基于模糊层次分析法的新工科实践教学效果评价

白建光 屈冉 李海军

摘  要：新形势对高等院校新工科实践教学提出了新挑战、新要求，需要进行实践教学改革。实践教学效果评价是新工科建设的重要环节之一，合理的评价机制也可以为新工科实践教学改革提供方向指引。文章在考虑教学材料、校内实践、校企合作及竞赛与科研等因素的基础上，采用模糊层次分析法对新工科实践教学效果进行评价分析，并进行了实例应用。本项研究为探索比较合理的实践教学效果评价方法提供了思路。

关键词：模糊层次分析法;新工科;实践教学;评价

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）21-0006-04

Abstract： The new challenges and requirements for the practice teaching of new engineering in colleges and universities are put forward in new situation which requires the reform of practice teaching. The evaluation of practice teaching effect is one of the important links in the construction of new engineering. A reasonable evaluation mechanism can also provide direction for the reform of practice teaching of new engineering. Based on the consideration of teaching materials， in-school practice， school-enterprise cooperation， competition and scientific research， the effect of practice teaching of new engineering is evaluated by using Fuzzy Analytic Hierarchy Process and practical application is carried out in the paper. This study provides a train of thought for exploring a more reasonable evaluation method of practice teaching effect.

Keywords： Fuzzy Analytic Hierarchy Process; new engineering; practice teaching; evaluation

一、概述

为满足我国社会和经济发展对高素质人才的迫切需求，教育部于2018年印发《教育部关于加快建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力的意见》等文件，决定实施“六卓越一拔尖”计划，其中包括卓越工程人才、卓越教师的人才培养计划。卓越工程人才、卓越教师不仅要掌握相关领域基本理论知识，而且能在实践中熟练应用，解决工程实际问题，这对高等院校实践教学提出了新挑战和新要求。我国高等工程教育要注重理论研究，更应注重其实践应用，提升实践教学效果是新工科建设的迫切要求。合理评价新工科下的实践教学效果不仅是新工科建设的环节之一，而且可为新工科建设提供方向指引，有助于推动实践教学改革。

目前关于实践教学评价的研究尚存在不足。曾寿金等[1]采用模糊层次分析法对工程实践教学进行评价，针对CAD/CAM实践教学环节建立了递阶层次评价模型，缺乏实践教学评价的影响因素分析及统一的权值分析;张运波[2]采用模糊分析法进行实践教学评价分析，但是其在权重分配计算上难度较大;孙运兰等[3]对工科院校实践教学考核评价进行了阐述，但是缺乏相关的统计分析方法;饶健[4]采用改进层次分析法对高校实践教学基地评价进行应用研究，具有一定的实用价值，但是对于高校实践教学整体情况评价未做研究;周晓晶等[5]采用层次分析法构建实践教学质量评价模型，给出了层次分析法评价的程序，但是缺乏各影响因素的权值分析，而且不能确定实践教学质量评价的最终结果。针对目前评价体系的不足，根据新工科实践教学的特点，本文在考虑新形势下实践教学影响因素的基础上，采用模糊层次方法进行实践教学效果综合评价。

二、模糊评价

（一）建立因素集

新工科实践教学效果主要考虑教学材料、校内实践、校企合作及竞赛与科研等因素，每个因素又包括多个不同的具体因素，主要的因素如图1所示。其中综合性是指能将各门课程知识进行有机联系的特性;全面性是指能包括该专业各项内容的特性，比如和道路桥梁与渡河工程专业相关的包括路基路面、桥梁工程、排水工程、边坡工程及基坑工程等;直观性是指以实物形式呈现、内外部结构均可展示的特性;参与度是指参與工程的设计、施工及管理各个环节的程度。

（二）建立评价集

采用四级评价制，即

V={优秀，良好，一般，差}

（三）权重分析

权重采用层次分析法确定，其层次分析模型分三层，如图1所示，其判断矩阵的建立采用9位标度法（如表1所示）。各层次相对上层次某因素的判断矩阵、各层次权值Wi、最大特征值？姿max与一致性比率C.R.等参数计算[6-7]见表2-表6所示。

表1 9位标度法

注：介于表中所列数值之间的可以分别取2、4、6、8。

表2 B1～C层次分析参数计算

表3 B2～C层次分析参数计算

表4 B3～C层次分析参数计算

B层因素权值大小依次为WB2>WB3>WB4>WB1，如图2所示。因此，新工科实践教学效果评价中首先应考虑校内实践，其次为校企合作，竞赛与科研次之，最后是教学材料。

针对B层指标，C层因素权值大小依次为C11>C12>C13、C21>C24>C23>C22、C33>C34>C31>C32、C42>C41>C43，如图3所示。在教学材料中教学大纲极其重要，关系到实践教学的总体布局及思路，应重点考虑，教材选用及考核材料占比重较小。实践就是要学生将理论知识应用于实践，参与分析和解决实际问题，校内实践主要考虑学生的参与度，这与实践本身的目标相一致;全面性、综合性及直观性重要性依次递减。校企合作中主要考虑每次实践时的持续时间，学生只有在比较长的时间内才能遇到较多的问题并给予解决，才能熟练相关操作或工序，不能短期的走马观花，没有实效;企业处于生产一线，对于学生的表现及实习效果有自己的衡量标准，而这一标准更符合企业及社会需求，因此企业对本次实践的综合评价也不容忽视，有助于对本次实践效果的检验及今后实践活动的改进。竞赛与科研中主要考虑学生承担的创新项目，其次为科技竞赛，最后为社团活动。

