基于改进的FAHP的实验化学测评体系研究

聂丽华　林毅　冯辉荣　游秀花　蔡向阳

摘要：指出了评分体系制定的科学性、全面性、公平性与可操作性，将会对学生的学习兴趣、创新能力的培养、动手能力的提高、积极性的调动等方面产生重要影响。利用改进的模糊层次分析法（FAHP），对已有的实验化学测评体系进行了改进，运用三标度法，确定了各评价指标对于评价目标的影响程度，制定出了较符合实际情况、有利于学生培养的实验化学测评体系。

关键词：改进的FAHP；实验化学；评分体系；优化研究

中图分类号：G663.8文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0298—03

1引言

目前高校实验化学等实验类课程的评分体系主要依靠学生出勤情况，平时实验的完成情况以及期末考试的成绩作为评价标准，虽然能较简便地进行成绩的考评，但仍存在较大的全面改进空间。现有测评体系尚须加强对综合性、研究性试验的引导，在重点考核学生对综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力方面还有待研究[1]。在现有的测评体系下，尚无法充分调动学生的积极性，学生更多的是被动的接受知识，缺乏主动性，在平时实验环节更是依葫芦画瓢，按老师的提示进行机械式的操作，没有完全发挥出实验化学课程应有的对学生创新能力、动手能力以及发现问题与解决问题能力培养的作用。因此，很有必要探索新型实验化学评分体系进行全面合理测评。

从系统工程的角度看，评分体系是一个由多因素、多环节构成的有机系统综合作用的结果。它关系着学生的成长与课程发展的未来。那么如何制定出一个合理有效的评分体系就显得十分重要。传统的评分体系的权重配比主观性较强，不同的老师给出的权重往往不同，并且缺乏全面的科学依据。本文通过特尔斐法[2]，咨询一组系统担任《实验化学》课程的教授、副教授及高级实验师组成的专家意见，并结合大范围学生调查问卷分析，应用数学模型定量分析实验化学测评体系的各指标权重，引入的改进模糊层次分析法（improved fuzzy AHP method，简称improved FAHP），是处理多因素综合影响评价的实用方法，将更好地优化实验化学测评体系的有效性、全面性与科学性。

2改进的模糊层次分析法原理

2.1传统的模糊层次分析法

层次分析法（AHP）是一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法[3]。它被广泛应用于经济、社会、管理等各个领域的决策与分析中，对这些领域的改善与发展产生了深远的影响。改进的模糊层次分析法（FAHP）减少了计算量，并且能保持研究精度[4]。因此，本文采用改进的模糊层次分析法以期提高各指标权重配比的准确性。

2.2改进的模糊层次分析法的原理及应用步骤

改进的模糊层次分析法的原理及步骤如下[5-7]。

3改进的模糊层次分析法在改革评分体系上的应用

3.1层次结构模型的建立

确立层次结构模型是应用改进的模糊层次分析法的关键。为了对实验化学评分体系进行深层次的改进，本文所用的层次结构模型分为4层：第一层为目标层。即本文待解决问题的目标——改进实验化学的评分体系。第二层表示为了达到目标我们所需采取措施的中间环节，称为准则层。在综合考虑各因素后，本文将平时成绩与期末成绩作为改进实验化学评分体系的准则。第三层表示针对准则层的多个评价方案，称为方案层。不同的准则对应着不同的方案。

第四层表示针对各个方案的评价指标。为了尽可能明确的表示改进后的评分体系，本文对评价指标进行了尽可能的细化，同时，利用特尔斐法[2]，我们还向有丰富实验化学课程教学经验的7位专家进行了咨询（包括厦门大学、福州大学、福建农林大学的教授2名，副教授3名，高级实验师2名），将实验化学理论考试结合入化学课程中，突出实验综合能力考核，实行无纸化考试，并向以上3所学校的12个班的360名学生进行了问卷调查，通过最权威、最专业的专家教学角度与学生为本的学生求学角度对实验化学测评体系进行权重配比。具体的指标见图1。

