基于模糊層次分析法的新工科實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)

白建光 屈冉 李海軍

摘? 要：新形勢(shì)對(duì)高等院校新工科實(shí)踐教學(xué)提出了新挑戰(zhàn)、新要求，需要進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革。實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)是新工科建設(shè)的重要環(huán)節(jié)之一，合理的評(píng)價(jià)機(jī)制也可以為新工科實(shí)踐教學(xué)改革提供方向指引。文章在考慮教學(xué)材料、校內(nèi)實(shí)踐、校企合作及競(jìng)賽與科研等因素的基礎(chǔ)上，采用模糊層次分析法對(duì)新工科實(shí)踐教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，并進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用。本項(xiàng)研究為探索比較合理的實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法提供了思路。

關(guān)鍵詞：模糊層次分析法;新工科;實(shí)踐教學(xué);評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2019）21-0006-04

Abstract： The new challenges and requirements for the practice teaching of new engineering in colleges and universities are put forward in new situation which requires the reform of practice teaching. The evaluation of practice teaching effect is one of the important links in the construction of new engineering. A reasonable evaluation mechanism can also provide direction for the reform of practice teaching of new engineering. Based on the consideration of teaching materials， in-school practice， school-enterprise cooperation， competition and scientific research， the effect of practice teaching of new engineering is evaluated by using Fuzzy Analytic Hierarchy Process and practical application is carried out in the paper. This study provides a train of thought for exploring a more reasonable evaluation method of practice teaching effect.

Keywords： Fuzzy Analytic Hierarchy Process; new engineering; practice teaching; evaluation

一、概述

為滿足我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)人才的迫切需求，教育部于2018年印發(fā)《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育，全面提高人才培養(yǎng)能力的意見(jiàn)》等文件，決定實(shí)施“六卓越一拔尖”計(jì)劃，其中包括卓越工程人才、卓越教師的人才培養(yǎng)計(jì)劃。卓越工程人才、卓越教師不僅要掌握相關(guān)領(lǐng)域基本理論知識(shí)，而且能在實(shí)踐中熟練應(yīng)用，解決工程實(shí)際問(wèn)題，這對(duì)高等院校實(shí)踐教學(xué)提出了新挑戰(zhàn)和新要求。我國(guó)高等工程教育要注重理論研究，更應(yīng)注重其實(shí)踐應(yīng)用，提升實(shí)踐教學(xué)效果是新工科建設(shè)的迫切要求。合理評(píng)價(jià)新工科下的實(shí)踐教學(xué)效果不僅是新工科建設(shè)的環(huán)節(jié)之一，而且可為新工科建設(shè)提供方向指引，有助于推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)改革。

目前關(guān)于實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)的研究尚存在不足。曾壽金等[1]采用模糊層次分析法對(duì)工程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，針對(duì)CAD/CAM實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)建立了遞階層次評(píng)價(jià)模型，缺乏實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)的影響因素分析及統(tǒng)一的權(quán)值分析;張運(yùn)波[2]采用模糊分析法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)分析，但是其在權(quán)重分配計(jì)算上難度較大;孫運(yùn)蘭等[3]對(duì)工科院校實(shí)踐教學(xué)考核評(píng)價(jià)進(jìn)行了闡述，但是缺乏相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析方法;饒健[4]采用改進(jìn)層次分析法對(duì)高校實(shí)踐教學(xué)基地評(píng)價(jià)進(jìn)行應(yīng)用研究，具有一定的實(shí)用價(jià)值，但是對(duì)于高校實(shí)踐教學(xué)整體情況評(píng)價(jià)未做研究;周曉晶等[5]采用層次分析法構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，給出了層次分析法評(píng)價(jià)的程序，但是缺乏各影響因素的權(quán)值分析，而且不能確定實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的最終結(jié)果。針對(duì)目前評(píng)價(jià)體系的不足，根據(jù)新工科實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，本文在考慮新形勢(shì)下實(shí)踐教學(xué)影響因素的基礎(chǔ)上，采用模糊層次方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)效果綜合評(píng)價(jià)。

二、模糊評(píng)價(jià)

（一）建立因素集

新工科實(shí)踐教學(xué)效果主要考慮教學(xué)材料、校內(nèi)實(shí)踐、校企合作及競(jìng)賽與科研等因素，每個(gè)因素又包括多個(gè)不同的具體因素，主要的因素如圖1所示。其中綜合性是指能將各門課程知識(shí)進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系的特性;全面性是指能包括該專業(yè)各項(xiàng)內(nèi)容的特性，比如和道路橋梁與渡河工程專業(yè)相關(guān)的包括路基路面、橋梁工程、排水工程、邊坡工程及基坑工程等;直觀性是指以實(shí)物形式呈現(xiàn)、內(nèi)外部結(jié)構(gòu)均可展示的特性;參與度是指參與工程的設(shè)計(jì)、施工及管理各個(gè)環(huán)節(jié)的程度。

