基于AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法的地質(zhì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定方法構(gòu)建

姜春露，張文媛，鄭劉根，趙 田

(1.安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230601；2.生態(tài)與環(huán)境國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，安徽 合肥 230601)

引言

地質(zhì)學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)于地質(zhì)類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，地質(zhì)野外實(shí)習(xí)是其將所學(xué)課堂知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)現(xiàn)象相結(jié)合，開(kāi)闊地質(zhì)眼界、增強(qiáng)動(dòng)手能力、提高野外工作技能的必修課。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義教育及專業(yè)道德品質(zhì)的提高也起著重要作用。地質(zhì)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)主要有地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、區(qū)域地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，這些實(shí)習(xí)是由野外的地質(zhì)實(shí)習(xí)與室內(nèi)報(bào)告的整理撰寫(xiě)結(jié)合完成，學(xué)生的實(shí)習(xí)成績(jī)是以實(shí)習(xí)報(bào)告的成績(jī)?yōu)橹鳎欢ǔ潭壬戏从硨W(xué)生的野外實(shí)踐能力。然而，近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，目前的學(xué)生實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定方法存在一些不足，主要表現(xiàn)在：一是野外實(shí)習(xí)期間一些學(xué)生不認(rèn)真觀察和記錄，回到室內(nèi)后抄襲實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)或他人記錄本內(nèi)容，無(wú)法真實(shí)反映學(xué)生野外實(shí)習(xí)期間的真實(shí)情況；二是實(shí)習(xí)報(bào)告中引用過(guò)多的教科書(shū)、前人實(shí)習(xí)報(bào)告、他人報(bào)告上內(nèi)容，實(shí)習(xí)報(bào)告的編排幾乎千篇一律，對(duì)實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于單一；三是對(duì)學(xué)生野外實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)重視不夠，最終成績(jī)?cè)u(píng)定存在較大的主觀隨意性等。這些問(wèn)題使學(xué)生實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定的合理性受到一定影響，同時(shí)也使指導(dǎo)教師無(wú)法準(zhǔn)確掌握實(shí)習(xí)效果。因此，有必要探索一種客觀合理的地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方法。

為解決地質(zhì)野外實(shí)習(xí)考核中存在的上述問(wèn)題，本文著眼系統(tǒng)思維，利用層次分析法(AHP)及模糊綜合評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建科學(xué)合理的實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定體系，再通過(guò)模糊運(yùn)算得出學(xué)生的最終實(shí)習(xí)成績(jī)，這樣可對(duì)學(xué)生的實(shí)習(xí)進(jìn)行科學(xué)合理的量化評(píng)定，并對(duì)教師教學(xué)效果的檢驗(yàn)及教學(xué)水平的提高提供有力保障，最終達(dá)成“教”與“學(xué)”，“學(xué)”與“習(xí)”互促互進(jìn)。

一、基于AHP方法構(gòu)建地質(zhì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系

(一)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)地質(zhì)實(shí)習(xí)的形式及學(xué)生獲取知識(shí)的方式，參考相關(guān)研究成果結(jié)合專業(yè)教師訪談方式，建立了學(xué)生地質(zhì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定的指標(biāo)體系。本文建立的實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系由4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和15個(gè)二級(jí)指標(biāo)組成，具體指標(biāo)及其權(quán)重如圖1、表1所示。

表1 評(píng)價(jià)體系指標(biāo)及其權(quán)重表

圖1 評(píng)價(jià)體系

(二) 指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)比較判斷矩陣的構(gòu)造方法，通過(guò)對(duì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定指標(biāo)體系中的各具體指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，采用判斷矩陣量表的“1-9”標(biāo)度法。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式邀請(qǐng)有關(guān)專家、教師、學(xué)生等對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)一步采取德?tīng)柗品?專家調(diào)查法)確定參評(píng)因素和各項(xiàng)指標(biāo)在地質(zhì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定中的權(quán)重，進(jìn)而得到各層次的判斷矩陣。具體步驟為：選擇專家以八至二十人為宜，向?qū)＜姨峁┵Y料，專家組根據(jù)自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)各指標(biāo)作出評(píng)價(jià)。充分考慮專家意見(jiàn)后說(shuō)明預(yù)測(cè)值的評(píng)判依據(jù)和理由反饋給專家，請(qǐng)專家檢驗(yàn)并提出適當(dāng)修改意見(jiàn)，進(jìn)行第二次預(yù)測(cè)，如此反復(fù)。將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、歸納，最終經(jīng)過(guò)調(diào)整得到判斷矩陣。

