基于AHP-熵權法的化學類課程教學質量評價研究

摘"要：針對新時期化學類課程混合式教學質量影響因素問題，提出了基于AHP-熵權法的教學質量評價方法。對影響教學質量的相關因素進行層次化梳理，從教學內容、教學方法、教學態度、教學技能和教學效果5個方面，構建了影響教學質量的評價指標體系及組合權重數學模型。通過對實例的評價指標組合權重值計算及可信度排序，結果發現教學大綱、學有所得和內容連貫性等二級指標是新時期影響化學類課程混合式教學質量的主要因素。

關鍵詞：教學質量評價；混合式教學；AHP-熵權法

中圖分類號：O64"""""文獻標識碼：A"""""""文章編號：20959699（2024）03009207

高等院校是國家基礎研究的主力軍和重大科技創新的策源地，其中化學類專業為深度減碳、資源循環等重點攻堅任務提供了重要的科技支撐和人才保障[1]，在有序推進碳達峰、碳中和戰略目標中起著關鍵作用。近些年隨著互聯網數字化技術的快速發展，慕課、實驗空間、雨課堂、學習通等互聯網優質資源被廣泛應用于化學類課程混合式教學[2-3]，加快了化學類專業課程的現代化建設。新時期線上與線下教學的深度融合也為化學類課程混合式教學帶來了各種可能的教學樣態，其對應的教學質量影響因素也呈現出多變性、復雜性的特征。

因此，眾多研究者們開始聚焦化學類課程混合式教學質量關鍵影響因素的研究，進而保證課程教學的實施能更加適應行業發展趨勢并助推化學類拔尖人才培養[4-5]。張劍等[6]人對《無機與分析實驗》課程教學各個指標的內涵進行解讀和梳理，構建了該課程的混合式教學質量評價指標體系，并利用學生評教數據評價了課程的教學質量。曹洪江等[7]人對混合式教學模式的教學質量評價機制的建立思路進行了探討，提出了兼顧教學管理和教學輔助的課程質量評價機制的建設思路。李月峰等[8]人依據課前、課中、課后3個基本環節以及職業素養、知識技能等核心要素，結合教育教學理念提出一種多維度、多層次、多指標的混合式教學質量評價體系，并通過問卷調查、訪談、專家論證等途徑進行設置評價指標權重。相關的研究工作推進了混合式教學質量評價體系的構建方法研究，而評價指標權重賦值存在的主觀性以及主體誤差還未得到妥善解決。

通過借助專家的經驗知識、行業背景，并利用主觀評價層次分析法（analytic hierarchy process， AHP）、熵權法和組合優化評價理論，進而可以構建基于AHP-熵權法的化學類課程混合式教學質量評價指標體系[9]。通過對影響教學質量的各評價指標進行組合賦權，可更加直觀地判斷出各評價指標信息量的有效性，減弱專家主觀因素對評價指標權重的影響，這將有望成為揭示新時期影響化學類課程混合式教學質量的關鍵因素。

1"教學質量綜合評價指標層次結構

梳理近幾年高校關于混合式教學質量評價的相關文獻 [2，8，10，11]，結合互聯網線上數字化教學特點[12]和高校化學類基礎專業課教學實踐經驗，利用AHP法劃分影響化學類課程混合式教學質量的評價因素為教學內容、教學方法、教學態度、教學技能、教學效果5個方面，提煉出16個二級指標，構建了化學類課程混合式教學法質量評價指標體系，如圖1所示。

化學類課程混合式教學質量的評價指標是由參與教學實踐的師生共同商討產生的，并基于混合式教學理論對教學實踐活動進行離散分析，所建立的評價指標體系遵循以下原則：首先，要求所建立的評價指標要盡可能在最大程度上衡量實際教學，滿足有效性原則；其次，評價指標體系能夠區分教學效果的好壞，即各項指標之間是相互獨立的，避免評價指標重復；再次，評價指標的描述需要明確清晰、可被接受，避免產生歧義；最后，評價體系的設計需滿足實用原則，簡單明了易于操作。綜上所述，化學類課程混合式教學質量評價的二級指標描述如表1所示。

2"基于AHP熵權法的組合權重計算方法

2.1"AHP法

AHP法[1314]是復雜系統工程理論中常見的決策性方法，將系統中相互影響的多種因素或指標梳理成層次結構，并利用專家定量描述計算出所有因素或指標的相對權重，可幫助決策者把復雜的問題條理化、清晰化，進而做出正確的評價和決策。

