采矿工程专业大类课程达成度评价方法分析

吴桂义 王沉

摘  要：随着工程教育认证制度的实施，国内许多高校对工程专业的大类课程要求也不断提高，加上受课时限制等，给课程达成相应的教学目标带来一定的难度。文章以运筹学课程为例，针对工程教育认证背景下大类课程要求达成难度较大的问题，运用层次分析法分析各章节对课程要求达成度的权重，并结合学生成绩计算出各课程目标及整体达成度的评价值。研究结果表明：运用层次分析法对采矿工程专业大类（必修）课程要求达成度进行评价是可行的，但其评价值只能表现全体学生的学习情况，不能体现出学生个体的差异性。因此，教师在授课时，可以根据全体学生评价情况及影响学生成绩的相关因素对教学方式进行调整，不断优化课程质量。

关键词：工程教育认证;采矿工程;运筹学;评价方法

中图分类号：G642 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）36-0057-04

Abstract： With the implementation of the engineering education accreditation system， the requirements of large-scale courses for engineering majors in many colleges and universities in China are also increasing. In addition， due to the limitation of class hours， it is difficult to achieve the corresponding teaching objectives. In this paper， taking the course of Operational Research as an example， aiming at the problem that it is difficult to meet the requirements of large-scale courses under the background of engineering education certification， the weight of each chapter on the achievement of curriculum requirements is analyzed by analytic hierarchy process， and the evaluation value of curriculum objectives and overall achievement is calculated combined with student achievement. The results show that it is feasible to evaluate the degree of achievement of the requirements of the major （compulsory） courses of mining engineering by analytic hierarchy process， but its evaluation value can only show the learning situation of all students， and cannot reflect the individual differences of students. Therefore， when teaching， teachers can adjust teaching methods according to the evaluation of all students and the relevant factors affecting students' performance， and constantly optimize the quality of the course.

Keywords： engineering education accreditation; mining engineering; operational research; evaluation method

近年來，国内外对工程技术人员的整体要求有了的显著提升，特别是对学生的实践及解决复杂问题的能力尤为明显。因此，在国内高校推行工程教育认证势在必行[1]。工程教育认证是国际通行的工程教育质量保证制度，“以学生为中心，以培养目标为导向，强调持续改进”是工程教育认证的核心理念[2-5]。通过工程教育认证的工程专业须按照国际标准对学生进行培养，这对促进高校工程专业发展具有重要意义，同时也是国际学历互认、提高工程专业毕业生培养质量的有效手段。随着工程教育认证制度的实施，国内外许多高校对工程专业的课程要求不断提高，但课时限制、学生基础知识不扎实等因素给课程要求达成带来一定难度，且大多数工程专业课程在教学过程中，主要注重理论知识的学习，对实践部分的教学较少，这导致许多课程不能达到预期的教学效果，课程要求是否达成也是模糊不清的。因此，为了达成课程要求，优化课程质量，对课程要求达成度进行系统评价是十分必要的，但目前国内高校在课程要求达成度评价方法方面的研究较少。采矿工程专业毕业生主要从事煤炭行业，面对国内煤矿事故频发的严峻形势，在课程培养部分应通过适当的评价方法明确薄弱环节并及时调整来提高毕业生的整体水平，为学生之后走向岗位打下坚实的理论基础。贵州大学采矿工程专业于2017年通过了第二轮专业工程认证教育考察，并依据工程教育认证标准在基础课程教学方面制定了新的要求[6]。本文以贵州大学采矿工程专业运筹学课程目标完成情况为例，探究该课程完成度的影响因素及理论教学的薄弱环节，以期为工程教育认证背景下采矿工程专业大类课程顺利达到教学目的提供一定的借鉴作用。

一、运筹学课程教学现状

运筹学作为采矿工程专业的一门必修课程，运用最优化方法研究各种系统的优化途径和方案，为决策者选择决策提供定量依据是该课程的主要内容[7]。它的主要理论和方法不仅在采矿工程专业中各个系统及方案决策中被广泛应用，而且在军事、物流管理、工程技术等方面均占有重要地位[8-9]。因此，把运筹学课程作为采矿工程专业的基础课程，对提高学生决策分析能力具有重要意义。

