基于成绩数据分析的计算机组成原理课程教学改革探索.pdfVIP

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

基于成绩数据分析的计算机组成原理课程教

学改革探索

作者：王晓莉石刚周鲁梅张艺昊

来源：《电脑知识与技术》2024年第15期

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

关键词：计算机组成原理；决策树算法；成绩数据

引言0

计算机专业学生需要更多地关心计算系统的整体性能，培养自身计算机系统能力，这也是

工程教育的特征[1]。计算机组成原理课程是培养学生计算机硬件系统认知、设计和创新能

力，使学生对计算机的整体系统架构有清晰的认知，并为计算机系统结构、操作系统等后续课

程的学习奠定良好的基础[2]。课程建设应以新工科专业建设为目标，更新教学内容和教学方

法，着重于解决复杂工程问题能力的培养，致力于培养适应新工科行业需求的工程人才。

數据挖掘技术在教育教学领域有着广泛的应用。由于成绩数据是教师教学效果和学生学习

效果的客观体现，因此，基于成绩数据的分析挖掘研究是提高教学质量的重要途径。本文通过

深入分析成绩数据，发现了计算机组成原理课程教学环节中教学内容的薄弱点和课程环节设置

的间断点，为课程教学改革提供了有力的数据支持和决策依据。

基于决策树算法的计算机组成原理课程数据1分析

方1.1案设计

决策树算法是通过信息论中的信息增益去寻找数据库中具有最大信息量的属性，建立决策

树的一个结点，再根据这个属性字段的不同取值去建立树的分支，每个分支子集重复建立树的

下层结点和分支的过程，最终生成决策树[3]。使用决策树算法对计算机组成原理课程和先序

课程进行分析，针对性地设计教学改革措施，具体方案如图1所示。

决策树构建1.2

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

）本文选择新疆大学计算机科学与技术学院12013-2018级计算机专业学生的33门课程成

绩作为基础数据，经过数据预处理，清除缺失数据、错误数据、对数据进行归一化，获得331

组有效数据。对33门课程进行编号，主要专业课程对应编号如表1所示。

）ID4.52等算法生成的决策树是一种类似二叉树和多叉树的树形结构[4]。实验以计算机

组成原理课程为目标，属性按照培养方案中的先修课程设置，用信息增益比选择特征的CA4.5

算法，通过不断调整参数，最终决策树模型正确率达到89.12%，如图2所示，构建出计算机

组成原理决策树，如图3所示。

）结3果分析。从生成的决策树得出对计算机组成原理课程产生影响的前5个课程按程度

依次是：数据库系统原理、离散数学、程序设计C、电路与电子学实验、数字电路实验。根据

培养方案，计算机原理组成课程开课时间为第三学年第五学期，其他前导课开课时间及影响程

度排名如表2所示。

从专业课程体系构建及课程内容来看，数据库系统原理课程中的数据模型、关系代数、规

范化等基础知识有助于理解计算机组成原理课程中数据存储和访问的机制。学生通过数据库系

统原理课程能够更深入地理解计算机内存、磁盘存储等部件的工作原理；同时，程序设计C中

的数据类型、指针、函数调用等知识与计算机组成原理课程中数据的表示、存储、栈、中断等

知识相互对应，有助于学生更好地理解软硬件之间的关系；电路电子学实验、数字电路实验可

以帮助学生更好地了解计算机基本器件元件级的底层实现逻辑，从而对计算机硬件系统功能部

件的构建有深刻的理解；离散数学作为计算机学科的重要数学工具，为学