“數(shù)字電路”教學(xué)效果的問卷調(diào)查

李 峭,熊華鋼,高 強(qiáng),王 彤

(北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院,北京100191)

0 引言

在衡量教學(xué)質(zhì)量和效果的過程中,常采用指標(biāo)體系對(duì)各項(xiàng)影響因素進(jìn)行打分評(píng)價(jià)。然而,如果直接地用這種方法調(diào)查學(xué)生的滿意程度等指標(biāo),其形式則過于嚴(yán)肅。

借鑒兄弟院校在教學(xué)建設(shè)方面對(duì)學(xué)生們的啟發(fā)和激勵(lì)的內(nèi)容[1-2],我們?cè)O(shè)計(jì)了調(diào)查問卷,通過多角度的問題調(diào)查學(xué)生們的學(xué)習(xí)情況和對(duì)課程的反映,進(jìn)行粗粒度的打分評(píng)價(jià),得到了有益的結(jié)果。

采用主成分(principal component)分析的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[3],可以發(fā)現(xiàn)問卷所列的問題之間的相關(guān)性。這種方法曾經(jīng)被卓有成效地應(yīng)用于教與學(xué)認(rèn)知水平的教學(xué)研究中[4]。

本文就我院“數(shù)字電路”教學(xué)采用主成分分析等統(tǒng)計(jì)方法,對(duì)3個(gè)教學(xué)班120余份問卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。經(jīng)過樣本數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析與推理,可以得出教學(xué)效果(滿意度、期望成績(jī))與學(xué)生在素質(zhì)、學(xué)習(xí)能力和敏銳性三方面的主要成分因素,以及與教師的教學(xué)措施因素之間的定量分析結(jié)果。

1 問卷設(shè)計(jì)

調(diào)查問卷包含約20道問題,這些問題是陳述式的斷言,學(xué)生只要對(duì)斷言表達(dá)出自己的態(tài)度。態(tài)度被分為強(qiáng)烈否定(極否)、否定(否)、有些否定(稍否)、不置可否(中)、有些肯定(稍肯)、肯定(肯)、強(qiáng)烈肯定(極肯)共七個(gè)等級(jí)。這七個(gè)等級(jí)分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù):-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,學(xué)生只需在如圖1所示相應(yīng)的小方框中畫“√”選定即可。

圖1 態(tài)度的等級(jí)

為了使提問的方式多樣化,避免導(dǎo)向性,有些斷言采用相反的方式提出,還有一些中性的問題被有意摻雜在問卷中。

2008年秋季學(xué)期,我們對(duì)本院“數(shù)字電路與系統(tǒng)”課程三個(gè)教學(xué)班在課程結(jié)束后考試前,進(jìn)行不記名問卷調(diào)查,分別收回三個(gè)班級(jí)的問卷41、66和20份,獲得足夠的樣本。

問卷的內(nèi)容包括學(xué)生的學(xué)習(xí)情況:態(tài)度、學(xué)習(xí)方法、聽課習(xí)慣、知識(shí)和技能等以及教師的教學(xué)情況:教學(xué)內(nèi)容和方法等,并調(diào)查了學(xué)生對(duì)課程的主觀滿意度,詢問了他們自己預(yù)期的考試成績(jī)。

對(duì)于問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,其目的就在于通過數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析與推理,找到影響學(xué)習(xí)情況和教學(xué)情況的主要因素,并說明它們與滿意度和預(yù)期成績(jī)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系,為今后教與學(xué)的改進(jìn)提供參考依據(jù)如圖2所示。

圖2 對(duì)問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析

例如,對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,問卷問題的內(nèi)容如表1所示。其中,對(duì)于問卷中以相反方式給出的斷言,進(jìn)行“取反”預(yù)處理。

表1 學(xué)生情況的問卷問題

表中,(+)表示該斷言對(duì)于課程建設(shè)起到正面效果;對(duì)于問卷中以相反方式提出的斷言,預(yù)處理中作數(shù)據(jù)“取反”;變量名“probXXm”中的“m”表示經(jīng)過預(yù)處理。

2 主成分分析

為了有的放矢地提升教育和教學(xué)質(zhì)量,必須對(duì)問卷所反映的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)情況進(jìn)行歸納,確定主要影響因素。但是,如果這些主要的因素是事先主觀確定的,則問卷設(shè)計(jì)者可能會(huì)自覺或不自覺地誘導(dǎo)被調(diào)查者;并且,許多因素是互相牽制的。

采用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的主成分分析方法,則可以在得到原始調(diào)查數(shù)據(jù)之后,根據(jù)數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系,客觀地找到這些主要因素,明確變量之間的分類與依存關(guān)系。

主成分分析是統(tǒng)計(jì)學(xué)中因素分析(Factor Analysis)方法中的一種[3],它根據(jù)隨機(jī)變量的協(xié)方差矩陣,求取特征值,選取主要的特征向量,并根據(jù)特征向量對(duì)變量參數(shù)進(jìn)行直交或斜交變換,形成帶有組合系數(shù)的成分。

