基于AHP的水文水资源工程专业综合能力考核研究

孔 珂，韩延成，庞桂斌，丛 鑫

济南大学 资源与环境学院， 山东 济南 250022

基于AHP的水文水资源工程专业综合能力考核研究

孔 珂，韩延成，庞桂斌，丛 鑫

济南大学 资源与环境学院， 山东 济南 250022

为在课程考试中对水文水资源工程专业学生的综合能力进行定量评定，本文提出了综合题题目设置的时效性、具体性和开放性三原则，并利用AHP方法建立了综合能力评价四层递阶层次模型，将难以直接量化的决策问题分解为较易量化的分指标评价问题。阐述了各指标的含义，给出了指标分值分配方法。该方法不仅能为评分提供细致可操作的规范，而且有助于发现学生综合能力培养中存在的问题，为改进教学提供思路。

专业课程；综合能力；定量评定，AHP。

一、问题的提出

当前我国高校的本科教学分为实践教学和理论教学两类。其中，实践类教学包括实验、实习、课程设计、毕业设计、论文等，是培养学生实践能力的主要途径，不仅各级主管部门在教学任务和学时上对其有明确的要求，而且相关从业者也为提高教学质量不断在教学内容和考核方式上进行探讨和改革[1-3]。然而，对于工科专业来说，在专业课的理论教学中，同样不能忽视学生的实践能力培养问题。因为工科的专业课程本身都有很强的实践性，比如水文及水资源工程专业的“水资源系统分析”、“水利经济”、“水资源利用”等专业课程，都与工程实际密切相关，教师在教学过程中不能局限于书面知识，而是应当注重理论与实践相结合，培养学生分析解决实际问题的综合能力，提高学生的专业素质。为此，除了对课堂授课进行合理设计之外，还应当在课程考试中对这一能力进行定量的评定，以便教师检验自己的教学效果，从而进一步提高教学质量。

在课程考试中进行综合能力考核是一个比较困难的问题。专业课考试一般采用闭卷百分制，综合能力考核题只占试卷的一部分。在这种情况下，授课教师不仅要设置合适的题目和分值，更要有合理的评分方法，尽量减少随意性。过于随意的评分首先对促进教学无益，其次也不符合教学规范。近年来，各高校都不断加强教学活动的制度建设，教师评卷都要遵守一定的规范。因此，虽然综合题的评分主要依赖教师的专业判断，但是教师也应当有相对明确细致的操作标准，做到灵活性和规范性兼顾。

二、题目的设置

水文及水资源工程专业的课程体系中包括“水力学”、“工程水文学”、“水文统计”等专业基础课和“水资源利用”、“水资源系统分析”、“水环境保护”等专业必修或选修课（各校略有不同）。专业基础课强调本专业的数理基础，考试中计算、推导的成分比较多，即使是综合性的题目，其评分标准也相对明确，教师容易把握尺度。专业课虽不如专业基础课严密，但综合性及应用性比较强，因此综合题多采用分析论述题的形式。这类题的自由度比较大，需要教师认真把握。在命题时，应该遵循时效性、具体性和开放性这三个原则。

1.时效性

时效性是指题目应当与现实紧密联系，虽然水资源短缺、水质恶化、泥沙淤积等问题一直是我国主要的水资源问题，但是由于地域的不同以及社会的发展，这些问题会呈现不同的形态。以山东省为例，随着南水北调东线的通水、小浪底水库调水调沙的运用、小型农水工程的铺开以及海绵城市的建设等等，山东省的水资源问题出现许多新特点、新问题。在教学中教师应当有针对性地给学生补充，引导学生对这些现实问题进行思考，培养其分析能力，在考试时，则可以根据这些问题命题。

2.具体性

具体性是指题目要有相对具体的内涵，外延不宜过大，比如《论述南水北调的意义》《分析我国水资源可持续利用存在的问题》等题目就不宜作为考试中的分析论述题，首先考试时的时间和篇幅都非常有限，不适合展开论述；其次，题目过大，学生反而难以运用专业知识去做具体分析，容易说一堆官话、套话，没有实际意义。

具体性和时效性是紧密相连的，教师在课堂注重补充新内容，考试时就可以将题目具体化。比如，平时给学生讲过济南市水资源供需情况、水利工程情况以及水资源长期规划，考试时就可以出《南水北调东线通水之后，如何对卧虎山水库进行优化调度》的题目。再如，平时介绍过山东省小型农田水利工程建设情况及存在问题，就可以考《如何促进小型农田水利工程的可持续良性发展》，等等。

