[摘要]主要分析了天津商业大学计算机科学与技术专业2006级学生的部分课程成绩，对影响成绩的因子进行了分析。根据学生成绩对课程进行了分类，同时根据计算课程之间的相关性，对影响操作系统课程的其他课程进行了分析，得出的结论能够应用在课程设置以及课程教学过程中，从而提高教学效果以及学生的整体专业水平。
[关键词]课程成绩 操作系统 因子分析 聚类分析
《操作系统》课程为计算机专业的必修课程，自2009年硕士研究生入学考试开始，已经将该门课程纳入了计算机专业基础综合考试的范围，从而反映出该门课程在计算机专业的整体课程体系中具有非常重要的地位。该课程的双语教学工作自2002年在天津商业大学设立以来，已经开设了8年。其中针对计算机专业的学生开设必修课，自动化，电子商务，信息管理与信息专业开设选修课。基于《操作系统》双语教学的工作经验，同时通过在课堂教学后针对学生的考试成绩做一个统计分析，对及时的掌握学生的总体情况以及检验课程设置的合理性都是非常必要的。通过对统计结果的分析，可以辅助将来的课程设置；同时也可以在课程教学过程中，辅助教师和教学管理人员提供好的建议。
1 课堂教学及存在的问题
操作系统课程具有概念多，抽象度高，专业词汇多，学生不容易理解记忆的特点。教材的选取至关重要，因为它决定了授课的基础。在课堂教学的教材选择上，选择了Abraham Silberschatz，Peter Baer Galvin等人编写的《Operating System Concepts》影印版教材。该书是一本优秀的讲述操作系统基础的教材，同时它是许多高校计算机专业考研必考课程参考教材，具有很好的课堂教学基础。该教材还反映了近期的计算机操作系统在工程实践上的进展，对当前流行的操作系统产品中新的开发思想和基本概念也做了详尽的阐述。
通过课堂调查问卷的形式，对学生对课程的理解做出了一个统计。参与调查问卷数为42份，共有20道题目。题目覆盖学生对教材、授课、课后复习、作业、对课程改革的建议以及专业课与该课程的关系、意见等方面对学生提出了问题。其中59.5%的学生对双语教学开始不适应，慢慢适应。还有23.8%的学生一直都不适应这种教学方式。参与调查的学生中有一人大学英语四、六级均未通过。64.3%的学生通过四级，33.3%的学生通过六级，说明学习该课程需要有一定的英语基础，至少需要通过四级考试。
为了验证这一结论，通过2008-2009年对与操作系统课程可能相关的7门课程成绩做了统计分析，以此帮助教师进一步改进该课程教学，提高教学效果。
2 数据来源
采用的数据来源于天津商业大学计算机科学与技术专业2008-2009学年7门课程的结课成绩进行分析，7门课程分别是数据结构（A）、数字电子技术（B）、离散数学（C）、C/C++程序设计（D）、操作系统（E）、微机原理与汇编语言（F）、英语四级（G），选择课程的涵盖范围涉及专业基础课，专业课以及基础课。通过分析，以便从学生的成绩中发现学习规律以及教学规律。
3 数据的分析方法
本文采用的数据分析方法是因子主成分分析法、聚类分析法、以及对相关系数矩阵的分析，从成绩中找出对学生成绩影响的主要因子，以及对课程的类别的划分，并从中发现对操作系统这门课而言，哪些课程与它的相关性最大，从而在今后的教学过程中，着重注意这些相关性大的课程，提高操作系统课程的教学质量。
（1）因子分析法
因子分析法主要用来分析隐藏在数据背后的真正的影响因素。这些因素彼此之间的影响相对比较小，或者说，这些因素彼此相对独立，因素内的成分相对关系比较紧密。
因子分析法的数学公式如下：
其中i=1,..,p。
f是公共因子，ε是特殊因子。
下面针对学生的课程成绩，进行因子分析。程序如下：
X<-read.table("data.txt")
S<-cov(X)
fa<-factanal(covmat = S, factors = 3)
其中，学生的成绩数据存储在data.txt文本文件中。
从结果中我们可以看到有3个因子f1、f2和f3，其中：
f1因子A, C, E, F, G变量比重较大，也比较平均，这分别代表数据结构，离散数学，操作系统、微机原理与汇编语言课程和英语课程，这三门课程属于计算机专业的专业基础课程，f1因子反映了计算机专业学生的专业基础知识掌握程度以及学生的整体成绩情况。
