基于主成分及相關(guān)性分析法的食品專業(yè)有機(jī)化學(xué)期末成績(jī)?cè)u(píng)定

孫艷濤，王 冰，張明波，郭晏華，鄧仕任，鄭 彧

（遼寧中醫(yī)藥大學(xué)，遼寧 大連 116600）

大學(xué)化學(xué)教育一直受到大學(xué)教育工作者的重視，近年來(lái)有許多創(chuàng)新方式方法可以提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，如學(xué)生中心法[1]、翻轉(zhuǎn)課堂和微課的應(yīng)用[2]、“四位一體”綜合應(yīng)用[3]等方法。上述方法的應(yīng)用最終都是降低大學(xué)化學(xué)教育的難度、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果要靠考試成績(jī)?cè)u(píng)定。有機(jī)化學(xué)為食品專業(yè)的必修課程，有機(jī)化學(xué)考試成績(jī)可體現(xiàn)學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)水平。對(duì)食品專業(yè)學(xué)生的期末成績(jī)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，分析各種題型對(duì)綜合成績(jī)的影響。本研究采用主成分及相關(guān)性分析法分析食品質(zhì)量和食品安全兩個(gè)專業(yè)學(xué)生的期末成績(jī)，并進(jìn)行比較分析，以期找到影響學(xué)生成績(jī)的主要因素，幫助教師了解學(xué)生對(duì)不同題型的理解，改善教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生素質(zhì)和能力。

主成分分析法最早為英國(guó)數(shù)學(xué)家K．Pearson提出，也叫定量分析[4]，是考查多個(gè)變量之間相關(guān)性的一種多元統(tǒng)計(jì)方法，主要采用降維思想，通過(guò)把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)來(lái)代表原始數(shù)據(jù)而達(dá)到精簡(jiǎn)信息的目的。

1 成績(jī)樣本的選取

以我校2017級(jí)食品質(zhì)量（29人）、食品安全（24人）兩個(gè)專業(yè)學(xué)生為例，以兩個(gè)專業(yè)2018—2019學(xué)年第一學(xué)期有機(jī)化學(xué)期末考試成績(jī)?yōu)樵紨?shù)據(jù)。成績(jī)構(gòu)成為：?jiǎn)芜x題X1、多選題X2、命名題X3、寫結(jié)構(gòu)式題X4、完成方程式X5、推測(cè)題 X6、合成題X7。學(xué)生姓名用序號(hào)1，2，3…53代替。具體見表1。

2 各題型相關(guān)性分析

學(xué)生期末試卷各題型的相關(guān)性可通過(guò)相關(guān)系數(shù)體現(xiàn)。運(yùn)用SPSS17．0軟件對(duì)表1原始數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，得到的結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，各題型得分結(jié)果均呈正相關(guān)（P＜0．05或P＜0．01），表明某一題型成績(jī)高者其他成績(jī)也較高，說(shuō)明各題型難度一致。

3 學(xué)生成績(jī)的主成分分析

應(yīng)用SPSS17．0軟件對(duì)表1原始數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表 3～5。KMO=0．88＞0．6，P=0＜0．05，表明選用數(shù)據(jù)適合進(jìn)行主成分分析。共提取7個(gè)主成分，將特征值不小于1的確定為主成分[5-6]，結(jié)合表4結(jié)果，選取1個(gè)主成分，其貢獻(xiàn)率達(dá)到65．071%，特征值為4．555，通過(guò)主成分荷載（表5）得到主成分評(píng)分函數(shù)：F1=0．393X1+0．290X2+0．418X3+0．367X4+0．390X5+0．405X6+0．370X7。

從各題型荷載趨勢(shì)來(lái)看，X3＞X6＞X1≈X5＞X7≈X4＞X2。X2荷載最小，推測(cè)其對(duì)最終成績(jī)影響最小。

4 學(xué)生各題型成績(jī)與總分?jǐn)?shù)的相關(guān)性分析

為驗(yàn)證主成分分析結(jié)果與學(xué)生成績(jī)等級(jí)的相互聯(lián)系，采用SPSS17．0軟件進(jìn)行Pearson分析，計(jì)算各部分成績(jī)與學(xué)生成績(jī)等級(jí)的相關(guān)性，見表6。結(jié)果顯示，各階段成績(jī)與成績(jī)等級(jí)均呈較好的相關(guān)性（P＜0．01），其中 X2為中等相關(guān)，其他成績(jī)呈高相關(guān)，相關(guān)性大小關(guān)系為 X1＞X3≈X6＞X5＞X7＞X4＞X2。與主成分分析結(jié)果基本一致，表明主成分分析結(jié)果的合理性。

5 討論

從各題型成績(jī)之間的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出，各題型成績(jī)得分存在密切的相互聯(lián)系（P＜0．05或P＜0．01）。其中X6（推測(cè)題）和X1（單選題）、X3（命名題）、X4（寫結(jié)構(gòu)式題）、X5（完成方程式）、X7（合成題）高度相關(guān)（＞0．6）。即推測(cè)題得分高者，上述類型題分?jǐn)?shù)也較高。此分析結(jié)果充分體現(xiàn)了推測(cè)題具有多知識(shí)點(diǎn)、多考點(diǎn)的特點(diǎn)。X5（完成方程式）與X1（單選題）、X3（命名題）和X7（合成題）高度相關(guān)（＞0．6）。X3（命名題）和X1（單選題）、X4（寫結(jié)構(gòu)式題）高度相關(guān)（＞0．6）?？梢姡齒2（多選題），其余各類型題得分都存在較高相關(guān)性，提示多選題答題效果較差。

表1 食品專業(yè)有機(jī)化學(xué)期末考試成績(jī)構(gòu)成（分）

表2 各題型成績(jī)的線性相關(guān)系數(shù)矩陣

表3 KMO和Bartlett的檢驗(yàn)

表4 總方差分解

表5 主成分的特征矢量結(jié)果

表6 各題型成績(jī)與成績(jī)等級(jí)的相關(guān)性

主成分分析結(jié)果顯示，確定一個(gè)主成分，根據(jù)主成分各變量的荷載可見，X2（多選題）荷載最小。各題型成績(jī)與總成績(jī)的相關(guān)性分析結(jié)果顯示中主成分分析結(jié)果合理，且X2（多選題）為中等相關(guān)（0．3～0．6），其他題型成績(jī)高度相關(guān)（＞0．6）。提示除 X2（多選題）外，學(xué)生成績(jī)與每種題型得分均存在密切聯(lián)系，教學(xué)中應(yīng)對(duì)多選題予以重視。