3.开放性

开放性指题目应有一定的弹性，要给学生一定的发挥空间，不能限制太严。比如，给定某灌区的水土条件、作物类型、成本收益等约束，让学生建优化模型；或者给定某工程的计算期、投入产出、贴现率等条件，让学生做国民经济评价等。都过于具体化，属于计算题或者建模题，作为综合题则开放性不够。当然，开放也应当有所限制，避免涉及一些争议比较大的问题，比如长江三峡问题、怒江开发问题，等等。

三、评分方法

由于综合分析题具有开放性，所以没有标准答案，不能采用按要点得分的评分方法，只能依赖教师的专业判断。但是，评分毕竟需要一定之规，如何既保持开放性，又能细致而量化呢？本研究采用了层次分析法（AHP）来解决这一问题。AHP方法综合了定性分析与定量分析，计算简单，数学基础严密，在高等学校课堂质量评价、实习成绩评定、学生综合素质评价等方面都有所应用[4-8]。该方法首先把决策目标逐层分解，上层控制下层，形成递阶层次结构，然后从底层局部单目标开始，由下而上逐级递推，最后得到决策向量。

1.递阶层次结构

评分的目的是尽可能准确地反映学生的综合能力，在直接定量比较难把握的情况下，按照AHP方法，我们将直接定量决策问题逐级分解为较易量化的具体指标，即构建综合能力评价递阶层次模型（图1）。模型最高一级为目标层，即综合水平；第二层为指标层，反映综合能力的内涵，包括完成度、专业性和独立性；第三层为分指标层，分别对上一层的指标进行细化，包括针对性、充分性、条理性、专业表达、专业内容、模型量化以及新颖性和具体性；第四层为方案层，即评价对象，这里是学生答题，可不在模型中列出，如图1所示。

图1 递阶层次结构

2.指标的含义

（1）完成度。

完成度用以衡量学生能否完整地分析问题并顺利地表达出来，这里用三个分指标将其进一步具体化：针对性、充分性和条理性。针对性是要求学生按照题目要求答题，不能文不对题。这样要求的目的，一是有利于学生间的比较，二是避免学生用事先准备的内容生搬硬套。当然，我们鼓励学生自由发挥，不局限于条条框框，但是不能偏离太远。比如题目是《南水北调通水之后，如何进行南部山区的水资源管理》，学生可以从工程角度谈，也可以从调度角度谈，还可以从经济的角度谈，但是不能只讨论南水北调工程建设问题，也不能脱离引江水只讨论本地水资源问题。充分性是要求学生分析问题要有理有据，对自己提出的观点要用充足的事实、数据或推理做依据，不能只陈列观点，没有支撑。条理性是要求学生合理组织内容，系统、逻辑地将想法表达出来，能比较完整清晰地展示其从分析问题到得到结论的过程，并且要语句通顺，重点突出，尽量避免错别字、病句、书写潦草等问题。

（2）专业性。

专业性用以衡量学生掌握与运用专业知识的能力。其下也有三个分指标：专业表达、专业内容、量化模型。专业表达是指学生的表述要严谨规范，专用名词不要说成俗语，比如，降雨不能说成下雨，下渗不能说成下漏；多用科学语言，少用文学语言，比如高温不要说成酷热；单位要使用公制，希腊字母书写要正确，等等。专业内容是指学生应从专业的角度分析问题、用专业的方法解决问题，比如上述南部山区水资源问题，有学生提出，作为引江水调蓄水库的卧虎山水库可以与上游的锦绣川水库联合调度，合理安排本地水、引黄水、引江水的使用比例，提高供水、灌溉、景观以及保泉的保证率。这就能体现学生的专业知识，如果只提“加强宣传”、“健全法制”、“节水要从青少年抓起”等不经专业学习也会的内容，学生的能力水平就相对差一些。量化模型是考察学生能否抓住问题的主要方面，用能够量化处理的数学或其他类模型处理问题。比如上述学生在提出了南部山区两水库要联合调度之后，如果能进一步地将所考虑的问题转化为目标函数和约束条件的形式，建立优化调度模型，就能体现出该同学具备一定的运用数学模型的能力。虽然模型化是一种比较高的要求，但这是工科专业学生的必要能力，必须注重培养和考察。

