呂建勛 郭玉柱 袁海斌 劉穎異 袁海文

摘 要 中國工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對于畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題提出明確要求，如何有效評價(jià)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量對于新工科背景下的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量提高具有重要意義。提出一種基于綜合賦權(quán)法的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目選題質(zhì)量評價(jià)方法，并在檢測系進(jìn)行實(shí)踐。實(shí)踐表明，該方法可以有效提供選題質(zhì)量定量評價(jià)反饋，為畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量提高提供服務(wù)。

關(guān)鍵詞 工程教育認(rèn)證；畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）；選題質(zhì)量評價(jià)；層次分析法；熵權(quán)法

中圖分類號：G642.477 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）22-0060-04

Research on Teaching Quality Improvement Method Based on?Topics Quality Feedback of Graduation Thesis Under Back-ground of New Engineering//LYU Jianxun， GUO Yuzhu， YUAN Haibin， LIU Yingyi， YUAN Haiwen

Abstract Engineering education certification standards of China have?clear requirements for the selection of graduate thesis. How to effectively evaluate the quality of graduation thesis topics is of great significance to the improvement of graduation design teaching quality.?This paper proposes a method for evaluating the quality of gradua-tion thesis topics based on the comprehensive weighting method， and?puts it into practice. The results show that， this method can provide effective feedback for the evaluation of the subject quality and pro-vide reference for the improvement of teaching quality in the future.

Key words engineering education certification; graduation design （thesis）; evaluation of the topics quality; analytic hierarchy process; entropy method

0 引言

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，堅(jiān)持以學(xué)生為中心和成果導(dǎo)向的教育理念。我國從2006年開始構(gòu)建工程教育專業(yè)認(rèn)證體系，于2013年加入《華盛頓協(xié)議》，成為預(yù)備成員，并于2016年正式加入《華盛頓協(xié)議》，實(shí)現(xiàn)了我國工程專業(yè)本科學(xué)位與該協(xié)議其他正式成員之間的互認(rèn)[1-2]，極大地提高了我國工程教育的國際影響力，意味著我國向工程人才國際化邁出重要一步，也對我國工程類后備人才的培養(yǎng)起到重要作用。

工程教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是工程專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃中培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)知識與基本技能，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力的極為重要的教學(xué)過程，對本科生工程意識的培養(yǎng)、專業(yè)素養(yǎng)及綜合能力的提升起到重要作用，在新工科人才培養(yǎng)中有著其他環(huán)節(jié)不可替代的作用。中國《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中課程體系的工程實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）部分明確指出：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題要結(jié)合本專業(yè)的工程實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力[3-4]。在此背景下，對畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量及其相應(yīng)的評價(jià)機(jī)制提出更高的要求，合理的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)方法對于提升高校畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化畢業(yè)生工程能力、工程素養(yǎng)以及工程知識至關(guān)重要。

結(jié)合北京航空航天大學(xué)檢測系近年來本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）教學(xué)質(zhì)量評價(jià)方面的實(shí)際和不足，針對本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題質(zhì)量評價(jià)這一問題，本文以工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要求為基本導(dǎo)向，以畢業(yè)設(shè)計(jì)對畢業(yè)要求的支撐度為基礎(chǔ)，提出一種層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)方法，并以2017級學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題為研究對象進(jìn)行實(shí)踐，從而給出畢業(yè)設(shè)計(jì)選題評分，為未來畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的改進(jìn)提供依據(jù)。

1 工程認(rèn)證畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)對其支撐關(guān)系分析

在工程教育背景下，畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)的關(guān)鍵就在于其對工程認(rèn)證畢業(yè)要求的支撐能力，進(jìn)而可以表現(xiàn)為對畢業(yè)要求達(dá)成度的評價(jià)。為了更好地評價(jià)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題質(zhì)量，首先需要分析明確畢業(yè)設(shè)計(jì)與畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)間的支撐關(guān)系。

