《数据分析与可视化实践（第三版）》成绩统计分析案例

5．1成绩统计分析案例

5.1.1背景介绍和提出问题1．背景介绍在教育行业中，通常要对一个城市的教学水平、一类学校、某个专业或某门课程的教学效果进行评估或比较，通过数据分析促进教师在教学中进一步深化改革促进教学质量不断提高。在这个案例当中，我们将通过某高职院校连续三年的计算机等级考证成绩汇总，以及提取全市近年来的考证统计数据，了解学生的学习效果以及教学环节中的薄弱点。从而在教学中有的放矢的改进教学方法、调整教学侧重点。5.1.1背景介绍和提出问题2．提出问题随着信息化的发展，教学也在不断地改革，教学过程从以教师为中心转变成以学生为中心。改革要从学生的学情状况入手，这种分析体现在不同角度，多维度的了解学生的学习特点。（1）相同的老师为不同专业学生授课但效果是不同的，是否具有专业差别；（2）对于男生和女生来说是否也存在着差别；（3）优秀率体现了教学质量的同时也反映班级整体的学风；（4）影响教学的因素除了任课教师和学生，还有学生的管理方面，比如

缺考学生的数量等，我们在教学的同时要与哪些专业的学管办取得

联系，进行细化管理保证教学效果接下来我们使用Tableau应用软件进行数据分析，以便高效、专业化的呈现数据可视化分析任务。5.1.2数据准备首先明确实战案例要解决的问题，然后搜集某高职院校15-17级学生三年来的计算机等级考证的成绩，该成绩单为Excel工作表。为了保护他人隐私将数据中涉及到私密的信息进行处理，但不会影响分析统计结果。将三年的数据统一结构后合成到一张工作表中，将市级等级考试成绩也以新的工作表导入到素材中，以便进行横向对比，更加突出体现教学中的差距。5.1.3数据分析由于该校要求大一学年所有学生全员报考市级计算机等级考试的一级考，因此学生参加考证的数量几乎是全员覆盖，那么从考证成绩的入手对学生学习效果的评估就有了较强的说服力。计算机等级考以操作为主兼有理论。其内容的考核比例为7：3，是一门理实一体化的课程。通过连续三年的考证成绩进行分析，能够较为客观的观测教学效果。教学效果一定意义上也受非智力性因素的影响，比如学生管理，学生专业特点等，通过分析也可以促使学生管理方面的工作进一步加强。数据分析过程如下：(1)统计15-17三个年级的学生报考人数，知道学生的总人数。(2)通过三年来各学院的考证成绩平均分，以及分别统计实践与理论部分的平均分。目的是监控各学院的教学管理情况及教学效果，观测是否存在专业差别。(3)根据男女生在考证过程中成绩状况，分析教师在教学中是否需要针对不同性别采取个性化教学指导。(4)分别对三个年级考证成绩按等第成绩进行分析（观测学生及格率、优秀率以及缺考率、不及格率），并与市级等级考试相关指标进行对比，通过横向比较找出在校大学计算机基础课教学中的问题，在后续的教学中大力改善。5.1.4数据可视化下面将使用Tableau可视化工具软件实现成绩的可视化分析。1．连接数据源。（1）打开Tableau可视化工具软件，在窗口左侧的数据连接窗口中，单击MicrosoftExcel选项，打开“配套资源\第5章\L5-1-1.xlsx”，如图5-1-1所示。图5-1-1选择数据源类型5.1.4数据可视化（2）连接选择好数据源并连接了Excel工作簿后，在当前Excel工作簿中存在三张工作表，我们双击“15-17年学生成绩”工作表，同时选中窗口右上方的“实时”选项，如图5-1-2所示，数据源连接成功。图5-1-2打开excel数据源5.1.4数据可视化1．可视化分析（1）在数据可视化分析过程中各院系的规模不同，因此报考的人数也有很大差别，报考人数的统计对后续的数据统计值具有衡量作用。点击当前窗口左下方数据源旁边的“工作表1”按钮，建立第一个工作表。双击工作表标签将其名称更改为“15-17各学院考证人数统计”，如图5-1-3所示。图5-1-3新建工作表5.1.4数据可视化