（3）独立性。

只有上述完整性和专业性两个指标，还不能全面衡量学生的综合能力。因为有些学生虽答题很流畅，也有一定的专业性，但都是司空见惯或者课本上的内容，缺乏自己的独立思考。显然，这不是我们所鼓励的。因此，还应当设置独立性这个指标。考察独立性可从两个分指标入手，较高层次的新颖性和一般层次的具体性。新颖性是指学生能提出让教师觉得既新颖又有一定可行性的观点，说明学生既独立思考了，又有一定的创新能力，应该给予充分的肯定。然而，这是一种比较高的要求，大部分学生做不到这一点。实际上，由于题目都是具体的问题，所以只要学生针对题目做出相对具体的分析，提出有现实性的观点，不是泛泛而谈，也能说明学生进行了独立思考。仍以南部山区水资源问题为例，有学生在南部山区游览时发现原有河道淤积很严重，所以答题时提出放弃原河道，在其南部重新开挖一条人工河道，离景区近一些，这样在输水的同时还可以用作景观。这种说法虽然不具备可行性，但是能说明学生确实有自己的观察和体会，也应当予以肯定。

3.指标分值的确定

分配分值就是将题目的总分分配到各个指标上用于教师的细化评分，其本质是求各分指标对于总目标的相对重要性，即权重。权重大的分配的分值就高，反之就低。确定权重的出发点是学生情况和教学要求，比如低年级的学生比较注重完成度，高年级的学生比较注重专业性，卓越工程师班则专业性和独立性并重。具体的权重值教师可以按照AHP的步骤计算：第一步，用两两比较的方法建立四个判断矩阵，即总目标控制下第一层三个指标的相对重要性判断矩阵，以及第一层三个指标控制下第二层三类分指标各自的相对重要性判断矩阵。判断矩阵里面的分值可由任课教师给出，也可邀请数位本专业有经验的教师各自打分，之后取平均值。第二步，利用最大特征值法判定所有的判断矩阵是否符合一致性原则；如果不符合，就要重新打分，直到满足要求。第三步，求出两级四个权重向量，再将两级权重向量合并计算，得出各分指标相对于综合能力水平这一总目标的权重向量。上述三步中的计算公式可在相关文献中查到。在实际工作中，为简便起见，教师也可根据经验直接判断两级权重向量，进而分配分值。

4.评分方法的应用

依据权重将题目的总分分配到各个指标上，教师就可以依据这些指标进行细化的评分。若题目总分为20分，计算出的各级权重如图2所示。那么可以计算出完成度、专业性和独立性三个一级指标所占的分数为8、6、6，而针对性、充分性、条理性、专业表达、专业内容、模型量化、新颖性、具体性八个二级指标所占分数为3、3、2、1、3、2、3、3，计算中的小数部分四舍五入。

在实际评卷中，教师不必将八个二级指标的得分都列出，只要列出三个一级指标的得分即可，比如某学生在答题中表现出专业知识掌握很好，但表达稍差，同时独立思考很不足，其得分是6、6、3，总分15分。这样评分清晰简洁，有理有据，并且教师可以统计课程班学生分别在三个方面的得分率，有针对性地加强教学。比如，一个班的学生在独立性方面平均得分率不到60%，就说明启发学生独立思考是下一步需要改善的问题。

图2 各级权重

四、结论

对于工科专业，无论实践教学或理论教学，都应当注重培养学生分析解决实际问题的综合能力，除了课堂授课的合理设计，在课程考试中如何考核学生的综合能力就成为一个值得探讨的问题。本文针对水文及水资源工程专业的课程特点，研究了考试中综合题的设置及其规范量化评分问题，提出了时效性、具体性和开放性是题目设置的三原则，并利用AHP方法建立了四层评分递阶层次结构，给出了评分的具体步骤和应用方法。可以看出，AHP方法能将比较复杂的综合能力评分问题转化为相对容易量化的指标评价问题，既能发挥教师的专业判断力，也提供了可操作的细化规范，并且有助于发现教学中的问题从而及时改进。

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Title： Examination of Comprehensive Ability of Hydrology and Water Resources Engineering Major Based on AHP

Author(s): KONG Ke, HAN Yan-cheng, PANG Gui-bin, CONG Xin

major course; comprehensive ability; quantitative evaluation; analytic hierarchy process

G642< class="emphasis_bold"> 文献标识码：A 文章编号：

1006-9372（2017）03-0016-04

2017-01-20。

山东省自然科学基金（ZR2012DL08）；济南大学教研项目（ZHJY1605;J1641）；山东省名校工程建设（ZHMXJY1301）。

孔珂，男，副教授，主要从事水文学及水资源系统工程的研究工作。

投稿网址：www.chinageoeducation.net.cn联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

孔珂，韩延成，庞桂斌，等．基于AHP的水文水资源工程专业综合能力考核研究[J]．中国地质教育，2017，26（3）：16-19．