基于層次分析法的建筑工程專業(yè)課程設(shè)置研究

茹忠亮

摘要：針對建筑工程專業(yè)課程體系設(shè)置，運用層次分析法構(gòu)建課程體系模型，通過構(gòu)造成對比較矩陣，確定了各門課程在課程體系中所占權(quán)重。研究結(jié)果為制定合理的專業(yè)培養(yǎng)方案提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：層次分析法；課程設(shè)置；課程體系

中圖分類號：TU-4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：10052909（2012）05006004課程體系設(shè)置是教學(xué)培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證[1]。按照教育部培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、創(chuàng)新型、復(fù)合型”高素質(zhì)人才的要求，落實“通識教育基礎(chǔ)上寬口徑專業(yè)教育”的人才培養(yǎng)模式，主動適應(yīng)社會和學(xué)生發(fā)展的需求，加強教學(xué)體系建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，有必要對現(xiàn)有課程體系進(jìn)行科學(xué)分析、調(diào)整課程結(jié)構(gòu)、優(yōu)化課程設(shè)置。層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是系統(tǒng)工程理論中一種定性與定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法，很多學(xué)者對此方法在教育教學(xué)改革中的應(yīng)用進(jìn)行了積極有益的研究，張繼東[2]利用AHP方法對7門課程進(jìn)行了教學(xué)質(zhì)量評價，并對課程綜合排序，尹紅蓮[3]將AHP方法應(yīng)用于高職實踐課程體系的調(diào)整，李晨洋[4]基于AHP方法建立了土木工程專業(yè)多媒體教學(xué)課程的評價模型。

文章以建筑工程專業(yè)課程體系設(shè)置為研究對象，引入AHP多準(zhǔn)則綜合評價方法，建立課程體系層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造比較判斷矩陣，得出各門課程在課程體系中的權(quán)重系數(shù)，在課程評價指標(biāo)定量化研究方面進(jìn)行了探索。

一、層次分析法

層次分析法是美國運籌學(xué)家T.L.Saaty 教授于20世紀(jì)70年代初期提出的一種簡便、靈活而又實用的多準(zhǔn)則決策方法。其基本思路是：針對一個復(fù)雜的多準(zhǔn)則決策問題，將問題分解為一些組成因素，按照因素之間的隸屬關(guān)系形成一個反映因素之間聯(lián)系的遞階層次結(jié)構(gòu)，把決策問題轉(zhuǎn)化為最底層相對于最高層的重要性權(quán)重確定或優(yōu)劣順序排列問題[5]。由于其在處理復(fù)雜決策問題上的實用性和有效性，在經(jīng)濟(jì)、能源、運輸、農(nóng)業(yè)、教育、人才、醫(yī)療和環(huán)境等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。層次分析法的步驟如下。

（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。在深入分析實際問題的基礎(chǔ)上，將有關(guān)的各個因素按照不同屬性自上而下地分解成若干層次，同一層的諸因素從屬于上一層的因素或?qū)ι蠈右蛩赜杏绊?，同時又支配下一層的因素或受到下層因素的作用。最上層為目標(biāo)層，通常只有1個因素，最下層通常為方案或?qū)ο髮?，中間可以有一個或幾個層次，通常為準(zhǔn)則或指標(biāo)層。

（2）構(gòu)造成對比較矩陣。從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始，對從屬于上一層每個因素的同一層諸因素，用成對比較法和1-9比較尺度構(gòu)造成對比較陣，直到最下層。

（3）計算權(quán)重向量并作一致性檢驗。對每一個成對比較矩陣計算最大特征根及對應(yīng)特征向量，利用一致性指標(biāo)、隨機(jī)一致性指標(biāo)和一致性比率作一致性檢驗。若檢驗通過，特征向量（歸一化后）即為權(quán)向量；若不通過，需重新構(gòu)造成對比較陣。

（4）計算組合權(quán)向量并作組合一致性檢驗。計算最下層對目標(biāo)的組合權(quán)向量，并根據(jù)公式組合一致性檢驗，若檢驗通過，則可按照組合權(quán)向量表示的結(jié)果進(jìn)行決策，否則需要重新考慮模型或重新構(gòu)造那些一致性比率較大的成對比較陣。

