“发酵工程”课程设计成绩评定及主成分分析法的应用

仝倩倩

（淮南师范学院，安徽 淮南 232038）

“发酵工程”是一门专业核心课程，具有很强的理论性和实践性[1]。“发酵工程”课程设计是该课程专业性实践教学的一个重要环节，在整个课程教学中处于特殊的地位，不仅可使学生进一步理解、巩固并能综合应用“发酵工程”相关课程的理论知识，还能培养学生工程设计能力，以及分析问题、解决问题能力的重要教学环节。

课程设计考核的目的是通过建立的考核评价体系，检验学生课程设计完成度，是教师对学生的专业知识和实践能力掌握程度的评价[2]，以此引导学生自我驱动、提高学生的创新能力和综合素质。因此，建立行之有效的课程考核评估体系是任课教师应该认真思考、研究和探索的问题。

1 当前“发酵工程”课程设计考核现状

1.1 抄袭现象严重

学生与教师交流及反馈很少，一般都是教师将事先拟好的课程设计题目分配到每组，然后学生分组进行设计，最后提交设计终稿。在设计过程中，由于现在计算机复制粘贴功能的强大，导致很多学生简单从网上下载设计，直接修改格式后提交至指导教师。

1.2 缺少科学的评价考核体系

目前，按照“发酵工程”课程设计的教学大纲中总评成绩的评定方法，总成绩=课程设计成果×100%，平时成绩并未算在其中，而该课程设计是以小组形式进行的，可能存在浑水摸鱼的组员。对于那些平时认真计算、翻阅资料或有创新设计的学生来说，无法体现公平公正。

2 “发酵工程”课程设计考核评价

“发酵工程”课程设计考核评价系统设立3 个环节。

“发酵工程”课程设计考核评价系统见图1。

图1 “发酵工程”课程设计考核评价系统

2.1 建立“3F”课程设计训练体系

为保证每组学生的课程设计质量，避免这种严重的抄袭现象的发生，建立“3F”课程设计训练体系，“3F”分别是集中（Focus）、反馈（Feedback）及纠正（Fix it）。集中（Focus）：对于教师而言，指导教师要集中授课，向学生介绍设计题目的特点，介绍设计思路及设计过程中可能遇到的主要困难等。对于学生而已，要集中精力，在规定时间内完成基本的工艺设计计算。反馈（Feedback）：一方面，指导教师集中学生，对设计中的一些问题及学习中容易犯的错误进行集中反馈；另一方面，指导教师也可提供其他多种形式的答疑方法，如手机、微信、QQ、学习通等。纠正（Fix it）：学生在答疑后，将错误地设计进行纠正，力图达到设计要求。因此，设计了一系列讨论课（见表1）。整个训练过程，充分以学生为中心和主体，从学生的想法入手，真正发挥学生和教师的作用，促成良性互动。

表1 课程设计讨论项目设置

课程设计讨论项目设置见表1。

2.2 建立“3S”考核评估体系

传统的课程设计的总成绩以课程设计成果为输出对象。单靠这种单一的考核制度对学生无法做到真正的公平公正。设计“3S”的课程设计考核评估指标体系，“S”为“加强”英文“strengthen”的大写首字母，“3S”分别代表“加强过程考核”“加强阶段性检查”“加强答辩”。

第一，加强过程考核。学习态度能明显反映一个人的学习状况[3]。对于积极提问的、主动学习的，在设计过程中体现出解决问题的创造性、主动性的，都明确表示可以加分。

3）信息系统成果：建立省级地理国情信息管理系统，对地理国情普查初期成果的深度开发运用，并结合现有的一些平台，进一步完善我省的地理国情监测和地理国情信息的发布与服务。

第二，加强阶段性检查。在整体课程设计过程中，要进行期中检查，或不定期抽查。只要在抽查过程中，设计做得好的，按照设计进度进行设计的，都要加分；只要没有按正常进度要求进行的，或设计无法达到期中检查要求的，都要减分。根据这个方法，可以有效督促学生及时认真的进行课程设计。

第三，加强答辩。考核最终可以借鉴毕业设计（论文） 答辩方法进行答辩[4]。学生可以通过个人答辩、小组答辩或集体答辩相结合的方式，对自己设计的内容以PPT 或其他形式展现出来，鼓励组内毛遂自荐答辩的学生。这种考核方式学生认为是比较公平、公正、合理的，接受度很高。

