大學專業(yè)與數(shù)學成績的研究(數(shù)模)

1、大學專業(yè)與數(shù)學成績的研究摘要本文先使用excel軟件對數(shù)據(jù)進行基本的預處理，對問題一、二，使用spss統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行T檢驗，得出A、B專業(yè)在高數(shù)上冊、高數(shù)下冊、線代、概率成績的總體均值都有明顯差別的結(jié)果；則針對每門課程分析，兩個專業(yè)學生的分數(shù)有明顯差異；針對專業(yè)分析，兩個專業(yè)學生的數(shù)學水平有明顯差異。對問題三，使用spss統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行簡單相關性檢驗及回歸性分析，得出高數(shù)上下冊平均值與線代、概率有一定的相關性，但相關性一般。而高數(shù)上下冊平均值與線代、概率的線性回歸擬合優(yōu)度都較低。則高等數(shù)學成績的優(yōu)劣，影響線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計的得分情況，但影響程度不算太大。根據(jù)上述分析，總結(jié)得出大

2、學數(shù)學課程學習的建議要點：注重基礎的學習，編制數(shù)學的知識網(wǎng)絡，理論知識理解，學會公式、定理的實踐應用。關鍵詞：spss軟件 顯著性檢驗 相關性檢驗 回歸性分析1、 問題的重述1、背景分析基本每個大學生都要學習公共數(shù)學的相關課程，但是數(shù)學水平是否跟專業(yè)有關呢？各門數(shù)學課程的成績是否跟專業(yè)有關呢？2、有關情況題目已知某高校A專業(yè)和B專業(yè)的高等數(shù)學上冊、高等數(shù)學下冊、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計三門公共數(shù)學課程的期末考試成績數(shù)據(jù)表格。3、問題提出（1）針對每門課程分析，兩個專業(yè)學生的分數(shù)是否有明顯差異？（2）針對專業(yè)分析，兩個專業(yè)學生的數(shù)學水平有無明顯差異？（3）通過數(shù)據(jù)分析說明：高等數(shù)學成績的優(yōu)劣，

3、是否影響線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計的得分情況？（4）根據(jù)你所作出的以上分析，闡述你對于大學數(shù)學課程學習方面的看法。2、 問題的分析本題是研究不同專業(yè)、不同數(shù)學課程差異性分析的問題，對問題一解答在總體上應沿著這樣的思維路線：對已知數(shù)據(jù)的預處理、分析各數(shù)據(jù)之間的差異性、分析各因素之間的相關性、評價與建議。 因為已知數(shù)據(jù)中有一名學生四門數(shù)學課程的成績均為0，為保證數(shù)據(jù)的代表性，本文將刪去該學生的所有成績再進行分析。計算A、B專業(yè)學生的高數(shù)上冊、高數(shù)下冊、線代、概率的最小值時忽略所有0值，找出“第二最小值”。問題一、二中，我們先用excel軟件對數(shù)據(jù)進行預處理，然后用spss軟件對其進行T檢驗，分析其

4、差異性。問題三中，我們用spss軟件先對數(shù)據(jù)進行簡單相關分析，判斷其相關性，再進行線性回歸分析，建立擬合模型。問題四中，我們要根據(jù)對問題一、二、三的研究結(jié)果來分析得出大學數(shù)學課程的學習方法，重點在根據(jù)分析得出建議與看法。這有數(shù)據(jù)得出的結(jié)論建議對于大學生學生學習數(shù)學有很大的用處。3、 模型的假設1) 假設所給出的數(shù)據(jù)及找到的數(shù)據(jù)是正確的。2) 假設四門數(shù)學課程成績均為0的學生是因為特殊原因而沒有參加期末考試，故刪去該學生的所有成績。3) 計算A、B專業(yè)學生的高數(shù)上冊、高數(shù)下冊、線代、概率的最小值時忽略所有0值，找出“第二最小值”。4) 假設成績90-100分為優(yōu)秀，成績70-80分（不含80）為