3.2改进模糊层次分析法的计算

通过分析与整理上述7位专家及360名学生的咨询意见，对目标层（第一层）与准则层（第二层），即A-Bi作因素间的两两比较判断，比较因素间的重要性，则得到优先判断矩阵。为简化计算，将7位专家所得的优先判断矩阵对应的因素与360位学生的优先判断矩阵对应的因素进行各点一半进行平均简化，形成一个标度。

3.3改进的fuzzy-AHP与传统AHP计算结果比较

用改进的fuzzy-AHP与传统AHP对实验化学评分体系进行权重计算，其结果如表2所示。通过表2我们可以得知对于同一个因素，两种算法存在着不同程度的偏差。

例如，对于D16与D18的计算，利用改进的fuzzy-AHP计算，两者之间权重的差值为0.1949，而利用传统AHP计算，两者之间权重的差值为0.4608。诚然，如今无论是社会还是学校都在极力倡导创新意识，但是，操作能力是创新的基础，在评分体系当中不能过分的突出创新能力的培养，而忽视了对基本动手能力培养的引导。

以上的例子只是两种方法进行比较的一个缩影，但是我们依然能够明显的看出改进的fuzzy-AHP计算的权重更符合评价人员对问题的理解。证明了该方法在确定实验化学评分体系各因素指标权重时的有效性与优越性。

3.4具体措施

3.4.1明确实验化学综合培养目标

指标的建立是为了改革实验化学实验评分体系，使其具备一定的科学依据，提高其合理性与实用性，进而为培养综合能力全面发展的学生奠定基础。从表2可知，全面反映实验化学的综合测评体系包含6个三级指标，29个四级指标，能较全面反映学生的实验化学综合能力，其中D2、D16、D19、D22、D28主要体现了四个能力的培养：动手能力，设计能力，创新能力，综合分析能力。而要实现这些能力的培养，除了要有指标分配的合理性之外，更需要具体措施的实施，并具有可操作性。endprint

3.4.2计算机编程，分组监管，提高可操作性

通过对表2中的29个具体指标，可设计计算机管理与计算程序，由学生分组（根据实际情况，若干人一组）录入测评体系系统中，要求学生进行注册管理，并由学生两名组长进行录入校对，教师进行审核通过。电脑可自动生成测评成绩数据，并可导出学生成绩，便于实现简便管理，改进的方法与传统的AHP方法得到的权重比较见表1。

2014年9月绿色科技第9期表1改进的与传统的AHP方法得到的权重比较

二级指标

（3个）1权重改进fuzzy-AHP1AHP1三级指标

（9个）1权重改进fuzzy-AHP1AHP1四级指标

（39个）1权重改进fuzzy-AHP1AHPB1平时分10.450010.25001C11

4结语

（1）评分体系起到导向性作用，评分体系的建立综合考虑各种因素的作用，使教学与实践有机结合，与时俱进，便于学科前沿内容与学生创新试验相渗透，评价指标能较好地体现定性与定量测评的关系，把定性指标定量化，可构建基础-综合-设计三层次实验体系，切实提高人才培养质量[8，9]。

（2）实验化学是一门实践性很强的课程，它能够有效地培养学生的综合能力。在原有的评分体系上，通过改进的模糊层次分析法对实验化学评分体系各指标权重的分析，能综合反映学生的总体能力与综合表现[10～13]。现强调以下3个结论。

首先，创新能力的培养应当作为实验化学课程培养的首要任务。与以往较片面的评分体系相比，我们要将更多的精力投入到诸如创新性实验等能够促进学生培养创新性思维的方面上来。学生的压力更小，但实践的机会更多，不用靠死记硬背来完成实验化学考试。

其次，动手能力的培养应当作为实验化学课程培养的核心。社会需要的是能够为社会创造价值的人，而对于工科生来说，动手能力则是决定工科生未来走向的一个重要因素。评分体系更应该向这方面倾斜。当然，协作能力，组织能力等都是学生能力的重要体现，均能在指标中有所体现，就不在此一一阐述了。

第三，发现与解决问题能力应当作为实验化学课程培养的重中之重。钱学森先生曾说过，发现与提出问题往往比解决问题更重要。发现问题，提出问题，并有效解决问题的能力，无论是在生活还是学习工作中，这一能力都不可或缺。

参考文献：

[1] 方能虎，陈虹锦，李世雄，等.基础实验化学教学体系的改革和探索[J].实验室研究与探索，2003，22（3）：21～22.

