基于FUZZY－AHP综合评价法下生物科学专业实验课程评价体系的建立及应用研究

(琼州学院 生物科学与技术学院，海南 三亚572022)

0 引言

实验教学环节是生物科学专业的重要组成部分，是培养学生创新精神和实践能力的重要保障.实验教学质量的好坏决定着生物科学专业整体教学水平的高低，因此，建立科学的、合理的实验教学质量评价体系显得尤为重要.

系统化、科学化、全面化的对实验教学质量进行评价是全面提高实验教学质量的前提.传统的实验教学质量评价方式常常按照经验式、片面化、主观性的方式去评价实验教学质量，其缺乏科学、严谨、全面的评价指标，导致评价结果无法符合真实的教学质量水平.目前，国内大多数高校都已经建立了一套较为完整的理论教学质量评价及监控体系，而实验教学质量评价和监控体系的建设还相对落后［1］，其主要原因是不同专业的实验课程评价指标不同，需要探索并建立符合不同专业实验课程的评价模型，才能真实有效的反应不同专业实验课程的教学质量水平.

实验教学质量的评价本身具有系统性和层次性的特点，其质量评价的操作过程也存在复杂性和模糊性的特点.层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是20世纪70年代由美国运筹学家托马斯·塞蒂(Thomas L.Saaty)提出的一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法，其可以将人的主观判断用数量形式表达和处理，是解决多层次、多指标决策问题的有效方法［2－3］.FUZZY 综合评价法是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价的一种综合评价方法.将AHP 和FUZZY 综合评价法结合起来形成Fuzzy－AHP 法，在体系评价、效能评估，系统优化等方面有着广泛的应用［4］.本研究利用AHP 对生物科学专业实验课程建立全面的评价体系模型，并制定实验教学质量评价体系各个指标的权重系数，采用FUZZY 综合评价法简化评价过程中操作和实施的步骤，将定性的评价转化为定量评价，从而对实验教学质量进行有效的评价.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

针对生物科学专业2011 至2014 学年所开设的部分实验课程进行质量评价，这些课程包含植物学、人体解剖生理学、生物化学、微生物学、基因工程和细胞工程.

评价实验课程的群体为琼州学院生物科学与技术学院2011 级生物科学(非师范)专业的全体学生(有效人数50 人).

1.2 研究方法

参考黄银娟等构建的实验课程AHP 体系［4］，针对本专业的实验课程特点制定了合适的评价指标，构建相应的AHP 层次评价模型，同时对诸多指标进行权重系数分配并进行一致性检验.

根据建立好的AHP 层次分析体系，设计调查问卷，问卷中涉及7 个教学模块，每个模块由若干个问题组成，其中每个问题反映一个评估指标(如表1所示)，不同评估指标采用FUZZY 综合评价法进行模糊评价，评价等级分为按照优(90)、良(80)、中(60)和差(50)四个水平.

调查问卷共发放50 份，收回50 份，回收率为100%.通过统计调查问卷中不同学科各个指标的评价结果(不同评价等级出现的频率)，获取各个指标的数据，从而对不同学科的实验教学质量进行最终的量化评价.

2 研究结果

2.1 实验教学质量AHP 评价结构模型的建立

在深入分析本专业实验课程的性质和特点后，将实验课程质量评价体系中所包含的诸多因素进行层次划分，确定实验课程质量为目标层，实验教学内容、实验教学方法、实验教学效果、实验教学条件、管理模式、实验教学队伍和实验教学实施作为一级指标，共7 项，二级指标共设置34 项，具体如表1所示.

表1 实验课程教学综合评价层次模型

续表1

2.2 判断矩阵的构建及各级指标的权重分析

各级指标所构建的判断矩阵能够反映出人们对各项因素重要程度的认知，在层次分析法中，为了更好的决策判断各级指标，需要对各级指标进行量化，量化使用1－9 比较标度方法进行［5］，本研究中所有指标的判断矩阵及其权重系数分析如下表2所示.

表2 综合评价A 的判断矩阵及其权重值

同理，可以得到各个二级指标的判断矩阵(略)及其权重值分别为:

实验教学内容B1 的权重值={0.20、0.16、0.23、0.04、0.28、0.09};

实验教学方法B2 的权重值={0.29、0.09、0.24、0.05、0.33};

实验教学效果B3 的权重值={0.09、0.27、0.31、0.28、0.05};

实验教学条件B4 的权重值={0.42、0.39、0.09、0.10};

实验教学管理模式B5 的权重值={0.13、0.33、0.10、0.05、0.39};

实验教学队伍B6 的权重值={0.08、0.34、0.09、0.35、0.14};

实验教学实施过程B7 的权重值={0.30、0.27、0.34、0.10};

2.3 层次排序及其一致性检验

对于各级指标的判断矩阵，需要进行层次单排序和总排序的一致性检验，从而确定判断矩阵具有整体的一致性，其结果如表3所示.

