信息類大學生創新教育綜合評價模型及應用

劉波 周浩宇 戴小鵬 王奕

摘要：以 信息類大學生創新教育對學生學習能力的影響為背景，以所帶班級連續4年的創新成果與課程成績等數據為考察對象，利用優化的主成分分析方法，提出信息類大學生創新教育綜合評價模型；并以此為基礎，利用MATLAB工具對學生成績進行多尺度挖掘分析，探討大學生創新教育對學生學習能力的激勵關系，摸索培養信息類大學生創新人才的新途徑。

關鍵詞：綜合評價模型 主成分分析法 創新教育 多尺度挖掘

一、引言

隨著國家經濟戰略的轉移及企業去過剩產能的升級換代，針對相應人才培養的需求，教育部于2012年啟動了本科教學工程，即國家級大學生創新創業訓練計劃，旨在促進高校教育思想觀念的轉變，根據市場需求進行人才培養，強化大學生的創新創業能力，增強大學畢業生適應市場需求的能力，從而培養當前國家建設急需的創新型人才。

我院于2008年開始，將大學生創新當作教育改革的重要抓手進行安排，組織優秀教學團隊成立創新實驗室，每年資助一定教改經費進行教學創新，同時緊跟導師制，讓每個學生都能在老師指導下學習、培訓等。

筆者所在的團隊通過跟蹤近四年來的教學成果，首先采用優化的主成分分析法，提出信息類大學生創新教育綜合評價模型，利用筆者所帶兩個班級與同一年級其它班級的成果進行多尺度挖掘分析，從多角度評價創新教育的效果。

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進行定量化研究，在損失少量信息的前提下把多維因子轉化為幾個綜合指標的多元統計方法，其中每個主成分都是原始變量的線性組合，且各個主成分之間互不相關，使得主成分比原始變量具有某些更優越的性能。這樣在研究復雜問題時只需考慮少數幾個主成分而不至于損失太多信息， 從而更容易抓住主要矛盾， 揭示事物內部變量之間的規律性，同時使問題得到簡化， 提高分析效率。它的主要步驟如下：（1）確定數據指標；（2）對數據指標標準化處理；（3）計算相關矩陣；（4）計算矩陣的特征值和特征向量；（5）計算主成分貢獻率及累計貢獻率；（6）選擇主成分；（7）對信息進行綜合評價。

三、創新教育綜合評價模型

1.定義學生學習成績矩陣，將學生分組對比

四、多尺度挖掘

數據源：2011級計算機專業3個班84名同學，收集了38門課程成績，2014級物聯網工程專業1個班30名同學，收集了12門課程成績，記錄共3552條。另外，2011級計算機專業四年創新成績（科研論文、專利、大學生創新項目、大學生創新比賽等）及2014級物聯網工程專業一年來的創新成果，記錄共104條.其中計算機1102班與物聯網1401班為筆者所帶班級，并組織了一系列創新培訓。

從圖1可知采用均值與三均值比較，差異較小，但三均值更準確反映各課程之間的差異，同時數據庫原理課程的平均分較低，數據庫原理成績的差異性比較明顯。

從 圖2可知三個班級成績總體驅于一致，但2班的差異性明顯比其它兩班小，總體成績趨于平穩。

表1將筆者所當班主任的2個班級選擇高數1、高數2、C語言、線性代數、計算機導論、英語1、英語2、物理等課程進行對比分析。

從圖3可知，計算機是一本招生，物聯網在外省是二本招生，學生在第一學期與計算機專業的差異明顯，特別是在數學與英語方面差異更大，但隨著創新培訓的加強，學生成績之間的差異縮小明顯，而且在專業課方面，成績提升比計算機專業明顯。

根據學院每年統計的情況，對比2014年到2015年2011級計算機專業取得的成果。

從表2可知，在取得創新成果方面，1102班均比其余兩班要優秀。

2011年以來，筆者作為班主任，帶了計1102班與物1401班，下面從他們經過一年級培訓所取的成果，即論文、項目、軟件著作權、比賽等進行對比。

物聯網專業在一年級表現更佳，這也是創新教育的經驗積累所得，但計1102同學經過3年的綜合訓練，成果逐年增加，在四年級達到頂峰，其中發表論文6篇、比賽獲獎9次、申請軟件著作權9個，更為可喜的是2人獲國家獎學金，2人獲保研名額（計算機專業僅2個名額），說明長期培訓的效果要比沒有培訓的班級要強。

利用綜合評價模型得出計算機2011級3個班綜合排名表。分別按各成績三均值、論文數、項目數、比賽獲得獎勵分、軟件著作權數進行評價。

四、結論

根據教育部的要求，高校要對有創業意愿的學生，開設創業指導及實訓類課程，也要廣泛舉辦各類創新創業大賽，設立創新創業獎學金，表彰在創新創業方面表現突出的學生。2009年以來，湖南省教育廳先后對我校信息類本科專業人才培養的“質量工程”項目進行資助，學院通過開展創新實驗室等一系列活動探索大學生創新創業教育。本團隊提取近四年來學生取得的成果，利用學生或班級綜合評價模型對教育改革成效進行了真實評價，用數據證實了高等院校開展大學生創新創業人才培養的可信度。

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基金項目：湖南農業大學學位與研究生教育教學改革研究項目（2014310）；湖南省教育廳教改項目（2013155，2015167）； 湖南農業大學教改項目（B2013213，A2013042）；湖南農業大學大學生創新項目（XCX14063）；團委發明制作科創項目（201502）資助.