基于改進的FAHP的實驗化學測評體系研究

聶麗華　林毅　馮輝榮　游秀花　蔡向陽

摘要：指出了評分體系制定的科學性、全面性、公平性與可操作性，將會對學生的學習興趣、創新能力的培養、動手能力的提高、積極性的調動等方面產生重要影響。利用改進的模糊層次分析法（FAHP），對已有的實驗化學測評體系進行了改進，運用三標度法，確定了各評價指標對于評價目標的影響程度，制定出了較符合實際情況、有利于學生培養的實驗化學測評體系。

關鍵詞：改進的FAHP；實驗化學；評分體系；優化研究

中圖分類號：G663.8文獻標識碼：A文章編號：1674—9944（2014）09—0298—03

1引言

目前高校實驗化學等實驗類課程的評分體系主要依靠學生出勤情況，平時實驗的完成情況以及期末考試的成績作為評價標準，雖然能較簡便地進行成績的考評，但仍存在較大的全面改進空間?，F有測評體系尚須加強對綜合性、研究性試驗的引導，在重點考核學生對綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力方面還有待研究[1]。在現有的測評體系下，尚無法充分調動學生的積極性，學生更多的是被動的接受知識，缺乏主動性，在平時實驗環節更是依葫蘆畫瓢，按老師的提示進行機械式的操作，沒有完全發揮出實驗化學課程應有的對學生創新能力、動手能力以及發現問題與解決問題能力培養的作用。因此，很有必要探索新型實驗化學評分體系進行全面合理測評。

從系統工程的角度看，評分體系是一個由多因素、多環節構成的有機系統綜合作用的結果。它關系著學生的成長與課程發展的未來。那么如何制定出一個合理有效的評分體系就顯得十分重要。傳統的評分體系的權重配比主觀性較強，不同的老師給出的權重往往不同，并且缺乏全面的科學依據。本文通過特爾斐法[2]，咨詢一組系統擔任《實驗化學》課程的教授、副教授及高級實驗師組成的專家意見，并結合大范圍學生調查問卷分析，應用數學模型定量分析實驗化學測評體系的各指標權重，引入的改進模糊層次分析法（improved fuzzy AHP method，簡稱improved FAHP），是處理多因素綜合影響評價的實用方法，將更好地優化實驗化學測評體系的有效性、全面性與科學性。

2改進的模糊層次分析法原理

2.1傳統的模糊層次分析法

層次分析法（AHP）是一種定性分析和定量分析相結合的系統分析方法[3]。它被廣泛應用于經濟、社會、管理等各個領域的決策與分析中，對這些領域的改善與發展產生了深遠的影響。改進的模糊層次分析法（FAHP）減少了計算量，并且能保持研究精度[4]。因此，本文采用改進的模糊層次分析法以期提高各指標權重配比的準確性。

2.2改進的模糊層次分析法的原理及應用步驟

改進的模糊層次分析法的原理及步驟如下[5-7]。

3改進的模糊層次分析法在改革評分體系上的應用

3.1層次結構模型的建立

確立層次結構模型是應用改進的模糊層次分析法的關鍵。為了對實驗化學評分體系進行深層次的改進，本文所用的層次結構模型分為4層：第一層為目標層。即本文待解決問題的目標——改進實驗化學的評分體系。第二層表示為了達到目標我們所需采取措施的中間環節，稱為準則層。在綜合考慮各因素后，本文將平時成績與期末成績作為改進實驗化學評分體系的準則。第三層表示針對準則層的多個評價方案，稱為方案層。不同的準則對應著不同的方案。

第四層表示針對各個方案的評價指標。為了盡可能明確的表示改進后的評分體系，本文對評價指標進行了盡可能的細化，同時，利用特爾斐法[2]，我們還向有豐富實驗化學課程教學經驗的7位專家進行了咨詢（包括廈門大學、福州大學、福建農林大學的教授2名，副教授3名，高級實驗師2名），將實驗化學理論考試結合入化學課程中，突出實驗綜合能力考核，實行無紙化考試，并向以上3所學校的12個班的360名學生進行了問卷調查，通過最權威、最專業的專家教學角度與學生為本的學生求學角度對實驗化學測評體系進行權重配比。具體的指標見圖1。

