基于專業認證的實驗課程成績評價模型研究

葉有祥 周盛華 黃杰

摘 ?要：文章基于工程教育專業認證標準，采用模糊層次分析法-模糊綜合評價法建立了兩級達成度指標模型，并計算確立了各達成度指標權值。通過實際教學實例表明，達成度指標模型更加全面地反映了整個電子設計實驗課程教學和實踐過程，有利于教師對學生做出客觀公正評價，也更符合工程教育認證標準要求。

關鍵詞：工程教育認證標準;達成度指標模型;電子設計實驗課程;模糊綜合評價法

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2020）22-0091-03

Abstract： The evaluation index model of achievement degree in two layers was established and weight coefficients of evaluation index of achievement degree were determined using fuzzy analytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation based on engineering education accreditation standards. Educational practice shows that the evaluation index model of achievement degree， which is more in line with the requirements of engineering education accreditation standards， can comprehensively reflect the whole teaching and practice process of electronic design experiment course， and it can help teacher to evaluate the students' performance more objectively and fairly.

Keywords： engineering education accreditation standards; achievement degree evaluation index model; electronic design experiment course; fuzzy comprehensive evaluation

當前，電子類、光電類、機電類等專業的電子設計實驗課程對學生的最終成績評定方式普遍采用：“平時成績*百分比+課程驗收成績*百分比+實驗報告成績*百分比”來給出總評成績。這種傳統評價方式沒有統一的評判標準，教師主觀性大，導致最終學生總評成績區分度不高，無法全面客觀反映學生平時學習過程，因此也就無法對學生做出公平合理的評價。針對這種現象，部分高校教師將統計學原理如標準偏差法、聚類分析法、主成分分析法等應用于類似課程成績定量化評定，達到了學生成績客觀評定的效果[1]，但這類方法計算量大，且依然容易受教師主觀因素影響。而基于模糊數學理論，將邊界不清，不易定量的因素定量化進行模糊綜合評價的方法[2，3]，充分考慮了模糊因素，應用于學生課程學習評價，能使課程成績評定更加客觀科學、準確合理[4]。工程教育認證標準是當今國際和國家比較認可的工程專業學生培養質量評價或衡量標準[5，6]。因此，本文以工程教育認證標準[5]為基礎，采用模糊數學理論建立本校電子設計實驗課程能力達成度為指標的定量綜合評價模型，實現學生學習過程的客觀準確評價，促進學生課程學習積極性，同時為光電、電子、信息、機電等工程專業類似實踐課程成績評價提供參考。

一、模糊評價模型的建立

（一）課程評價因素集的確定

工程教育專業認證要求認證專業需設立合理的培養目標和支撐培養目標的畢業要求，根據畢業要求設置課程并明確課程目標[5]。具體到電子設計實驗課程所對應的畢業要求主要包括：問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、職業規范、個人和團隊、溝通等，因此本文所建立模型將這七條畢業要求作為第一級達成度評價指標，設X為一級達成度評價因素集，則因素論域X=（X1，X2，···，Xm），m=1，2，3，···，7;每一個一級達成度評價因素下包括n個二級達成度評價指標，則Xm={Xm1，Xm2，Xm3，···，Xmn}，每一個一級達成度評價指標都包括相應的二級達成度評價指標。如：一級達成度評價指標“研究”包括“掌握實驗設計的基本方法19%”、“能對所獲得的數據進行處理、分析并得出合理結論73%”和“能指出所存在的問題和相應的改進措施8%”，對應的達成度分別為：良、中、中。

（二）評語等級集的確定

為了方便準確評價學生學習過程，給出合理的評價成績，達到學校教務系統成績輸入要求，本模型首先將達成度設置成傳統五級制，方便平時的記錄，最終再對各等級賦予量化分值。因此，課程要求達成度評語集定義為“優、良、中、及格、不及格”，各等級對應的量化分值分別為：“95、85、75、65、50”。設本模型課程要求達成度評語等級集為Y，則Y={Y1，Y2，Y3，Y4，Y5}={95，85，75，65，50}。

