基于FUZZY－AHP綜合評價法下生物科學專業實驗課程評價體系的建立及應用研究

(瓊州學院 生物科學與技術學院，海南 三亞572022)

0 引言

實驗教學環節是生物科學專業的重要組成部分，是培養學生創新精神和實踐能力的重要保障.實驗教學質量的好壞決定著生物科學專業整體教學水平的高低，因此，建立科學的、合理的實驗教學質量評價體系顯得尤為重要.

系統化、科學化、全面化的對實驗教學質量進行評價是全面提高實驗教學質量的前提.傳統的實驗教學質量評價方式常常按照經驗式、片面化、主觀性的方式去評價實驗教學質量，其缺乏科學、嚴謹、全面的評價指標，導致評價結果無法符合真實的教學質量水平.目前，國內大多數高校都已經建立了一套較為完整的理論教學質量評價及監控體系，而實驗教學質量評價和監控體系的建設還相對落后［1］，其主要原因是不同專業的實驗課程評價指標不同，需要探索并建立符合不同專業實驗課程的評價模型，才能真實有效的反應不同專業實驗課程的教學質量水平.

實驗教學質量的評價本身具有系統性和層次性的特點，其質量評價的操作過程也存在復雜性和模糊性的特點.層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是20世紀70年代由美國運籌學家托馬斯·塞蒂(Thomas L.Saaty)提出的一種定性和定量相結合的、系統化、層次化的分析方法，其可以將人的主觀判斷用數量形式表達和處理，是解決多層次、多指標決策問題的有效方法［2－3］.FUZZY 綜合評價法是根據模糊數學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價的一種綜合評價方法.將AHP 和FUZZY 綜合評價法結合起來形成Fuzzy－AHP 法，在體系評價、效能評估，系統優化等方面有著廣泛的應用［4］.本研究利用AHP 對生物科學專業實驗課程建立全面的評價體系模型，并制定實驗教學質量評價體系各個指標的權重系數，采用FUZZY 綜合評價法簡化評價過程中操作和實施的步驟，將定性的評價轉化為定量評價，從而對實驗教學質量進行有效的評價.

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

針對生物科學專業2011 至2014 學年所開設的部分實驗課程進行質量評價，這些課程包含植物學、人體解剖生理學、生物化學、微生物學、基因工程和細胞工程.

評價實驗課程的群體為瓊州學院生物科學與技術學院2011 級生物科學(非師范)專業的全體學生(有效人數50 人).

1.2 研究方法

參考黃銀娟等構建的實驗課程AHP 體系［4］，針對本專業的實驗課程特點制定了合適的評價指標，構建相應的AHP 層次評價模型，同時對諸多指標進行權重系數分配并進行一致性檢驗.

根據建立好的AHP 層次分析體系，設計調查問卷，問卷中涉及7 個教學模塊，每個模塊由若干個問題組成，其中每個問題反映一個評估指標(如表1所示)，不同評估指標采用FUZZY 綜合評價法進行模糊評價，評價等級分為按照優(90)、良(80)、中(60)和差(50)四個水平.

調查問卷共發放50 份，收回50 份，回收率為100%.通過統計調查問卷中不同學科各個指標的評價結果(不同評價等級出現的頻率)，獲取各個指標的數據，從而對不同學科的實驗教學質量進行最終的量化評價.

2 研究結果

2.1 實驗教學質量AHP 評價結構模型的建立

在深入分析本專業實驗課程的性質和特點后，將實驗課程質量評價體系中所包含的諸多因素進行層次劃分，確定實驗課程質量為目標層，實驗教學內容、實驗教學方法、實驗教學效果、實驗教學條件、管理模式、實驗教學隊伍和實驗教學實施作為一級指標，共7 項，二級指標共設置34 項，具體如表1所示.

表1 實驗課程教學綜合評價層次模型

續表1

2.2 判斷矩陣的構建及各級指標的權重分析

各級指標所構建的判斷矩陣能夠反映出人們對各項因素重要程度的認知，在層次分析法中，為了更好的決策判斷各級指標，需要對各級指標進行量化，量化使用1－9 比較標度方法進行［5］，本研究中所有指標的判斷矩陣及其權重系數分析如下表2所示.

表2 綜合評價A 的判斷矩陣及其權重值

同理，可以得到各個二級指標的判斷矩陣(略)及其權重值分別為:

實驗教學內容B1 的權重值={0.20、0.16、0.23、0.04、0.28、0.09};

實驗教學方法B2 的權重值={0.29、0.09、0.24、0.05、0.33};

實驗教學效果B3 的權重值={0.09、0.27、0.31、0.28、0.05};

實驗教學條件B4 的權重值={0.42、0.39、0.09、0.10};

實驗教學管理模式B5 的權重值={0.13、0.33、0.10、0.05、0.39};

實驗教學隊伍B6 的權重值={0.08、0.34、0.09、0.35、0.14};

實驗教學實施過程B7 的權重值={0.30、0.27、0.34、0.10};

2.3 層次排序及其一致性檢驗

對于各級指標的判斷矩陣，需要進行層次單排序和總排序的一致性檢驗，從而確定判斷矩陣具有整體的一致性，其結果如表3所示.