表3 不同判断矩阵的一致性检验

由表3可知，各级指标的单排序后所构成的判断矩阵的CR 值都明显小于0.1，这说明这些矩阵及其相应的标度设置是合理的，具有明显的一致性.

层次总排序后的一致性检验结果如下:

可以看出，CRT＜0.1，这说明所有各级指标的判断矩阵及相应的权重值都是合理的，可以作为评价实验课程质量体系的依据.

2.4 指标体系的验证

从所建立的评价体系中发现定性指标较多，不好用数字描述或度量.因此，为了验证已建立的评价指标体系在实际应用中的准确性，需要利用Fuzzy 综合评价方法对实际教学过程中的实验课程效果进行评价与验证.本研究根据已建立的评价指标体系，对项目进行模糊评价，评价级别分为优(90)、良(80)、中(60)、差(50)四个等级，通过模糊综合评价方法对几个实验课程教学质量水平进行综合测评，并将测评的结果与实际实验课程学生成绩(图1所示)进行相应的比较分析，从而对已制定的实验课程教学质量评价体系进行验证，验证结果如图1所示.

图1 不同实验课程中学生优良成绩百分比及教学质量的综合评价结果

课堂教学效果的直接反应是学生的成绩，从图1看出，对于不同实验课程来说，学生达到优良水平(成绩大于80 分)的人数占总人数的百分比是不同的，其中最高的是生物化学(达到90%)，而最低的是基因工程(27.59%)，这说明实验课程的教学效果确实存在明显的差异.通过对不同实验课程的模糊评价及综合层次分析发现，基因工程课程的综合测评值最低(69.33)，而生物化学课程的综合测评值为79.26，这说明不同实验课程的综合评价值与实验课程学生优良水平的百分比具有一定的关系，这可能是造成学生优良水平比例差异的原因.

通过对综合测评值进行指标细化发现不同指标的评测值也存在较为明显的差异(如表4所示).以基因工程和细胞工程实验课程为例，其实验教学条件指标分别为55 和58，明显低于其他课程，这主要由于实验仪器设备缺乏，实验材料难于获取，实验试剂昂贵等因素造成.此外实验过程需要开放的实验环境及相应的管理模式，而目前实验中心还无法满足该课程的需要，因此其管理模式指标的测评值也明显低于其他课程.从表2中得出实验教学内容和教学方法具有较高的权重值，分别为0.18 和0.19，而基因工程实验课程的实验难度过高，其对学生的实验动手能力和基础知识有较高的要求，实验项目主要以综合性和设计性实验为主，其不同于生物化学、植物学、人体解剖生理学等以基础性和验证性为主的实验课程，这导致了其实验教学内容和教学方法两个指标评测值低于其他实验课程，同时也严重影响了其实验教学实施的评测值.值得注意的是基因工程和细胞工程的教学效果的评测值高于其他课程，这说明这两门课程对学生的能力素质培养具有较好的效果.

表4 不同实验课程教学质量的评价细则

3 结语

层次分析法避免了以往研究中的主观性和片面性，更加强调科学性和合理性，能够将复杂的事物进行层次化，确定不同的细化指标，并对指标进行权重分析和判断，找到主因和次因，通过模糊评价的方法可以将定性的主观评价进行合理的量化，这对实验课程的教学质量监控及改善提供了很好的理论依据.

本研究通过模糊综合评价方法建立了生物科学专业的实验课程教学质量评价体系，并对该体系进行了验证，其验证结果充分反应了该评价体系的合理性和科学性，具有一定的应用价值.从该评价体系中可以发现实验教学质量与教学效果密切相关(主要体现为学生的实验成绩)，并且这种相关性能够从综合评价体系的具体细化指标中反应出来.这些细化的指标不但可以很好的反应出实验课程的教学质量的主次影响因素，还可以根据这些影响因素对实验课程教学的各个环节进行有效的监控和把握，这为今后提高和完善该实验课程的教学质量提供了科学、合理和有效的理论依据.

［1］郭剑.高等学校实验教学质量评价体系的探索与实践［D］.西安:西安交通大学，2010.

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

［3］杜栋，庞庆华.现代综合评价方法与案例精选［M］.北京:清华大学出版社，2009.

［4］黄银娟，宣士斌.基于AHP－FUZZY 综合评价法的实验教学质量评价体系［J］.广西民族大学学报:自然科学版，2013，19(2):93－96.

［5］陈平.层次分析法在半导体物理实验课成绩评分中的应用［J］.数学的实践与认识，2004，34(7):12－18.