热能工程实验课程改革问卷调查的主成分分析

摘 要：为实现新时期人才培养目标，热能工程专业大学本科阶段教学独立设置了《热工实验与技术》课程。本文通过对已经修读过该课程的本科生所进行的随机问卷调查，对其结果采用多元统计中的主成分分析法进行了主成分分析和解释，确定其主要影响因素，从而达到能够针对主要影响因素提出了相应对策的目的。

关键词：主成分分析 实验课程改革 问卷调查

1.引言

实验教学是每个教学阶段的不可缺少的重要部分，是其他教育环节无法替代的，它与理论教学相结合，构成了教学的有机整体。为了更好的完善教学，我们对热能工程专业本科学生的专业基础实验进行了改革，独立设置了《热工实验与技术》这门课程。本课程的目的是使学生通过完整的实验课程体系的学习，进一步巩固和加深对热工基础理论和专业知识的理解和认识，熟悉实验设计方法和实验过程，掌握热工实验的基本原理、实验技能与科学的实验研究方法，通过实验课程的训练，培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。

2.主成分分析

为考察热能工程专业大学本科实验课程改革的成效，我们对已经修读过《热工实验与技术》的2001级、2002级、2003级三级热能工程专业本科生按25%的比例进行了随机问卷调查。50名学生接受了本次调查，发放问卷50份，回收50份，有效问卷50份，有效应答率为100%。

调查方法为参照相关文献自行设计调查问卷表，遵循自愿原则进行匿名答卷，调查表统一发放与回收。

调查问卷内容包括以下方面：（1）课程本身，包括设置该课程的重要性；学生兴趣度。（2）授课教师方面：包括教师驾驭课堂能力；教师教学方法灵活多样性；教师课程内容熟悉度；教师讲课清楚，重点突出情况。（3）授课方式方面：包括教材编写是否合理；综合性设计性实验设置是否合理；多媒体使用是否合理；教学与实验比例是否合理；考试方法是否合理。（4）教学效果方面：包括能否学到新的技能；能否提高综合素质和创新能力；对该课程满意度。

参加问卷调查的学生基本情况如表1所示。被调查的50名学生中，男生33人，女生17人，分别占到被调查人数的66%和34%， 2001级学生15人，2002级17人，2003级18人，分别占被调查人数的30%，34%和36%。

我们试用主成分分析法对问卷调查结果提取主成分，并讨论主成分的意义。对问卷调查的14项指标用R 语言进行主成分分析，运行结果见图1。因为3个主成分的累积贡献率已经达到80％，可以基本代表所有影响因素的信息，丢失的信息很少。同时综合考虑崖底碎石图（见图2）的显示结果，故选取5个主成分，结果见表2。

其中：X1—课程重要性；X2—课程很有趣；X3—教师驾驭课堂能力； X4—教师教学方法灵活；X5—教师课程内容熟悉；X6—教师讲课清楚，重点突出；X7—教材编写是否合理；X8—综合型设计性实验设置是否合理； X9—多媒体使用是否合理； X10 —教学与实验比例是否合理；X11—考试方法是否合理；X12—能否学到新技能；X13—能否提高综合素质和创新能力；X14—对该课程满意度。

3.通过主成分系数表对主成分进行分析和解释

第一主成分，学生对课程的关注度。学生对课程的所有方面都很关注，并且各个要素所起作用的权重相差不大。其中对能否学到新知识、新技术最关心，这一要素的权重为0.3654930；对教师驾驭课堂能力最不关心，这一要素的权重为0.1179394。 主成分二中X1、X3较大，说明学生认为该课程很重要，但教师驾驭课堂的能力会影响课程教学。第三主成分中X2、X5、X8得分较高，为课程有趣因子，教师内容熟悉，综合性设计性实验设置合理，会使课程很有趣。第四主成分中X13的权重明显偏高，是学生对课程能否提高综合素质和创新能力的关注因子 。第五主成分是学生课程满意度因子。教师的教学方法、驾驭课堂能力、内容熟悉以及综合性设计性实验的设置、多媒体手段的使用对满意度都有影响。

4.结束语

通过主成分分析法对不同年级学生的问卷调查表结果进行分析，其结果能够表明我校的热能工程实验课程从实验内容、运行方式到管理机制等方面进行了深入的改革，改革是基本成功的，有效地调动了学生的学习主动性，营造了研究性学习的氛围，提高了教学质量，促进了教学。

参考文献：

[1] Richard A. Johnson, Dean W. Wichern 著. 陆璇， 葛余博译. 实用多元统计分析[M]. 北京：清华大学出版社，2000.

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[5] 吕康乐，卢春山.环境监测课程教学与实验改革[J].科技创新导报，2008，7（2）：210-211

作者简介：刘力健（1981—），女，天津理工大学自动化学院，天津市，300191，天津大学环境学院在读硕士生，助理实验师。

基金项目：21世纪天津市普通高校教学改革项目；2002/05/088；编号A-3-1

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