3.2改進模糊層次分析法的計算

通過分析與整理上述7位專家及360名學生的咨詢意見，對目標層（第一層）與準則層（第二層），即A-Bi作因素間的兩兩比較判斷，比較因素間的重要性，則得到優先判斷矩陣。為簡化計算，將7位專家所得的優先判斷矩陣對應的因素與360位學生的優先判斷矩陣對應的因素進行各點一半進行平均簡化，形成一個標度。

3.3改進的fuzzy-AHP與傳統AHP計算結果比較

用改進的fuzzy-AHP與傳統AHP對實驗化學評分體系進行權重計算，其結果如表2所示。通過表2我們可以得知對于同一個因素，兩種算法存在著不同程度的偏差。

例如，對于D16與D18的計算，利用改進的fuzzy-AHP計算，兩者之間權重的差值為0.1949，而利用傳統AHP計算，兩者之間權重的差值為0.4608。誠然，如今無論是社會還是學校都在極力倡導創新意識，但是，操作能力是創新的基礎，在評分體系當中不能過分的突出創新能力的培養，而忽視了對基本動手能力培養的引導。

以上的例子只是兩種方法進行比較的一個縮影，但是我們依然能夠明顯的看出改進的fuzzy-AHP計算的權重更符合評價人員對問題的理解。證明了該方法在確定實驗化學評分體系各因素指標權重時的有效性與優越性。

3.4具體措施

3.4.1明確實驗化學綜合培養目標

指標的建立是為了改革實驗化學實驗評分體系，使其具備一定的科學依據，提高其合理性與實用性，進而為培養綜合能力全面發展的學生奠定基礎。從表2可知，全面反映實驗化學的綜合測評體系包含6個三級指標，29個四級指標，能較全面反映學生的實驗化學綜合能力，其中D2、D16、D19、D22、D28主要體現了四個能力的培養：動手能力，設計能力，創新能力，綜合分析能力。而要實現這些能力的培養，除了要有指標分配的合理性之外，更需要具體措施的實施，并具有可操作性。endprint

3.4.2計算機編程，分組監管，提高可操作性

通過對表2中的29個具體指標，可設計計算機管理與計算程序，由學生分組（根據實際情況，若干人一組）錄入測評體系系統中，要求學生進行注冊管理，并由學生兩名組長進行錄入校對，教師進行審核通過。電腦可自動生成測評成績數據，并可導出學生成績，便于實現簡便管理，改進的方法與傳統的AHP方法得到的權重比較見表1。

2014年9月綠色科技第9期表1改進的與傳統的AHP方法得到的權重比較

二級指標

（3個）1權重改進fuzzy-AHP1AHP1三級指標

（9個）1權重改進fuzzy-AHP1AHP1四級指標

（39個）1權重改進fuzzy-AHP1AHPB1平時分10.450010.25001C11

4結語

（1）評分體系起到導向性作用，評分體系的建立綜合考慮各種因素的作用，使教學與實踐有機結合，與時俱進，便于學科前沿內容與學生創新試驗相滲透，評價指標能較好地體現定性與定量測評的關系，把定性指標定量化，可構建基礎-綜合-設計三層次實驗體系，切實提高人才培養質量[8，9]。

（2）實驗化學是一門實踐性很強的課程，它能夠有效地培養學生的綜合能力。在原有的評分體系上，通過改進的模糊層次分析法對實驗化學評分體系各指標權重的分析，能綜合反映學生的總體能力與綜合表現[10～13]。現強調以下3個結論。

首先，創新能力的培養應當作為實驗化學課程培養的首要任務。與以往較片面的評分體系相比，我們要將更多的精力投入到諸如創新性實驗等能夠促進學生培養創新性思維的方面上來。學生的壓力更小，但實踐的機會更多，不用靠死記硬背來完成實驗化學考試。

其次，動手能力的培養應當作為實驗化學課程培養的核心。社會需要的是能夠為社會創造價值的人，而對于工科生來說，動手能力則是決定工科生未來走向的一個重要因素。評分體系更應該向這方面傾斜。當然，協作能力，組織能力等都是學生能力的重要體現，均能在指標中有所體現，就不在此一一闡述了。

第三，發現與解決問題能力應當作為實驗化學課程培養的重中之重。錢學森先生曾說過，發現與提出問題往往比解決問題更重要。發現問題，提出問題，并有效解決問題的能力，無論是在生活還是學習工作中，這一能力都不可或缺。

參考文獻：

[1] 方能虎，陳虹錦，李世雄，等.基礎實驗化學教學體系的改革和探索[J].實驗室研究與探索，2003，22（3）：21～22.

