新工科背景下基于OBE理念的課程改革研究

摘 要：課程教學評價是高校教學及管理過程中提升教學質量的重要手段和必要途徑。新工科背景下，結合水利類專業(yè)課程改革，構建能體現(xiàn)課程全過程實施效果的易實現(xiàn)、好量化的課程綜合評價體系。面向課程不同受眾群體開展多要素基礎數(shù)據(jù)采集，應用多主體多要素模糊綜合評價模型，以甘肅農(nóng)業(yè)大學水文與水資源工程專業(yè)核心課程“水文統(tǒng)計學”為例，對水利類專業(yè)核心課程教學效果進行綜合評價。評價結果反映了多主體教學診斷的有效性及合理性，評價指標體系的建立以及評價模型的選用為新工科背景下水利類專業(yè)核心課程的改革與深化提供一定的依據(jù)和借鑒，促進了新工科背景下水利類專業(yè)核心課程的綜合改革。

關鍵詞：新工科；多主體；層次分析；模糊綜合評價；水文統(tǒng)計學

中圖分類號：G642" 文獻標識碼：A" 文章編號：1673-260X（2024）03-0081-05

為適應我國工程教育改革新方向，基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求，教育部在2018年提出了新工科（Emerging Engineering Education，3E）這一概念[1]，新工科這一重要舉措在于主動適應全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”構成的新工科建設“三部曲”，積極推進了新工科建設的時代步伐[2]。各高校也積極響應推進新工科建設步伐，開展了眾多教育教學改革實踐，例如“天大方案”“華南理工F計劃”等。

高校教育活動的主要形式為專業(yè)課程的學習，專業(yè)課程不僅是實施新工科教育教學改革的載體，而且是新工科教育教學改革的具體實現(xiàn)路徑。打造高質量的專業(yè)課程（金課）及課程教學體系不僅是各高校教學活動的核心也是高校教學建設的主要目標。然而專業(yè)課程建設效果是否達到預期目標，需要科學的評價反饋體系保障，通過實施“評價—反饋—改進”的閉環(huán)，針對目標導向的各主體評價結果，對所實施的專業(yè)課授課團隊、教師教學方法、教學手段等進行調整，從根本上保障不同主體對課程目標的達成需求。然而，現(xiàn)階段課程評價主體多局限于校內(nèi)，主要表現(xiàn)為教師對學生成績的考核，缺乏用人單位和第三方機構（例如學生就業(yè)單位、同行專家等）對具體專業(yè)核心課程的評價；評價內(nèi)容也多局限于校內(nèi)教學團隊及高校自身對課程設置的規(guī)范性評價，缺乏以具體專業(yè)課程培養(yǎng)目標達成的評價[3]。因此科學合理的專業(yè)課程評價體系的構建，評價模型和評價方法的選取對提高教學質量、深化課程改革、優(yōu)化師資結構均能產(chǎn)生積極影響[4]。

1 課程評價的內(nèi)涵與特征

評價具有導向、診斷、反饋、監(jiān)控、激勵等多種功能，以多主體需求目標為導向的教學效果評價，首先應選擇合理的評價主體，其次運用科學的評價方法對所實施的課程進行有效評價。通過對所授課程進行全面監(jiān)測，掌握課程實施是否實現(xiàn)以導向為目標的多主體所需求的教學目標，同時以教學目標的實現(xiàn)情況來判斷課程實施的效果，既可以為后續(xù)課程的建設和發(fā)展提供理論依據(jù)，又可以完善現(xiàn)行課程評價體系和評價方法。因此，基于目標導向的多課程評價已經(jīng)成為新工科背景下水利類專業(yè)課程改革的重要環(huán)節(jié)，課程評價在整個教學過程中發(fā)揮著極其重要的作用。

課程評價作為一個以課程教學目標為依據(jù)，面向課程不同受眾群體，構建合理的評價體系，采取切實可行的評價方法在事實描述的基礎上對課程本身及教學活動進行科學合理的判斷過程，包含了廣泛的評價對象，例如授課計劃、教學設計、教學實施方案、教學效果、課程設計者、課程實施者及課程參與者和其未來的發(fā)展等。課程評價具有多樣性，在新課改理念中，課程評價更多體現(xiàn)的是定量與定性結合的評價過程，任何單一的檢測或考核的方法都不能代表課程評價的全部。因此在進行課程評價時應注重以下幾方面。在指導思想上，突出課程評價的發(fā)展性功能和激勵性功能，重視對學生學習潛能的評價，評價結果在基于促進學生學習、充分發(fā)展的后續(xù)課程改進所發(fā)揮的指導作用；在評價主體上，改變過去評價主體僅有教師和教學督導評價的單一性，建立由學生、社會、學校和教師等共同參與的多評價主體，實現(xiàn)評價主體的多元化[5]；在評價方法上，突出課程的過程性評價[6]，整個評價過程中應定量評價與定性評價相結合。

