基于专业认证的实验课程成绩评价模型研究

叶有祥 周盛华 黄杰

摘  要：文章基于工程教育专业认证标准，采用模糊层次分析法-模糊综合评价法建立了两级达成度指标模型，并计算确立了各达成度指标权值。通过实际教学实例表明，达成度指标模型更加全面地反映了整个电子设计实验课程教学和实践过程，有利于教师对学生做出客观公正评价，也更符合工程教育认证标准要求。

关键词：工程教育认证标准;达成度指标模型;电子设计实验课程;模糊综合评价法

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：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，电子类、光电类、机电类等专业的电子设计实验课程对学生的最终成绩评定方式普遍采用：“平时成绩*百分比+课程验收成绩*百分比+实验报告成绩*百分比”来给出总评成绩。这种传统评价方式没有统一的评判标准，教师主观性大，导致最终学生总评成绩区分度不高，无法全面客观反映学生平时学习过程，因此也就无法对学生做出公平合理的评价。针对这种现象，部分高校教师将统计学原理如标准偏差法、聚类分析法、主成分分析法等应用于类似课程成绩定量化评定，达到了学生成绩客观评定的效果[1]，但这类方法计算量大，且依然容易受教师主观因素影响。而基于模糊数学理论，将边界不清，不易定量的因素定量化进行模糊综合评价的方法[2，3]，充分考虑了模糊因素，应用于学生课程学习评价，能使课程成绩评定更加客观科学、准确合理[4]。工程教育认证标准是当今国际和国家比较认可的工程专业学生培养质量评价或衡量标准[5，6]。因此，本文以工程教育认证标准[5]为基础，采用模糊数学理论建立本校电子设计实验课程能力达成度为指标的定量综合评价模型，实现学生学习过程的客观准确评价，促进学生课程学习积极性，同时为光电、电子、信息、机电等工程专业类似实践课程成绩评价提供参考。

一、模糊评价模型的建立

（一）课程评价因素集的确定

工程教育专业认证要求认证专业需设立合理的培养目标和支撑培养目标的毕业要求，根据毕业要求设置课程并明确课程目标[5]。具体到电子设计实验课程所对应的毕业要求主要包括：问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、职业规范、个人和团队、沟通等，因此本文所建立模型将这七条毕业要求作为第一级达成度评价指标，设X为一级达成度评价因素集，则因素论域X=（X1，X2，···，Xm），m=1，2，3，···，7;每一个一级达成度评价因素下包括n个二级达成度评价指标，则Xm={Xm1，Xm2，Xm3，···，Xmn}，每一个一级达成度评价指标都包括相应的二级达成度评价指标。如：一级达成度评价指标“研究”包括“掌握实验设计的基本方法19%”、“能对所获得的数据进行处理、分析并得出合理结论73%”和“能指出所存在的问题和相应的改进措施8%”，对应的达成度分别为：良、中、中。

（二）评语等级集的确定

为了方便准确评价学生学习过程，给出合理的评价成绩，达到学校教务系统成绩输入要求，本模型首先将达成度设置成传统五级制，方便平时的记录，最终再对各等级赋予量化分值。因此，课程要求达成度评语集定义为“优、良、中、及格、不及格”，各等级对应的量化分值分别为：“95、85、75、65、50”。设本模型课程要求达成度评语等级集为Y，则Y={Y1，Y2，Y3，Y4，Y5}={95，85，75，65，50}。

（三）评价指标的权重系数确定

根据专业培养目标要求和具体教学过程，每一个评价指标所占有的权重是不同的，根据一级达成度评价指标和二级达成度评价指标各因素对课程评语等级的重要程度不同，设计各指标相应权重系数。传统确定权重的方法有许多，包括专家估测法、加权统计法、频数统计法等[7]。本文主要采用模糊层次分析法确定各一级达成度评价指标和二级达成度评价指标所占权重[8]，具体步骤如下：

1. 采用1～9标度法构造模糊判断矩阵X（xij）n×n（i，j=1，2，···，n），其模糊判断矩阵的比例标度及含义如表1所示。

2. 对模糊判断矩阵X的列求和，并将矩阵X各元素除以对应列的和，即归一化得到矩阵A。

3. 将矩阵A每行求和，并分别除以矩阵A各元素总和即归一化得到各评价因素权重W。

4. 模糊判断矩阵A的一致性检验：

（1）计算获得模糊判断矩阵X的最大特征根λ：

（2）计算一致性指标CI：CI=（？姿-n）/（n-1）;