利用Python軟件求解判斷矩陣，得到最大特征值λmax及其對(duì)應(yīng)的特征向量Ai，為了評(píng)價(jià)特征向量的合理性，需要檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性。經(jīng)一致性檢驗(yàn)后，得到下一層次因素對(duì)應(yīng)于上一層次各因素相對(duì)重要性的排序權(quán)重，即為層次單排序。將對(duì)應(yīng)的特征向量Ai歸一化之后即可得到對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重。

檢驗(yàn)步驟如下：

1)計(jì)算一致性指標(biāo) CI=(λmax- n)/(n-1)；2) 查找平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI[11-12]；3) 計(jì)算一致性比例 CR=CI/RI。

當(dāng)CR< 0.1，通過(guò)一致性檢驗(yàn)，CR 接近于0，有滿意的一致性，否則需對(duì)權(quán)重A進(jìn)行修正。實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)指體系中各指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果如表2至表6。利用AHP法構(gòu)建的地質(zhì)實(shí)習(xí)

表2 實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)評(píng)價(jià)體系中各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重均通過(guò)一致性檢驗(yàn)，其權(quán)重信息具可信性，為模糊綜合評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。

表3 實(shí)習(xí)原始記錄判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表4 實(shí)習(xí)表現(xiàn)判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表5 實(shí)習(xí)考試判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表6 實(shí)習(xí)報(bào)告判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

二、模糊綜合評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)法是根據(jù)多因素綜合對(duì)事物做出合理評(píng)價(jià)，即利用模糊數(shù)學(xué)方法建模，進(jìn)而解決復(fù)雜評(píng)價(jià)問(wèn)題的一種方法。它可以通過(guò)賦值進(jìn)行定量化，從而將一些定性指標(biāo)進(jìn)行量化處理，根據(jù)得到的隸屬度進(jìn)行綜合分析和比較。主要涉及三個(gè)要素：因素集U、評(píng)語(yǔ)集V和單因素評(píng)價(jià)。具體步驟如圖2所示，在采用層次分析方法構(gòu)建實(shí)習(xí)評(píng)價(jià)體系并確定各指標(biāo)權(quán)重基礎(chǔ)上，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法建立二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)集、權(quán)重集、評(píng)語(yǔ)集及數(shù)值集，構(gòu)建各級(jí)指標(biāo)模糊矩陣及隸屬向量，建立模糊綜合評(píng)價(jià)向量，再輸入不同主體對(duì)各級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)，最后即可得出學(xué)生最終實(shí)習(xí)成績(jī)。所有上述步驟采用JAVA軟件編程語(yǔ)言編寫(xiě)代碼，在計(jì)算機(jī)上可自動(dòng)輸出結(jié)果。

隨后，我又點(diǎn)了上課經(jīng)常開(kāi)小差的萬(wàn)超。他說(shuō)：“通過(guò)這幅圖片，我發(fā)現(xiàn)我的生命是有限的，不能因?yàn)槟贻p就浪費(fèi)時(shí)間、虛度光陰，等到老了追悔莫及?！?/p>

圖2 基于AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法的地質(zhì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定流程

(一)建立二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)集、權(quán)重集、評(píng)語(yǔ)集及數(shù)值集

1.根據(jù)表1建立評(píng)價(jià)指標(biāo)集

U={U1, U2, U3, U4}；U1= {U11, U12, U13, U14}；U2= {U21, U22, U13}；U3= {U31, U32, U33}；U4= {U41, U42, U43, U44, U45}。

2. 根據(jù)表2-表6建立權(quán)重集

A= {0.132, 0.080, 0.188, 0.600}；A1= {0.166, 0.334, 0.334, 0.166}；

A2= {0.137, 0.239, 0.624}；A3= {0.297, 0.164, 0.539}；

A4= {0.068, 0.140, 0.248, 0.468, 0.076}。

3.建立評(píng)語(yǔ)集

本文選取的評(píng)語(yǔ)集為優(yōu)秀、良好、一般、及格、不及格。為驗(yàn)證以學(xué)生為本的地質(zhì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定指標(biāo)體系評(píng)價(jià)模型的科學(xué)性、合理性和真實(shí)性，使其具有適用性和可比性，在此引入三個(gè)評(píng)價(jià)主體，即指導(dǎo)教師、實(shí)習(xí)學(xué)生、實(shí)習(xí)小組，其權(quán)重Wi= (W1, W2, W3) = (0.4, 0.3, 0.3)。

