信息類大學(xué)生創(chuàng)新教育綜合評(píng)價(jià)模型及應(yīng)用

劉波 周浩宇 戴小鵬 王奕

摘要：以 信息類大學(xué)生創(chuàng)新教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的影響為背景，以所帶班級(jí)連續(xù)4年的創(chuàng)新成果與課程成績(jī)等數(shù)據(jù)為考察對(duì)象，利用優(yōu)化的主成分分析方法，提出信息類大學(xué)生創(chuàng)新教育綜合評(píng)價(jià)模型；并以此為基礎(chǔ)，利用MATLAB工具對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行多尺度挖掘分析，探討大學(xué)生創(chuàng)新教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的激勵(lì)關(guān)系，摸索培養(yǎng)信息類大學(xué)生創(chuàng)新人才的新途徑。

關(guān)鍵詞：綜合評(píng)價(jià)模型 主成分分析法 創(chuàng)新教育 多尺度挖掘

一、引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)移及企業(yè)去過(guò)剩產(chǎn)能的升級(jí)換代，針對(duì)相應(yīng)人才培養(yǎng)的需求，教育部于2012年啟動(dòng)了本科教學(xué)工程，即國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，旨在促進(jìn)高校教育思想觀念的轉(zhuǎn)變，根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行人才培養(yǎng)，強(qiáng)化大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，增強(qiáng)大學(xué)畢業(yè)生適應(yīng)市場(chǎng)需求的能力，從而培養(yǎng)當(dāng)前國(guó)家建設(shè)急需的創(chuàng)新型人才。

我院于2008年開(kāi)始，將大學(xué)生創(chuàng)新當(dāng)作教育改革的重要抓手進(jìn)行安排，組織優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)成立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，每年資助一定教改經(jīng)費(fèi)進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，同時(shí)緊跟導(dǎo)師制，讓每個(gè)學(xué)生都能在老師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)、培訓(xùn)等。

筆者所在的團(tuán)隊(duì)通過(guò)跟蹤近四年來(lái)的教學(xué)成果，首先采用優(yōu)化的主成分分析法，提出信息類大學(xué)生創(chuàng)新教育綜合評(píng)價(jià)模型，利用筆者所帶兩個(gè)班級(jí)與同一年級(jí)其它班級(jí)的成果進(jìn)行多尺度挖掘分析，從多角度評(píng)價(jià)創(chuàng)新教育的效果。

二、主成分分析法

主成分分析法主要利用矩陣降維的思想，將多維因子納入同一系統(tǒng)進(jìn)行定量化研究，在損失少量信息的前提下把多維因子轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)方法，其中每個(gè)主成分都是原始變量的線性組合，且各個(gè)主成分之間互不相關(guān)，使得主成分比原始變量具有某些更優(yōu)越的性能。這樣在研究復(fù)雜問(wèn)題時(shí)只需考慮少數(shù)幾個(gè)主成分而不至于損失太多信息， 從而更容易抓住主要矛盾， 揭示事物內(nèi)部變量之間的規(guī)律性，同時(shí)使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化， 提高分析效率。它的主要步驟如下：（1）確定數(shù)據(jù)指標(biāo)；（2）對(duì)數(shù)據(jù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理；（3）計(jì)算相關(guān)矩陣；（4）計(jì)算矩陣的特征值和特征向量；（5）計(jì)算主成分貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率；（6）選擇主成分；（7）對(duì)信息進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

三、創(chuàng)新教育綜合評(píng)價(jià)模型

1.定義學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)矩陣，將學(xué)生分組對(duì)比

四、多尺度挖掘

數(shù)據(jù)源：2011級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)3個(gè)班84名同學(xué)，收集了38門(mén)課程成績(jī)，2014級(jí)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)1個(gè)班30名同學(xué)，收集了12門(mén)課程成績(jī)，記錄共3552條。另外，2011級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)四年創(chuàng)新成績(jī)（科研論文、專利、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新比賽等）及2014級(jí)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)一年來(lái)的創(chuàng)新成果，記錄共104條.其中計(jì)算機(jī)1102班與物聯(lián)網(wǎng)1401班為筆者所帶班級(jí)，并組織了一系列創(chuàng)新培訓(xùn)。

