主成分分析在高職公共基礎(chǔ)課影響度中的應(yīng)用研究

吳兆明+林榕

摘 要：科學(xué)合理地設(shè)置高職院校公共基礎(chǔ)課程，對(duì)提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力有著重要的影響。文章采用主成分分析法，對(duì)定量樣本數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，以獲取不同類型公共基礎(chǔ)課程對(duì)學(xué)生的影響度權(quán)重系數(shù)，便于各院校教學(xué)部門參考。

關(guān)鍵詞：主成分分析；高職公共基礎(chǔ)課；影響度；權(quán)重

作者簡(jiǎn)介：吳兆明（1976-），男，江蘇鹽城人，南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用、教育教學(xué)管理；林榕（1978-），女，福建福清人，南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榻逃虒W(xué)管理、物流管理、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易。

基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究重點(diǎn)課題“高職公共基礎(chǔ)課對(duì)學(xué)生職業(yè)能力影響度研究”（編號(hào)：2013-R-25821），主持人：吳兆明；江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究重點(diǎn)課題“基于‘術(shù)科模式的高職院校報(bào)關(guān)與國(guó)際貨運(yùn)專業(yè)課程體系研究”（編號(hào)：2015-R-44010），主持人：林楁。

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-7518（2016）26-0062-05

我國(guó)高等職業(yè)教育（簡(jiǎn)稱高職）一直都是高等教育的重要組成部分，但隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化水平的不斷提高，市場(chǎng)對(duì)高職院校學(xué)生的職業(yè)能力提出了新的要求。這就要求學(xué)生不僅需要全面的專業(yè)理論背景，而且需要具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力和綜合職業(yè)技能，以滿足各行各業(yè)對(duì)人才素質(zhì)的需求。

為了真正提高高職院校學(xué)生的綜合職業(yè)技能，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，高職院校需要在不影響專業(yè)課程設(shè)置的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地配置公共基礎(chǔ)課程。公共基礎(chǔ)課程涉及的領(lǐng)域較廣，一般可簡(jiǎn)單分為德育體育教育、文化藝術(shù)素質(zhì)教育和專業(yè)（職業(yè)）基礎(chǔ)能力教育三大類，主要包括了政治、體育，公共藝術(shù)、心理學(xué)、就業(yè)指導(dǎo)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等多門課程。

如何在眾多的公共基礎(chǔ)課中選擇適合本校學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展的課程，這就要求對(duì)公共基礎(chǔ)課的影響度有一定的了解。本文將采用主成分分析法，對(duì)南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱我院）所開(kāi)設(shè)的部分公共基礎(chǔ)課進(jìn)行定量分析，并得出每門課程的影響度權(quán)重，以便其他院校教學(xué)部門參考。

一、高職公共基礎(chǔ)課現(xiàn)狀

（一）公共基礎(chǔ)課程特點(diǎn)

公共基礎(chǔ)課是我國(guó)高職院校普遍開(kāi)設(shè)的一系列課程，其意在培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的，德、智、體、美全面發(fā)展的高等技術(shù)應(yīng)用型專業(yè)人才[1]，它一般具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

1.基礎(chǔ)突出。高職公共基礎(chǔ)課程面向的對(duì)象一般為大一、大二的學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)性強(qiáng)，一般包括毛澤東思想與中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系、思想道德修養(yǎng)、法律基礎(chǔ)、體育、實(shí)用英語(yǔ)、高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、大學(xué)心理健康等多門課程，涉及知識(shí)面廣，偏向基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)，對(duì)提高學(xué)生綜合能力，培養(yǎng)復(fù)合型、服務(wù)型人才有著十分重要的促進(jìn)作用。

2.人才培養(yǎng)方案中占據(jù)比例較大。以我院2015級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人才培養(yǎng)方案為例，可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課程共十門，累計(jì)學(xué)分達(dá)到30以上，占課程總學(xué)分的25%左右。由此可見(jiàn)，基礎(chǔ)課程所占的比重非常大，這對(duì)高職人才培養(yǎng)質(zhì)量將有直接而深遠(yuǎn)的影響。

（二）存在問(wèn)題

受多方面因素的影響，高職公共基礎(chǔ)課的教學(xué)質(zhì)量參差不齊，主要存在的問(wèn)題體現(xiàn)在：

1.教學(xué)體系無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前，大多數(shù)高職院校開(kāi)設(shè)的公共基礎(chǔ)課程都大同小異，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，除了開(kāi)設(shè)國(guó)家規(guī)定的思想政治課程外，是否開(kāi)設(shè)其他課程，學(xué)校有很大的自主性[2]。這樣會(huì)直接導(dǎo)致部分學(xué)校隨意削減或壓縮課時(shí)等，造成人才培養(yǎng)方案的不合理。

2.教學(xué)目標(biāo)定位爭(zhēng)議。公共基礎(chǔ)課的課程目標(biāo)定位一直是教學(xué)改革中較為爭(zhēng)議的話題，素來(lái)就有“為專業(yè)服務(wù)說(shuō)”和“提升素質(zhì)說(shuō)”兩者相互沖突的說(shuō)法[3]，高職院校內(nèi)部教學(xué)部門關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的意見(jiàn)一般是折中處理，缺乏科學(xué)的指導(dǎo)原則。