（四）建立模糊关系矩阵

根据新工科实践教学实际情况，通过专家打分的方法建立教学材料、校内实践、校企合作及竞赛与科研的模糊关系矩阵R1-R4。

（五）综合评价

根据式（1）计算综合评定向量B1-B4，然后将B1-B4作为因素构建单因素关系矩阵R，根据B=W·R（其中W为二级因素相对一级因素的权向量）计算二级评判向量，最终按最大隶属度原则确定新工科实践教学效果的评价等级。

Bi=Wi·Ri                            （1）

式中：Wi为第三级因素对应第二级因素的权向量。

三、实例应用

（一）实践教学案例

内蒙古农业大学道路桥梁与渡河工程专业取消各门课程的独立实习，构建综合性系统性实习体系，通过校内实践、校企合作及各种竞赛和科研完成实践教学工作。

专业依托海流图校内实训基地，对实践教学模式进行改革，建立了“全真”工程模拟实训基地。该基地的实践教学以勘测-设计-施工-管理-检测为主线，将“工程地质”、“道路勘测设计”、“路基路面工程”、“桥梁工程”、“基础工程”、“土质学与土力学”、“道路建筑材料”、“工程项目管理”等主干课程有机整合，形成全面的、综合的、可广泛参与的校内实践教学模式。校内基地实践部分环节如图4所示。

专业加强与相关单位的合作，建立了多处校企合作平台。每年选派学生到企业实习，奔赴生产一线，将理论与实践有效结合，进一步提升了实践教学的质量。同时积极鼓励学生参加全国大学生桥梁设计大赛、“斯维尔杯”建筑信息模型大赛、全国大学生项目管理大赛等各类型赛事，并积极申报大学生科技创新项目，以竞赛和科研作为实践教学活动的补充。该专业的实践教学模式已经走在了国内相关专业的前列。

（二）评价分析

根据道路桥梁与渡河工程专业实践教学运行情况，通过20位专家打分，综合确定教学材料、校内实践、校企合作及竞赛和科研的模糊关系矩阵，分别为R1、R2、R3、R4。

根据式（1）计算综合评定向量B1-B4（其中权向量由表2-表5中的權值构成），据此构建可构建单因素关系矩阵R，所以二级评判向量B为

（6）

根据最大隶属度原则，该专业的实践教学效果为“优秀”。评价结果与该专业在相关领域中具有实践教学模式的先进性相吻合。

四、结论

1. 新工科实践教学效果模糊评价采用二级评价机制模型，模型的一级层次主要考虑教学材料、校内实践、校企联合及竞赛与科研等因素，每个因素均考虑了若干个二级层次的影响因素。

2. 模糊评价中各影响因素的权值通过层次分析法确定。一级层次影响因素重点应考虑校内实践和校企合作，其次为竞赛与科研，最后是教学材料。实践教学是就是通过一定的平台将理论知识应用实践，使学生参与到工程实际中，提高动手能力和分析解决实际问题的能力，校内实践和校企合作正好满足了这一需求。虽然教学材料对实践教学有指导和补充作用，但其毕竟是一个材料，而不是实践过程本身。因此，一级层次的影响因素采用层次分析法分析的结果与实际是相吻合的。

二级层次影响因素考虑的重点也不尽相同。教学大纲对实践教学的内容和时间起到指导和规范作用，在教学材料中其权值达到0.79，应重点考虑;校内实践应重点考虑学生的参与度，全面性和综合性也不容忽视;校企合作主要考虑持续时间，充足的时间有利于实践内容的完成与熟练;创新项目作为实践的补充也应重点考虑。

3. 模糊评价采用“优秀、良好、一般、差”四级评价集，按照最大隶属度原则确定评价等级。通过实例应用，模糊评价方法能较好地对实践教学效果进行评价分析。

参考文献：

[1]曾寿金，叶建华，陈丙三，等.模糊层次分析法在工程实践教学评价中的应用[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2013（11）：184-186.

[2]张运波.模糊分析法在实践教学评价中的应用与研究[J].信息系统工程，2013（11）：149-151.

[3]孙运兰，朱宝忠.浅谈工科院校新型实践教学考核评价体系[J].科技文汇，2012：51，55.

[4]饶健.改进层次分析法在高校实践教学基地评价中的应用[J].湖南工程学院学报，2018，28（4）：36-39.

[5]周晓晶，于晓秋.基于层次分析法构建实践教学质量评价模型[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2011，13（4）：163-165.

[6]白建光，王建军，冀晓东，等.基于层次-模糊分析法的城市内涝生态治理评价[J].科学技术与工程，2018，16：7-11.

[7]BAI Jianguang，WANG Jianjun，ZHANG Yule， et al. Decision Analysis of Slope Ecological Restoration Based on AHP[J].Sains Malaysiana.2017，46，2075-2081.

*基金项目：教育部产学研合作协同育人项目“‘全真’工程现场模拟实践教学模式研究”（教高厅函（2018）17号）;内蒙古农业大学实验教学仪器设备研制与标本制作项目“黄河流域内蒙境内道路桥梁工程材料标本采集制作”（编号：YZ2017028）

作者简介：白建光（1972-），男，汉族，内蒙古包头人，硕士，副教授，研究方向：道路桥梁与渡河工程专业方面的教学工作。

*通讯作者：屈冉（1980-），女，回族，内蒙古赤峰人，硕士，副教授，研究方向：道桥桥梁与渡河工程。