基于TF-CDIO-CMM 新工科育人模式的评价模型研究

谢富春，彭可乐

（湖南工程学院 机械工程学院，湖南 湘潭 411104）

当前，随着智能化和互联网技术的发展，有效地促进了全球新一轮科技创新，促使新的产业革命发展，加速了新经济的形成与发展。自2016年以来，基于“新工科”视角的工程教育讨论逐渐展开，最终形成了“复旦共识”［1］“天大行动”［2］，进而最终形成“北京指南”［3］，标志着我国以“新工科”建设为主题的工程教育改革进入了一个崭新的阶段［4-6］。

为培养新型工程创新人才，保证新工科学生培养质量，本课题将结合教学工厂（Teaching-Factory）和CDIO理念，结合成熟度模型，设计基于TFCDIO-CMM理念的新工科学生评价表格，构建一种基于模糊数学定量的TF-CDIO-CMM评价模型。

一 设计不同阶段学生对TF-CDIO-CMM教学模式的评价表

通过与国内外相关的学生评教方式、方法进行了比较研究，基于在不同时期的学生的CDIO能力不同，大学二年进行基础级学生、大学三年进行专业级学生和大学四年应用研究级学生进行TFCDIO-CMM教学模式评价调查（见表一）。

二 构建基于模糊数学的学生评价多参差模型

（一）基础级学生、专业级学生和研究应用级学生TF-CDIO-CMM教学模式评价表层次分析

对基础级学生TF-CDIO-CMM教学模式评价调查表的层次分析依据参差分析法，对基础级和专业级学生TF-CDIO-CMM教学模式进行总目标M1评价，对研究应用级学生TF-CDIO-CMM教学模式进行总目标M3评价（见表二）。

（二）评价基础级和专业级学生的指标权重的确定

为了确定学评教指标的权重，特邀请教师和企业相关人员，依据层次分析法中常用的1～9标度作了问卷调查。根据调查结果，构建了总指标教学质量A、教学态度B1、教学内容B2、教学方法B3、教学效果B4［7］的成对比较（见表三）。

表一 基础级学生、专业级学生和应用研究级学生TF-CDIO-CMM教学模式评价调查表

表二 不同级别学生的评价指标的层次结构

表三 判断矩阵及重要度计算和一致性检验结果

运用上述公式进行推理计算，可以得到B1、B2、B3、B4和 S1、S2、S3、S4判断矩阵及重要度和一致性检验结果，从而可得基础学生、专业级学生和应用研究级学生的两级评价指标及其权重（见表四）。

表四 基础级学生两级评价指标及其权重

三 TF-CDIO-CMM模型的实际运用

本文选取在TF-CDIO-CMM教学模式下的某学校工业工程专业的基础级、专业级、应用研究级学生各100名，分析其效果（见表五）。

（一）确定因素集F和评定集E

因素集F即评价项目或指标的集合，有F＝{f1,f2,…,f14}。

评定集或评语集E即评价等级的集合，有E＝{非常同意，同意,一般，不同，非常不同意}。［8］

表五 普通级学生教学效果统计表

（二）确定评价隶属度向量，并形成B层的隶属度矩阵R

隶属度rij是指多个学生对教师在fi做出ei评定的可能性大小，隶属度向量Ri＝(ri1,ri2...rin),i＝1,2,隶属度矩阵R＝(ri1,ri2...rn)T＝(rij)。［8］

对表五中的数据进行分析，该教师的教学态度B1、教学内容 B2、教学方法 B3、教学效果 B4［7］的隶属度矩阵分别如下：

（三）确定B层的权重向量WF

WF为评价项目的权系数向量，在本文中该教师的教学态度B1、教学内容B2、教学方法B3、教学效果B4［7］的权重向量 WF分别为 WF1＝（0.252，0.099，0.296，0.353），WF2＝（0.353，0.353，0.131，0.161），WF3＝（0.105，0.258，0.637），WF4＝（0.109，0.227，0.423，0.120，0.120）。

（四）确定评价隶属度向量，并形成A层的隶属度矩阵R′

由于B层为A层的子层，B层每个元素的综合评价向量Sk，即为A层的评价隶属度向量，计算B层的综合评价向量为：Sk1＝W1Rk1＝(0.501，0.22，0.166，0.182，0.020)，Sk2＝W2Rk2＝(0.54，0.235，0.151，0.084，0.029)，Sk3＝W3Rk3＝ (0.545，0.239，0.157，0.044，0.013)，Sk4＝W4Rk4＝(0.469，0307，0.159，0.049，0.01)，从而得到 A 层的隶属度矩阵R′：

（五）确定A层的权重向量WF′

由于A层为B层的父层，由此可得A层的权重向量为WF′＝（0.293，0.411，0.107，0.187）。

（六）确定综合评价向量Ak′及综合评价值PK′

根据B层指标对A层指标的权重WF′＝(0.293，0.411，0.107，0.187)，则计算A层的综合评价向量为：Ak′＝WF′Rk′＝（0.514，0.244，0.157，0.101，0.021）。

设D＝（95，85，75，65，55）T为评定等级向量,那么该教学效果的综合评价得分可由A层的综合评价向量与评定等级向量相乘可得，即：PK=Ak′D＝89.065。

该分值属于满意E2水平，这与评估组评价一致，同理可得，专业级学生教学评价效果为满意E2水平，应用研究级学生教学评价效果为一般E3水平。

四 结语

本文通过运用模糊综合评价法，将定性的教学模式的效果评价转化为依靠定量的百分制评价教育模式的效果评价。然后从工程能力角度出发，提出基于TF-CDIO-CMM的新工科学生评价模型。从评价结果来看，某学校某专业二年级的学生已经达到基础级的水平，三年级的学生也已经到达专业级的水平，毕业班的学生在“某些能力”方面有待加强。