基于模糊综合评价模型的空间信息技术实践教学评价

杭艳红,侯淑涛,索志林,姜　芸,卢　贺,高君峰

(东北农业大学 资源与环境学院,黑龙江 哈尔滨 150030)



基于模糊综合评价模型的空间信息技术实践教学评价

杭艳红,侯淑涛,索志林,姜芸,卢贺,高君峰

(东北农业大学 资源与环境学院,黑龙江 哈尔滨 150030)

结合东北农业大学土地资源管理专业空间信息技术实践教学的特点，建立“夯实基础实践能力、强化3S集成技术能力和提高综合实践能力”的空间信息技术实践教学课程体系。为客观评价实践教学实施效果，以学生、教师、教学环境等为对象构建了评价指标体系，运用模糊综合评价FCE模型评价实践教学水平。结果表明：该专业空间信息技术实践教学分值为80.90分，总体水平良好。其中“专业能力”和“实践能力”分值分别为85.84和84.79，反映出学生具有较扎实的专业基础和较高的实践综合素质；“就业能力”与“教师综合水平”得分分别为79.63和79.16，表明教师专业素质和实习实践是影响学生社会能力和职业发展的关键因素之一。“创新能力”和“教学环境水平”得分为68.19和63.58，表明近年来学校教学设备更新速度缓慢，硬件投入不足，也是提升实践教学水平的瓶颈。评价结果为提高土地资源管理专业空间信息技术实践教学质量提供借鉴。

空间信息技术；实践教学；课程体系；指标体系；模糊综合评价；土地资源管理

DOI号：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0079

伴随信息化产业的发展，空间信息技术发展日新月异。以3S技术为核心的空间信息技术，在资源环境调查评价、土地信息、精准农业、城市规划、灾害预警、国情监测、智慧城市等方面得到广泛应用，并成为信息化社会建设不可或缺的高新技术[1-3]。土地资源管理学科是以土地规划为主体、以空间信息技术为手段的多学科交叉与联系的综合性学科，空间信息技术实践教学是土地资源管理专业教学体系的重要组成部分。

实践教学是培养学生综合实践能力和素质的重要教学环节，科学的实践教学体系不仅对人才培养具有导向功能、激励功能、改进功能、决策功能，也是考察实践教学成果最有效的方法。目前已有一些学者针对实践教学体系建设做了大量研究，葛高丰、程朋根等从多个方面探讨了实践教学评价体系[4-6]；姚小云、黄迪民、周向红[7-9]等人采用层次分析、模糊综合评价等方法定量地分析了实践教学效果。但土地资源管理专业实践教学研究大都基于宏观视角分析，实践教学水平定量评价的缺失，不利于空间信息技术实践教学问题的诊断及教学水平提升。模糊综合评价是一种基于模糊数学理论，通过对多指标模糊子集隶属度的评价把定性评价转化为定量分析。本文利用模糊综合评价FCE(Fuzzy Comprehensive Evaluation)模型，将定性问题转化为定量化处理，通过建立一套较为完整的指标体系，准确、客观、公正、科学地评价空间信息技术实践教学水平，诊断障碍因素，为进一步推进专业的实践教学建设，提升学生对国土信息化建设的空间信息技术发展的适应能力提供借鉴。

一、东北农业大学土地资源管理专业空间信息技术实践教学建设情况

1956年东北农学院成立了我国第一个土地规划与利用专业，50多年来为国家经济建设与发展培养了大批土地利用与管理专门人才。20世纪90年代以来，学校土地资源管理专业紧跟国土资源管理发展对土地信息技术人才的需求，在地图学、测量学、控制测量学基础上，在农业院校中率先开设了CAD绘图技术、大比例尺数字测图技术、摄影测量学、遥感技术(RS)、地理信息技术(GIS)、全球定位系统(GPS)、现代地籍测量等空间信息技术课程。21世纪初，专业建设依托教育部、黑龙江省教育厅等项目，提出并实施“模块化”课程体系，形成了以“3S”技术为核心的空间信息技术特色课程体系，使学校土地资源管理专业的“3S”类课程设置体系化、系统化；同时不断开展空间信息技术实践教学体系创新研究，利用中央专项基金、黑龙江省重点本科建设契机，建设了国内先进的“3S”实验室和土地信息技术实验室；在东北农业大学阿城基地建立了“3S”综合实习、土地资源调查评价、综合地籍调查、土地利用规划设计、村镇规划设计、土地整治工程设计的综合性实习实训基地，与黑龙江省国土资源勘测规划院、黑龙江省国土厅土地利用监测中心、黑龙江省测绘局、黑龙江时代地产评估公司等国土资源相关部门建立了产学研一体化毕业实习实训基地，搭建了全方位的实践教学平台。进而形成了以“夯实基础实践能力、强化‘3S’集成技术实践能力、培养综合实践能力”为目标的空间信息技术实践教学课程体系(见图1)。