（三）評價指標的權重系數確定

根據專業培養目標要求和具體教學過程，每一個評價指標所占有的權重是不同的，根據一級達成度評價指標和二級達成度評價指標各因素對課程評語等級的重要程度不同，設計各指標相應權重系數。傳統確定權重的方法有許多，包括專家估測法、加權統計法、頻數統計法等[7]。本文主要采用模糊層次分析法確定各一級達成度評價指標和二級達成度評價指標所占權重[8]，具體步驟如下：

1. 采用1～9標度法構造模糊判斷矩陣X（xij）n×n（i，j=1，2，···，n），其模糊判斷矩陣的比例標度及含義如表1所示。

2. 對模糊判斷矩陣X的列求和，并將矩陣X各元素除以對應列的和，即歸一化得到矩陣A。

3. 將矩陣A每行求和，并分別除以矩陣A各元素總和即歸一化得到各評價因素權重W。

4. 模糊判斷矩陣A的一致性檢驗：

（1）計算獲得模糊判斷矩陣X的最大特征根λ：

（2）計算一致性指標CI：CI=（？姿-n）/（n-1）;

（3）選定平均隨機一致性指標RI;1階～10階的RI分別為0、0、0.52、0.89、1.12、1.36、1.41、1.46、1.49和1.52。

（4）計算一致性比例CR：CR=CI/RI;當CR<0.1時，認為模糊判斷矩陣X通過一致性檢驗;當CR>0.1時，認為模糊判斷矩陣X必須進行調整和修正。

（四）單因素模糊評價，建立模糊關系矩陣

單因素模糊評價是建立X到Y的模糊關系，誘導出隸屬度矩陣R[rmn]，rmn表示因素Xm對評語Y的隸屬

度。隸屬度通常由教師根據評價指標等級對學生進行評價獲得。

（五）綜合評價

1. 一級綜合評價

一級綜合評價是對每個一級達成度評價指標進行評價，即建立Xm的綜合評價模糊矩陣：Bi=Wi·Ri，為了更全面反應單因素的影響，模糊合成算子采用加權算子 ? ? ?。

2. 二級綜合評價

將7個一級達成度指標作為7個單因素，將一級綜合評價所獲得的Bi構成二級綜合評價的模糊評價矩陣R，則可計算得出二級綜合評價的模糊向量B：B=W·R，所采用模糊合成算子也為加權算子 ? ? ?。

3. 成績量化

采用二級綜合評價的模糊向量B與評語等級集中各評價指標對應標準分值建立課程總成績的評價關系：

二、評價實例

以本校已通過工程教育認證的電子科學與技術專業所開設的電子電路綜合設計實驗課為例，該課程為本校電子專業大三學生第一學期必修課，課程時間為連續2周。依照模糊層次分析法和授課教師作出的評價結果構造一級模糊判斷矩陣和二級模糊判斷矩陣Xm，其中 m=1，2，3，···，7。然后按照模糊層次分析法計算步驟計算得到各一級達成度評價指標和二級達成度評價指標權重。

計算獲得模糊判斷矩陣X的最大特征根λ=7.2787，CI=0.0465，CR=0.033，CR<0.1，說明一級達成度-評價指標通過一致性檢驗，權重是合理的。同樣的步驟計算出X1-X7的CR分別為0.037、0.017、0.063、0.009、0.024、0.037和0.07。可以看出，二級達成度評價指標CR值均小于1，通過一致性檢驗，權重合理。

選取17電子班陳某同學為對象，根據該陳同學的課程表現和記錄，通過Bi=Wi·Ri加權計算，獲得一級綜合評價表。然后采用B=W·R進行二級模糊綜合評價獲得二級模糊綜合評價表如表2所示。

三、結論

本文基于工程教育專業認證標準，選取電子設計實驗課程目標所對應的畢業要求為綜合評價指標，采用模糊綜合評價方法和模糊層次分析法建立了電子設計實驗課程成績評定模型。以本校17級電子專業單個學生的平時記錄進行了實例計算，結果表明，所建立的模型更加客觀、準確反映學生整個教學過程狀態，評價更為公正合理，可以推廣至電子類、光電類、機電類綜合設計課程，以及專業實驗、畢業設計、生產實習等實踐模塊課程。該模型的不足之處在于計算量偏大，會增加任課教師工作量，但可以采用模型程序化克服。

參考文獻：

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