2.3 考核评估环节设立

考核环节及指标见表2。

表2 考核环节及指标

由表2 可知，“发酵工程”课程设计成绩由6 个部分组成，分别为过程考核、技术考核、论文考核、设计方案考核、学生个人考核及答辩考核。其中，为了公平公正地评价每个学生，实行“组内成员互评”制度来评定每位组员的成绩，各组员根据实际情况，对组内其他人进行打分并取平均值，由表2 的第5 项决定。课程设计总成绩为6 项考核分数之和。

课程设计总成绩按百分制计量，最终换算成五分制，总评成绩≥90 分，为优秀；80 分≤总评成绩＜90 分，为良好；70 分≤总评成绩＜80 分，为中等；60 分≤总评成绩＜70 分，为及格；总评成绩≤60 分，为不及格。

3 基于主成分分析法的成绩评定

主成分分析法主要通过降维思维，考查多个变量之间相关性的一种多元统计方法，把多个指标转化为几个综合指标以达到精简的目的[5]。为了更好地评价上述建立的课程设计考核系统，借助SPSS 23.0软件，采用主成分分析法深刻剖析考核评价的6 个指标对总成绩的影响，以期找到影响总成绩的主要因素，从而帮助教师更好地辅导，提高教学质量，提升学生的综合素质。

3.1 成绩样本的选取

以学校2019 级生物制药专业学生的“发酵工程”课程设计成绩为例，运用主成分分析法对50 位学生的考试情况进行评价。

生物制药专业“发酵工程”课程设计成绩构成见表3。

表3 生物制药专业“发酵工程”课程设计成绩构成

3.2 各部分考核指标相关性分析

6 个考核指标的相关性通过相关系数体现，借助SPSS 23.0 软件对表3 数据进行Pearson 相关性分析。

各考核指标成绩的线性相关系数矩阵见表4。

表4 各考核指标成绩的线性相关系数矩阵

结果表明，各考核指标之间相关性不同，既有正相关也存有负相关；绝大部分指标相关性显著（p＜0.05），说明各考核指标间相关性较强。X2（技术考核指标） 与X1（过程考核指标） 存在显著的相关性，且为负相关，但与其余4 项均没有相关性；而X3（论文考核指标） 与X1（过程考核指标） 没有相关性，但与X2（技术考核指标） 及X4（方案考核指标） 成极显著相关性，与X5（学生个人考核指标） 及X6（答辩考核指标） 呈极显著相关性；X4（方案考核指标） 与X5（学生个人考核指标） 及X6（答辩考核指标） 呈极显著相关性，X5（学生个人考核指标） 及X6（答辩考核指标） 呈极显著相关性。这与实际情况相符。

3.3 主成分分析结果

总方差解释见表5。

表5 总方差解释

主成分分析结果显示，前2 个主成分对应特征值均大于1，累计贡献率为61.6%，说明前2 个主成分综合了6 种考核指标的大部分信息，故可选取前2个主成分作为综合性变量，对总成绩进行全面分析。

考核指标主成分分析2D 图见图2。

图2 考核指标主成分分析2D 图

由图2 可知，X3～X6 在PC1 方向较为集中且大于0.7，说明这4 个考核指标与PC1 高度正相关；在PC2 方向X1 和X2 载荷较高，说明过程考核和技术考核与总成绩密切相关，在教学中应予以重视。

4 结语

对淮南师范学院“发酵工程”课程设计考核方式进行了深入的分析和研究，通过“3F”课程训练体系的建立，充分以学生为主体，从学生的想法入手，真正发挥学生和教师的作用，促成良性互动；根据设计的具体考核评估环节及成绩评定方式，建立了“3S”课程设计考核评估指标，并利用主成分分析法对学生“发酵工程”课程设计成绩进行分析及处理，真正实现学生自主学习，保证课程设计的公平及公正，为教学研究和综合量化管理提供科学的依据[6]。该考核评价体系在学校2019 级生物制药专业实施，得到师生们一致认可，该系统能够充分调动学生积极性，提升了学生的综合素质，教学效果良好。