整理窗口左侧的“维度”和“度量”。通常导入数据后数据表左侧会自动出现“维度”和“度量”两个分组，这是系统默认设置的。我们要先观察一下有没有放置不合适的字段，比如“准考证号”字段并不是数值型数据，因此我们把“度量”组的“准考证号”拖到“维度”组中，同时右击“准考证号”字段或点击“准考证号”右侧下拉式三角符号按钮，在弹出的菜单中选择“更改数据类型”选项，并在“字符”选项上单击，将“准考证号”字段类型由“数字型”改为“字符”型，如图5-1-4所示。图5-1-4调整维度和度量5.1.4数据可视化接下来在“15-17各学院考证人数统计”工作表中制作参加考证人数统计图表。具体操作如下：①在维度或度量窗口上空白的地方右击鼠标，在快捷菜单中选择“创建计算字段”选项，弹出菜单如图5-1-5所示。②将“维度”组中的“专业”拖到“学院”上，再将“班级”也拖到“学院”上“创建分层结构”。如图5-1-6所示。

图5-1-5创建计算字段

图5-1-6创建分层结构5.1.4数据可视化③对“15-17级各学院考证人数统计”工作表进行设计。在“标记”组中将形状设置为“圆”，将“年级”字段拖入到“标记”组的“大小”上，在“标记”组中单击“年级”按钮右侧的“倒三角形”符号或右击，在弹出的下拉式菜单的“度量”子菜单中选择“计数”项，如图5-1-7所示。然后依次再将维度中的“年级”字段拖入到“标签”按钮上并设置度量为“计数”；将“学院”拖入到“标记”组中的“颜色”和“标签”按钮上。双击左上角工作表标题“15-17各学院考证人数统计”，设置当前工作表标题为“微软雅黑”，12磅，右击标题，在弹出的快捷菜单中选择“设置标题格式”选项，设置标题阴影“灰色”。如图5-1-8所示。图5-1-7年级选项设置5.1.4数据可视化图5-1-8“15-17级各学院考证人数统计”工作表设计5.1.4数据可视化④希望在圆形图示中显示学院名称和各学院报考的人数。单击如图5-1-9左侧所示“标记”组中的“标签”按钮，弹出“标签外观”设置窗口，其中：勾选“允许标签覆盖其他标记”选项。再点击“标签外观”组中的“文本”选框后面的