[2] 周新年，冯辉荣，周成军.科学研究与学术论文的选题方法及课题构思[J].中国研究生，2012（7）：32～35.

[3] 王连芬，许树柏.层次分析法引论 [M].北京：中国人民大学出版社，1990.

[4] 康颖，薛连清.改进的模糊层次分析法在综合水价确定中的应用[J].节水灌溉，2008（1）：38～40.

[5] 滕继东，项梦杰，李苏，等.改进的模糊层次分析法确定地质灾害危险性评价指标权重的研究[J].安徽农业科学，2008，36（1）：22～23.

[6] 康钦容，唐建新，张卫中.改进模糊层次分析法在滑坡治理方案优化中的应用[J].重庆大学学报：自然科学版，2010，33（9）：98～103.

[7] 赵又群，刘英杰.基于改进模糊层次分析法的汽车操纵稳定性主观综合评价[J].中国机械工程，2013，24（18）：2519～2523.

[8] 任金波，张翔.《机械原理》与《机械设计》实验教学改革实践[J].福建农林大学学报：哲学社会科学版，2011，14（03）：108～111.

[9] 李克华，易洪潮，郭麦成.实验化学课程体系的构建与实施[J].化学工程与装备，2011（6）：235～236.

[10] 聂丽华，陈华，冯辉荣.试析传统教学与多媒体教学的优势互补[J].福建农林大学学报：哲学社会科学版，2006，9（6）：88～90.

[11] 冯辉荣，周新年，张正雄，等.试论教学大纲、授课教案和讲稿的改革与实践[J].福建农林大学学报：哲学社会科学版，2010，13（3）：102～105.

[12] 闫凯，朱波，池红岩，等.大学物理实验课教学模式、方法、手段改革与实践[J].实验实践教学，2013（285）：89～90.

[13] 王新荣，张霞，李小海，等.高等理工科课程教学方法及教学手段改革研究[J].中国电力教育，2013（2）：110～111.endprint

3.4.2计算机编程，分组监管，提高可操作性

通过对表2中的29个具体指标，可设计计算机管理与计算程序，由学生分组（根据实际情况，若干人一组）录入测评体系系统中，要求学生进行注册管理，并由学生两名组长进行录入校对，教师进行审核通过。电脑可自动生成测评成绩数据，并可导出学生成绩，便于实现简便管理，改进的方法与传统的AHP方法得到的权重比较见表1。

2014年9月绿色科技第9期表1改进的与传统的AHP方法得到的权重比较

二级指标

（3个）1权重改进fuzzy-AHP1AHP1三级指标

（9个）1权重改进fuzzy-AHP1AHP1四级指标

（39个）1权重改进fuzzy-AHP1AHPB1平时分10.450010.25001C11

4结语

（1）评分体系起到导向性作用，评分体系的建立综合考虑各种因素的作用，使教学与实践有机结合，与时俱进，便于学科前沿内容与学生创新试验相渗透，评价指标能较好地体现定性与定量测评的关系，把定性指标定量化，可构建基础-综合-设计三层次实验体系，切实提高人才培养质量[8，9]。

（2）实验化学是一门实践性很强的课程，它能够有效地培养学生的综合能力。在原有的评分体系上，通过改进的模糊层次分析法对实验化学评分体系各指标权重的分析，能综合反映学生的总体能力与综合表现[10～13]。现强调以下3个结论。

首先，创新能力的培养应当作为实验化学课程培养的首要任务。与以往较片面的评分体系相比，我们要将更多的精力投入到诸如创新性实验等能够促进学生培养创新性思维的方面上来。学生的压力更小，但实践的机会更多，不用靠死记硬背来完成实验化学考试。

其次，动手能力的培养应当作为实验化学课程培养的核心。社会需要的是能够为社会创造价值的人，而对于工科生来说，动手能力则是决定工科生未来走向的一个重要因素。评分体系更应该向这方面倾斜。当然，协作能力，组织能力等都是学生能力的重要体现，均能在指标中有所体现，就不在此一一阐述了。

第三，发现与解决问题能力应当作为实验化学课程培养的重中之重。钱学森先生曾说过，发现与提出问题往往比解决问题更重要。发现问题，提出问题，并有效解决问题的能力，无论是在生活还是学习工作中，这一能力都不可或缺。

参考文献：

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[11] 冯辉荣，周新年，张正雄，等.试论教学大纲、授课教案和讲稿的改革与实践[J].福建农林大学学报：哲学社会科学版，2010，13（3）：102～105.