3.教學(xué)內(nèi)容“一刀切”。眾所周知，因材施教在教學(xué)過(guò)程中是非常重要的手段，然而公共基礎(chǔ)課程多偏向于基本概念及原理的傳授，而忽略了不同專業(yè)背景以及學(xué)生興趣的差異，容易造成“一刀切”的現(xiàn)象，使學(xué)生缺乏感性認(rèn)知，影響了學(xué)習(xí)興趣。

4.教學(xué)方法手段單一。隨著信息社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的探索方式，這對(duì)教師的教學(xué)提出了新的要求。教師可根據(jù)課程特點(diǎn)，靈活應(yīng)用多種信息化教學(xué)手段，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，比如項(xiàng)目化教學(xué)、分層教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、微課視頻、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)等，盡可能弱化難以理解的理論知識(shí)，增加學(xué)生的感性認(rèn)知，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

針對(duì)以上特點(diǎn)及存在的問(wèn)題，本文通過(guò)主成分分析法，定量分析高職院校公共基礎(chǔ)課程的影響因子，試圖從中找出規(guī)律，為提升課程教學(xué)質(zhì)量提供依據(jù)。

二、主成分分析法

（一）主成分分析原理

主成分分析法是一種有效的降維手段，它是將原始的一組相關(guān)變量通過(guò)線性變換，轉(zhuǎn)成另一組可以代替原來(lái)指標(biāo)的不相關(guān)的變量，并選擇包含原始信息較多的變量作為分析數(shù)據(jù)的主要成分的過(guò)程。其實(shí)際意義就是想通過(guò)某種變換，找到一個(gè)最小的特征集，來(lái)替代原先的數(shù)據(jù)集，以此簡(jiǎn)化信息的理解難度，降低后續(xù)算法的運(yùn)算復(fù)雜度。其最大的優(yōu)勢(shì)在不影響結(jié)果分析及最少信息量丟失的前提下，最大程度地降低屬性集的維數(shù)，方便我們處理和分析數(shù)據(jù)。

（二）實(shí)現(xiàn)步驟

主成分分析法的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1.標(biāo)準(zhǔn)化原始數(shù)據(jù)。首先分析原始數(shù)據(jù)集，將它表示成一個(gè)矩陣X，并對(duì)其中的所有元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，降低屬性的量綱對(duì)于結(jié)果分析的影響。

2.計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣。相關(guān)系數(shù)是用來(lái)表示屬性之間的關(guān)聯(lián)程度的。關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，則系數(shù)值大，反之，則系數(shù)值小。通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化后各列屬性之間的相關(guān)系數(shù)，即可構(gòu)成相關(guān)系數(shù)矩陣。其中第i列和第j列屬性的相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法：

三、主成分分析法在高職公共基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用實(shí)例

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源

本文選取的數(shù)據(jù)是我院近兩年內(nèi)的應(yīng)屆畢業(yè)生對(duì)公共基礎(chǔ)課影響度測(cè)評(píng)的數(shù)據(jù)，樣本量共計(jì)312個(gè)，并針對(duì)我院開(kāi)設(shè)的10門公共基礎(chǔ)課程設(shè)置了10個(gè)主要指標(biāo)：

X——思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)

X——毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概述

X——軍事理論

X——大學(xué)生心理健康

X——體育

X——就業(yè)與創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)

X——實(shí)用英語(yǔ)

X——高等數(shù)學(xué)

X——應(yīng)用文寫作

X——計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

該調(diào)查數(shù)據(jù)采用5分制，由學(xué)生對(duì)以上10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1：

（二）主成分分析法實(shí)現(xiàn)案例分析

運(yùn)用MATLAB仿真軟件編程實(shí)現(xiàn)主成分分析，其步驟如下。

1.將312個(gè)樣本值轉(zhuǎn)換為312*10的矩陣，標(biāo)準(zhǔn)化后可得到10*10的相關(guān)系數(shù)矩陣。

由上式可知，指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)大都小于0.2，也就意味著課程之間的關(guān)聯(lián)性小，重復(fù)的信息少，覆蓋面廣。

2.通過(guò)解特征方程，可得10個(gè)特征值和相應(yīng)的特征向量。計(jì)算其貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率，如表2所示。

一般選擇累計(jì)貢獻(xiàn)率超過(guò)85%的特征值所對(duì)應(yīng)的m個(gè)主成分，這里選擇m=8。由于公共基礎(chǔ)課程涵蓋范圍廣，關(guān)聯(lián)性低，所以這里需要多個(gè)主成分來(lái)對(duì)應(yīng)原來(lái)的課程信息。

3.根據(jù)選擇的8個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值與特征向量，計(jì)算初始因子載荷，可得矩陣，表3顯示了前三個(gè)主成分的載荷值。