图1基于“三大能力”的空间信息技术课程体系架构

定量评价实践教学质量对人才培养具有导向和激励功能，对实践教学建设与完善具有改进和决策支持作用。本研究基于国土资源信息化建设对土地资源管理专业人才需求的现实价值视角，运用模糊综合评价FCE模型开展空间信息技术实践教学实施过程和效果的评价，诊断其存在的问题，旨在为提高土地资源管理专业实践教学水平及创新实践教学机制提供依据。

二、基于模糊综合评价FCE模型的实践教学评价

(一)评价指标体系构建

实践教学评价体系是一个复杂的教学系统，评价体系的架构和评价指标的设置要符合国土资源信息化建设对土地资源管理人才培养的现实需求。本文充分考虑实践教学效果的系统因素，依据科学性、系统性、综合性、实践性和创新性原则，以实践教学为突破口，以强化实践教学为着力点，以学生、教师、教学环境等为对象，在调查研究和专家论证的基础上，构建基于以专业能力、实践能力、创新能力、就业影响力、教学环境条件、教师综合水平为6大准则、共22个指标的空间信息技术课程实践教学评价指标体系(见表1)。基于该体系，设计了实践教学效果调查问卷，对已毕业且从事相关工作的学生发放200份网络调查问卷，收回有效问卷186份，问卷统计各指标结果如表1所示。

(二)确定评语集

首先，将评价对象集A={空间信息技术实践教学水平评价}的评语集设定为4个等级，其对应的实践教学效果向量及分数为：V={V1，V2，V3，V4}={优，良，中，差}，其中，优：100≥V≥90；良：90>V≥80；中：80>V≥70；差：V<70。

其次，构造评价因子集U={U1，U2，U3，U4，U5，U6}={专业能力，实践能力，创新能力，就业影响力，教学环境条件，教师综合水平}，指标层的22个评价指标用指标集Ui={Ui1，Ui2，…，Uij}表示，i=(1，2，3，4)。

(三)确定指标权重

本文采用层次分析法(AHP)确定指标权重，其中准则层和指标层指标权重分别为：W=(W1，W2，W3，W4，W5，W6)，Wi=(Wi1，Wi2，Wij)，i=(1，2，3，4)，各指标权重结果如表1。

表1　空间信息技术实践教学评价指标及权重

(四)多级模糊综合评价

根据构造的评语集、评价指标集对被评价对象逐个进行评判，通过单因素评判确定被评判对象对各等级模糊子集的隶属度，进而得到模糊评价矩阵R。以准则层“专业能力”的4个指标为例，对评价结果每一项按不同等级归一化后得到模糊评价矩阵R1

以此类推，得到其他准则层下指标的模糊评价矩阵R2，R3，R4，R5，R6。

通过权重分配向量W与评价矩阵R的模糊变换得到模糊评判集B，即B=W·R。式中“·”为综合评判合成算子，笔者采用合成算子M(·，+)，其运算公式为：

“专业能力”的4个指标的权重为W1=(0.07360.17150.47090.2840)，将W1与模糊评价矩阵带入模糊评判集的公式B1=W1·R1。计算结果为：B1=(0.79070.16000.04460)

同理，按上述方法计算的其他指标层以及准测层的模糊评判集结果为：

B2=(0.76220.18980.01970.0257)

B3=(0.25400.21000.44400.0980)

B4=(0.65840.11970.15670.0662)

B5=(0.25260.22100.28100.2470)

B6=(0.60360.11580.26040.0174)

B=(0.66280.17050.11750.0471)

(五)实践教学综合分值及等级评定

采用“模糊向量单值化”法计算综合分值M。该方法是先给评语集赋值V=(V1,V2,…,Vn)=(90756030)T，然后直接用公式求出综合评价值M，计算公式为：

式中，k为待定系数，一般取1或 2，目的是控制较大的B1所起的作用。

M=B·V

根据以上数据,得出各个评价指标的最终量化分值为：

MA=B·V=(0.66280.17050.11750.0471)·(90756030)T=80.90

M1=B1·V=(0.79070.16000.04460.0000)·(90756030)T=85.84

M2=B2·V=(0.76220.18980.01970.0257)·(90756030)T=84.79

M3=B3·V=(0.25400.21000.44400.0980)·(90756030)T=68.19

M4=B4·V=(0.65840.11970.15670.0662)·(90756030)T=79.63

M5=B5·V=(0.25260.22100.28100.2470)·(90756030)T=63.58

M6=B6·V=(0.60360.11580.26040.0174)·(90756030)T=79.16

三、实践教学评价结果分析

空间信息技术实践教学总得分为80.90分，表明该校该专业的实践教学体系较为完善，实践教学水平良好。

“专业能力”分值为85.84，为六项准则指标中的最高分，其中“基础理论与专业知识”教学效果最好，“空间信息技术软件”和“专业知识整合能力”次之，“专业兴趣培养”最差。在空间信息技术实践教学过程中，学生具备较深厚的专业理论知识，但对专业深度学习的兴趣度不高，在未来的教学过程中，需进一步加强专业兴趣的培养，激发学生的学习热情。