工程認(rèn)證畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)有12條，包括工程知識、問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、使用現(xiàn)代工具等。北京航空航天大學(xué)檢測系針對這些通用要求制定了相應(yīng)的畢業(yè)要求，突出航空航天特色和解決航空航天領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。通過對北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院課程體系對畢業(yè)要求支撐的相關(guān)資料的分析總結(jié)，梳理出目前本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)可以支撐第1、2、3、4、6、10、12條畢業(yè)要求，因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)需要從這幾個要求的達(dá)成度入手。為了更明確畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，在課程體系對畢業(yè)要求支撐度分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對本科畢業(yè)設(shè)計(jì)對畢業(yè)要求支撐的具體指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行梳理，并將梳理結(jié)果進(jìn)行整理，如表1所示。研究畢業(yè)設(shè)計(jì)題目選題對于這些畢業(yè)要求指標(biāo)的達(dá)成情況，也就反映了畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)對于新工科工程教育的支持度，可以反映出畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量，也為之后的反饋改進(jìn)提供依據(jù)。

2 基于綜合賦權(quán)法的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)方法

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)是一個復(fù)雜過程，各種因素交織。本文設(shè)計(jì)一種層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的綜合賦權(quán)法來完成畢業(yè)設(shè)計(jì)題目選題質(zhì)量評價(jià)。根據(jù)上一節(jié)所梳理的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的表格，分別獲得專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組、學(xué)生三方面對于畢業(yè)設(shè)計(jì)選題對畢業(yè)要求達(dá)成度的評價(jià)數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用綜合賦權(quán)法進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)打分。

2.1 層次分析法

層次分析法將影響決策的各種因素劃分為有序的層次，把復(fù)雜問題條理化、層次化，是一種多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的定性定量相結(jié)合的決策方法[5-6]。它通過將評估參數(shù)兩兩比較，形成代表分析者和專家意見的客觀判斷結(jié)果。該方法主要步驟如圖1所示。

針對畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)，將總體質(zhì)量評價(jià)層次化，最終總體評價(jià)為第一層級；以專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組、學(xué)生三方面分別作為第二層級的一個特征類；以每類的具體特征參數(shù)，也就是表1中梳理出的七個畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的特征值（打分）為第三層級。

由于不同特征參數(shù)重要性不同，采用兩兩比較方法建立相應(yīng)的層次分析法評價(jià)矩陣，再計(jì)算評價(jià)矩陣最大特征根λmax，并進(jìn)行評價(jià)矩陣一致性校驗(yàn)。如果該矩陣符合一致性指標(biāo)，則評價(jià)矩陣最大特征根所對應(yīng)的特征向量經(jīng)歸一化后的結(jié)果，就是不同特征參數(shù)的權(quán)重分配。

2.2 熵權(quán)法

信息論中，一個指標(biāo)的信息熵越大，那么能提供的有用信息量越小，相應(yīng)地，在評價(jià)體系中對該指標(biāo)權(quán)重分配就應(yīng)該越小。這也是熵權(quán)法的基本思路，熵權(quán)法的優(yōu)點(diǎn)在于客觀性更強(qiáng)[7]。熵權(quán)法確定權(quán)重的基本步驟如圖2所示，具體計(jì)算步驟可參考文獻(xiàn)[8]。

2.3 綜合賦權(quán)法

充分結(jié)合層次分析法和熵權(quán)法的優(yōu)點(diǎn)，采用線性組合法，充分體現(xiàn)決策者對于層次分析法和熵權(quán)法的偏好。假設(shè)wj1，wj2分別是層次分析法和熵權(quán)法計(jì)算所得到的權(quán)重，利用公式（1）來計(jì)算最終的權(quán)重：

wj=αwj1+βwj2（1）

其中，α為層次分析法權(quán)重在綜合賦權(quán)法中的系數(shù)，β為熵權(quán)法權(quán)重在綜合賦權(quán)法中的系數(shù)，且α+β=1。α和β取值根據(jù)最終決策者的傾向和經(jīng)驗(yàn)來確定。

獲得綜合賦權(quán)法權(quán)重后，針對每個畢業(yè)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行評分計(jì)算，獲得專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組、學(xué)生三方面的評分，通過這些評分就可以直觀地反映不同群體對畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的評價(jià)情況。

3 北京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院檢測系基于畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量反饋的教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)實(shí)踐

