主成分分析在高校课程设置中的实证研究

摘 要:目的:以学生成绩为分析对象,探讨高校医学专业课程设置是否科学、合理。方法:学生成绩采用Excel 2003建库,运用主成分分析方法在SPSS1l.5软件进行分析。结果:显示前12个主分量的累计贡献率达81.3%,分析结果理想。结论:本文的研究可以为高校课程设置评价提供有益的参考,为教学指导和管理提供一定的理论依据。

关键词:课程设置;学生成绩;主成分分析

中图分类号:G6231;R195.1 文献标识:A

按照现代科学技术发展的新成果和社会主义现代化建设的实际需要,更新教学内容,调整课程结构,分析基础课程对专业课程的影响程度,提高教学质量和效益是我们所关心的问题。如何科学地整合基础课程,合理的进行学时分配,充分发挥学生学习的主动性与创造性,改进教学方式与方法,以便更科学有效地调整课程设置是一个复杂的问题。学生成绩在整个教学过程中占有重要的地位。我们欲通过分析不同主干课程的学生成绩,基于数据挖掘思想,通过主成分分析方法分别对基础课和专业课进行综合分析,研究高校课程设置的评价方法,从而用它来更好地指导教学[1]。

1资料和方法

1.1资料2000级临床医学专业本科学生在校期间主干课程学习成绩数据。对收集资料经多方认真核查、校对,准确无误后,将所有数据双人录入Excel 2003,建立分析数据库。

1.2统计分析用SPSS13. 0 统计软件包对调查资料进行主成分分析。利用降维的思想,对多门课程的成绩,综合成少数几个主成份,使求得的少数几个主成份能保留原有多个指标的大部分信息,从而用少数指标来反映原始指标的信息。

2 结果

临床医学专业主干课程变量编码见表1。

由计算结果可知,特征值约大于0.5的有12个主成份,第一个主分量F1的贡献率为46.0%,第二主分量F2的贡献率为7.90%,第三个主分量分F3的贡献率为4.20%,…,前12个主分量的累计贡献率已达到81.3%,故可认为前12个主分量来描述学生的学习水平,从而达到了简化变量的目的,分析结果较理想。分析结果如表2。

12个主分量方程记作:

由研究数据可见,第一主分量F1受医学免疫学(x10)、生理学(x8)、生物化学(x9)、微生物学(x11)、病理学(x12)这五门课程影响较大,因子载荷均超过22.50%。第二主分量F2由基础化学(x2)、医用物理学(x1)、高等数学(x4)、医用生物学(x3)四门课程决定,因子载荷超过33.7%。第三主分量F3由儿科学(x25)、妇产科学(x24)、外科学(x23)、内科学(x22)、诊断学(x17)这5 门课程决定,因子载荷均在30.8%以上。第四主分量F4由病理生理学(x14)、药理学(x15)、局部解剖(x16)学决定,因子载荷均在48.7%以上。第十二主分量F12由人体解剖学(x7)和组织胚胎学(x6)决定,因子载荷均在63.1%以上。其它主分量分别由中医学(x19)、寄生虫学(x13)、影像诊断学(x26)、神经病学(x21)、外科学基础(x18)、传染病学(x20)和有机化学(x5)等课程依据其自身的特点各被一主分量决定。

由于各主分量yi所起的作用不同,画出 26门课程之间的相互关系图,直观地分析各门课程之间的内在联系。见图1。

从主分量的三维图可以直观地看出:第一主分量上高载荷变量为生理学(x8)、生物化学(x9)、医学免疫学(x10)、微生物学(x11)和病理学(x12)课程。第二主分量上高载荷变量由医用物理学(x1)、基础化学(x2)、医用生物学(x3)和高等数学(x4)课程决定。第三主分量高载荷变量由儿科学(x25)、妇产科学(x24)、外科学(x23)、内科学(x22)、诊断学(x17)这5 门课程决定。

另外,本研究主分量还可用于衡量学生的综合成绩,其计算公式为:

学生综合成绩 z=λ1y1+λ2y2+…+λiyi(i为课程门数)

根据此模型计算每个学生的因子得分,再以各因子的方差贡献率作为权重进行加权平均,得到每个学生的综合因子得分Y。

Y=0.460F1+0.539F2+0.582F3+0.620F4+0.653F5+0.683F6+0.707F7+0.730F8+0.752F9+0.774F10+0.794F11+0.813F12

利用总成绩分析结果,可以对毕业生实行计分排名,为择优分配、评定奖学金、推荐研究生提供合理的评判标准。

3讨论

本文以某医学生主干课程学生成绩为研究对象,以数据挖掘为分析方法,研究高校课程设置的评价方法。主成分分析表明,医学免疫学(x10)、生理学(x8)、生物化学(x9)、微生物学(x11)、病理学(x12)等五门课程决定第一主分量,对学生成绩影响较大,提示为专业基础课程。基础化学(x2)、医用物理学(x1)、高等数学(x4)、医用生物学(x3)四门课程决定第二主分量,提示为公共基础课程。儿科学(x25)、妇产科学(x24)、外科学(x23)、内科学(x22)、诊断学(x17)这5 门课程决定第三主分量,提示为专业课程。病理生理学(x14)、药理学(x15)课程决定第四主分量,提示为机能学,学科的有机整合。由前十二个主分量可见,累计贡献率达81.3%,分析效果理想。从26门课程画出分类图可直观了解各门课程之间的内在联系,可以准确表明“三位一体”课程体系结构划分科学、合理[2]。其它主分量分别由中医学(x19)、寄生虫学(x13)、影像诊断学(x26)、神经病学(x21)、外科学基础(x18)、传染病学(x20)和有机化学(x5)等课程依据其自身的特点各被一主分量决定。这些课程分别是与医学相关的边缘学科或医学亚学科,是课程设置中必不可缺少的。

另外,如果我们用主成分来计分排名,不仅能较好地反映学生的学习能力,也能通过主成分载荷了解学生在学习过程中存在的问题,在学生中引入竞争机制,为择优分配、评定奖学金、推荐研究生等提供参考,相信有助于学校进一步做好教学管理,对教学有一定的指导意义[3-4]。

从分析结果可以看出,医学生课程设置相对合理,日益成熟。用数据挖掘的主成分分析方法对学生成绩做定量分析,结果准确、可靠,本文的研究可以帮助高校评价课程的开设效果并做出相应的调整,为高校教学研究和管理提供一定的理论依据[5]。■

参考文献

[1]达建等.关于临床医学专业主要课程设置的探讨[J].中国高等医学教育,.2001(4):29 -30.

[2]罗双华, 王芬玲.多元统计在研究专业课成绩影响因素中的应用[J].桂林电子工业学院报,2005,4(25)2:41-44.

[3]俞能福,陈邦考.主成分分析法在学生成绩分析中的应用[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2007,15(1):73-75.

[4]李瑞琴.主成分分析在学生成绩综合评定中的应用[J].开放教育研究,2003,(4):49-51.

[5]李雪真 陈燕国.基于数据挖掘的高校课程设置评价方法[J].科技资讯,2008,8:121-122.

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