由表3可知，第一個(gè)主成分F1中X1與X6的載荷值都為正，且都超過(guò)0.5，說(shuō)明第一主成分基本反映了X1與X6的指標(biāo)信息，以此類推，F(xiàn)3主要反映了X8和X9的指標(biāo)信息等，最終可通過(guò)這8個(gè)主成分代替原來(lái)的10個(gè)指標(biāo)。

4.根據(jù)初始因子載荷矩陣，計(jì)算主成分的系數(shù)矩陣Lij，得到主成分的一般模型。

指標(biāo)前的系數(shù)即為各自的權(quán)重。

四、對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析

（一）一維影響度權(quán)重分析

我院高職公共基礎(chǔ)課的影響度可根據(jù)所得權(quán)重來(lái)衡量。按照權(quán)重系數(shù)的大小，可將課程影響度進(jìn)行排名，結(jié)果如表4。

由表4可知，學(xué)生對(duì)于高職公共基礎(chǔ)課程重要性的排名依次為：

X4>X1>X2>X6>X9>X7>X10>X8>X5>X3，分別對(duì)應(yīng)課程：《大學(xué)生心理健康》-《思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)》-《毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概述》-《就業(yè)與創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)》-《應(yīng)用文寫作》-《實(shí)用英語(yǔ)》-《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》-《高等數(shù)學(xué)》-《體育》-《軍事理論》。其中，《思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)》、《毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概述》及《軍事理論》屬于德育教育類，《應(yīng)用文寫作》屬于文化藝術(shù)類，其余多數(shù)課程多屬于專業(yè)基礎(chǔ)能力教育類。由此可看出，我院學(xué)生對(duì)于德育教育課程的重視度較高，文化藝術(shù)能力的培養(yǎng)次之，而專業(yè)基礎(chǔ)能力教育的影響度是最低的。因此，各教學(xué)部門可針對(duì)這一特性，合理安排設(shè)置相關(guān)公共基礎(chǔ)課程。

（二）二維影響度象限圖分析

通過(guò)樣本數(shù)據(jù)可計(jì)算出每個(gè)指標(biāo)影響度的平均值，此處以該平均值為橫坐標(biāo)，以權(quán)重系數(shù)為縱坐標(biāo)繪制象限圖（見(jiàn)圖1），來(lái)分析二維情況下公共基礎(chǔ)課影響度有何意義。

分析圖1期望-影響度的二維象限圖，可得結(jié)論：

1.以平均值為橫坐標(biāo)，權(quán)重為縱坐標(biāo)，可將平面劃分為四個(gè)象限。其中，第一象限內(nèi)的課程屬于重要性強(qiáng)，且學(xué)生期望上的類型；第二象限中的課程屬于重要性強(qiáng)，但學(xué)生不太想上的類型；第三象限內(nèi)的課程屬于重要性和期望值都較低的類型；第四象限中的課程屬于重要性微弱，但學(xué)生期望上的類型。由此可知，第一象限的課程才屬于最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，第二、四象限屬于可改善區(qū)，第三象限則效果最差。

2.第一象限內(nèi)只有《毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概述》這門課程，反映了兩個(gè)問(wèn)題：即學(xué)生愛(ài)上的重要課程太少，需要進(jìn)一步調(diào)整；學(xué)生將德育教育課程放在首位，較為重視。

3.第二象限內(nèi)的課程多偏向于專業(yè)基礎(chǔ)能力的提升。目前在校學(xué)生大多面臨社交能力培養(yǎng)及就業(yè)問(wèn)題，因此《大學(xué)生心理健康》及《就業(yè)指導(dǎo)》就顯得尤為迫切。第四象限內(nèi)的課程多偏向于學(xué)生期望上的課程。

4.第三象限內(nèi)的《實(shí)用英語(yǔ)》、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》以及《體育》課程都屬于基礎(chǔ)課，學(xué)生大多從初中就開(kāi)始不間斷學(xué)習(xí)，因此導(dǎo)致學(xué)生對(duì)此的期望度不高，重視程度不夠。

5.學(xué)生對(duì)于課程的理解，不僅局限于課程的重要性，而且對(duì)于學(xué)生的興趣和教師授課的能力都密切相關(guān)，也就是說(shuō)可以通過(guò)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高教師的教學(xué)質(zhì)量等手段，改變學(xué)生的期望值，從而使得其他象限內(nèi)的課程點(diǎn)逐步向第一象限改進(jìn)，進(jìn)而科學(xué)合理地配置高職公共基礎(chǔ)課。

本文采用主成分分析法對(duì)南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院的測(cè)試數(shù)據(jù)集進(jìn)行高職公共基礎(chǔ)課影響度的分析。若從一維角度深入，得到了每門公共基礎(chǔ)課的影響度權(quán)重系數(shù)，并從中了解到學(xué)生對(duì)于課程重要性的理解，即德育教育最重要，文化藝術(shù)類次之，專業(yè)基礎(chǔ)技能最低。若從二維角度分析，結(jié)合了重要性和期望度兩個(gè)因素，對(duì)每門課程的影響度又有了新的認(rèn)知，對(duì)及時(shí)調(diào)整公共基礎(chǔ)課程設(shè)置提供了參考依據(jù)。

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責(zé)任編輯 王國(guó)光