2 基于層次分析法的模糊綜合評價模型

2.1 評價指標體系的確定

課程評價結果的優(yōu)劣和多種因素組成的綜合系統(tǒng)的優(yōu)劣有關。因此，課程評價所建立的指標體系須全面、完整、準確地反映所授課程綜合情況[7]。國內(nèi)大量學者聚焦課程評價體系建設這一研究熱點，結合自身特點，提出了各類課程的具體評價體系，并應用于實踐。例如，閆小紅[8]等基于知識維度、技能維度和素養(yǎng)維度構建多維度的植物學野外實習課程評價體系；劉蕾[9]等試圖調整大學英語聽力課程的評價體系內(nèi)部結構，構建診斷性評價、形成性評價、總結性評價相結合的大學英語聽力課程評價體系，提高課程評價的客觀性及評價效率；趙紅霞[10]等結合基礎化學實驗課程的特點，多層次、全方位的考核學生在實驗室的表現(xiàn)；王欣[11]等建立了審計學課程多元化評價體系，改進了以考試評價為主的傳統(tǒng)課程評價方法。

2.2 評價指標權重的確定

綜合評價過程中，不同的評價指標對評價結果的貢獻不同，需要根據(jù)對評價結果的貢獻大小確定各指標在整個綜合系統(tǒng)中的權重。系統(tǒng)工程理論中的層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是把要解決的問題置于一個具有多種因素相互作用的大系統(tǒng)中，并將這些問題層次化，形成多層次結構分析模型，通過兩兩相比的方法將各不同層次的因素進行判別，確定各因素之間的相對重要程度，是一種有效確定權重的方法[12]。其主要步驟為：

（1）構造判斷矩陣。矩陣U=（uij）m×n，uij表示因素ui對uj的相對重要性數(shù)值（i，j=1，2，...n），取值范圍為1～9。

（2）計算重要性排序。根據(jù)判斷矩陣，求解判斷矩陣U的最大特征根λmax及所對應的特征向量w，w歸一化后的結果即為各指標因素C1，C2，…Cn的排序權重。

（3）一致性檢驗。以上得到的權重是否在合理的允許范圍內(nèi)，需對判斷矩陣U進行一致性檢驗。檢驗公式為：

式中：CR為判斷矩陣的隨機一致性比率；CI為判斷矩陣一致性指標，公式為：

RI為判斷矩陣的平均隨機一致性指標，1～9 階的判斷矩陣的RI值見表1。

2.3 模糊綜合評價基本原理

模糊綜合評價（Fuzzy Comprehensive Evaluation，F(xiàn)CE）以模糊數(shù)學的隸屬度理論為基礎，考慮分析各指標因素，將定性評價轉化為定量評價，其評價結果清晰、系統(tǒng)性強[13]。模糊綜合評價法將所有模糊的評價因素收集在模糊集合里，實現(xiàn)多因素制約相互對比，并建立函數(shù)關系，形成總體評價。

模糊綜合評價通常按以下五個步驟開展：

（1）確定被評價的對象集O={O1}、因素集U={U1，U2，…，Um}、評語集V={V1，V2，…，Vm}；

（2）確定評價因素的權重向量為：

W={W1，W2，…，Wm}T

（3）建立模糊綜合評價矩陣：

將上述評價矩陣進行歸一化處理，使rij=1。

（4）進行復合運算，獲得綜合評價結果；

（5）將復合運算的結果進行歸一化處理，獲得各個對象有可比性的評價結果。

3 基于多主體的模糊層次綜合評價模型在課程評價中的應用

“水文統(tǒng)計學”是水文與水資源工程專業(yè)重要的專業(yè)核心課程，以甘肅農(nóng)業(yè)大學水文與水資源工程專業(yè)“水文統(tǒng)計學”課程為例，列出基于以目標為導向的各不同評價主體的課程評價指標，收集到模糊集合中，采用多主體模糊層次綜合評價模型得到其課程綜合評價結果。其評價結果體現(xiàn)了新工科背景下以目標為導向的多主體教學診斷的有效性及合理性，評價指標體系的建立以及評價模型的選用可為新工科背景下水利類專業(yè)核心課程的改革與深化提供一定的依據(jù)和借鑒。

3.1 “水文統(tǒng)計學”課程評價體系的建立

在遵循科學性、獨立性和通用性、典型性、可表征性、可獲得性、可測性等原則的基礎上，借鑒國內(nèi)課程評價指標體系[14]，結合甘肅農(nóng)業(yè)大學水文與水資源工程專業(yè)“水文統(tǒng)計學”課程的實際情況，建立以課程評價結果（A）為目標層，教學隊伍建設、教學方法與手段、教學效果為準則層（B），以課程負責人與主講教師、教學隊伍結構整體素質、教學改革與教學研究、教學設計、教學方法、教學手段、同行評價、學生評教、校內(nèi)督導評教9個評價指標為指標層（C）的3個層次組成的“水文統(tǒng)計學”課程綜合評價指標體系，如圖1所示。

