随着时代的发展和社会的进步，人们对人力资源的开发越来越重视，用人单位在挑选人才时，对应聘者的科学文化水平和知识结构要求越来越高．特别是随着高等教育的迅速发展、招生规模的不断扩大，知识的快速更新，对生源结构和教师结构都产生了很大的影响．作为人才培养的高地，高等学校如何提高教学质量，为社会培养有用的高级人才，一直是教育界研究的重要课题．随着计算机的普及和发展，为大型数据的研究提供了方便和可能．为了了解学生的学习状况，我们选择对高校教育影响最大，涉及面最广的高等数学课程为研究对象，采集了2229名学生两个学期高等数学课程的原始成绩，对其进行统计分析研究，以便为教师和学生提供有用的信息，提高教学质量．本文针对采集到的学生成绩，利用多元统计分析的方法对数据进行整理、检验，在方差分析的基础上建立了分级模型，分别针对院系和班级两种形式对学生的学习状况进行了显著性检验；还利用主成分分析法找出反映学生学习状况的几个主成分，分析它们代表的含义；最后从难度、区分度、信度、覆盖度等方面对试卷结构进行了分析，并对两套试卷结果进行对比分析，构造了描述进步率的数学模型．通过对学生考试成绩的统计分析，从中发现教学中存在的问题和学生掌握各章节教学内容的差异，从而为教学单位和学生提供有用的信息，以提高教学质量并激发学生的学习兴趣．