[2] 周新年，馮輝榮，周成軍.科學研究與學術論文的選題方法及課題構思[J].中國研究生，2012（7）：32～35.

[3] 王連芬，許樹柏.層次分析法引論 [M].北京：中國人民大學出版社，1990.

[4] 康穎，薛連清.改進的模糊層次分析法在綜合水價確定中的應用[J].節水灌溉，2008（1）：38～40.

[5] 滕繼東，項夢杰，李蘇，等.改進的模糊層次分析法確定地質災害危險性評價指標權重的研究[J].安徽農業科學，2008，36（1）：22～23.

[6] 康欽容，唐建新，張衛中.改進模糊層次分析法在滑坡治理方案優化中的應用[J].重慶大學學報：自然科學版，2010，33（9）：98～103.

[7] 趙又群，劉英杰.基于改進模糊層次分析法的汽車操縱穩定性主觀綜合評價[J].中國機械工程，2013，24（18）：2519～2523.

[8] 任金波，張翔.《機械原理》與《機械設計》實驗教學改革實踐[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2011，14（03）：108～111.

[9] 李克華，易洪潮，郭麥成.實驗化學課程體系的構建與實施[J].化學工程與裝備，2011（6）：235～236.

[10] 聶麗華，陳華，馮輝榮.試析傳統教學與多媒體教學的優勢互補[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2006，9（6）：88～90.

[11] 馮輝榮，周新年，張正雄，等.試論教學大綱、授課教案和講稿的改革與實踐[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2010，13（3）：102～105.

[12] 閆凱，朱波，池紅巖，等.大學物理實驗課教學模式、方法、手段改革與實踐[J].實驗實踐教學，2013（285）：89～90.

[13] 王新榮，張霞，李小海，等.高等理工科課程教學方法及教學手段改革研究[J].中國電力教育，2013（2）：110～111.endprint

3.4.2計算機編程，分組監管，提高可操作性

通過對表2中的29個具體指標，可設計計算機管理與計算程序，由學生分組（根據實際情況，若干人一組）錄入測評體系系統中，要求學生進行注冊管理，并由學生兩名組長進行錄入校對，教師進行審核通過。電腦可自動生成測評成績數據，并可導出學生成績，便于實現簡便管理，改進的方法與傳統的AHP方法得到的權重比較見表1。

2014年9月綠色科技第9期表1改進的與傳統的AHP方法得到的權重比較

二級指標

（3個）1權重改進fuzzy-AHP1AHP1三級指標

（9個）1權重改進fuzzy-AHP1AHP1四級指標

（39個）1權重改進fuzzy-AHP1AHPB1平時分10.450010.25001C11

4結語

（1）評分體系起到導向性作用，評分體系的建立綜合考慮各種因素的作用，使教學與實踐有機結合，與時俱進，便于學科前沿內容與學生創新試驗相滲透，評價指標能較好地體現定性與定量測評的關系，把定性指標定量化，可構建基礎-綜合-設計三層次實驗體系，切實提高人才培養質量[8，9]。

（2）實驗化學是一門實踐性很強的課程，它能夠有效地培養學生的綜合能力。在原有的評分體系上，通過改進的模糊層次分析法對實驗化學評分體系各指標權重的分析，能綜合反映學生的總體能力與綜合表現[10～13]。現強調以下3個結論。

首先，創新能力的培養應當作為實驗化學課程培養的首要任務。與以往較片面的評分體系相比，我們要將更多的精力投入到諸如創新性實驗等能夠促進學生培養創新性思維的方面上來。學生的壓力更小，但實踐的機會更多，不用靠死記硬背來完成實驗化學考試。

其次，動手能力的培養應當作為實驗化學課程培養的核心。社會需要的是能夠為社會創造價值的人，而對于工科生來說，動手能力則是決定工科生未來走向的一個重要因素。評分體系更應該向這方面傾斜。當然，協作能力，組織能力等都是學生能力的重要體現，均能在指標中有所體現，就不在此一一闡述了。

第三，發現與解決問題能力應當作為實驗化學課程培養的重中之重。錢學森先生曾說過，發現與提出問題往往比解決問題更重要。發現問題，提出問題，并有效解決問題的能力，無論是在生活還是學習工作中，這一能力都不可或缺。

參考文獻：

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[8] 任金波，張翔.《機械原理》與《機械設計》實驗教學改革實踐[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2011，14（03）：108～111.