[12] 闫凯，朱波，池红岩，等.大学物理实验课教学模式、方法、手段改革与实践[J].实验实践教学，2013（285）：89～90.

[13] 王新荣，张霞，李小海，等.高等理工科课程教学方法及教学手段改革研究[J].中国电力教育，2013（2）：110～111.endprint

3.4.2计算机编程，分组监管，提高可操作性

通过对表2中的29个具体指标，可设计计算机管理与计算程序，由学生分组（根据实际情况，若干人一组）录入测评体系系统中，要求学生进行注册管理，并由学生两名组长进行录入校对，教师进行审核通过。电脑可自动生成测评成绩数据，并可导出学生成绩，便于实现简便管理，改进的方法与传统的AHP方法得到的权重比较见表1。

2014年9月绿色科技第9期表1改进的与传统的AHP方法得到的权重比较

二级指标

（3个）1权重改进fuzzy-AHP1AHP1三级指标

（9个）1权重改进fuzzy-AHP1AHP1四级指标

（39个）1权重改进fuzzy-AHP1AHPB1平时分10.450010.25001C11

4结语

（1）评分体系起到导向性作用，评分体系的建立综合考虑各种因素的作用，使教学与实践有机结合，与时俱进，便于学科前沿内容与学生创新试验相渗透，评价指标能较好地体现定性与定量测评的关系，把定性指标定量化，可构建基础-综合-设计三层次实验体系，切实提高人才培养质量[8，9]。

（2）实验化学是一门实践性很强的课程，它能够有效地培养学生的综合能力。在原有的评分体系上，通过改进的模糊层次分析法对实验化学评分体系各指标权重的分析，能综合反映学生的总体能力与综合表现[10～13]。现强调以下3个结论。

首先，创新能力的培养应当作为实验化学课程培养的首要任务。与以往较片面的评分体系相比，我们要将更多的精力投入到诸如创新性实验等能够促进学生培养创新性思维的方面上来。学生的压力更小，但实践的机会更多，不用靠死记硬背来完成实验化学考试。

其次，动手能力的培养应当作为实验化学课程培养的核心。社会需要的是能够为社会创造价值的人，而对于工科生来说，动手能力则是决定工科生未来走向的一个重要因素。评分体系更应该向这方面倾斜。当然，协作能力，组织能力等都是学生能力的重要体现，均能在指标中有所体现，就不在此一一阐述了。

第三，发现与解决问题能力应当作为实验化学课程培养的重中之重。钱学森先生曾说过，发现与提出问题往往比解决问题更重要。发现问题，提出问题，并有效解决问题的能力，无论是在生活还是学习工作中，这一能力都不可或缺。

参考文献：

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[6] 康钦容，唐建新，张卫中.改进模糊层次分析法在滑坡治理方案优化中的应用[J].重庆大学学报：自然科学版，2010，33（9）：98～103.

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[8] 任金波，张翔.《机械原理》与《机械设计》实验教学改革实践[J].福建农林大学学报：哲学社会科学版，2011，14（03）：108～111.

[9] 李克华，易洪潮，郭麦成.实验化学课程体系的构建与实施[J].化学工程与装备，2011（6）：235～236.

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[11] 冯辉荣，周新年，张正雄，等.试论教学大纲、授课教案和讲稿的改革与实践[J].福建农林大学学报：哲学社会科学版，2010，13（3）：102～105.

[12] 闫凯，朱波，池红岩，等.大学物理实验课教学模式、方法、手段改革与实践[J].实验实践教学，2013（285）：89～90.

[13] 王新荣，张霞，李小海，等.高等理工科课程教学方法及教学手段改革研究[J].中国电力教育，2013（2）：110～111.endprint