5、良好，成績60-70分（不含70）為合格，成績0-60分（不含60）為不合格。4、 模型的建立與求解（一） 問題一1.1模型一的準備：問題一中，我們先用excel軟件和spss軟件分別計算出A、B專業(yè)學生的高數(shù)上冊、高數(shù)下冊、線代、概率成績的相關值（平均值、標準差、最大值、最小值、中位數(shù)、總數(shù)），如下表表一A專業(yè)學生數(shù)學成績的相關值高數(shù)上冊高數(shù)下冊線代概率平均值69.98 66.04 70.85 75.15 標準差12.18 12.91 11.31 12.17 最大值99 97 100 97 最小值43 37 41 35 中位數(shù)66 65 69 75 眾數(shù)60 64 60 60 表二B專業(yè)學生

6、數(shù)學成績的相關值高數(shù)上冊高數(shù)下冊線代概率平均值71.33 70.12 70.68 75.09 標準差15.23 10.23 14.61 14.04 最大值95969897最小值37 40 39 22 中位數(shù)72677276眾數(shù)60606090由表一、表二可大略知道：A、B專業(yè)學生數(shù)學成績的相關值比較高數(shù)上冊高數(shù)下冊線代概率平均值B>AB>AA>BA>B標準差B>AA>BB>AB>A最大值A>BA>BA>BA=B最小值A>BB>AA>BA>B中位數(shù)B>AB>AA>BB>A眾數(shù)A=BA

7、>BA=BB>A 根據(jù)平均值：B專業(yè)學生的高數(shù)上、下冊的成績較A專業(yè)的高，A專業(yè)的線代、概率的成績較B的高。 根據(jù)標準差：A專業(yè)學生的高數(shù)上冊、線代成績的標準差較小，說明A專業(yè)學生的高數(shù)上冊、線代成績比B專業(yè)的集中、離散程度小。而B專業(yè)學生的高數(shù)下冊的成績標準差較小，說明B專業(yè)學生的高數(shù)下冊成績比A專業(yè)的集中、離散程度小。 根據(jù)最大值、最小值：A專業(yè)學生各門數(shù)學課程的最高成績都比B專業(yè)的高（或相等），除高數(shù)下冊的成績，A專業(yè)的學生的各門數(shù)學成績最小值都比B專業(yè)的高。1.2模型一的建?；舅悸罚合扰袛郃、B專業(yè)學生各門數(shù)學課程的成績是否符合正態(tài)分布，若符合正態(tài)分布，則對兩組數(shù)據(jù)進行獨

8、立T檢驗，根據(jù)T檢驗的結(jié)果來分析其差異性。1.3模型一的建立：首先，判斷是否符合正態(tài)分布。用spss軟件分別繪出A、B專業(yè)學生各門數(shù)學課程的成績直方圖及正態(tài)曲線（如下圖）。由下圖可知，A、B專業(yè)學生各門數(shù)學課程的成績均符合正態(tài)分布。然后，對兩組數(shù)據(jù)進行T檢驗。用spss軟件對A、B專業(yè)學生各門數(shù)學課程的成績進行均值獨立樣本T檢驗。結(jié)果如下圖。由下圖可知，對于高數(shù)上冊，在原假設方差相等（齊性）下，F(xiàn)=1.143，Sig.=0. 286>0.05（其P值大于顯著性水平），說明接受兩個總體方差是相等的假設，可進行兩獨立樣本T檢驗 。因此A、B專業(yè)在高等數(shù)學上冊成績的總體均值有明顯的差

9、別，其95%的區(qū)間估計為-4.835，2.144。同理可知，A、B專業(yè)在高數(shù)下冊、線代、概率成績的總體均值有明顯的差別。獨立樣本檢驗方差方程的 Levene 檢驗均值方程的 t 檢驗FSig.tdfSig.(雙側(cè))均值差值標準誤差值差分的 95% 置信區(qū)間下限上限高數(shù)上冊假設方差相等1.143.286-.759258.448-1.3451.772-4.8352.144假設方差不相等-.790253.320.430-1.3451.704-4.7012.010高數(shù)下冊假設方差相等.012.912-2.844258.005-4.0871.437-6.917-1.257假設方差不相等-2.730193

10、.484.007-4.0871.497-7.039-1.135線代假設方差相等1.346.247.101258.919.1711.683-3.1443.485假設方差不相等.106255.321.916.1711.610-2.9993.341概率假設方差相等1.562.212.035258.972.0581.677-3.2443.360假設方差不相等.035246.347.972.0581.635-3.1633.279（二） 問題二將A、B專業(yè)學生各門數(shù)學課程成績數(shù)據(jù)匯總，根據(jù)模型一的方法分析A、B專業(yè)學生的數(shù)學水平的差異性。首先，用excel軟件分別計算出A、B專業(yè)學生的數(shù)學成績的相關值（平