例如,對(duì)于表1所示的 9個(gè)問題,分別對(duì)應(yīng)9個(gè)隨機(jī)變量,使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件[5]進(jìn)行主成分的提取。

(1)選取協(xié)方差矩陣特征值大于1的成分作為主要影響因素,取得3個(gè)主成分。

(2)通過“轉(zhuǎn)軸”可以將主成分表示為原始變量的加權(quán)組合,表2給出本例的斜交成分矩陣。

(3)主成分的提取起到變量降維的作用。在本例中,將所有樣本在9個(gè)原始變量下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為3個(gè)主成分因素F1、F2、F3下的數(shù)據(jù)(表2)。

表2 斜交成分矩陣

(4)我們也可以對(duì)主成分變量賦予相應(yīng)的涵義,用以描述原始變量的組合情況,如表3所示。

表3 主成分變量的意義

3 統(tǒng)計(jì)結(jié)果及其應(yīng)用

1)樣本的特性

圖3給出樣本以主成分F1,F2和F3為坐標(biāo)的散點(diǎn)圖,分別以F1-F2和F1-F3為坐標(biāo)繪出兩張二維圖。通過散點(diǎn)圖,可以了解總體分布的情況,發(fā)現(xiàn)個(gè)體的差異,有助于提升教學(xué)工作的成效。

例如:被標(biāo)記為“個(gè)體樣本組①”的兩個(gè)樣本,表明這兩名學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和敏銳性屬于中等水平,但專業(yè)知識(shí)的素質(zhì)有較大的欠缺,教師可以從提高專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣入手,使他們的潛力得以發(fā)揮。

圖3 樣本在主成分坐標(biāo)下的散點(diǎn)圖

2)相關(guān)分析和回歸分析

對(duì)于學(xué)習(xí)情況,以提取的主成分變量為自變量F1,F2,F3(表3),并添加一些反映教學(xué)情況的自變量TF1,TF2,TF3如表4所示;以學(xué)生的主觀滿意度R1,以及他們預(yù)期在期末考試中的成績(jī)R2或R3為函數(shù)變量(表4);采用SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析得出這三組數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性[5],如表5所示。

表4 教學(xué)情況自變量和函數(shù)變量的定義

表5 變量之間的相關(guān)系數(shù)

由表5可見,滿意度R1主要受到學(xué)生素質(zhì)F1、課程的生動(dòng)性TF1、教學(xué)的詳細(xì)程度TF2及進(jìn)行小測(cè)試TF3因素的影響;期望的成績(jī)R2主要受到學(xué)生素質(zhì)F1、學(xué)習(xí)能力F2及進(jìn)行小測(cè)試TF3因素的影響。

值得注意的是,滿意度評(píng)價(jià)具有主觀性,不必迷信數(shù)據(jù)。例如:提高教學(xué)的詳細(xì)程度(TF2)可以很大程度地提高滿意度。但是,根據(jù)大學(xué)的教育規(guī)律,課堂教學(xué)還是應(yīng)該給學(xué)生留有課后自學(xué)的余地。

變量之間的相關(guān)性還可以體現(xiàn)出更明確的數(shù)學(xué)關(guān)系,利用多元回歸擬合技術(shù)[4],可以將期望的成績(jī)R3(R3是將R2換算成百分制表示)用F1,F2,F3和TF3表達(dá)出來,即

其中,F1,F2,F3,TF3的取值范圍為[-3,+3]。

4 結(jié)語(yǔ)

問卷調(diào)查是一種檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的手段。利用統(tǒng)計(jì)分析方法,對(duì)“數(shù)字電路”課程的問卷調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到如下結(jié)果:

(1)利用主成分分析方法,可以找出對(duì)教學(xué)效果影響最明顯的主成分因素;

(2)采用相關(guān)和回歸分析方法,分析并解釋教學(xué)效果(滿意度和預(yù)期成績(jī))與主成分變量之間的關(guān)系。

問卷內(nèi)容的設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)據(jù)的客觀性和有效性起到?jīng)Q定性的作用,筆者建議長(zhǎng)期堅(jiān)持對(duì)各年級(jí)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查,逐步改進(jìn)問卷內(nèi)容并積累樣本,從比較各年級(jí)教學(xué)效果的差異上,科學(xué)地指導(dǎo)教學(xué)工作。

[1] 劉潁,侯建軍,黃亮.“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”精品課程建設(shè)與改革實(shí)踐[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(7):03-07

[2] 曾濤,侯建軍.精品課程“數(shù)字電子技術(shù)”自主學(xué)習(xí)模式研究與實(shí)踐[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(4):14-17

[3] 任若恩,王惠文.多元統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析——理論、方法、實(shí)例[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1997.6

[4] 阮桂海,蔡建甌 佟福玲.SPSS for Windows高級(jí)應(yīng)用教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,1998.11