基于Pearson系数的计算机科学与技术专业课程体系相关性研究

王晓莉 石刚 杨晴雯 张铭阅

摘   要：文章采用Pearson系數法，对学科课程相关性进行分析。实验结果表明，采用的方法能够有效地揭示课程体系中各课程间存在的内在联系，为专业课程设置起到积极的指导作用。

关键词：Pearson系数;课程相关性;课程体系;课程设置

1    课程体系

课程体系的设置对学生知识结构和专业素质培养具有非常重要的影响。本文对新疆大学信息科学与工程学院计算机科学与技术专业课程体系和近八年学生多门课程成绩进行分析，运用Pearson系数挖掘出所开设课程间的相关关系，揭示了课程体系中各课程间存在的内在联系，为调整课程设置顺序提供理论支持[1]。

2    Pearson系数相关性分析法

Pearson相关系数，是统计学考察两个事物之间相关程度的常用方法，由英国统计学家皮尔逊于20世纪提出，主要用于探究两个独立的连续性数字型变量间的线性相关性。本实验使用Pearson系数[2]探究学生所修科目间的关系。

通过公式（1）计算两两课程之间的Pearson相关系数，从而确定课程间的相关程度：

（1）

其中，为Xi样本平均值，n为样本的数量，r为计算所得出的变量X和Y的相关系数，取值在-1.0～1.0。Pearson相关系数越接近0，表明相关性越弱，接近1或者-1说明具有强相关性。

在学科培养体系中，采用Pearson相关系数研究课程间的相关性，能够发现前后课程间的联系性，揭示当前课程设置和学生课程成绩中存在的潜在问题，并为课程体系优化当前的课程设置提供理论依据。

3    数据预处理

本文的样本数据为新疆大学信息科学与工程学院计算机系2012—2019级本科毕业生4年来的各科目考试成绩，包括745名本科毕业生所修的50余门课程成绩，部分数据如表1所示。

Pearson相关系数要求样本数据具有正态分布，并且数据间差距不能过大，否则会影响分析结果。样本数据格式基本有两种：百分制和等级制，基于数据格式一致性原则，对数据进行预处理。为了不影响数据的准确性，咨询过相关专业老师后采取的处理方法为：“优秀”等级对应为90分，“良好”等级对应为80分，“中等”等级对应为70分，“及格”等级对应为60分，“不及格”等级对应为50分。数据预处理后的结果如表2所示。

经过调查，近八年来有些课程名称有所变化，但课程内容变化较少，专业教师认为，可以看作是同一门课程，用一致规范的课程名统一替代，确保课程名称的唯一性。

4    实验结果分析

使用预处理后的成绩数据，计算得出58门课程的Pearson相关系数，并保留两位小数。为了便于分析，构建课程相关系数矩阵，表3中列出了部分专业核心课程矩阵数据。

通过对课程的Pearson相关系数结果进行分析，可总结出以下几点：

（1）计算机专业权威机构一致认为数学和自然科学类课程对专业知识的培养具有支撑作用，是必不可少的通识类基础课程。由表3可看出，高等数学和大学物理两门课与其他专业基础课及专业核心课的Pearson系数大部分在0.45左右，说明存在明显的线性相关性。

（2）程序设计C课程在计算机技术与应用专业中普遍被认为是培养计算机思维能力和专业素养的基础课程。由表3可看出，其与面向对象程序设计相关系数达到0.64，证明这两门课具有高关联度。但其与算法分析与设计课程关联度为负值，从专业课程体系角度考虑，这两门课应该是具有高关联度的，不正常的原因有待分析。

（3）专业基础和专业核心课程之间的关联度基本符合专业课程体系要求，说明课程设置基本合理。

（4）“Java语言设计”和“算法分析与设计”课程与专业课程设置不符，需要进一步进行深层次分析，或者使用其他统计算法挖掘。

5    结语

通过对课程成绩数据计算得出的课程间Pearson相关系数的实验结果分析表明：（1）前导课程在课程体系设置上有比较重要的作用，前导课的出现不仅可以帮助学生尽快地适应课程内容，也对教师选择适当的教学方法和内容起到了很好的辅助作用，高校应当提高对前导课的重视程度。（2）使用课程间Pearson相关系数可以检测前后课程顺序是否合理，对专业课程体系建设有一定的辅助作用。（3）该方法能够及时发现课程设置中出现的问题，如果某些课程在理论分析中应该是关联度较高的，计算得出的Pearson相关系数较低，可以及时查找原因做出调整。由此可见，Pearson相关系数是衡量课程设置是否合理的有效方法，对高校的专业课程设置起到积极的指导作用，根据分析结果合理优化课程结构，可以更好地达到培养目标要求。

[参考文献]

[1]徐清泉，王莉红.数据挖掘在高校学生成绩分析中的应用[J].数字技术与应用，2015（2）：77.

[2]张良均. Python数据分析与挖掘实战[M].北京：机械工业出版社，2016.

Correlation study of computer science and technology

curriculum system based on Pearson coefficient

Wang Xiaoli， Shi Gang， Yang Qingwen， Zhang Mingyue

（College of Information Science and Engineering， Xinjiang University，Urumqi 830046， China）

Abstract：The Pearson coefficient method was used to analyze the relevance of the subject curriculum in this paper. The experimental results show that the adopted method can effectively reveal the intrinsic relationship between the courses in the curriculum system， and can play a positive guiding role in guiding the professional curriculum.

Key words：Pearson coefficient; course relevance; curriculum system; curriculum offered