高职新生科学计算工具认知现状的研究分析

宋剑萍 李洁琼

摘 要：随着信息化时代的到来，科学计算工具已在各行各业普及。文章针对西安职业技术学院2018级建工系、电子系新生开展《高职学生科学计算工具认知现状》问卷调查，运用统计学原理和SPSS软件对调查问卷的效度和信度以及问卷的结果进行分析，得出在高职阶段开设科学计算工具相关课程是学生的迫切需要。

关键词：科学计算工具;效度;信度;T检验;非参数检验;数学软件

中图分类号：G712 文献标识码：A 收稿日期：2019-02-27 文章编号：1674-120X（2019）11-0125-02

一、高职学生科学计算工具认知情况分析

科学计算即是数值计算，是指应用计算机处理科学研究和工程技术中所遇到的数学计算。科学计算工具是指能够解决生活、工作、科研和工程中计算问题相关的计算机硬件和软件[1]。数学课程中常见的科学计算工具有科学计算器、计算机、Excel、几何画板、Matlab、Lingo、SPSS等。高职学生在中学阶段虽然接触过科学计算器、计算机、Excel、几何画板软件，但使用不多，造成学生未能认识到科学计算工具是一种简化数学计算、处理大量数据、帮助理解数学概念的简便有效手段。

二、高职学生科学计算工具认知现状调查问卷分析

为进一步掌握高职大一新生对科学计算工具的认知现状，笔者针对西安职业技术学院2018级电子系、建工系新生，设计了一份《高职学生科学计算工具认知现状》调查问卷。该问卷分为两个子问卷。问卷一采用Likert五级量表设计，从对科学计算工具的认识情况（维度1）、使用情况（维度2）、兴趣（维度3）及必要性（维度4）四个维度对学生进行调查。每个维度下都设置了10个以上的问题项，如中学所在地、高考数学成绩、性别、文理分科、是否听说过科学计算器、是否使用过科学计算器、是否见过几何画板软件、是否使用过几何画板软件、对数学软件的兴趣、数学知识在生活中的应用……。问卷二，针对学生现有数学基础内容进行调查，如分数加法、极限运算、导数运算（3x2）'。初步分析问卷得出，92.47%的学生仅在中学数学课堂上见过老师对几何画板等科学计算工具的使用，而学生本人很少或从未实际操作过。调查问卷结果的详细分析如下（全文数据均使用SPSS软件完成计算）。

（一）问卷的效度和信度分析

本次调查问卷共发放471份，实际回收471份，其中有效问卷445份，有效问卷率94.48%。首先对问卷进行KMO效度检验和信度检验。

从表1看出，KMO=0.902>0.85，说明这份问卷的设计科学合理，适合做因素分析。

从表2看出，问卷的分量信度系数均在0.800以上，说明问卷的测量结果是可信的。

（二）问卷一的调查结果因素分析

用独立样本T检验分别从性别、文理分科等两个方面对科学计算工具的认识情况、使用情况、兴趣及必要性四个维度进行比较分析。因性别对维度1、维度2的T检验不满足方差齐性，故用非参数检验进行分析[2]。结果如表3、表4、表5所示。

表3显示，两个维度的P值分别为0.054、0.005。对科学计算工具的认知在性别方面无显著差异，对科学计算工具的使用在性别方面有显著差异，这与多数男生喜欢并参与电脑游戏有关。

表4显示，两个维度的P均小于0.050。这说明以上两个维度在性别方面有顯著差异，男女性别对科学计算工具的兴趣、普及必要性的认识不同，有明显差别。

表5显示，四个维度的P均小于0.050。四个维度在文理分科方面有显著差异。即文科生、理科生对科学计算工具的认识、使用、兴趣、普及必要性的认识不同，有明显差别。

因高考成绩对维度1、维度2、维度3、维度4的单因素方差分析不满足方差齐性，故用非参数检验进行分析。结果如表6所示。

从表6中的P值可以得到：对科学计算工具的认识和使用情况在高考成绩方面无显著差异，对科学计算工具的兴趣、普及必要性在高考成绩方面有显著差异。即高考成绩并不影响学生对科学计算工具的认识和使用情况，但影响学生对科学计算工具的兴趣和普及必要性的认识。

对不同生源地学生对科学计算工具的维度1认识情况、维度2使用情况做单因素方差分析。结果如表7、表8所示。

表7中的显著性数据说明，在维度1认识情况方面，生源地来自县城与生源地来自地级市无显著差异，生源地来自县城与生源地来自省会城市有显著差异，生源地来自地级市与生源地来自省会市无显著差异。

表8所示，在维度2使用情况方面，生源地来自县城与生源地来自地级市有显著差异，生源地来自县城与生源地来自省会城市有显著差异，生源地来自地级市与生源地来自省会市无显著差异。

（三）问卷二的调查结果分析

问卷二，分别从分数加法运算、极限运算、导数运算（3x2）'三个方面考查学生的基础计算能力，调查结果如表9、表10、表11所示。

综上可得出，大部分学生能掌握分数的加法运算，但对极限运算、导数运算掌握不佳，甚至可能在高中学习过后仍看不懂或无法理解这些数学符号。

根据此次问卷结果分析可知，西安职业技术学院电子系、建工系高职学生数学基础运算较为薄弱，对科学计算工具的认知匮乏，对数学是解决实际问题、专业问题的工具这一认识不够深刻，对数学的认知仍然停留在机械计算上。故而我们在日常教学中除了将计算机作为教学辅助手段外，还应增加部分“专业案例”等数学应用相关内容，使科学计算工具发挥其最大效果。在完成基本数学知识教学的基础上，逐步将高等数学的教与学由“够用”转化为“实用”。数学实验等课程在培养学生科学计算能力、普及科学计算工具上有不可替代的作用[3]。

参考文献：

[1]陈怀深.国内外在大学科学计算工具上的差距——论科学计算与教学质量的关系[J].中国电子教育，2008（1）：43-47，70.

[2]武 松，潘发明.SPSS统计分析大全[M].北京：清华大学出版社，2014.

[3]白峰杉，蔡大用，蒋建民.加强数学实验环节建设培养学生科学计算能力和创新意识[J].教学与教材研究，1996（3）：14-16.