二、建工專業(yè)課程體系評價模型

根據(jù)“平臺+模塊”的課程體系構(gòu)建原則，此次研究將建筑工程本科生課程分為四大模塊：通識類課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、實踐類課程。其中，通識類課程由學(xué)校統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)置，包括思想政治課、大學(xué)英語、計算機(jī)基礎(chǔ)、大學(xué)體育、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、軍事理論等公共必修課程。專業(yè)基礎(chǔ)課程是指按學(xué)科大類培養(yǎng)要求所設(shè)置的課程，由學(xué)院統(tǒng)一規(guī)劃，包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、建筑材料、土力學(xué)等課程。專業(yè)課程指按專業(yè)培養(yǎng)需要設(shè)置的課程，由系（教研室）統(tǒng)一規(guī)劃，主要包括混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)、建筑施工、建筑經(jīng)濟(jì)等課程。實踐課程主要包括認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。

（一）構(gòu)建課程體系結(jié)構(gòu)模型

目標(biāo)層A，即此次研究的對象建筑工程專業(yè)課程設(shè)置體系，圖1中的最高層。

準(zhǔn)則層B，準(zhǔn)則層是衡量目標(biāo)能否實現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，具體到建筑工程專業(yè)課程體系中，就是按照課程性質(zhì)所分的4個模塊：通識類課程B1、專業(yè)基礎(chǔ)課程B2、專業(yè)課程B3及實踐類課程B4。

方案層C，方案層是根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)所設(shè)置的具體課程，此次研究選擇了培養(yǎng)方案中主要的18門課程（C1～C18）。

圖1建筑工程專業(yè)課程體系層次分析模型（二） 構(gòu)造各層判斷矩陣

判斷矩陣是各元素針對上一層次某個因素建立起同一層任意兩個因素之間比較的數(shù)據(jù)矩陣。通過征求同行專家及土木工程專業(yè)學(xué)生意見，按照1-9標(biāo)度評判準(zhǔn)則，對相關(guān)因素的重要性進(jìn)行比較。

一級評價指標(biāo)判斷矩陣如表1所示。表1準(zhǔn)則層判斷矩陣

課程類型B1B2B3B4通識類課程B111/21/31/3專業(yè)基礎(chǔ)課程B2211/21/2專業(yè)課程B33211實踐類課程B43211A=11/21/31/3

211/21/2

3211

3211

CI=λmax-nn-1=4.010 4-44-1=0.003 5，

CR=CIRI=0.003 50.9=0.003 8<0.1，

一致性檢驗通過。

各模塊權(quán)重：

wA=0.109 10.189 10.350 90.350 9T。

通識類課程B1判斷矩陣

表2B1判斷矩陣 課程名稱C1C2C3C4C5數(shù)學(xué)類課程C111735外語類課程C211735思想政治類C31/71/711/51/3計算機(jī)類課程C41/31/3513其他課程C51/51/531/31B1=11735

11735

1/71/711/51/3

1/31/3513

1/51/531/31

CI=λmax-nn-1=5.136 1-55-1=0.034 0，

CR=CIRI=0.034 01.12=0.030 4<0.1，

一致性檢驗通過。

通識類課程中各門課程權(quán)重：

wB1=0.362 10.362 10.038 90.160 70.076 2T。

專業(yè)基礎(chǔ)課程B2判斷矩陣如表3所示。

表3B2判斷矩陣課程名稱C6C7C8C9結(jié)構(gòu)力學(xué)C61235材料力學(xué)C71/2124理論力學(xué)C81/31/213其他專業(yè)基礎(chǔ)課程C91/51/41/31B2=1235

1/2124

1/31/213

1/51/41/31

CI=λmax-nn-1=4.051 1-44-1=0.017 0，

CR=CIRI=0.017 00.9=0.018 9<0.1，

一致性檢驗通過。

專業(yè)基礎(chǔ)課程中各門課程權(quán)重：

wB2=0.472 90.284 40.169 90.072 9T。

專業(yè)課B3判斷矩陣如表4所示。

表4B3判斷矩陣課程名稱C10C11C12C13C14混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計C1011234抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計C1111234高層結(jié)構(gòu)設(shè)計C121/21/2123鋼結(jié)構(gòu)C131/31/31/212其他專業(yè)課程C141/41/41/31/21B3=11234