3.2 層次分析法確定評價指標權重

采用層次分析法計算各評價指標的權重。

（1）構造判斷矩陣，進行層次單排序計算。構造層次單排序判斷矩陣時，邀請有關專家，根據(jù)上述確定的評價指標，對指標體系逐層因子進行兩兩比較，做出重要性判斷，給出評判構造矩陣，分析計算后得到相應結果。用標準方法構造出準則層（B）對目標層（A），指標層（C）對準則層（B）共4個判斷矩陣，運算出層次單排序的重要性權重值結果，并對判斷矩陣進行一致性檢驗。

（2）層次總排序。層次總排序也就是計算（C）層、（B）層相對于（A）層的相對重要性排序權值，實際上是層次單排序的加權組合。（C）層對（A）層的權重值（wi），指標的組合權重值即為指標的權重。“水文統(tǒng)計學”課程評價指標權重計算結果如表2所示。從表2計算結果中可看出，指標權重由大到小分別為學生評教（C8）、課程負責人與主講教師（C1）、教學設計（C4）、教學手段（C6）、教學方法（C5）、教學改革與教學研究（C3）、校內(nèi)督導評價（C9）、教學隊伍結構整體素質（C2）、同行評價（C7），其對應的權重值分別為0.19，0.175，0.165，0.131， 0.104，0.07，0.058，0.055，0.052。說明設計的評價指標中，學生評教（C8）和課程負責人與主講教師（C1）這兩個指標占課程評價的主導地位，教學隊伍結構整體素質（C2）、同行評價（C7）等指標在“水文統(tǒng)計學”課程評價中所占權重較小。

3.3 基于多主體模糊層次分析的課程評價

根據(jù)上述評價體系中各評價指標的特點，基于課程多主體所需的目標導向產(chǎn)出，選擇由校內(nèi)督導、校外同行專家、相關專業(yè)教師、已修完“水文統(tǒng)計學”課程的校友（已畢業(yè)5年校友）及正在修讀“水文統(tǒng)計學”的在校本科生等不同評價主體，通過問卷和座談相結合的方式開展專項調研，對“水文統(tǒng)計學”課程各評價指標進行打分。專項調研量化統(tǒng)計結果如表3所示。

根據(jù)前文所述模糊綜合評價模型，將上述9項評價要素組成論域：

首先，就單一因素功能U1，設定評語論域：

U1=評分∈[90，100]（V1）

評分∈[80，90]（V2）

評分∈[70，80]（V3）

評分∈[60，70]（V4）

評分∈[0，60]（V5）

其次，根據(jù)問卷調查量化結果，就單一因素U1，根據(jù)調研情況分布，獲得從U1到V1的模糊映射f：U→F（V）。同理，對其余因素Ui進行映射后，最終形成模糊綜合評價矩陣R：

第三，根據(jù)層次分析法所賦予的評價權重wi和模糊綜合評價矩陣R進行復合運算，最終得模糊綜合評價結果，如下式所示：

上述模糊綜合評價結果表明，甘肅農(nóng)業(yè)大學水文與水資源工程專業(yè)“水文統(tǒng)計學”課程在考慮了基于目標導向的多評價主體和影響課程教學結果的多評價因素后，評價主體對課程的綜合滿意度給出高度評價的占83.9%，給予良好評價的占7.8%，6%的評價群體對課程評價一般，只有0.1%的評價主體對“水文統(tǒng)計學”課程給出不合格評價，不合格評價占比非常小，因此不同評價主體對該課程的實施結果及所達到的預期目標總體呈現(xiàn)滿意結果。

4 結論

在新工科和大數(shù)據(jù)的時代背景下，水文與水資源工程專業(yè)核心課“水文統(tǒng)計學”課應面向行業(yè)發(fā)展新需求。本文在充分調研和統(tǒng)計數(shù)據(jù)科學分析的基礎上，基于“成果導向”教育理念，將宏觀抽象的課程定性評價轉換為數(shù)據(jù)可獲得性較好、評價主體多元化的定量分析。以甘肅農(nóng)業(yè)大學“水文統(tǒng)計學”課程為例，采用多目標模糊綜合評價模型，對“水文統(tǒng)計學”課程教學成果進行評價。評價結果體現(xiàn)了以多主體需要為導向的教學診斷的有效性及合理性，綜合評價指標體系的建立以及多主體模糊綜合評價模型的應用可為新工科背景下水利類專業(yè)核心課程的教學成果評價提供方法與思路，具有較好的借鑒意義，促進了新工科背景下水利類專業(yè)核心課程的綜合改革。

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