首先，利用美國運籌學家托馬斯·塞蒂所提出“1-9”標度法[11]，得到評價指標的判斷矩陣A = （aij）mSymbolj@@n，如式（1）。

A=1a12...a1na211...a2n............an1an2...1（1）

式中：aij為指標i與指標j重要性的比較結果。

其次，利用特征向量法，求出判斷矩陣A的最大特征根SymbollA@max及其所對應的向量

W=（w1，w2，…wn）T，根據矩陣理論可知各因素的主觀權重系數就是判斷矩陣A的特征向量W，在此將所求特征向量W經歸一化處理，得到各指標的主觀權重分配W′=（w'1，w'2，…w'n，）T，如式（2）。

wi=wi∑ni=1wi（i=1，2，···，n）（2）

最后，利用公式（3）對判斷矩陣進行一致性檢驗[13]，以確認得到的權重分配是否合理，當CRlt;0.1時即判斷矩陣滿足一致性，若不通過則需要對各指標相互重要性重新賦值。

CR=CI/RI（3）

式中：CI為判斷矩陣的一致性指標；RI為平均隨機一致性指標；CR為判斷矩陣的隨機一致性比率。

2.2"基于熵權法的專家自身權重計算

信息熵是用于度量系統的有序程度，其評價因素的信息熵越小，所提供的信息量越大，在綜合決策時評價因素對應的客觀權重值也應越高，因此，可以利用熵權法[9]對專家自身權重進行計算。首先，搭建專家水平向量，假設n個專家對m個目標進行評價，yij（i = 1， 2， …， n；j = 1， 2， …， m）是第i個決策專家對第j個目標的評分值，矩陣Y = （yij）nSymbolj@@m是專家組的評價結果。選定與專家組評價結果具有最高一致性的評價專家為最優專家S*，最優專家的評分向量為y*=（y*1，y*2，···，y*n）。然后，通過與最優專家評分結果的差異度來進行量化各專家評價的優劣，評價專家Si的評價水平向量為：Fi =（fi1， fi2， …， fim），其中fik=1-yikyik/maxyik，（i = 1， 2， …， m；k = 1， 2， …， j），反映了決策者i對評價目標m所作評價的水平優劣。最后，利用熵權法可推理出參與決策專家的評價水平及可信度，即用熵值Hi衡量決策專家評價的不確定程度，如式（4），其熵值Hi越小，該決策專家的評價水平越高，評價結果可信度越高。參與決策專家在各目標評價過程中的權重，可用式（5）表達，Ci值越大則該專家Si的評價權重應越高。

Hi=∑nj=1hij（4）

Gi=1/Hi∑1/Hi，（i = 1， 2， …， n）（5）

式中：hik=fij*1n fij，1/e≤fij≤12/efij1n fij，0≤fij≤1/e（i = 1， 2， …， m；k = 1， 2， …， j） 。

2.3"基于AHP熵權法的指標權重優化計算

AHP法的群決策因各專家的經驗知識、行業背景、目標認識度等差異，存在主觀決策失誤風險。而基于熵權法的專家自身權重模型可以給各個評價指標賦權，可直觀判斷出每個評價指標信息量的有效性和客觀性。采用AHP熵權法[15]將專家評價的指標主觀權重w'i與客觀權重Ci進行融合計算如式（6），得到評價指標的組合向量W*=（w*1，w*2，···，w*n），其中：

w*i=∑mj=1wji×Ci（6）

式中：0lt;w*ilt;1；且∑nj=1wi=1；i = 1 ，2， …， n；j=1， 2， …， m。

AHP熵權法將兩者的權重進行耦合，減少了主客觀因素帶來的誤差，使最終的評價結果更加合理客觀。因此，將采用AHP熵權法對影響化學類課程混合式教學質量的影響因素進行研究。

3"教學質量影響因素的案例分析

以安徽理工大學化學類基礎專業課程《物理化學》《無機化學》《有機化學》《分析化學》《普通化學》的教學實踐為分析對象，建立了化學類課程混合式教學質量評價指標體系，如圖1。構造影響化學類基礎專業課教學質量的一級指標和二級指標判斷矩陣，利用前文所搭建的AHP熵權法的專家評價模型，計算各級指標的組合權重，揭示影響該教學質量的關鍵指標。

根據前文所述的AHP法原理，邀請專家們對評價指標進行兩兩對比，采用1-9標度法為判斷矩陣的要素賦值，計算出各指標的權重，并對判斷矩陣進行一致性檢驗。在此以專家1的一級指標權重計算為示例，A1～A5分別對應一級指標教學內容、教學方法、教學態度、教學技能、教學效果。其計算結果如表2，CR = 0.068 lt; 0.1，滿足一致性檢驗，因此所計算的權重分配是合理的。最終，6位專家評估的二級指標權重如表3。

邀請專家對影響教學質量的一級指標重要度進行打分，表4為各專家Si對5個一級指標Ai重要程度打分，A1～A5對應教學內容、教學方法、教學態度、教學技能、教學效果，評價打分為1～5分，分值越高表示指標越重要。基于熵權法的專家自身權重計算模型，得到各專家自身權重計算結果，如表5所示。由結果可知專家S5的熵值最小，其評價結果信譽效度最高，在綜合評價過程中其所占的比重應最大，專家的權重排名為：專家S5gt;專家S4gt;專家S1gt;專家S6gt;專家S2gt;專家S3。