11234

1/21/2123

1/31/31/212

1/41/41/31/21

CI=λmax-nn-1=5.036 4-55-1=0.009 1，

CR=CIRI=0.009 11.12=0.008 1<0.1，

一致性檢驗通過。

專業(yè)課程中各門課程權(quán)重：

wB3=0.319 20.319 20.184 00.109 30.068 3T。

實踐課程B4判斷矩陣如表5所示。

表5B4判斷矩陣課程名稱C15C16C17C18認(rèn)識實習(xí)C1511/21/21/5生產(chǎn)實習(xí)C162111/4畢業(yè)實習(xí)C172111/4畢業(yè)設(shè)計C185441B4=11/21/21/5

2111/4

2111/4

5441

CI=λmax-nn-1=4.027 7-44-1=0.009 2，

CR=CIRI=0.009 20.9=0.010 3<0.1，

一致性檢驗通過。

實踐課程中各門課程權(quán)重：

wB4=0.092 20.162 70.162 70.582 3T。

（三）結(jié)果分析

從單排序結(jié)果可以看出，在準(zhǔn)則層的4大模塊課程中，專業(yè)課程（0.350 9）與實踐類課程（0.350 9）的重要性程度相當(dāng)，隨后是專業(yè)基礎(chǔ)課程（0.189 1），通識類課程（0.189 1）。因此，今后在專業(yè)培養(yǎng)方案制定及教學(xué)工作中要重視專業(yè)課程及實踐環(huán)節(jié)，體現(xiàn)專業(yè)特色及優(yōu)勢，切實增強學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

通識類課程模塊中，數(shù)學(xué)類課程（0.362 1）與外語類課程（0.362 1）是通識類課程的核心，也是工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程。

專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊中，重要性程序排序為：結(jié)構(gòu)力學(xué)（0.472 9）—材料力學(xué)（0.284 4）—理論力學(xué)（0.169 9）。三大力學(xué)課程是建筑工程專業(yè)的必修課程，其中，結(jié)構(gòu)力學(xué)又占有絕對的優(yōu)勢，是今后學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)，需加強重視。

專業(yè)課程模塊中，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（0.319 2）與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計（0.319 2）是培養(yǎng)建筑工程專業(yè)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算能力的核心課程，其重要性得到了師生的廣泛認(rèn)可，同時，高層結(jié)構(gòu)設(shè)計（0.184 0）與鋼結(jié)構(gòu)（0.109 3）也不應(yīng)輕視。

實踐類課程模塊中，畢業(yè)設(shè)計（0.582 3）所占比重最大，是大學(xué)四年所學(xué)知識、能力的一個綜合體現(xiàn)，也是能夠展示大學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新型的一個重要階段，今后工作中要加強畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，保證畢業(yè)生達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

三、結(jié)語

合理的課程設(shè)置是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案的中心環(huán)節(jié)，文章應(yīng)用層次分析法建立了建筑工程專業(yè)課程層次分析結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建判斷矩陣確定了各門課程在課程體系中所占權(quán)重，對建筑工程專業(yè)課程設(shè)置進(jìn)行了定量分析。研究成果對建筑工程專業(yè)課程體系構(gòu)建和優(yōu)化、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量及教學(xué)改革提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曲貴民，林莉，宋高嵩.土木工程專業(yè)平臺課程體系構(gòu)建與優(yōu)化研究[J].佳木斯大學(xué)社會科學(xué)學(xué)報，2010，28（5）：139-140.

[2] 張繼東.AHP方法在課程教學(xué)質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J].天津理工大學(xué)學(xué)報，2008，24（4）： 82-84.

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[5] 秦壽康.綜合評價原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

Course arrangement of structural engineering based on analytic hierarchy process

RU Zhongliang

（School of Civil Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， Henan Province， P. R. China）

Abstract： According to the curriculum system of structural engineering， the hierarchical structure of the curriculum system using analytic hierarchy process （AHP） was designed and the weight of each course in the curriculum system was determined by constructing and analyzing the judgment matrix. The results can provide a reference for the training scheme construction of structural engineering reasonably.

Keywords：analytic hierarchy process； course arrangement； curriculum system

（編輯周沫）