11、均值、標準差、最大值、最小值、中位數(shù)、總數(shù)）及分析，如下表A、B專業(yè)數(shù)學成績的相關值AB比較平均值70.50 71.81 B>A標準差12.54 13.77 B>A最大值10098A>B最小值3522A>B中位數(shù)6972B>A眾數(shù)6060A=B 根據(jù)平均值：B專業(yè)學生的數(shù)學成績較A專業(yè)的高。 根據(jù)標準差：A專業(yè)學生的數(shù)學成績的標準差較小，說明A專業(yè)學生的數(shù)學成績比B專業(yè)的集中、離散程度小。 根據(jù)最大值、最小值：A專業(yè)學生數(shù)學成績的最大值、最小值比B專業(yè)的最大值、最小值大。其次，判斷是否符合正態(tài)分布。用spss軟件分別繪出A、B專業(yè)學生數(shù)學成績直方圖及正態(tài)曲線（如下

12、圖）。由下圖可知，A、B專業(yè)學生數(shù)學課程的數(shù)學成績均符合正態(tài)分布。然后，對兩組數(shù)據(jù)進行T檢驗。用spss軟件對A、B專業(yè)學生的數(shù)學成績進行均值獨立樣本T檢驗。結(jié)果如下圖。由下圖可知，在原假設方差相等（齊性）下，F(xiàn)=1.143，Sig.=0. 259>0.05（其P值大于顯著性水平），說明接受兩個總體方差是相等的假設，可進行兩獨立樣本T檢驗 ：而Sig.(雙側(cè))=0.448>0.05。因此A、B專業(yè)在數(shù)學成績的總體均值有明顯的差別，其95%的區(qū)間估計為-2.943，0.341。獨立樣本檢驗方差方程的 Levene 檢驗均值方程的 t 檢驗FSig.tdfSig.(雙側(cè))均值

13、差值標準誤差值差分的 95% 置信區(qū)間下限上限數(shù)學成績假設方差相等1.274.259-1.5551038.120-1.301.837-2.943.341假設方差不相等-1.581969.330.114-1.301.823-2.916.314（三） 問題三3.1模型二的準備：將A、B專業(yè)學生各門數(shù)學課程成績數(shù)據(jù)匯總，計算出每位學生高數(shù)上下冊分數(shù)的平均值，以此代表高數(shù)成績，并將高數(shù)成績視為因變量，將線代、概率成績視為自變量。3.2模型二的建?；舅悸罚合扔胹pss軟件對高數(shù)上下冊平均值、線代、概率做簡單相關分析，若有相關關系，則再用spss軟件做回歸分析。3.3模型二的建立：首先，做簡單相關分析。

14、用spss軟件分別對高數(shù)上下冊平均值、線代、概率進行雙變量相關分析。結(jié)果如下圖：相關性高數(shù)上下冊平均值線代概率高數(shù)上下冊平均值Pearson 相關性1.499*.439*顯著性（雙側(cè)）.000.000N260260260線代Pearson 相關性.499*1.487*顯著性（雙側(cè)）.000.000N260260260概率Pearson 相關性.439*.487*1顯著性（雙側(cè)）.000.000N260260260*. 在 .01 水平（雙側(cè)）上顯著相關。由表可知，高數(shù)上下冊平均值與線代、概率2個指標的相關系數(shù)都在0.4以上，對應的p值都接近0，說明高數(shù)上下冊平均值與線代、概率有一定的相關性，但

15、相關性一般。然后，做回歸分析。用spss軟件對高數(shù)上下冊平均值與線代進行線性回歸。得結(jié)果如下表表一：模型匯總b模型RR 方調(diào)整 R 方標準估計的誤差1.499a.249.24611.574a. 預測變量: (常量), 高數(shù)上下冊平均值。b. 因變量: 線代表二Anovab模型平方和df均方FSig.1回歸11463.985111463.98585.585.000a殘差34558.765258133.949總計46022.750259a. 預測變量: (常量), 高數(shù)上下冊平均值。b. 因變量: 線代表三系數(shù)a模型非標準化系數(shù)標準系數(shù)tSig.B標準誤差試用版1(常量)26.4794.8395.