4. 建立數(shù)值集

為了給出學(xué)生最終的實(shí)習(xí)成績(jī)，對(duì)評(píng)語(yǔ)集賦予能反映該評(píng)語(yǔ)集重要程度的值，本文選取X= (95, 85, 75, 65, 55)。

(二)建立各級(jí)指標(biāo)模糊矩陣R及隸屬向量B

采用逐級(jí)上升的遞推式模糊評(píng)價(jià)方法，先對(duì)低一級(jí)的每個(gè)子集中的元素進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，得出各個(gè)單因素對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的模糊子集，進(jìn)而模糊關(guān)系矩陣R，由模糊運(yùn)算B= A·R，得到各個(gè)模糊子集的隸屬度模糊向量，以此類推，得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

例如，對(duì)某個(gè)實(shí)習(xí)生的單因素U11進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師、實(shí)習(xí)生、實(shí)習(xí)小組的評(píng)價(jià)分別為優(yōu)秀(U111)、良好(U112)、一般(U113)，由此可得U11包含的各個(gè)單因素的模糊集為：R111= (1,0,0,0,0)；R112= (0,1,0,0,0)；R113= (0,0,1,0,0)；聯(lián)合以上模糊評(píng)價(jià)及評(píng)價(jià)權(quán)重，可得U11對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的模糊子集R11= Wi· (R111,R112, R113)T= (0.4, 0.3,0.3,0, 0) ；同理可得U12，U13，U14對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的模糊子集R12；R13；R14，即得U1對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的模糊矩陣R1= (R11, R12, R13, R14)T；又U1對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的隸屬向量為B1= A1· R1；同理可求得U2，U3，U4對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的隸屬向量B2；B3；B4；可得一級(jí)指標(biāo)U的模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣R = (B1, B2, B3, B4)T。

(三)一級(jí)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)向量Bu及最終實(shí)習(xí)成績(jī)S

已知一級(jí)指標(biāo)權(quán)重及其模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣，可得其模糊綜合評(píng)價(jià)向量：

Bu=A·R=(b1,b2,b3,b4,b5)

若∑bi≠ 1，則對(duì)Bu進(jìn)行歸一化處理可得Bu＇，則根據(jù)本文所賦予的數(shù)值集X，可得該生最終的實(shí)習(xí)成績(jī)S=Bu＇·XT。利用JAVA軟件，按照模糊評(píng)價(jià)原理編寫(xiě)計(jì)算機(jī)代碼，只需輸入不同主體對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)，即可得出學(xué)生的最終實(shí)習(xí)成績(jī)。

結(jié)語(yǔ)

本研究基于層次分析法(AHP)綜合確定地質(zhì)實(shí)習(xí)的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定各指標(biāo)的權(quán)重并且通過(guò)一致性檢驗(yàn)，確保各個(gè)指標(biāo)重要程度占比合理科學(xué)。運(yùn)用模糊評(píng)定方法，將實(shí)習(xí)成績(jī)劃分為優(yōu)秀、良好、一般、及格、不及格五個(gè)等級(jí)，從實(shí)習(xí)自評(píng)，小組評(píng)定及指導(dǎo)老師評(píng)定三方面綜合評(píng)價(jià)，克服了評(píng)價(jià)主體的單一性和主觀性，很大程度上保證了評(píng)定的客觀性。

不同實(shí)習(xí)課程的實(shí)習(xí)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建以及各個(gè)指標(biāo)的重要程度占比可能存在差異，采用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法的客觀性在于各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)程度所占權(quán)重均通過(guò)一致性檢驗(yàn)，這對(duì)不同的實(shí)習(xí)科目以及在其他實(shí)踐教學(xué)課程綜合評(píng)價(jià)具有一定的推廣意義。