基于AHP熵權法對影響化學類課程混合式教學質量的評價指標進行組合權重計算，按公式（6）對指標主觀權重與專家自身權重進行融合計算，通過AHP熵權法和AHP法獲得各評價指標的權重值如表6所示。如圖2所示，在AHP熵權法中教學效果的權重被提高了，現階段教學實踐中“以生為本，立德樹人”的學生主體性被更加重視是其權重被提高的可能原因，以學生為主體的教學效果改善將是本階段教學質量提高的一個重要出發點。新工科建設及優秀教材的推廣工作，為化學類專業課程的內容系統性及豐富性提供了有效保證，如圖3所示，AHP熵權法降低了內容系統連貫、充實豐富多樣為主的二級指標的權重。慕課、學習通等互聯網優質資源的快速發展，為教師在啟發思考的教學環節設計提供了借鑒，學習通等APP也為線上互動交流提供了便捷，因此啟發思考、互動交流順暢二級指標對新時期教學質量的影響權重被相應降低。近些年，各大高校開展了青年教師基本功大賽，新晉青年教師在準備充分、治學嚴謹、儀表端莊、談吐大方等二級指標上有了較大的提升，而板書和課件是重要的教學載體和表現形式，板書和課件的合理設計對青年教師依舊是一個不小的挑戰，以上所涉及的二級指標權重也被相應調整。綜上所述，AHP熵權法將更接近新時期教學的客觀情況描述。通過對AHP熵權法計算的權重數據進行分析，將教學內容和教學效果作為影響當前化學類課程混合式教學質量的關鍵一級指標，而符合教學大綱、學有所得、表達準確、啟發思考和內容系統連貫這些二級指標的組合權重值位列前五，其二級指標的組合權重值分別為0.183 8、0.126 5、0.105 3、0.076 3、0070 4，屬于影響化學類課程混合式教學質量的主要因素。

通過對化學類課程混合式教學質量的指標權重分析，以下幾方面將是新時期教學質量提高的重要著力點：在教學內容方面，依照教學大綱基本要求對海量的互聯網資源、前沿科技、工程實際案例等進行擇優選用，知識點的融合需重視整體內容的系統性和連貫性；在教學方法上，適時采用案例教學法、翻轉課堂等啟發式教學方法提高課程挑戰度，避免“滿堂灌”的枯燥教學方式，激發學生的學習興趣及主動性；在教學技能上，互聯網優質資源共享及線上教學的融入，使得板書基本功、課件新穎性等傳統教學技能的權重有一定程度的下降，而表達準確的教學技能在提高新時期教學質量中起著較重要的作用，即教師應做到對重難點知識的精準把握以及在教學中的深入淺出，從而提高學生在課堂上的接受效率；在教學效果上，學有所得將是教學質量的重要的評判標準之一，教學實踐中可依托學習通等實時線上互動平臺，通過隨堂練習、作業完成度等數據掌握學生階段性掌握程度，針對各班級階段性的教學效果及時進行教學調整。

4"結語

通過對高校化學類課程混合式教學質量影響因素的研究，構建了化學類基礎專業課混合式教學質量評價體系，提出了基于AHP熵權法的影響因素組合權重評價方法。通過案例結果可知，教學內容、教學效果是影響教學質量的主要一級指標因素，因此貫徹教學大綱基本要求、內容設計系統性和連貫性、學生的學有所得是提升化學類課程混合式教學質量的主要因素。該研究為化學類課程混合式教學質量評價提供了良好信譽效度的方法支撐，相關專業可基于實際教學實施情況，針對性地建立相應教學質量評價體系，為下一階段的教學改進提供方向。

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責任編輯：洪麗

Research on the Teaching Quality Evaluation of Chemistry Courses Based onAHPEntropy Weight Method

WANG Fen1， YANG Xiumiao2

（1. School of Chemical and Blasting Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China;

2. School of Mechatronics Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China）

Abstracts： In view of the factors influencing the quality of blended teaching in chemistry courses in the new era， a teaching quality evaluation method based on AHPentropy weight method is proposed in this paper. The factors affecting the teaching quality are sorted out hierarchically. The evaluation index system affecting teaching quality and a combinational weight mathematical model are constructed from five aspects of teaching content， namely teaching methods， teaching attitude， teaching skills and teaching effect. The combinational weights values of the evaluation indicators of the examples are calculated and the credibility is ranked. The results show that secondary indicators such as conformity to the syllabus， students' learning gains and content coherence are the main factors which affect the quality of blended teaching in chemistry courses in the new era.

Keywords： teaching quality evaluation; blended teaching; AHPEntropy Weight Method