16、472.000高數(shù)上下冊平均值.636.069.4999.251.000a. 因變量: 線代表一給出了回歸模型的擬和優(yōu)度，由此可知，回歸的可決系數(shù)和調(diào)整的可決系數(shù)分別為0.249和0.246，即線代的20以上的變動都可以被該模型所解釋，擬和優(yōu)度較低。表二給出了回歸模型的方差分析表，可以看到，F(xiàn)統(tǒng)計量為85.585，對應的p值為0，所以，拒絕模型整體不顯著的原假設，即該模型的整體是顯著的。表三給出了回歸系數(shù)、回歸系數(shù)的標準差、標準化的回歸系數(shù)值以及各個回歸系數(shù)的顯著性t檢驗。從表中可以看到無論是常數(shù)項還是解釋變量x，其t統(tǒng)計量對應的p值都小于顯著性水平0.05，因此，在0.05的顯著性水平下都通

17、過了t檢驗。變量x的回歸系數(shù)為0.636，即高數(shù)上下冊平均成績每增加1分，線代成績就增加0.636分。同理用spss軟件對高數(shù)上下冊平均值與概率進行線性回歸。結(jié)果如下：表四模型匯總b模型RR 方調(diào)整 R 方標準估計的誤差1.439a.192.18911.958a. 預測變量: (常量), 高數(shù)上下冊平均值。b. 因變量: 概率表五Anovab模型平方和df均方FSig.1回歸8789.80018789.80061.469.000a殘差36892.738258142.995總計45682.538259a. 預測變量: (常量), 高數(shù)上下冊平均值。b. 因變量: 概率表六系數(shù)a模型非標準化系數(shù)標

18、準系數(shù)tSig.B標準誤差試用版1(常量)36.3505.0007.271.000高數(shù)上下冊平均值.557.071.4397.840.000a. 因變量: 概率由上表可知，回歸的可決系數(shù)和調(diào)整的可決系數(shù)分別為0.192和0.189，即概率的10以上的變動都可以被該模型所解釋，擬和優(yōu)度很低。F統(tǒng)計量為61.469，對應的p值為0，所以，拒絕模型整體不顯著的原假設，即該模型的整體是顯著的。無論是常數(shù)項還是解釋變量x，其t統(tǒng)計量對應的p值都小于顯著性水平0.05，因此，在0.05的顯著性水平下都通過了t檢驗。變量x的回歸系數(shù)為0.557，即高數(shù)上下冊平均成績每增加1分，概率成績就增加0.557分。5

19、、 結(jié)果的分析與建議(一) 問題一A、B專業(yè)在高數(shù)上冊、高數(shù)下冊、線代、概率成績的總體均值都有明顯的差別。同時，根據(jù)成績等級統(tǒng)計數(shù)據(jù)并繪圖表：A高數(shù)上冊高數(shù)下冊線代概率優(yōu)秀90-1008.41%2.80%8.41%9.35%良好80-8914.95%9.35%14.02%35.51%中等60-7919.63%18.69%27.10%20.56%合格60-6953.27%59.81%46.73%31.78%不合格0-593.74%9.35%3.74%2.80%B高數(shù)上冊高數(shù)下冊線代概率優(yōu)秀90-10011.11%3.27%3.92%16.99%良好80-8918.95%18.30%24.84%2

20、5.49%中等60-7924.84%24.18%25.49%22.22%合格60-6939.22%50.98%41.18%29.41%不合格0-595.88%3.27%4.58%5.88%A、B專業(yè)在高數(shù)上冊、高數(shù)下冊、線代、概率成績的等級分布也有明顯的差別。所以，針對每門課程分析，兩個專業(yè)學生的分數(shù)有明顯差異。(二) 問題二A、B專業(yè)在數(shù)學成績的總體均值有明顯的差別，同時，根據(jù)成績等級統(tǒng)計數(shù)據(jù)并繪圖表：A、B專業(yè)在高數(shù)上冊、高數(shù)下冊、線代、概率成績的等級分布有明顯的差別，A專業(yè)在合格及以下的等級所占比例較多，而B專業(yè)在良好及以上的等級所占比例較多。所以，針對專業(yè)分析，兩個專業(yè)學生的數(shù)學水平有明顯差異。(三) 問題三由相關性分析知，高數(shù)上下冊平均值與線代、概率有一定的相關性，但相關性一般。由回歸性分析知，高數(shù)上下冊平均值與線代、概率的線性回