按钮，弹出编辑标签，在里面可以设置字体和大小，并在<计数（年级）>的两旁输入文字“人数：”、“人”，最后将两行文字全部选中，单击加粗按钮，最后单击“应用”按钮所作修改生效。图5-1-9标签设置通过第一张表的建立，我们可以清晰的看到卫生技术与护理学院和国际商务与管理学院报考人数的基数最大，健身管理与信息技术两个系的学生最少，可以通过后续数据分析追踪这两个系的规模不大，是否是新建立的系别，或者存在其它的问题。同时也为后续等第人数的绝对值比较提供了依据。5.1.4数据可视化（2）第二张工作表如图5-1-10所示，各学院平均成绩对比。在数据对比过程中，平均值能比较客观衡量事物之间的差别，不受数据记录绝对数量的干扰，第二张表就是通过平均值对比各学院的成绩差别，尤其在图表上添加了全校平均值参考线后，教学效果显露无疑。可以对授课老师的教学方法进行反思，对学生管理工作进行反思。其做法如下步骤：图5-1-10各学院平均成绩对比5.1.4数据可视化①点击窗口左下方的添加工作表按钮，将默认的工作表名称修改为“各学院平均成绩对比”。②在“标记”组中将标记图形保持“自动”，然后将“维度”组中的“学院”分层结构拖入到“行”标签功能区，将“度量”组中的“成绩”字段、“实践”字段、“知识”字段拖入到“列”标签功能区，同时单击“列”标签功能区中的“成绩”、“实践”、“知识”，右侧的“三角式下拉按钮”在“度量”值中设置为“平均值”。如图5-1-11所示。图5-1-11设置“列”标签中的字段度量值为平均值5.1.4数据可视化③如图5-1-12所示，设置“标记”组中的颜色，鼠标分别单击“平均值（成绩）”、“平均值（实践）”、“平均值（知识）”选项，将其颜色设置为图5-1-12所示近似色。图5-1-12设置“标记”组中的颜色分别点击三个“平均值”项选择下面的“颜色”按钮，设置颜色。5.1.4数据可视化④如图5-1-13所示，修改图表中水平轴的标签。双击水平轴标签，将“平均值成绩”标签改为“成绩平均分”，将“平均值实践”标签改为“实践部分平均分”，将“平均值知识”标签改为“理论知识部分平均分”。图5-1-13修改水平轴标签5.1.4数据可视化⑤在水平刻度轴上右击鼠标，在弹出的快捷菜单中选择“添加参考线”，在如图5-1-14所示中选择“线”范围“每区”。图5-1-14添加平均值参考线5.1.4数据可视化⑥双击如图5-1-12所示左上角“各学院平均成绩对比”位置，设置当前工作表标题为“等级考试各学院平均分对比图（综合成绩、实践部分、知识部分）—市级统考”，设置为“微软雅黑”，12磅，右击标题，在弹出的快捷菜单中选择“设置标题格式”选项，设置标题阴影“灰色”。如图5-1-15所示。图5-1-15设置工作表标题5.1.4数据可视化⑦如图5-1-16所示，将“年级”字段拖入到“筛选器”组中，通过在筛选器的年级进行筛选，得出以下结论：图5-1-16三年成绩对比计算机应用技术专业和健身指导与管理专业是新增的专业，分别出现在17年和16年的成绩表中。健身指导专业的学生在连续两年成绩统计中处于落后趋势，看出学习过程中困难较大，在今后配备基础课教师时要让有经验、有耐心的教师承担该专业课程。计算机应用技术专业出现在17年的考证中，虽然成绩较为突出，但只有一届学生还不足以说明问题，需继续观测跟踪今后数据态势。从三年来的成绩对比中，护理学院的成绩较为稳定。艺术设计学院处于平均值水平以下，通过实践与理论两部分平均成绩对比，该院学生对理论知识掌握不够好，督促任课老师在授课中采取灵活多变的手段增强学生的理论知识的学习。5.1.4数据可视化（3）在课程评估过程中除了关注学生专业不同引起的学习效果的差异之外，还要关注学生的性别是否也会造成学生学习的差异。在第三张工作表中按性别进行数据分析，如图5-1-17所示。实现步骤如下：①新建工作表，将工作表标签名称修改为“各学院男女成绩对比”。双击工作表左上方的工作表标题，设置为“微软雅黑”，12磅，右击标题，在弹出的快捷菜单中选择“设置标题格式”选项，设置标题阴影“灰色”。② 在“维度”组中将“学院”字段拖放到“列”标签功能区。③将“度量”组中的“成绩”、“实践”、“知识”三个字段拖入到“行”标签功能区中，并分别点击三个字段右侧的三角型下拉式按钮，设置其度量为“平均值”。④将“年级”字段拖入到筛选器中，勾选“15、16、17”可以在图表区任意切换三个不同年级的数据。⑤在“标记”组中，点击“全部”，将“维度”中的“性别”字段拖入到“标记”组下的“颜色”标签中，将形状修改为“”。⑥在“标记”组中，点击“全部”，然后再“标签”选项上单击，再谈出来的窗口选项中勾选“显示标记标签”。折线图上就会出现数字标签。⑦按照图5-1-17所示分别修改相应垂直轴刻度标签。5.1.4数据可视化图5-1-17各学院男女成绩对比结论：通过男女成绩的平均分，实践部分平均分以及理论知识部分平均分三个项目的对比，男女生成绩呈现交替式变化，其中成绩平均分差异在：0.61-9.14分区间，实践部分平均分差异在0.13-7.7分区间，理论平均分差异在0-1.45区间，差异均末超过10分（一个分数段），所以未发现性别的明显优势。5.1.4数据可视化（4）在数据分析中成绩也可以用等第进行衡量，比如及格、不及格、优秀以及缺考，这些值即可以反映考试中成绩的分布，也可以用来对学生管理进行评估。统计有两个方面：一方面是各等第的绝对人数，另一方面用各等第的占比情况可以更加客观的反映学生的成绩分布。