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[10] 聶麗華，陳華，馮輝榮.試析傳統教學與多媒體教學的優勢互補[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2006，9（6）：88～90.

[11] 馮輝榮，周新年，張正雄，等.試論教學大綱、授課教案和講稿的改革與實踐[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2010，13（3）：102～105.

[12] 閆凱，朱波，池紅巖，等.大學物理實驗課教學模式、方法、手段改革與實踐[J].實驗實踐教學，2013（285）：89～90.

[13] 王新榮，張霞，李小海，等.高等理工科課程教學方法及教學手段改革研究[J].中國電力教育，2013（2）：110～111.endprint

3.4.2計算機編程，分組監管，提高可操作性

通過對表2中的29個具體指標，可設計計算機管理與計算程序，由學生分組（根據實際情況，若干人一組）錄入測評體系系統中，要求學生進行注冊管理，并由學生兩名組長進行錄入校對，教師進行審核通過。電腦可自動生成測評成績數據，并可導出學生成績，便于實現簡便管理，改進的方法與傳統的AHP方法得到的權重比較見表1。

2014年9月綠色科技第9期表1改進的與傳統的AHP方法得到的權重比較

二級指標

（3個）1權重改進fuzzy-AHP1AHP1三級指標

（9個）1權重改進fuzzy-AHP1AHP1四級指標

（39個）1權重改進fuzzy-AHP1AHPB1平時分10.450010.25001C11

4結語

（1）評分體系起到導向性作用，評分體系的建立綜合考慮各種因素的作用，使教學與實踐有機結合，與時俱進，便于學科前沿內容與學生創新試驗相滲透，評價指標能較好地體現定性與定量測評的關系，把定性指標定量化，可構建基礎-綜合-設計三層次實驗體系，切實提高人才培養質量[8，9]。

（2）實驗化學是一門實踐性很強的課程，它能夠有效地培養學生的綜合能力。在原有的評分體系上，通過改進的模糊層次分析法對實驗化學評分體系各指標權重的分析，能綜合反映學生的總體能力與綜合表現[10～13]。現強調以下3個結論。

首先，創新能力的培養應當作為實驗化學課程培養的首要任務。與以往較片面的評分體系相比，我們要將更多的精力投入到諸如創新性實驗等能夠促進學生培養創新性思維的方面上來。學生的壓力更小，但實踐的機會更多，不用靠死記硬背來完成實驗化學考試。

其次，動手能力的培養應當作為實驗化學課程培養的核心。社會需要的是能夠為社會創造價值的人，而對于工科生來說，動手能力則是決定工科生未來走向的一個重要因素。評分體系更應該向這方面傾斜。當然，協作能力，組織能力等都是學生能力的重要體現，均能在指標中有所體現，就不在此一一闡述了。

第三，發現與解決問題能力應當作為實驗化學課程培養的重中之重。錢學森先生曾說過，發現與提出問題往往比解決問題更重要。發現問題，提出問題，并有效解決問題的能力，無論是在生活還是學習工作中，這一能力都不可或缺。

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[6] 康欽容，唐建新，張衛中.改進模糊層次分析法在滑坡治理方案優化中的應用[J].重慶大學學報：自然科學版，2010，33（9）：98～103.

[7] 趙又群，劉英杰.基于改進模糊層次分析法的汽車操縱穩定性主觀綜合評價[J].中國機械工程，2013，24（18）：2519～2523.

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[10] 聶麗華，陳華，馮輝榮.試析傳統教學與多媒體教學的優勢互補[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2006，9（6）：88～90.

[11] 馮輝榮，周新年，張正雄，等.試論教學大綱、授課教案和講稿的改革與實踐[J].福建農林大學學報：哲學社會科學版，2010，13（3）：102～105.

[12] 閆凱，朱波，池紅巖，等.大學物理實驗課教學模式、方法、手段改革與實踐[J].實驗實踐教學，2013（285）：89～90.

[13] 王新榮，張霞，李小海，等.高等理工科課程教學方法及教學手段改革研究[J].中國電力教育，2013（2）：110～111.endprint