新工科教学质量AHP－FCE综合评价方法实践研究

[摘 要]新工科课程设置强调实践性教学环节和教学效果，引入科学的评价方法并以教学效果引领大学课程设置。文章探讨了AHP（层次分析法）—FCE（模糊综合评价法）建模过程和评价指标设置，并采用AHP—FCE综合评价法对高校机械制造专业基础课程课堂教学质量进行评价，证实了AHP—FCE综合评价法的可操作性和普适性。

[关键词]新工科课程;教学评价;层次分析法;模糊评价法

[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）07-0102-03

2016年6月国际工程联盟接纳中国为《华盛顿协议》正式成员[1]。2017年2月，教育部发布开展“新工科”研究与实践项目建设[2]。因此，近年来“大工程观”CDIO模式、“回归工程实践”运动和OBE成果导向教育等教学理念广泛应用于高等教育课程体系的重构[3-4]。而基于“能力本位教育观”，素质付诸实践就表现为能力，实践能力构成工程教育的支撑体[5]。课堂教学实践性环节的引入和教学效果的“快速、准确、有效”评价，是“柔性培养方案”和“持续改进”的基础[6]。

教学效果的评价具有一定的不确定性，受到（教与学）人、教学内容组织以及教学方式等因素的综合影响，涉及因素集、评价集以及权重指标的确定。将研究对象影响因素构建成递阶层次结构的AHP层次分析法，有利于确定不同层次影响因素的权重;运用模糊集合变换实现综合评判的FCE法，适合于不确定性非线性问题的评价，通过模糊运算法则得到可类比的量化结果[7]。因此，AHP-FEC综合评价法可适用于对教学质量的量化评价[8]。本文的目的在于分析讨论AHP-FCE综合评价模型的构建过程及其在机械制造专业基础课程教学效果评估中的应用。

一、AHP—FCE混合评价模型的构建

AHP—FCE综合评价模型由AHP（层次分析法）和FCE（模糊综合评价法）两部分构成，见图1。AHP是将一个复杂的问题通过分解—比较—综合确定研究对象组成要素的层次排序（权重）。分解过程为定性分析，比较过程是判断两两要素的重要性，综合过程是注重逻辑推理。层次的构建体现了定性与定量的有机结合。FCE是以隶属度来描述模糊界限，将模糊性的定性问题转化为定量计算。通过层次分析法构建评价系统的结构层次，用模糊理论统计评价结果评判或决策。

[AHP-FCE混合评价法][AHP层次分析法][层次结构模型][建立因素集评语集][FCE模糊综合评价法][定性描述][定量计算][构建判断矩阵][求解权向量集][一致性检验][构建权重集][构建模糊评价矩阵][计算模糊评价集][定性描述][定量计算][最终量化评价结果]

（一）AHP层次分析法

AHP层次分析法步骤：构建层次结构模型，构建判断矩阵，求解权向量集，一致性检验。

首先，构建层次结构模型。将复杂问题分解成多级层次结构，见图2。依据问题的属性关系，上级层对下级层起支配作用。一般情况下，层数没有限制，同一层的元素不能超过9个。

其次，构建判断矩阵。每个二级指标在与之对应的一级指标中所占的比重并不一定都是相同的，当同一级指标过多时，指标权重的判断采取两两对比的方式进行。设现在要对比n个C1支配下的C11，C12 ，…，C1n分配权重。对于两个指标C1i 和C1j，取[Cij=c1ic1j]表示它们重要性之比，全部比较结果用判断矩阵[C=（cij）n×n]表示。

再次，求解权向量集。通过求解判断矩阵的最大特征值的特征向量，获得各指标的权重。按列归一化，得[C=（cij）]，[cij=ciji=1ncij]，[i]，j=1，2，…，n;按行相加，得[W=[w1，w2，…，wn]T]，[wi=i=1ncij];第二次归一化，得[W=[w1，w2，…，wn]T]，[wi=wii=1nwi]。