“实践能力”得分为84.79分，表明该校空间信息技术实践教学体系对学生专业能力与综合实践能力的培养达到了一定的高度，学生具有较扎实的专业基础、较高的综合实践素质。其中，“实践能力”测评中“3S综合实习”和“数据库软件操作”教学效果较好，“测绘实习”和“土地利用规划实习”次之，“软件的设计与二次开发”效果最差。实践教学的“测绘实习”、“3S技术集成实习”、“综合地籍实习”等大型综合实习与实训，使学生掌握了数据采集、数据处理、数据库建设的各环节，熟练地掌握空间信息技术数据采集、处理及数据库建设技术与方法，熟练掌握CASS、ARCGIS、MAPGIS 、ERDAS、ENVI、ARCGIS软件的操作及空间分析与评价，提升了学生专业知识的整合能力和解决问题能力。但学校空间信息技术课程中对软件设计与二次开发涉及较少，因此教学效果较差，未来应增加软件设计及二次开发方面相关选修课程，引导感兴趣的同学参与ARCGIS、ENVI的二次开发，为学生就业提供多路径选择；土地利用规划实习中，加强土地利用规划案例积累，加强新时期国土空间规划与多规合一等新时期土地利用规划热点问题研讨，提升学生土地利用规划实践水平。

“就业影响力”与“教师综合水平”的得分分别为79.63和79.16，说明该校的师资力量较好，任课教师均具有较强的专业素质与实践能力，这为培养较高专业素养学生奠定了良好的基础。“就业影响力”中“快速适应社会能力”和“社交能力”较强，说明教师在教学中，能够结合空间信息技术的发展态势在实践中加以引导，提升了学生快速适应社会能力。但“就业意向”不太明确，一是土地资源管理专业的交叉性、综合性决定的，在教学过程中培养学生制定个人就业方向，强化兴趣与能力的培养，提升就业精准度。二是该专业年均招生180人，远远大于社会需求，需要大幅度缩减招生规模。

“创新能力”和“教学环境条件”这两项得分低，分值分别为68.19和63.58，说明该校该专业在学生创新能力的培养与教学环境水平的建设最为薄弱。在创新能力培养上，学校在组织开展学术创新活动，鼓励学生参加创新实践项目的同时，教师应加强对学生创新意识的培养，鼓励学生参与科研项目，培养学生研究性和创新型思维能力。“教学环境条件”建设可以看出，学校对专业实践基础设备和基地建设基本可以保证基础实验器材的质量与数量，但现代测绘技术发展的新型仪器设备，如电子水准仪、三维激光扫描仪空白，高端全站仪、RTK设备等仍十分欠缺，这与该校为欠发达地区的地方性农业院校有关，师资队伍年龄结构存在老化问题，地方政府、学校财力投入不足，实验室仪器设备建设资金投入可持续性弱。在设备资金难以大量投入的短时期内，需要不断加强校外实习基地建设，利用外部基地的生产与科研丰富和拓展实践教学内容，使学生及时了解最新土地利用管理前沿动态，促进专业与学科的建设与发展。

四、结语

教育教学改革的根本目的是提高人才培养质量，完善的土地资源管理专业空间信息技术实践教学课程体系建设能够有助于培养学科基础扎实、实践能力强、具有自我学习能力和创新精神的高质量土地资源管理专业型人才。近年来，学校基于“三大能力”培养目标的实践教学体系建设与实施，夯实了学生实践能力，培养了学生专业学习的前瞻性，提升了学生对社会空间信息技术发展的适应能力、就业竞争力，初步形成了与“数字国土”建设相符合的土地资源管理专业特色，对土地资源管理重点本科专业建设起到了一定的推动作用。

基于FCE模型的空间信息技术实践教学效果评价，评价结果不仅直观地反映了该实践教学体系实施过程的优势与不足，有效地诊断出其问题症结所在，较好地解决了教学评价中模糊的、难以量化的问题，避免了单一定性评价的主观性，同时又体现了模糊推理和决策的合理性，为今后完善土地资源管理专业空间信息技术实践教学体系实施过程管理、提高教师的自我认知、改进体系建设的薄弱环节提供决策支持。

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(编辑：刘雪春)

2016-03-17

黑龙江省教育科学“十二五”规划课题(编号：GBC1214021)。

杭艳红(1969-)，女，黑龙江哈尔滨人，博士，副教授，主要从事土地利用管理研究。

G642.0

A

1008-6927(2016)03-0090-05