從圖1可知采用均值與三均值比較，差異較小，但三均值更準(zhǔn)確反映各課程之間的差異，同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程的平均分較低，數(shù)據(jù)庫(kù)原理成績(jī)的差異性比較明顯。

從 圖2可知三個(gè)班級(jí)成績(jī)總體驅(qū)于一致，但2班的差異性明顯比其它兩班小，總體成績(jī)趨于平穩(wěn)。

表1將筆者所當(dāng)班主任的2個(gè)班級(jí)選擇高數(shù)1、高數(shù)2、C語(yǔ)言、線性代數(shù)、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、英語(yǔ)1、英語(yǔ)2、物理等課程進(jìn)行對(duì)比分析。

從圖3可知，計(jì)算機(jī)是一本招生，物聯(lián)網(wǎng)在外省是二本招生，學(xué)生在第一學(xué)期與計(jì)算機(jī)專業(yè)的差異明顯，特別是在數(shù)學(xué)與英語(yǔ)方面差異更大，但隨著創(chuàng)新培訓(xùn)的加強(qiáng)，學(xué)生成績(jī)之間的差異縮小明顯，而且在專業(yè)課方面，成績(jī)提升比計(jì)算機(jī)專業(yè)明顯。

根據(jù)學(xué)院每年統(tǒng)計(jì)的情況，對(duì)比2014年到2015年2011級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)取得的成果。

從表2可知，在取得創(chuàng)新成果方面，1102班均比其余兩班要優(yōu)秀。

2011年以來(lái)，筆者作為班主任，帶了計(jì)1102班與物1401班，下面從他們經(jīng)過(guò)一年級(jí)培訓(xùn)所取的成果，即論文、項(xiàng)目、軟件著作權(quán)、比賽等進(jìn)行對(duì)比。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在一年級(jí)表現(xiàn)更佳，這也是創(chuàng)新教育的經(jīng)驗(yàn)積累所得，但計(jì)1102同學(xué)經(jīng)過(guò)3年的綜合訓(xùn)練，成果逐年增加，在四年級(jí)達(dá)到頂峰，其中發(fā)表論文6篇、比賽獲獎(jiǎng)9次、申請(qǐng)軟件著作權(quán)9個(gè)，更為可喜的是2人獲國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金，2人獲保研名額（計(jì)算機(jī)專業(yè)僅2個(gè)名額），說(shuō)明長(zhǎng)期培訓(xùn)的效果要比沒(méi)有培訓(xùn)的班級(jí)要強(qiáng)。

利用綜合評(píng)價(jià)模型得出計(jì)算機(jī)2011級(jí)3個(gè)班綜合排名表。分別按各成績(jī)?nèi)?、論文?shù)、項(xiàng)目數(shù)、比賽獲得獎(jiǎng)勵(lì)分、軟件著作權(quán)數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

四、結(jié)論

根據(jù)教育部的要求，高校要對(duì)有創(chuàng)業(yè)意愿的學(xué)生，開(kāi)設(shè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)及實(shí)訓(xùn)類課程，也要廣泛舉辦各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，設(shè)立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金，表彰在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面表現(xiàn)突出的學(xué)生。2009年以來(lái)，湖南省教育廳先后對(duì)我校信息類本科專業(yè)人才培養(yǎng)的“質(zhì)量工程”項(xiàng)目進(jìn)行資助，學(xué)院通過(guò)開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等一系列活動(dòng)探索大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。本團(tuán)隊(duì)提取近四年來(lái)學(xué)生取得的成果，利用學(xué)生或班級(jí)綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)教育改革成效進(jìn)行了真實(shí)評(píng)價(jià)，用數(shù)據(jù)證實(shí)了高等院校開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的可信度。

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基金項(xiàng)目：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2014310）；湖南省教育廳教改項(xiàng)目（2013155，2015167）； 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教改項(xiàng)目（B2013213，A2013042）；湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（XCX14063）；團(tuán)委發(fā)明制作科創(chuàng)項(xiàng)目（201502）資助.