點(diǎn)圖的趨勢(shì)線表明，學(xué)生期末成績(jī)?cè)礁撸植钪翟降停溱厔?shì)線斜率接近于0，趨勢(shì)不明顯。可以認(rèn)為是由于平時(shí)成績(jī)較為平均，所以期末成績(jī)較低的學(xué)生具有更高一點(diǎn)的分差值。

我們將圖11作為較為合理的分差值散點(diǎn)分布情況，在此基礎(chǔ)上，對(duì)比分析圖12，課程B散點(diǎn)圖趨勢(shì)線斜率較高，擁有非常明顯的散點(diǎn)分布趨勢(shì)，即期末成績(jī)?cè)礁叩膶W(xué)生其分差值越低。

數(shù)據(jù)分析概述

本文根據(jù)華南師范大學(xué)近年的學(xué)生考試成績(jī)，選取其中一些較為有代表性的科目，建立起期末成績(jī)—全科目平均成績(jī)散點(diǎn)圖（以下簡(jiǎn)稱期末成績(jī)散點(diǎn)圖），在教師、年級(jí)和學(xué)院三個(gè)維度上對(duì)學(xué)生期末成績(jī)分別進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)對(duì)散點(diǎn)分布情況，趨勢(shì)線及其回歸特點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)出該科目的成績(jī)特點(diǎn)，最后在分析結(jié)果的對(duì)比之中得出參考意見(jiàn)。

用圖說(shuō)明

本文分析中涉及到三類圖型

1.期末成績(jī)散點(diǎn)圖: 圖中每一個(gè)散點(diǎn)代表一個(gè)學(xué)生，X軸為除公選課以外該學(xué)生所有考試課程的期末成績(jī)平均分，Y軸為該學(xué)生在該課程上的期末成績(jī)；

2.平均期末成績(jī)折線圖：以年為單位展現(xiàn)特定數(shù)年分析對(duì)象課程平均期末成績(jī)走向；

3.期末成績(jī)分差值散點(diǎn)圖：圖中每一個(gè)散點(diǎn)代表一個(gè)學(xué)生，X軸為該學(xué)生在該課程上的期末成績(jī)，Y軸為該學(xué)生在該課程上取得的總評(píng)成績(jī)減去期末成績(jī)得到的分差值。

數(shù)據(jù)范圍

為控制散點(diǎn)數(shù)量，使分析更有針對(duì)性，散點(diǎn)圖上選取的學(xué)生均以單一學(xué)院的單一年級(jí)為限定范圍。

概念介紹

趨勢(shì)線：散點(diǎn)圖中的灰色直線。它是通過(guò)報(bào)表軟件回歸分析得到的回歸直線方程的圖形表達(dá)，用以呈現(xiàn)散點(diǎn)的分布趨勢(shì)。以期末成績(jī)散點(diǎn)圖為例，趨勢(shì)線的陡峭或平緩程度（即斜率），是對(duì)于學(xué)生們的全課程平均成績(jī)（以下簡(jiǎn)稱平均成績(jī)）與分析對(duì)象課程成績(jī)（以下簡(jiǎn)稱課程成績(jī)）之間相關(guān)性的直觀反映，具體來(lái)說(shuō)，就是平均成績(jī)每提升一分，課程成績(jī)會(huì)相應(yīng)提升多少分，這其中的比例。趨勢(shì)線越陡峭（斜率越大），說(shuō)明分析對(duì)象課程成績(jī)受其他課程成績(jī)影響越大，兩者間的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)，反之則影響越小，關(guān)聯(lián)性越弱。

回歸程度：指散點(diǎn)對(duì)于趨勢(shì)線的聚集程度，如果大部分散點(diǎn)到回歸直線的距離較近，則認(rèn)為回歸程度較高，反之則低。回歸程度越高，則說(shuō)明散點(diǎn)越服從趨勢(shì)線反映出的規(guī)律，這意味著趨勢(shì)線對(duì)于平均成績(jī)與課程成績(jī)之間的相關(guān)性的代表性越強(qiáng)，通過(guò)對(duì)趨勢(shì)線進(jìn)行分析得出的結(jié)論就越可靠。

y=x參考直線：散點(diǎn)圖中的紅色直線。它是方程y=x的圖形表達(dá)。用來(lái)與趨勢(shì)線進(jìn)行比較分析。處于此直線以下的散點(diǎn)，代表該學(xué)生課程成績(jī)低于平均成績(jī)，反之則高于，如果處于直線之上，則等于。

從另一方面說(shuō)，期末成績(jī)?cè)降偷膶W(xué)生依賴于平時(shí)成績(jī)拉高總評(píng)成績(jī)的現(xiàn)象在該課程顯得非常普遍。對(duì)于這種現(xiàn)象，有幾種可能性：一可能是該課程的教師更加注重學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)（例如學(xué)生的出勤率、課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)等），在總評(píng)成績(jī)中平時(shí)成績(jī)所占的比例可能比期末成績(jī)所占比例更大；另一種可能是該課程的期末成績(jī)難度較大，期末成績(jī)普遍不高，該課程的教師為了增加該科目的通過(guò)率，一定程度上提高了平時(shí)成績(jī)，進(jìn)而拉高了總評(píng)成績(jī)。

對(duì)于可能性一，可以得出建議，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)應(yīng)該更加重視平時(shí)的表現(xiàn)，如保證出勤率、課堂積極發(fā)言、按時(shí)完成課堂作業(yè)等；對(duì)于可能性二，則可以建議教授該課程的教師合理調(diào)整考試的難度，并適時(shí)調(diào)整和改善教學(xué)策略和方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

數(shù)據(jù)助力于管理部門(mén)、教師和學(xué)生

通過(guò)以上的數(shù)據(jù)方法和分析工具，從不同的維度對(duì)學(xué)生期末成績(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，讓我們對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有了更加深入全面的了解。管理部門(mén)以這些隱藏的信息為依據(jù)，可以對(duì)教師教學(xué)提出相應(yīng)建議；教師則可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)自己的教學(xué)策略與方法等進(jìn)行改善調(diào)整；學(xué)生也可以根據(jù)以往的課程成績(jī)情況選擇制定自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

華南師范大學(xué)近年來(lái)重新規(guī)劃建設(shè)了學(xué)校數(shù)據(jù)整合與交換平臺(tái)，確立了智慧校園數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)治理的發(fā)展方向。本文是學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)在校園大數(shù)據(jù)研究過(guò)程中的初期案例，在分析手段和分析結(jié)構(gòu)的全面性、科學(xué)性方面仍有待加強(qiáng)。但我們深信，只要堅(jiān)定方向，勇于嘗試，高校的智慧校園必將迎來(lái)屬于自己的“大數(shù)據(jù)時(shí)代”。