建立一张新的工作表，在维度或度量组的空白处右击鼠标，如图5-1-18所示，在维度或度量组的空白处右击选择“创建参数”选项，然后如图5-1-19所示进行编辑参数，注意：数据类型一定要选择“整数”。

5.1.4数据可视化

图5-1-18创建参数图5-1-19编辑参数5.1.4数据可视化在维度或度量组的空白处再右击鼠标，选择“创建计算字段”选项，名称出输入“比较”并且在内部录入一段代码然后点击确定。如图5-1-20所示：图5-1-20创建计算字段5.1.4数据可视化①将“比较”字段拖动到“行”标签功能区，将“等第”字段拖动到“列”标签功能区。②将“等第”拖动到“标记”组的“文本”按钮上，并点击三角形的下拉式按钮，在“度量”中选择“计数”。③将“比较”字段拖入到筛选器时会弹出“筛选器[比较]”窗口，其中在“常规”选项卡里选择“使用全部”，如图5-1-21所示。图5-1-21将“比较”字段拖入筛选器时在“常规”选项卡中的设置5.1.4数据可视化④在“筛选器”窗口的“比较”字段右侧的“三角下拉式按钮”中点击“显示筛选器”。在窗体右侧的“比较选择”窗口默认选项为“学院”，此时工作表中显示如图5-1-22所示。图5-1-22筛选器字段设置为“显示参数”后，“比较选择”默认为“学院”5.1.4数据可视化⑤在参数组的“比较选择”的字段选项上点击右侧的“三角形”下拉式按钮，在弹出的菜单上选择“显示参数控件”，则在数据表中会显示“比较选择”下拉式列表。如图5-1-23所示。图5-1-23“参数”组中为“比较选择”设置“显示参数控件”5.1.4数据可视化⑥当在右侧“比较选择”列表中分别选择“年级”或“性别”选项后，“比较”选项中勾选相应的选项，在工作表的图表区会做相应的改变。并且通过拖动将列坐标的“等第值”调整为如图5-1-24所示的顺序。同时设置工作表标签的文字与格式，样式同前所述。图5-1-2415-17级等级考试各等第人数综合统计5.1.4数据可视化（6）添加一张新的工作表，仿造图5-1-24所示，建立“15-17级学生各等第合格与优秀率统计”工作表。步骤与“15-17级等级考试各等第人数综合统计”工作表完全相似。只是在“标记”组上选中“计数（等第）”选项，点击窗体最上方菜单栏中“分析”菜单，选择“百分比”选项中的“行”选项，并按样张设置当前工作表标题，再调整工作表中字段顺序，结果参照图5-1-25。图5-1-2515-17级学生各等第合格与优秀率统计选中“计数（等第）”后点击“分析”菜单，选择“百分比”/“行”

5.1.4数据可视化结论：通过“15-17级等级考试各等第人数综合统计”工作表和“15-17级学生各等第合格与优秀率统计”工作表，可以分别按“年级”，“性别”、“学院”字段动态的显示等级考试通过的精确人数及通过的百分比情况进行统计。观察缺考情况，从而进一步考量各学院的及格情况。以及各组数据的环比变化情况。其中：健身指导与管理专业缺考率较大，优秀率为0，合格率仅占25%，这个专业无论从教学上还是学生管理上都应该加强，并要及时招开座谈会与系主管老师取得联系，综合管理加强。卫生技术与护理学院和国际商务与管理学院人数最多，虽然缺考百分比较低，但绝对值仍然偏高，不合格人数也较多，在学生管理中仍然要引起重视，要进一步追踪缺考学生的状态，以及调研不合格学生的学情状况。在教学上采取有效手段减少不及格的人次。5.1.4数据可视化（5）学生的成绩的优劣也受题目难易程度的影响，要衡量学生的学习水平不能孤立地观察，要与市平均成绩做比较才能得到较为客观的评价。因此有必要将各学院的平均成绩与市平均成绩进行综合分析。