f2因子B变量比重较大，表示数字电子技术课程，该课程是所有工科类学生的基础课，计算机专业的学生也是工科类学生，f2因子反映了计算机专业学生的基础课成绩。
f3因子D变量比重较大，表示C/C++程序设计课程，f3因子反映了计算机专业学生的实际编程能力。
这三个因子集中反映了影响学生成绩的三个主要因素：学生的基础课（f2因子）、专业基础课（f1因子）和学生的实际编程能力（f3因子）。根据这三个因子对学生的成绩进行考核，从而对学生的专业能力能够进行一个综合的评价。
（2）聚类分析
在学生成绩分析的过程中，需要对考试成绩的课程进行聚类分析，以便根据不同的课程类型，在课程设置的过程中，发现先修课程，从而更好的安排教学计划，提高教学质量和学生的学习效果。
下面就对学生的成绩数据，利用Euclid距离，分别采用均值法和Ward法，进行聚类分析。从程序运行结果可以看出，我们可以根据学生的成绩，把课程分成三大类：
1.课程G（英语课）为单独的一类课程，属于计算机专业学生的语言类课程，属于基础课类别。
2.课程C（离散数学）和课程E（操作系统）为另一类课程。这两个课程属于与计算机专业密切相关的专业课。
3.课程A（数据结构）、课程B（数字电子技术）、课程D（C/C++程序设计）、课程F（微机原理与汇编语言）为计算机专业的专业基础课。
根据以上结论，我们可以得出，计算机专业的基础课、专业基础课和专业课之间存在着显著的差别。
4 结论
通过命令cov()，我们可以得到一个课程成绩的相关系数矩阵，从矩阵可以看出：《操作系统》课程的特点是双语教学，因此，从这个相关系数矩阵中的第E列，也就是操作系统课程所在的列我们可以看出，与操作系统课程最为密切相关的课程是G，也就是英语课，因此，我们也可以说英语课是影响操作系统课程教学效果的一门最为重要的先修课程。这有效的说明了在之前的问卷调查中所反映的情况是符合实际的成绩分析结论的。英语对该课程的影响是至关重要的。
另外课程B（数字电子技术）、C（离散数学）、F（微机原理与汇编语言）对操作系统课程的影响也非常大，这三门课程可以作为操作系统的先修课程，课程安排在操作系统课程之前，这样可以有效的提高操作系统的教学效果。
在源数据中，由于英语四级成绩未通过均显示为0分，另外英语四级满分为710分，与其他课程满分100分相比有系数上的7倍差距，综合这两个因素，因此造成G列的相关系数相对较大，如果对G行做出相应的标准化的处理，例如可以通过将现有成绩除以7的标准化处理，同样也可以发现英语成绩与其他课程的关系联系也非常紧密，从而得出结论，我们可以认为英语课程是影响学生所有专业课成绩的一门重要的课程。在今后的教学工作中，可以以加强英语课的教学为主，从而全面提高计算机本科专业学生的整体成绩。
参考文献：
[1]陆璇译.实用多元统计分析[M].清华大学出版社，2003.
[2]袁志发，周静芋.多元统计分析[M].北京：科学出版社，2002.11.
[3]何晓群.多元统计分析[M].北京，中国人民大学出版社，2004.4.
[4]殷瑞飞，朱建平.关于利用因子分析方法对变量分类的探讨[J].统计与决策，2005（2）.
[5]范明等译.数据挖掘概念与技术[M].机械工业出版社，2002.
[6]薛毅,陈立萍.统计建模与R软件[M].清华大学出版社， 2006.
[7]李成良,顾美玲.大学教学理论与方法[M].贵阳:贵州教育出版社，1995.225-234.
[8]黄甫全,王本陆.现代教学论教程[M].教育科学出版社,2004.7.
[9]傅淑玲,张承平.关于双语教学的调查分析与思考[J].现代大学教育,2003(4).
[10]赵颖群,杨玉强,韩丽艳.高校计算机课程双语教学模式研究[J].科技信息,2007（10）.
[11]易勇,罗钊,王挽澜.计算机专业课程双语教学的初步实践与探讨[J].成都大学学报（自然科学版），2005,24(1).
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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