教育统计信息化在教学改革中的应用

张俊杰 袁 桦 张 赟

（1.武汉纺织大学 数学与计算机学院 湖北 武汉：430073；2.武汉冶金管理干部学院 湖北 武汉：430081；3.武汉理工大学 经济学院 湖北 武汉：430070）

教育统计［1］是指运用数理统计的原理和方法研究教育问题的一种统计方法，它的主要任务是研究如何搜集、整理、分析由教育调查和教育实验等途径产生、获取的数字资料，并以此为依据，进行科学推断，从而揭示蕴含在教育现象中的客观规律。

随着教育改革全方位推进，不但需要对现有的高等教育结构作合理的调整，对未来的高等教育作全面的规划和预测，更需要分析高等教育现象，认识和探索高等教育发展规律，促进高等教育新观念、新理论的形成和发展，这一切都离不开教育统计。

1 研究工具［2］和项目背景介绍

为了提高教育评价质量，满足复杂的评价工作中的数据统计要求，离不开完备的统计分析软件的支持。现代统计分析软件SPSS在众多的统计分析软件中享有盛誉，在自然科学、社会科学的各个领域中都得到了成功的应用。SPSS在教育评价领域己有过数次成功的应用，如罗红卫在高职英语教学中的应用［3］。

武汉纺织大学《线性代数》课程中有较多数据并没有完全有效的使用，教师并没有对数据加以分析，所以无法为该课程教学改革提供依据。本文就是要从大量被忽略的数据中发现有用的知识，为今后教学改革提供方向，通过对学生学习成绩的历史记录进行数据分析，以期在影响学生成绩的诸多因素中发现彼此间的强关联，进而有针对性的改革教学方法和学习方法，提高学生的学习成绩。

2 实验及结论

数据来自于武汉纺织大学线性代数辅助学习系统“线性代数智能教学平台［4］”。登录后查询界面如图一所示：

图1 线性代数智能教学平台

登录后通过查询条件依次查询了11级学生2个代表班级学生成绩，分别是数学类1103班和数学类1104班1、2、3、4、5章成绩。这五章分别是第1章行列式、第2章矩阵及其运算、第3章线性方程组、第4章向量组的线性相关性、第5章特征值与特征向量及二次型。

2.1 课程结构分析

首先，我们想了解全部课程共五个章节之间的结构，因此，我们提取了学生的成绩进行聚类分析。所谓聚类分析是直接比较各事物之间的性质，将性质相近的归为一类，将性质差别较大的归入不同的类的分析技术。研究中采用接近实际的WARD方法进行系统聚类分析找出1、2、3、4、5章之间的关系，如图二所示：

图2 树状图

根据学生成绩高低生成的树状图，可以看出第5章是一类，1、2、3、4是一类。从书中目录来看，第1、2、3、4章属于基础知识板块，第5章属于知识提升板块。

2.2 学生成绩分析

数学类1103班和数学类1104班共58位学生，其中，所有章节没有成绩的2位，部分没有成绩的13位。剔除没有成绩的学生共15位，有效成绩共有43位，占总人数的74.13%。

2.2.1 学生成绩的均值分析

通过长期的教学实践，我们认为学校成绩在90分以上的为优秀，80－89分的为较好，70－79分的为一般，60－69分为较差，60分以下为差。将43位学生成绩输入SPSS，进行描述性分析，得出的结果如表1所示：

表1 描述统计量

通过表1可以看出，前四章的平均分均高于80分，标准差在6左右，表示学生的学习情况较好，学生之间的差异不大。第5章学生的平均分低于80分，且标准差在14以上，说明学生第5章的学习情况一般，学生之间的差异较大。也就是说，学生的基础章节掌握较好，而提升章节掌握情况一般。

2.2.2 学生各章节学习成绩分析

在上述数据的基础上，再对学生的每个章节的得分段进行了分析，通过SPSS产生数据，并经过整理后，如表2所示：

表2 学生各章节得分情况表

通过表2可以看出，学生掌握第1章的情况最好，最高分达到100的有18人，80分以上，较好的学生比例高达近98%，第2章、第3章的掌握情况也比较好，80分以上的学生都达到了95%以上，第4章掌握情况不如第2章和第3章，良好的比率也达到90%以上；而第5章成绩较好的学生占总数的60.5%。

2.2.3 不同班级学生的分析

根据上述分析，我们对1103、1104两班学生成绩进行进一步分析，结果如表3所示：

表3 不同班级学生成绩情况表

从统计分析可以看出，班级得分的均值差异不明显，而从标准差看，1104班的成绩波动更小，但是，总体趋势仍是前四个章节学生掌握情况更好，而第5章的成绩波动大且平均分比前四章低。

3 结 论

第一，第1、2、3、4章是基础章节，学生成绩显示，学生对基础知识的掌握较好，在今后的教学中应进一步巩固和加强；第5章是难点章节，学生掌握情况一般，需要在教学中加强。一方面，可以在课程安排中增加课时安排；另一方面，在课程教学过程中需要对难点进行更深入的讲解，帮助学生掌握。

第二，在前四章中，是按照先易后难的设计原则进行课程设计的。其中，第1章是基础中的基础。从数据分析看，学生掌握情况较好，第2、3章建立在良好的第1章的学习基础上，而第4章是基础章节中的难点，也是基础章节和难点章节的过渡章节，要再进行基础章节的教学中把握好过渡章节，从而帮助学生顺利学习知识的难点。

第三，总体而言，数学类1103班和数学类1104班都表现出对第5章掌握的不足，但1103班低分与高分差距更大，说明学生间的个体差异更大。在教学中应该注意这一点，在课程上针对1103班设计更为恰当的教学方法，在加强讲解知识点的同时，开展学生之间的交流以缩小学生之间的差异。

4 展 望

高校的统计工作既是一项容易被人忽视的工作，也是一项十分重要的工作，在高等教育大改革、大发展的今天，教育统计的重要性不断上升，对教育统计的要求也不断提高。

国内教育界对高等教育统计工作的理论研究一直不断，多集中于问题和对策研究，将高等教育统计工作作为系统研究的较少，本文利用SPSS对实际教学数据进行统计分析，从而对课程教学进行改革，但是由于数据不够全面，无法得出更多有价值的信息。

下一步的工作：

（1）目前，数据只是精确到章节，未来，我们将对每章节的知识点进行细化，这样就能准确了解每个知识点在教学中的不同作用。

（2）目前，数据只有一个专业的学生，未来，我们将对不同学校、不同专业、不同层次的学生进行分析，为学校开展分层教学改革做参考。

［1］李 斌.高等教育统计管理问题及对策研究［D］.兰州：兰州大学，2011.

［2］王 芳.高校计算机基础系列课程教学因素影响力模型研究［D］.长沙：中南大学，2008.

［3］罗红卫.基于SPSS的职教网络英语实践教学情感因素分析报告［J］.电化教育研究，2012，（6）：106－111.

［4］Zhang Junjie.Research and practice on the teaching mode of linear algebra course under the condition of information technology［J］.ACC，2009：343－346.