最后，一致性检验。计算判断矩阵的最大特征值[λmax]：[λmax=1ni=1nj=1naijwjwj];计算CI（一致性指标）：[CI=λmax-nn-1]。

（二）FCE模糊综合评价法

FCE模糊综合评价法的基本步骤：建立评价因素集，确定评语集，建立权重集，构建模糊评价矩阵，计算模糊评价集。

评价因素是指评价对象所拥有的所有一级指标和二级指标（见图2），[C1=C11，C12，C13];[C2=C21，C22，C23];[C3=C31，C32，C33]。评语集[V=V1，V2，V3，V4，V5=A，B，C，D，E]，其中A、B、C、D、E所对应的分值见表1。

模糊评价矩阵是由单因素模糊评价集合所组成的综合评价矩阵。因素集中第[ i ]个指标对评价集中第j个元素的隶属度为[ rij ]。通过对问卷结果进行分析统计，可建立各层模糊评价矩阵R：

[R=r11r12r21r22…r1mr2m⋮⋱⋮rn1rn2…rnm]

[rij=第i个指标选择vt等级的人数参与评价的总人数]，[t=1，2，3，4，5];[i=1，2，3，…，n];[j=1，2，3，…，m]。

求得权重集W和模糊评价矩阵R后，从最底层开始，逐层进行模糊计算，其计算公式为：

[S'=W*R=s1，s2，s3，…，sn]

利用公式[S'=S'ii=1nS'i]对[S']进行归一化处理。

二、AHP—FCE混合法教学效果评价

以机械制造专业基础课程为例，运用AHP-FCE混合法进行教学效果综合评价的实施步骤如下。

一是构建层次分析模型。确定目标层（教学效果评价）、准则层（学生评议、教师自评、和督导组评议三个一级指标）、方案层（二级指标）。具体的评价指标设置见表2。

二是由课程组经讨论确定评定指标权重。采用层次分析法构建判断矩阵，求解权向量和一致性检验。计算结果如下：

三是根据表2制得FCE测评表，基于FCE法构建各评价集的隶属度矩阵，将学生评价、专家评价和教师自评的结果综合起来，最终计算结果：[F=Y*N=88×0.4084+80×0.4336+65×0.1152+54×0.0224+45×0.0204=80.2428]。

三、结论

AHP-FCE混合评价法是一种定性描述与定量分析相融合的评价方法，层次分析将问题分解成多项指标，模糊算法将评价对象转化成一个可以计算的数学模型。针对机械制造专业基础课程教学中关注的工程意识，对教学评价指标进行合理设置引导教学改革。AHP-FCE混合评价法为实现“新工科”培养目标及其效果的及时评价提供了具有良好操作性的方法，对于课堂教学效果从教学内容、教学方法的综合评价具有一定的普适性、客观性和可信度，为教学内容优化提供科学的依据。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张博，宋建萍. “工程教育专业认证”背景下机械设计制造及自动化专业人才培养模式研究[J].集宁师范学院学报，2017（6）：98-100.

[2] 夏博，胡雪，曾海峰，等. 基于“新工科”项目的机械工程控制基础课程的教学探索与启示[J].高教学刊，2019（14）：11-13，17.

[3] 张英 叶民. 基于CDIO理念我国机械设计制造及其自动化专业本科课程体系研究[M].浙江大学硕士学位论文，2014.

[4] 王红军. 基于工程教育专业认证OBE理念的毕业要求达成度评价解析[J].教育现代化，2017（49）： 162-166.

[5] 张继红，常思亮.教学型大学工科专业学生实践教学模式研究：湖南工业大学“机械设计制造及其自动化专业”案例研究[M].湖南师范大学硕士学位论文，2008.

[6] 张瑞 杜震宇.工程教育专业认证（评估）的推进策略：基于1992-2018年通过工程教育认证（评估）专业的数据分析[J].中国高校科技，2019（5）：34-37.

[7] 潘铭志，田园，许昕，等.高速自动机AHP模糊综合评估方法[J].火炮发射与控制学报，2016（3）：41-47.

[8] 叶磊，程林.基于AHP-FCE的高校网络教育信息系统评价[J].数码世界，2020（8）：212-214.