（二）建立評(píng)價(jià)集

采用四級(jí)評(píng)價(jià)制，即

V={優(yōu)秀，良好，一般，差}

（三）權(quán)重分析

權(quán)重采用層次分析法確定，其層次分析模型分三層，如圖1所示，其判斷矩陣的建立采用9位標(biāo)度法（如表1所示）。各層次相對(duì)上層次某因素的判斷矩陣、各層次權(quán)值Wi、最大特征值？姿max與一致性比率C.R.等參數(shù)計(jì)算[6-7]見(jiàn)表2-表6所示。

表1 9位標(biāo)度法

注：介于表中所列數(shù)值之間的可以分別取2、4、6、8。

表2 B1～C層次分析參數(shù)計(jì)算

表3 B2～C層次分析參數(shù)計(jì)算

表4 B3～C層次分析參數(shù)計(jì)算

B層因素權(quán)值大小依次為WB2>WB3>WB4>WB1，如圖2所示。因此，新工科實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)中首先應(yīng)考慮校內(nèi)實(shí)踐，其次為校企合作，競(jìng)賽與科研次之，最后是教學(xué)材料。

針對(duì)B層指標(biāo)，C層因素權(quán)值大小依次為C11>C12>C13、C21>C24>C23>C22、C33>C34>C31>C32、C42>C41>C43，如圖3所示。在教學(xué)材料中教學(xué)大綱極其重要，關(guān)系到實(shí)踐教學(xué)的總體布局及思路，應(yīng)重點(diǎn)考慮，教材選用及考核材料占比重較小。實(shí)踐就是要學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，參與分析和解決實(shí)際問(wèn)題，校內(nèi)實(shí)踐主要考慮學(xué)生的參與度，這與實(shí)踐本身的目標(biāo)相一致;全面性、綜合性及直觀性重要性依次遞減。校企合作中主要考慮每次實(shí)踐時(shí)的持續(xù)時(shí)間，學(xué)生只有在比較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)才能遇到較多的問(wèn)題并給予解決，才能熟練相關(guān)操作或工序，不能短期的走馬觀花，沒(méi)有實(shí)效;企業(yè)處于生產(chǎn)一線，對(duì)于學(xué)生的表現(xiàn)及實(shí)習(xí)效果有自己的衡量標(biāo)準(zhǔn)，而這一標(biāo)準(zhǔn)更符合企業(yè)及社會(huì)需求，因此企業(yè)對(duì)本次實(shí)踐的綜合評(píng)價(jià)也不容忽視，有助于對(duì)本次實(shí)踐效果的檢驗(yàn)及今后實(shí)踐活動(dòng)的改進(jìn)。競(jìng)賽與科研中主要考慮學(xué)生承擔(dān)的創(chuàng)新項(xiàng)目，其次為科技競(jìng)賽，最后為社團(tuán)活動(dòng)。

（四）建立模糊關(guān)系矩陣

根據(jù)新工科實(shí)踐教學(xué)實(shí)際情況，通過(guò)專家打分的方法建立教學(xué)材料、校內(nèi)實(shí)踐、校企合作及競(jìng)賽與科研的模糊關(guān)系矩陣R1-R4。

（五）綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)式（1）計(jì)算綜合評(píng)定向量B1-B4，然后將B1-B4作為因素構(gòu)建單因素關(guān)系矩陣R，根據(jù)B=W·R（其中W為二級(jí)因素相對(duì)一級(jí)因素的權(quán)向量）計(jì)算二級(jí)評(píng)判向量，最終按最大隸屬度原則確定新工科實(shí)踐教學(xué)效果的評(píng)價(jià)等級(jí)。

Bi=Wi·Ri? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：Wi為第三級(jí)因素對(duì)應(yīng)第二級(jí)因素的權(quán)向量。

三、實(shí)例應(yīng)用

（一）實(shí)踐教學(xué)案例

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)道路橋梁與渡河工程專業(yè)取消各門課程的獨(dú)立實(shí)習(xí)，構(gòu)建綜合性系統(tǒng)性實(shí)習(xí)體系，通過(guò)校內(nèi)實(shí)踐、校企合作及各種競(jìng)賽和科研完成實(shí)踐教學(xué)工作。