表3 不同判斷矩陣的一致性檢驗

由表3可知，各級指標的單排序后所構成的判斷矩陣的CR 值都明顯小于0.1，這說明這些矩陣及其相應的標度設置是合理的，具有明顯的一致性.

層次總排序后的一致性檢驗結果如下:

可以看出，CRT＜0.1，這說明所有各級指標的判斷矩陣及相應的權重值都是合理的，可以作為評價實驗課程質量體系的依據.

2.4 指標體系的驗證

從所建立的評價體系中發現定性指標較多，不好用數字描述或度量.因此，為了驗證已建立的評價指標體系在實際應用中的準確性，需要利用Fuzzy 綜合評價方法對實際教學過程中的實驗課程效果進行評價與驗證.本研究根據已建立的評價指標體系，對項目進行模糊評價，評價級別分為優(90)、良(80)、中(60)、差(50)四個等級，通過模糊綜合評價方法對幾個實驗課程教學質量水平進行綜合測評，并將測評的結果與實際實驗課程學生成績(圖1所示)進行相應的比較分析，從而對已制定的實驗課程教學質量評價體系進行驗證，驗證結果如圖1所示.

圖1 不同實驗課程中學生優良成績百分比及教學質量的綜合評價結果

課堂教學效果的直接反應是學生的成績，從圖1看出，對于不同實驗課程來說，學生達到優良水平(成績大于80 分)的人數占總人數的百分比是不同的，其中最高的是生物化學(達到90%)，而最低的是基因工程(27.59%)，這說明實驗課程的教學效果確實存在明顯的差異.通過對不同實驗課程的模糊評價及綜合層次分析發現，基因工程課程的綜合測評值最低(69.33)，而生物化學課程的綜合測評值為79.26，這說明不同實驗課程的綜合評價值與實驗課程學生優良水平的百分比具有一定的關系，這可能是造成學生優良水平比例差異的原因.

通過對綜合測評值進行指標細化發現不同指標的評測值也存在較為明顯的差異(如表4所示).以基因工程和細胞工程實驗課程為例，其實驗教學條件指標分別為55 和58，明顯低于其他課程，這主要由于實驗儀器設備缺乏，實驗材料難于獲取，實驗試劑昂貴等因素造成.此外實驗過程需要開放的實驗環境及相應的管理模式，而目前實驗中心還無法滿足該課程的需要，因此其管理模式指標的測評值也明顯低于其他課程.從表2中得出實驗教學內容和教學方法具有較高的權重值，分別為0.18 和0.19，而基因工程實驗課程的實驗難度過高，其對學生的實驗動手能力和基礎知識有較高的要求，實驗項目主要以綜合性和設計性實驗為主，其不同于生物化學、植物學、人體解剖生理學等以基礎性和驗證性為主的實驗課程，這導致了其實驗教學內容和教學方法兩個指標評測值低于其他實驗課程，同時也嚴重影響了其實驗教學實施的評測值.值得注意的是基因工程和細胞工程的教學效果的評測值高于其他課程，這說明這兩門課程對學生的能力素質培養具有較好的效果.

表4 不同實驗課程教學質量的評價細則

3 結語

層次分析法避免了以往研究中的主觀性和片面性，更加強調科學性和合理性，能夠將復雜的事物進行層次化，確定不同的細化指標，并對指標進行權重分析和判斷，找到主因和次因，通過模糊評價的方法可以將定性的主觀評價進行合理的量化，這對實驗課程的教學質量監控及改善提供了很好的理論依據.

本研究通過模糊綜合評價方法建立了生物科學專業的實驗課程教學質量評價體系，并對該體系進行了驗證，其驗證結果充分反應了該評價體系的合理性和科學性，具有一定的應用價值.從該評價體系中可以發現實驗教學質量與教學效果密切相關(主要體現為學生的實驗成績)，并且這種相關性能夠從綜合評價體系的具體細化指標中反應出來.這些細化的指標不但可以很好的反應出實驗課程的教學質量的主次影響因素，還可以根據這些影響因素對實驗課程教學的各個環節進行有效的監控和把握，這為今后提高和完善該實驗課程的教學質量提供了科學、合理和有效的理論依據.

［1］郭劍.高等學校實驗教學質量評價體系的探索與實踐［D］.西安:西安交通大學，2010.

［2］Saaty，T.L.The Analytic Hierarchy Process［M］.New York:McGraw Hill.1980.

［3］杜棟，龐慶華.現代綜合評價方法與案例精選［M］.北京:清華大學出版社，2009.

［4］黃銀娟，宣士斌.基于AHP－FUZZY 綜合評價法的實驗教學質量評價體系［J］.廣西民族大學學報:自然科學版，2013，19(2):93－96.

［5］陳平.層次分析法在半導體物理實驗課成績評分中的應用［J］.數學的實踐與認識，2004，34(7):12－18.