（3）选定平均随机一致性指标RI;1阶～10阶的RI分别为0、0、0.52、0.89、1.12、1.36、1.41、1.46、1.49和1.52。

（4）计算一致性比例CR：CR=CI/RI;当CR<0.1时，认为模糊判断矩阵X通过一致性检验;当CR>0.1时，认为模糊判断矩阵X必须进行调整和修正。

（四）单因素模糊评价，建立模糊关系矩阵

单因素模糊评价是建立X到Y的模糊关系，诱导出隶属度矩阵R[rmn]，rmn表示因素Xm对评语Y的隶属

度。隶属度通常由教师根据评价指标等级对学生进行评价获得。

（五）综合评价

1. 一级综合评价

一级综合评价是对每个一级达成度评价指标进行评价，即建立Xm的综合评价模糊矩阵：Bi=Wi·Ri，为了更全面反应单因素的影响，模糊合成算子采用加权算子      。

2. 二级综合评价

将7个一级达成度指标作为7个单因素，将一级综合评价所获得的Bi构成二级综合评价的模糊评价矩阵R，则可计算得出二级综合评价的模糊向量B：B=W·R，所采用模糊合成算子也为加权算子      。

3. 成绩量化

采用二级综合评价的模糊向量B与评语等级集中各评价指标对应标准分值建立课程总成绩的评价关系：

二、评价实例

以本校已通过工程教育认证的电子科学与技术专业所开设的电子电路综合设计实验课为例，该课程为本校电子专业大三学生第一学期必修课，课程时间为连续2周。依照模糊层次分析法和授课教师作出的评价结果构造一级模糊判断矩阵和二级模糊判断矩阵Xm，其中 m=1，2，3，···，7。然后按照模糊层次分析法计算步骤计算得到各一级达成度评价指标和二级达成度评价指标权重。

计算获得模糊判断矩阵X的最大特征根λ=7.2787，CI=0.0465，CR=0.033，CR<0.1，说明一级达成度-评价指标通过一致性检验，权重是合理的。同样的步骤计算出X1-X7的CR分别为0.037、0.017、0.063、0.009、0.024、0.037和0.07。可以看出，二级达成度评价指标CR值均小于1，通过一致性检验，权重合理。

选取17电子班陈某同学为对象，根据该陈同学的课程表现和记录，通过Bi=Wi·Ri加权计算，获得一级综合评价表。然后采用B=W·R進行二级模糊综合评价获得二级模糊综合评价表如表2所示。

三、结论

本文基于工程教育专业认证标准，选取电子设计实验课程目标所对应的毕业要求为综合评价指标，采用模糊综合评价方法和模糊层次分析法建立了电子设计实验课程成绩评定模型。以本校17级电子专业单个学生的平时记录进行了实例计算，结果表明，所建立的模型更加客观、准确反映学生整个教学过程状态，评价更为公正合理，可以推广至电子类、光电类、机电类综合设计课程，以及专业实验、毕业设计、生产实习等实践模块课程。该模型的不足之处在于计算量偏大，会增加任课教师工作量，但可以采用模型程序化克服。

参考文献：

[1]唐文，吴颖.基于统计分析的实验课成绩评定方法[J].上海应用技术学院学报（自然科学版），2013，13（3）：241-244.

[2]胡永宏，贺恩辉.综合评价方法[M].北京：科学出版社，2000：167-168.

[3]宋晓秋.模糊数学原理与方法（第二版）[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004：20-22.

[4]张志英.模糊评价法在本科毕业设计成绩评定中的应用[J].浙江理工大学学报，2011，28（3）：467-470.

[5]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015，2：10-19.

[6]刘晓峰，杜健.我国高等工程教育质量评价制度研究[J].黑龙江高教研究，2017，2：57-61.

[7]谢季坚，刘承平.模糊数学方法及其应用（第2版）[M].武汉：华中理工大学出版社，2000：215-219.

[8]张吉军.模糊层次分析法[J].模糊系统与数学，2000，14（2）：80-88.