華南師范大學(xué)利用學(xué)生成績數(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

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

華南師范大學(xué)借助分析工具，建立學(xué)生期末成績相關(guān)關(guān)系散點圖，通過按教師分類、按年級分類及按學(xué)院分類的多維度分析，使我們能夠從成績數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)不同課程相對難度特點，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，對于調(diào)整和改進高校教學(xué)活動還是有著積極的參考意義。

不同教師教授同一門課程的教學(xué)效果分析

本分析案例中，我們通過期末成績散點圖比較，對二位不同教師（下稱教師A和教師B）的同一門專業(yè)課程（下稱“專業(yè)課程a”）的教學(xué)效果情況進行了分析，發(fā)現(xiàn)兩位教師的教學(xué)效果的差異性。為使分析相對客觀，兩個班級的學(xué)生來自同一學(xué)院的同一年級。

圖1、圖2分別為教師A、教師B授課的兩個班級學(xué)生的期末成績散點圖。

圖1 專業(yè)課程a教師A期末成績散點圖

圖2 專業(yè)課程a教師B期末成績散點圖

通過對兩個散點圖分析可以發(fā)現(xiàn)，教師A對應(yīng)的散點圖圖1中，散點基本處于y=x參考直線之下，趨勢線也完全是處于y=x參考直線之下，說明絕大部分學(xué)生無法在這門課程中取得與其他課程同等水平的成績。同時可以看到，有較多處于該課程成績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上多超過60分，卻沒能在本課程取得及格分?jǐn)?shù)。相比較之下，教師B對應(yīng)的散點圖圖2中，多數(shù)的散點集中于y=x參考直線附近，有相當(dāng)一部分散點處于上方，這部分學(xué)生取得了比預(yù)期更好的成績，而沒有取得預(yù)期成績的學(xué)生，也少有出現(xiàn)過于低分的情況，高均分低課程分的情況要比圖1好。

圖1、圖2都呈現(xiàn)出趨勢線斜率大于1，結(jié)合散點對趨勢線回歸程度較好的特點，說明該學(xué)科成績與學(xué)生其他課程成績關(guān)聯(lián)性較強，這可能是因為該課程專業(yè)性較強，考試對學(xué)生學(xué)習(xí)情況考察足夠深入。對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，而教師A的學(xué)生則獲得了遠低于其他科目的成績，由于兩個班的學(xué)生來自同一學(xué)院的同一年級，因此綜合情況說明，教師B“專業(yè)課程a”的教學(xué)活動開展得更合理，而教師A可能需要進行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)調(diào)整。

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

本分析案例中，選取了兩門課程的期末成績散點圖進行比較分析，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。通過對這兩門課程歷年的成績散點圖進行對比分析，我們發(fā)現(xiàn)近年來選修該兩門課程的學(xué)生學(xué)習(xí)情況呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，教授該兩門課程的教師教學(xué)活動也展現(xiàn)出其自身的課程特色，這對開展下一級新生的教學(xué)活動具有一定啟發(fā)性和參考價值。

圖3 2011級公共課程A期末成績散點圖

公共課程A歷年成績數(shù)據(jù)分析

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

通過對2011級至2014級學(xué)生的公共課程A期末成績散點圖進行分析，看出往屆學(xué)生的成績散點圖基本呈現(xiàn)出散點分布較為分散，對趨勢線回歸程度不高的情況。再結(jié)合其趨勢線斜率不足1的特點，說明該課程成績與其他課程成績關(guān)聯(lián)并不緊密，這一點在2011級成績散點圖（圖5）上體現(xiàn)得更為明顯。通過這一分析或許可以認為由于公共課程專業(yè)性不強，專業(yè)能力強的學(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?。但另一方面，趨勢線斜率并不接近于0。有的年份的成績散點圖其趨勢線斜率接近于1，散點對趨勢線回歸程度也較好，這說明如果學(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。

圖4 歷年公共課程A平均期末成績折線圖

從圖4歷年公共課程A平均期末成績折線圖上可以看出，該課程在經(jīng)歷2012年一次成績下滑后，于2013年與2014年持續(xù)上升，并在2014年取得了超過70分的好成績。這或許可以說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)生成績穩(wěn)步上升，在今后的教學(xué)活動中可以堅持這一教學(xué)策略。

