基于TF-CDIO-CMM 新工科育人模式的評價模型研究

謝富春，彭可樂

（湖南工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，湖南 湘潭 411104）

當(dāng)前，隨著智能化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，有效地促進(jìn)了全球新一輪科技創(chuàng)新，促使新的產(chǎn)業(yè)革命發(fā)展，加速了新經(jīng)濟(jì)的形成與發(fā)展。自2016年以來，基于“新工科”視角的工程教育討論逐漸展開，最終形成了“復(fù)旦共識”［1］“天大行動”［2］，進(jìn)而最終形成“北京指南”［3］，標(biāo)志著我國以“新工科”建設(shè)為主題的工程教育改革進(jìn)入了一個嶄新的階段［4-6］。

為培養(yǎng)新型工程創(chuàng)新人才，保證新工科學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，本課題將結(jié)合教學(xué)工廠（Teaching-Factory）和CDIO理念，結(jié)合成熟度模型，設(shè)計基于TFCDIO-CMM理念的新工科學(xué)生評價表格，構(gòu)建一種基于模糊數(shù)學(xué)定量的TF-CDIO-CMM評價模型。

一 設(shè)計不同階段學(xué)生對TF-CDIO-CMM教學(xué)模式的評價表

通過與國內(nèi)外相關(guān)的學(xué)生評教方式、方法進(jìn)行了比較研究，基于在不同時期的學(xué)生的CDIO能力不同，大學(xué)二年進(jìn)行基礎(chǔ)級學(xué)生、大學(xué)三年進(jìn)行專業(yè)級學(xué)生和大學(xué)四年應(yīng)用研究級學(xué)生進(jìn)行TFCDIO-CMM教學(xué)模式評價調(diào)查（見表一）。

二 構(gòu)建基于模糊數(shù)學(xué)的學(xué)生評價多參差模型

（一）基礎(chǔ)級學(xué)生、專業(yè)級學(xué)生和研究應(yīng)用級學(xué)生TF-CDIO-CMM教學(xué)模式評價表層次分析

對基礎(chǔ)級學(xué)生TF-CDIO-CMM教學(xué)模式評價調(diào)查表的層次分析依據(jù)參差分析法，對基礎(chǔ)級和專業(yè)級學(xué)生TF-CDIO-CMM教學(xué)模式進(jìn)行總目標(biāo)M1評價，對研究應(yīng)用級學(xué)生TF-CDIO-CMM教學(xué)模式進(jìn)行總目標(biāo)M3評價（見表二）。

（二）評價基礎(chǔ)級和專業(yè)級學(xué)生的指標(biāo)權(quán)重的確定

為了確定學(xué)評教指標(biāo)的權(quán)重，特邀請教師和企業(yè)相關(guān)人員，依據(jù)層次分析法中常用的1～9標(biāo)度作了問卷調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，構(gòu)建了總指標(biāo)教學(xué)質(zhì)量A、教學(xué)態(tài)度B1、教學(xué)內(nèi)容B2、教學(xué)方法B3、教學(xué)效果B4［7］的成對比較（見表三）。

表一 基礎(chǔ)級學(xué)生、專業(yè)級學(xué)生和應(yīng)用研究級學(xué)生TF-CDIO-CMM教學(xué)模式評價調(diào)查表

表二 不同級別學(xué)生的評價指標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)

表三 判斷矩陣及重要度計算和一致性檢驗結(jié)果

運(yùn)用上述公式進(jìn)行推理計算，可以得到B1、B2、B3、B4和 S1、S2、S3、S4判斷矩陣及重要度和一致性檢驗結(jié)果，從而可得基礎(chǔ)學(xué)生、專業(yè)級學(xué)生和應(yīng)用研究級學(xué)生的兩級評價指標(biāo)及其權(quán)重（見表四）。