新建工作表，工作表标签命名为“及格率和优秀率对比图”，并参照之前工作表标签进行格式设置。定义计算字段：市合格率=（及格人数+优秀人数）/（报名人数-缺考人数），而我们之前统计的项目是将合格人数和优秀人数分别进行统计，那么在与市级合格率对比时无法进行衡量。因此我们要将“合格”（及格人数+优秀人数）、“实考”（报名人数-缺考人数）、“优秀”、“优秀率”和“及格率”通过添加计算字段得到。①分别在度量窗口右击“创建计算字段”，建立“及格”字段，如图5-1-26，；建立“实考”字段，如图5-1-27；建立“优秀”字段，如图5-1-28。在新建字段上右击或点击“三角形下拉式按钮”，选择“更改数字类型”设置为“数字（整数）”。②分别在度量窗口右击鼠标“创建计算字段”，建立“优秀率”字段，如图5-1-29；建立“及格率”字段，如图5-1-30。在新建字段上右击或点击“三角形下拉式按钮”，选择“更改数字类型”设置为“数字（十进制）”。5.1.4数据可视化图5-1-26增加“及格”计算字段图5-1-27增加“实考”计算字段图5-1-28增加“优秀”计算字段图5-1-29增加“优秀率”计算字段图5-1-30增加“及格率”计算字段5.1.4数据可视化制作“及格率”和“优秀率”对比图。在“比较”字段上右击或单击向下三角按钮，选择“显示筛选器”，在“参数”中的“比较选择”上右击或单击向下三角按钮选择“显示参数控件”。将“比较”字段拖入到“列”标签功能区，将“及格率”和“优秀率”拖入到“行”标签功能区，再将“比较”字段拖入到“筛选器”区域，在弹出的“筛选器[比较]”窗口中勾选“使用全部”。在优秀率图表垂直刻度上右击，在弹出来的快捷菜单上选择“双轴”，然后在优秀率纵轴上右击，在弹出来的快捷菜单中选择“同步轴”。同时单击“标记”组的“全部”选项，单击“标签”按钮，在弹出来的窗口中勾选“显示标记标签”，在工作表的图表区的折线图的任意折线上右击，在弹出的快捷菜单上选择“设置格式…”，然后在窗口右侧出现“设置聚合格式”，在“字段”选项上点击下拉式按钮，选择“聚合（优秀率）”，然后在“区”选项卡中点击“数字”选项的下拉式按钮，选择“百分比”选项且设置小数位数为“1”；在“轴”选项卡中点击“数字”选项的下拉式按钮，选择“百分比”将其小数位数设置为“0”，相对应的坐标轴随即改变。在字段下拉式按钮中选择“聚合（合格率）”分别对“区”和“轴”选项卡中的“数字”选项进行设置，其操作同上。在标记窗口分别选择“聚合（优秀率）”、“聚合（合格率）”然后单击颜色按钮选择“编辑颜色”分别为及格率和优秀率指定颜色。如图5-1-31所示。5.1.4数据可视化图5-1-31“及格率”和“优秀率”对比图5.1.4数据可视化（8）点击数据，建立数据源，教材素材/第五章/L5-1-1.xlsx，将“15-17年市合格率优秀率”工作表打开。建立新工作表，并重命名为“市级合格率优秀率对比”。具体操作如下：①在“标记”组中将形状选取为“”型，将“维度”组中的年份拖入到“列”标签功能区，将“度量”中的“市合格率”、“本校合格率”、“市优秀率”和“本校优秀率”字段拖入到“行”标签功能区，并且在图表区“本校合格率”的纵坐标轴上右击，在弹出的快捷菜单上选择“双轴”。在双轴刻度上的右侧刻度上双击，打开“编辑轴”窗口，在“范围”选取“同步双轴”，点击确定。“市优秀率”和“本校优秀率”操作相同，完成双轴设定。②在“标记”组的“市合格率”和“市优秀率”选项上分别单击，在展开的工具中，在“形状”中选取“区域”，并自选一种颜色。③设置图表标题，图表标题默认情况下自动选取该工作表名称，将工作表名称设置为“市合格率优秀率对比”，将图表标题设置为“微软雅黑”，12磅，即可。如图5-1-32所示。④单击“标记”组的“全部”，然后点击“标签”按钮，在弹出来的窗口中勾选“显示标记标签”，在图表中显示每个节点的数据信息，并设置图表标签数字百分比显示，保留一位小数。5.1.4数据可视化图5-1-32市