最后，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以注意到2013級和2014級的成績散點圖中均分高課程成績低的情況減少。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，這對于提高學(xué)生公共課程的成績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歷年成績數(shù)據(jù)分析

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

圖5 2011級專業(yè)課程B期末成績散點圖

圖6 2012級專業(yè)課程B期末成績散點圖

圖7 2013級專業(yè)課程B期末成績散點圖

圖8 歷年專業(yè)課程B期末成績折線圖

通過對2011級至2013級學(xué)生的專業(yè)課程B期末成績散點圖（圖5、圖6、圖7）進行分析，可以看出2011級和2012級學(xué)生的成績散點圖基本呈現(xiàn)出散點對趨勢線回歸情況較好，趨勢線斜率較大的特點。這說明學(xué)生在該課程的成績與其他課程的成績關(guān)聯(lián)較為緊密，進而可以認為該課程專業(yè)性較強，對學(xué)生專業(yè)能力考察深入。

結(jié)合歷年專業(yè)課程B學(xué)生期末成績折線圖（圖8）進行分析，可以明顯地看到該課程平均成績從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20分。從散點圖上來看，2011級學(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，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，但總體來說散點都聚集在y=x參考直線附近，可以認為2011級的學(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級散點圖中處于y=x參考直線上的散點大幅減少，均分高課程成績低的情況增多，說明許多學(xué)生無法在專業(yè)課程B上取得與其他課程相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)效果。

最后再來看2013級的散點圖，y=x參考直線上方散點與12級相比變化不大，但是均分高課程成績低的現(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，而課程成績卻低于甚至遠低于60的散點。

這部分的學(xué)生在該課程上的學(xué)習(xí)程度遠不及他們在其他課程上的學(xué)習(xí)程度，這說明課程教學(xué)情況不理想，從而導(dǎo)致了課程均分只有52.2的情況。然而由于散點并沒有出現(xiàn)整體逐年左移的情況，說明這并不是因為學(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)策略來對該課程現(xiàn)有的教學(xué)情況進行調(diào)整。另外也需要提醒2014級學(xué)生，在學(xué)習(xí)該課程時應(yīng)該投入更多的時間精力，不能因為自己在其他課程已經(jīng)取得較好的成績就掉以輕心。

不同類別學(xué)院對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的期末成績散點圖進行比較分析。通過將學(xué)院劃分到文理兩個不同專業(yè)類別，我們將能夠看到數(shù)據(jù)背后反映出來的課程特性，這將有助于教師針對不同學(xué)院的學(xué)生調(diào)整教學(xué)策略，因材施教。

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

圖9 理工科類學(xué)院公共課程C期末成績散點圖

圖10 文科類學(xué)院公共課程C期末成績散點圖

通過對理工科類三個不同學(xué)院和文科類三個不同學(xué)院公共課程C期末成績散點圖（以圖9、圖10為例）進行比較分析，可以發(fā)現(xiàn)，文科類散點圖的趨勢線斜率全部都大于1，而理工科類散點圖的趨勢線斜率則全部小于1。同時，文科類散點圖的趨勢線回歸程度要比理工科類散點圖更好。以上特征都說明了該公共課程體現(xiàn)出了文科類課程的特點，相比起理工科類課程，其成績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，則需要投入更多的時間精力。而該課程的教師在教授理工科類專業(yè)的學(xué)生時則應(yīng)該注意到該課程的課程特性，適時對教學(xué)方法進行調(diào)整。

給分情況各異的兩門課程的成績分差值分析

高校中的課程不同于中學(xué)，作為學(xué)生績點計算依據(jù)和衡量學(xué)生是否通過標(biāo)準(zhǔn)的總評成績不僅只關(guān)注期末成績，平時成績也是納入計算的一部分。然而由于平時成績的主觀性與給分自由度較大，個別教師可能會為了拉高學(xué)生的總評成績，而給出不符合實際情況的平時成績。本分析案例中將通過對比課程A和B的成績分差值散點圖，來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的期末成績分差值散點圖。