表四 基礎(chǔ)級學(xué)生兩級評價指標(biāo)及其權(quán)重

三 TF-CDIO-CMM模型的實際運(yùn)用

本文選取在TF-CDIO-CMM教學(xué)模式下的某學(xué)校工業(yè)工程專業(yè)的基礎(chǔ)級、專業(yè)級、應(yīng)用研究級學(xué)生各100名，分析其效果（見表五）。

（一）確定因素集F和評定集E

因素集F即評價項目或指標(biāo)的集合，有F＝{f1,f2,…,f14}。

評定集或評語集E即評價等級的集合，有E＝{非常同意，同意,一般，不同，非常不同意}。［8］

表五 普通級學(xué)生教學(xué)效果統(tǒng)計表

（二）確定評價隸屬度向量，并形成B層的隸屬度矩陣R

隸屬度rij是指多個學(xué)生對教師在fi做出ei評定的可能性大小，隸屬度向量Ri＝(ri1,ri2...rin),i＝1,2,隸屬度矩陣R＝(ri1,ri2...rn)T＝(rij)。［8］

對表五中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該教師的教學(xué)態(tài)度B1、教學(xué)內(nèi)容 B2、教學(xué)方法 B3、教學(xué)效果 B4［7］的隸屬度矩陣分別如下：

（三）確定B層的權(quán)重向量WF

WF為評價項目的權(quán)系數(shù)向量，在本文中該教師的教學(xué)態(tài)度B1、教學(xué)內(nèi)容B2、教學(xué)方法B3、教學(xué)效果B4［7］的權(quán)重向量 WF分別為 WF1＝（0.252，0.099，0.296，0.353），WF2＝（0.353，0.353，0.131，0.161），WF3＝（0.105，0.258，0.637），WF4＝（0.109，0.227，0.423，0.120，0.120）。

（四）確定評價隸屬度向量，并形成A層的隸屬度矩陣R′

由于B層為A層的子層，B層每個元素的綜合評價向量Sk，即為A層的評價隸屬度向量，計算B層的綜合評價向量為：Sk1＝W1Rk1＝(0.501，0.22，0.166，0.182，0.020)，Sk2＝W2Rk2＝(0.54，0.235，0.151，0.084，0.029)，Sk3＝W3Rk3＝ (0.545，0.239，0.157，0.044，0.013)，Sk4＝W4Rk4＝(0.469，0307，0.159，0.049，0.01)，從而得到 A 層的隸屬度矩陣R′：

（五）確定A層的權(quán)重向量WF′

由于A層為B層的父層，由此可得A層的權(quán)重向量為WF′＝（0.293，0.411，0.107，0.187）。

（六）確定綜合評價向量Ak′及綜合評價值PK′

根據(jù)B層指標(biāo)對A層指標(biāo)的權(quán)重WF′＝(0.293，0.411，0.107，0.187)，則計算A層的綜合評價向量為：Ak′＝WF′Rk′＝（0.514，0.244，0.157，0.101，0.021）。

設(shè)D＝（95，85，75，65，55）T為評定等級向量,那么該教學(xué)效果的綜合評價得分可由A層的綜合評價向量與評定等級向量相乘可得，即：PK=Ak′D＝89.065。

該分值屬于滿意E2水平，這與評估組評價一致，同理可得，專業(yè)級學(xué)生教學(xué)評價效果為滿意E2水平，應(yīng)用研究級學(xué)生教學(xué)評價效果為一般E3水平。

四 結(jié)語

本文通過運(yùn)用模糊綜合評價法，將定性的教學(xué)模式的效果評價轉(zhuǎn)化為依靠定量的百分制評價教育模式的效果評價。然后從工程能力角度出發(fā)，提出基于TF-CDIO-CMM的新工科學(xué)生評價模型。從評價結(jié)果來看，某學(xué)校某專業(yè)二年級的學(xué)生已經(jīng)達(dá)到基礎(chǔ)級的水平，三年級的學(xué)生也已經(jīng)到達(dá)專業(yè)級的水平，畢業(yè)班的學(xué)生在“某些能力”方面有待加強(qiáng)。