專業(yè)依托海流圖校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，對(duì)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行改革，建立了“全真”工程模擬實(shí)訓(xùn)基地。該基地的實(shí)踐教學(xué)以勘測(cè)-設(shè)計(jì)-施工-管理-檢測(cè)為主線，將“工程地質(zhì)”、“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”、“路基路面工程”、“橋梁工程”、“基礎(chǔ)工程”、“土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)”、“道路建筑材料”、“工程項(xiàng)目管理”等主干課程有機(jī)整合，形成全面的、綜合的、可廣泛參與的校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)模式。校內(nèi)基地實(shí)踐部分環(huán)節(jié)如圖4所示。

專業(yè)加強(qiáng)與相關(guān)單位的合作，建立了多處校企合作平臺(tái)。每年選派學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)，奔赴生產(chǎn)一線，將理論與實(shí)踐有效結(jié)合，進(jìn)一步提升了實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。同時(shí)積極鼓勵(lì)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生橋梁設(shè)計(jì)大賽、“斯維爾杯”建筑信息模型大賽、全國(guó)大學(xué)生項(xiàng)目管理大賽等各類型賽事，并積極申報(bào)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，以競(jìng)賽和科研作為實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的補(bǔ)充。該專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模式已經(jīng)走在了國(guó)內(nèi)相關(guān)專業(yè)的前列。

（二）評(píng)價(jià)分析

根據(jù)道路橋梁與渡河工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)運(yùn)行情況，通過(guò)20位專家打分，綜合確定教學(xué)材料、校內(nèi)實(shí)踐、校企合作及競(jìng)賽和科研的模糊關(guān)系矩陣，分別為R1、R2、R3、R4。

根據(jù)式（1）計(jì)算綜合評(píng)定向量B1-B4（其中權(quán)向量由表2-表5中的權(quán)值構(gòu)成），據(jù)此構(gòu)建可構(gòu)建單因素關(guān)系矩陣R，所以二級(jí)評(píng)判向量B為

（6）

根據(jù)最大隸屬度原則，該專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)效果為“優(yōu)秀”。評(píng)價(jià)結(jié)果與該專業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域中具有實(shí)踐教學(xué)模式的先進(jìn)性相吻合。

四、結(jié)論

1. 新工科實(shí)踐教學(xué)效果模糊評(píng)價(jià)采用二級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制模型，模型的一級(jí)層次主要考慮教學(xué)材料、校內(nèi)實(shí)踐、校企聯(lián)合及競(jìng)賽與科研等因素，每個(gè)因素均考慮了若干個(gè)二級(jí)層次的影響因素。

2. 模糊評(píng)價(jià)中各影響因素的權(quán)值通過(guò)層次分析法確定。一級(jí)層次影響因素重點(diǎn)應(yīng)考慮校內(nèi)實(shí)踐和校企合作，其次為競(jìng)賽與科研，最后是教學(xué)材料。實(shí)踐教學(xué)是就是通過(guò)一定的平臺(tái)將理論知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐，使學(xué)生參與到工程實(shí)際中，提高動(dòng)手能力和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，校內(nèi)實(shí)踐和校企合作正好滿足了這一需求。雖然教學(xué)材料對(duì)實(shí)踐教學(xué)有指導(dǎo)和補(bǔ)充作用，但其畢竟是一個(gè)材料，而不是實(shí)踐過(guò)程本身。因此，一級(jí)層次的影響因素采用層次分析法分析的結(jié)果與實(shí)際是相吻合的。

二級(jí)層次影響因素考慮的重點(diǎn)也不盡相同。教學(xué)大綱對(duì)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和時(shí)間起到指導(dǎo)和規(guī)范作用，在教學(xué)材料中其權(quán)值達(dá)到0.79，應(yīng)重點(diǎn)考慮;校內(nèi)實(shí)踐應(yīng)重點(diǎn)考慮學(xué)生的參與度，全面性和綜合性也不容忽視;校企合作主要考慮持續(xù)時(shí)間，充足的時(shí)間有利于實(shí)踐內(nèi)容的完成與熟練;創(chuàng)新項(xiàng)目作為實(shí)踐的補(bǔ)充也應(yīng)重點(diǎn)考慮。

3. 模糊評(píng)價(jià)采用“優(yōu)秀、良好、一般、差”四級(jí)評(píng)價(jià)集，按照最大隸屬度原則確定評(píng)價(jià)等級(jí)。通過(guò)實(shí)例應(yīng)用，模糊評(píng)價(jià)方法能較好地對(duì)實(shí)踐教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

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作者簡(jiǎn)介：白建光（1972-），男，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，碩士，副教授，研究方向：道路橋梁與渡河工程專業(yè)方面的教學(xué)工作。

*通訊作者：屈冉（1980-），女，回族，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，副教授，研究方向：道橋橋梁與渡河工程。