圖11 課程A期末成績分差值散點圖

圖12 課程B期末成績分差值散點圖

通過對課程A、課程B的期末成績分差值散點圖（圖11、圖12）進行比較分析。課程A散點圖的趨勢線表明，學(xué)生期末成績越高，分差值越低，但其趨勢線斜率接近于0，趨勢不明顯?？梢哉J為是由于平時成績較為平均，所以期末成績較低的學(xué)生具有更高一點的分差值。

我們將圖11作為較為合理的分差值散點分布情況，在此基礎(chǔ)上，對比分析圖12，課程B散點圖趨勢線斜率較高，擁有非常明顯的散點分布趨勢，即期末成績越高的學(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，選取其中一些較為有代表性的科目，建立起期末成績—全科目平均成績散點圖（以下簡稱期末成績散點圖），在教師、年級和學(xué)院三個維度上對學(xué)生期末成績分別進行對比分析。通過對散點分布情況，趨勢線及其回歸特點進行分析，總結(jié)出該科目的成績特點，最后在分析結(jié)果的對比之中得出參考意見。

用圖說明

本文分析中涉及到三類圖型

1.期末成績散點圖: 圖中每一個散點代表一個學(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平均分，Y軸為該學(xué)生在該課程上的期末成績；

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

3.期末成績分差值散點圖：圖中每一個散點代表一個學(xué)生，X軸為該學(xué)生在該課程上的期末成績，Y軸為該學(xué)生在該課程上取得的總評成績減去期末成績得到的分差值。

數(shù)據(jù)范圍

為控制散點數(shù)量，使分析更有針對性，散點圖上選取的學(xué)生均以單一學(xué)院的單一年級為限定范圍。

概念介紹

趨勢線：散點圖中的灰色直線。它是通過報表軟件回歸分析得到的回歸直線方程的圖形表達，用以呈現(xiàn)散點的分布趨勢。以期末成績散點圖為例，趨勢線的陡峭或平緩程度（即斜率），是對于學(xué)生們的全課程平均成績（以下簡稱平均成績）與分析對象課程成績（以下簡稱課程成績）之間相關(guān)性的直觀反映，具體來說，就是平均成績每提升一分，課程成績會相應(yīng)提升多少分，這其中的比例。趨勢線越陡峭（斜率越大），說明分析對象課程成績受其他課程成績影響越大，兩者間的關(guān)聯(lián)性越強，反之則影響越小，關(guān)聯(lián)性越弱。

回歸程度：指散點對于趨勢線的聚集程度，如果大部分散點到回歸直線的距離較近，則認為回歸程度較高，反之則低?；貧w程度越高，則說明散點越服從趨勢線反映出的規(guī)律，這意味著趨勢線對于平均成績與課程成績之間的相關(guān)性的代表性越強，通過對趨勢線進行分析得出的結(jié)論就越可靠。

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

從另一方面說，期末成績越低的學(xué)生依賴于平時成績拉高總評成績的現(xiàn)象在該課程顯得非常普遍。對于這種現(xiàn)象，有幾種可能性：一可能是該課程的教師更加注重學(xué)生的平時表現(xiàn)（例如學(xué)生的出勤率、課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)等），在總評成績中平時成績所占的比例可能比期末成績所占比例更大；另一種可能是該課程的期末成績難度較大，期末成績普遍不高，該課程的教師為了增加該科目的通過率，一定程度上提高了平時成績，進而拉高了總評成績。

對于可能性一，可以得出建議，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時應(yīng)該更加重視平時的表現(xiàn)，如保證出勤率、課堂積極發(fā)言、按時完成課堂作業(yè)等；對于可能性二，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、教師和學(xué)生

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

華南師范大學(xué)近年來重新規(guī)劃建設(shè)了學(xué)校數(shù)據(jù)整合與交換平臺，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)分析團隊在校園大數(shù)據(jù)研究過程中的初期案例，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。但我們深信，只要堅定方向，勇于嘗試，高校的智慧校園必將迎來屬于自己的“大數(shù)據(jù)時代”。