随着计算机技术的发展，以运筹学理论结合计算机相关软件建模并提出最优方案是目前解决问题的主要方法。在运筹学的教学过程中，由于受课时限制，教师一般对理论知识及模型求解方面着重投入，对培养学生自主决策及解决实际问题方面投入较少[10]，加上学生自主学习能力不高、相关数学基础差等因素，导致学生在完成课程学习之后，仅会运用定理解决问题，其中仅掌握定理内容却不知如何推导的学生不在少数。由此可见，在运筹学课程的教学过程中，不仅缺少对实践环节的投入，在理论教学方面也存在一些不可忽视的问题。采矿工程专业学生在完成运筹学课程学习后应能达到以下要求：1. 能结合应用数学、自然科学、采矿工程基础理论，选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具研究分析采矿复杂工程问题的能力;2. 具备设计方案解决采矿复杂工程问题的能力;3. 具有创新意识，方案中能考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。根据采矿工程专业运筹学课程的要求，同时对学生在实际教学的薄弱环节加大教学力度是提高学生成绩最为直接有效的方法。因此，教师需要通过对学生成绩进行分析与评价，总结教学方式的不足及影响学生成绩的重要因素。

二、课程评价方法

（一）评价流程

参照2016年12月本专业毕业要求总体达成度评价，针对评价过程及评价结果中存在的问题和不足，同时考虑到2016年工程教育认证通用标准发生了变化，本专业建立了课程达成度评价方法。经学院教学委员会、专业教师、学院教学科研科和采矿工程专业负责人等对工程教育认证课程体系部分进行了共同学习和讨论后，确立了课程考核总评成绩涵盖了学生的考试成绩、作业评价及考勤和课堂表现等，考核内容和评分要求能反映对各项课程要求指标点的考查，在此基础上建立了课程达成度评价方法，以2017-2018学年第一学期采矿工程专业152班运筹学课程为例，评价流程如图1所示。

（二）具体评价过程

1. 课程达成度权重向量确定

用于解決课程达成度评价的多属性多目标决策方法种类繁多，主要有层次分析法、逼近理想解排序法、偏好顺序结构评估法、神经网络、灰色关联分析法、专家系统等，其中层次分析法的应用最为广泛。层次分析法是运筹学家T.L.Saaty于1980年提出的一种定性与定量相结合的目标决策分析方法，适用于目标结构层次复杂且缺乏必要数据的情况，对于课程达成度评价具有良好的适应性。利用层次分析法解决决策问题的一般步骤为：构造层次判断矩阵、计算层次相对权重、计算组合权重、一致性检验。

经教研室专业委员会指定专人，利用层次分析法，确立考核方式（试卷、平时作业、考勤等）对各章节的权重向量、章节对分项课程目标的权重向量及分项课程目标对课程目标的权重向量，其中支撑分项课程目标的章节权重平均分配，权重向量确定的层次关系如图2所示。根据采矿工程专业对运筹学课程要求及分项课程目标对课程整体达成度的影响不同，分配分项课程目标的权重如下：目标1～6分别为0.11、0.21、0.18、0.17、0.17、0.16，总计为1。章节对分项目标的权重总值为1，多个章节同时支撑同一个分项课程目标，则对权重实行平均分配，如分项课程包含2个章节，则各占0.5。

因此，运用章节所占分项课程目标权重值与分项课程目标占课程整体达成度权重值的积，则可以计算出各章节对课程整体达成度的权重值。通过计算可得出各章节（1～10）所占课程整体达成度的权重值分别为0.055、0.055、0.105、0.105、0.09、0.09、0.17、0.17、0.08、0.08，总计为1。

2. 支撑课程目标的分章节考核成绩确定

支撑分项课程目标的章节考核主要分为试卷成绩和平时成绩，其中试卷成绩占60%，平时成绩占40%。则学生在此章节的得分为：考试成绩×60%+平时成绩×40%。如：某学生针对某章节的试卷成绩为20分，平时成绩为10分，则针对此项课程目标的学生得分为20×60%+10×40%=16分。同理，计算出其他章节的考核成绩（所有章节考试成绩之和等于学生考试成绩平均值;所有章节平时成绩之和等于学生平时成绩平均值）。

3. 章节考核评价值确定及课程达成度计算

基于章节的考试成绩及平时成绩统计结果，计算章节考核成绩的评价值，计算方法为：考试成绩/章节设置分数×60%+平时成绩/章节设置分数×40%，并以所有学生评价值的平均数作为最终的课程评价值。如：某学生针对某章节考试成绩为8分，章节试卷分数为10分;平时成绩为5分，章节平时分数为7分，则该学生在此章节的评价值为8/10×60%+5/7×40%=0.77。同理，计算出其他章节的考核成绩。最后，根据课程达成度评价方法，基于课程章节评价值及各章节对课程达成的权重向量，利用加权求和公式计算运筹学课程的达成度，所有分项课程目标及整体评价达成度合格标准为0.65。

三、运筹学课程达成度评价结果

依据贵州大学采矿工程2016版运筹学课程教学大纲，运筹学课程考试成绩、平时成绩统计结果等，开展2017-2020学年度运筹学课程达成度评价。以2015级采矿工程2班第一学期运筹学课程成绩为例，基于考试成绩、平时成绩的统计结果，运用上述方法计算出各章节评价值，再根据各章节所得评价值及章节对课程达成度权重向量，可计算出各章节总体达成度评价值，而各章节整体达成度评价值之和即为课程整体达成度评价值。

经过计算，2015级采矿工程2班运筹学课程达成度评价情况如表1所示。结合图2和表1可计算出分项课程目标（1～6）的评价值分别为0.71、0.72、0.78、0.91、0.69、0.8，课程整体达成度值为0.75。同理可得2016级采矿2班运筹学课程分项课程目标（1～6）评价值分别为0.7、0.72、0.92、0.72、0.86、0.82，课程整体达成度值为0.79。2017级采矿2班运筹学分项课程目标（1～6）评价值分别为0.89、0.8、0.67、0.66、0.87、0.83，课程整体达成度评价值为0.78。由数据可知，2017-2020学年度运筹学分项课程目标评价值和课程整体达成度评价值均大于0.65，较好地完成了教学内容，通过章节评价值的高低可以直接反映学生在章节学习水平的优劣。

为验证上述方法的可行性，通过学生总评成绩具体情况进行分析。经过统计，2017-2020年采矿工程专业学生运筹学课程总评成绩分布如图3所示（图3中柱形层次自下而上分别为优、良、中、及格、不及格），由图3可知，学生成绩整体分布情况较为合理，根据课程整体评价值，2016级和2017级整体评价值高于2015级，从图3中成绩分布情况也可得出，2016级和2017级学生整体成绩较2015级有明显提高，所以采用上述方法对课程达成度进行评价是可行的。但学生总评成绩有一部分学生不及格，其中2015级占25%，2017级占10.5%，可见利用层次分析法对课程要求达成度评价所产生的评价值是针对全体学生的整体表现，不能将学生的个体差异体现出来。

四、评价结果分析

以上评价结果表明，运筹学课程各分项课程目标均已达成，但运用层次分析法得出的评价结果不能反映学生个体的学习情况。因此，在2017级采矿工程专业2班开展问卷调查活动，问卷结果表明：掌握课程所学理论知识并运用理论解决问题的学生占55%;基本掌握课程所学理论但不能灵活运用的学生占31.4%;不理解相关理论且问题求解经常出错的学生占13.6%。从问卷调查结果可知：问卷调查结果与评价结果基本一致，各分项课程目标及课程整体要求均已達成。但教师在教学过程中，分析学生成绩低的相关因素并加强教学管理，是进一步提高课程要求达成度的重要方法。

在课程成绩统计和现实教学过程中不难发现，影响学生成绩的主要因素有以下几点：1. 学生线性数学基础较差，致使其在模型求解时经常出现错误; 2. 老师在授课时主要侧重于理论讲解，其内容较为乏味，无法激起学生学习兴趣;3. 多数学生只知运用公式、定理解题却不知如何推导，一旦题目发生变化，便不知如何再次运用公式及定理解题;4. 由于课时限制，老师讲解时间有限，学生自主性学习不强;5. 学生在学习理论知识后，获得实践机会少，导致其不能学以致用;6. 少数学生经常缺课，不完成作业等。

五、结束语

在工程教育认证背景下，顺利达成课程教学目标并不断提高教学质量显得尤为重要。文中以运用层次分析法开展采矿工程专业大类课程要求达成度的研究，以运筹学课程为例。研究结果表明：1. 运用层次分析法对大类（必修）课程分项教学目标及整体评价的方法是可行的;2. 层次分析法可以较为直观地反映全体学生学习的薄弱环节，但不能体现学生个体的差异性;3. 影响学生成绩的因素是多样的，有针对性地加强教学管理也是提高教学水平的重要手段。

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