具體到2017級本科畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量評價(jià)，通過評審小組會議討論及學(xué)生問卷調(diào)查，獲得評審小組及學(xué)生兩方面對畢業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)成度的評價(jià)數(shù)據(jù)。評價(jià)采用優(yōu)、良、中、合格及不合格五級評分制，分別對其賦予分值：優(yōu)—5分，良—4分，中—3分，合格—2分，不合格—1分。然后采用綜合賦權(quán)法對該次本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量進(jìn)行評分計(jì)算。

3.1 指標(biāo)體系建立

畢業(yè)設(shè)計(jì)對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表1所示，以這些指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成情況作為特征參量，以專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組、學(xué)生三方面作為三個特征量。此時，X=[X1，X2，X3]，X1對應(yīng)內(nèi)部評審小組評分影響度，X2對應(yīng)學(xué)院專家組評分影響度，X3對應(yīng)學(xué)生評分影響度；對應(yīng)評分影響指標(biāo)記為X1={xi11，xi12，xi13，xi14，xi15，xi16，xi17}，X2={xi21，xi22，xi23，xi24，xi25，xi26，xi27}，X3={xi31，xi32，xi33，xi34，xi35，xi36，xi37}，其中i代表所評價(jià)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目編號。2017級本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的畢業(yè)要求達(dá)成度評價(jià)數(shù)據(jù)分別如表2、表3、表4所示。

3.2 綜合賦權(quán)法確立權(quán)重

STEP1：層次分析法權(quán)重計(jì)算 采用層次分析法對不同特征參數(shù)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，按照不同特征參數(shù)的重要性不同，采用兩兩比較的方式獲得其評價(jià)矩陣如公式（2）所示：

計(jì)算得到其最大特征值為7.446 4，即λmax=7.446 4。其對應(yīng)的特征向量是[0.084 7 0.058 8 0.058 8 0.065 5 0.065 5 0.620 1 0.046 6]。然后依據(jù)評判矩陣一致性校核公式，計(jì)算評判矩陣A的隨機(jī)一致性比率CR。經(jīng)計(jì)算，CR=0.054 7，小于0.1，滿足一致性要求。因此，最大特征值對應(yīng)的特征向量即為七個不同特征參量對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。

STEP2：熵權(quán)法權(quán)重計(jì)算 基于所獲得的專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組、學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題評分，根據(jù)熵權(quán)法權(quán)重步驟分別計(jì)算專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組、學(xué)生三方面關(guān)鍵特征量的權(quán)重。計(jì)算得到，專業(yè)方向內(nèi)部評審小組熵權(quán)法權(quán)重分配為[0.265 3 0.075 8 0.075 8?0.146 0 0.100 7 0.202 7 0.133 7]，學(xué)院專家組熵權(quán)法權(quán)重分配為[0.203 3 0.149 8 0.203 3 0.084 4 0.032 5 0.057 9?0.268 8]，學(xué)生評價(jià)熵權(quán)法權(quán)重分配為[0.265 3 0.075 8 0.075 8 0.146 0 0.100 7 0.202 7 0.133 7]。

STEP3：綜合賦權(quán)法權(quán)重計(jì)算 根據(jù)綜合賦權(quán)法權(quán)重計(jì)算方法，本文認(rèn)為層次分析法代表的專家主觀評價(jià)更有價(jià)值，因此設(shè)定層次分析法權(quán)重占比更大，取α=0.6，β=0.4。

分別計(jì)算專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組、學(xué)生三方面關(guān)鍵特征量綜合賦權(quán)法權(quán)重，計(jì)算結(jié)果如下：

w1=[0.141 0.290 0.175 0.137 0.053 0.116 0.088]

w2=[0.157 0.319 0.226 0.112 0.026 0.058 0.143]

w3=[0.101 0.285 0.202 0.121 0.079 0.111 0.101]

3.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題質(zhì)量評價(jià)及分析

利用計(jì)算得到指標(biāo)權(quán)重，分別計(jì)算三方面對畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的評價(jià)結(jié)果，如表5所示。分析發(fā)現(xiàn)，專業(yè)內(nèi)部評審小組及學(xué)院專家組評分一致性較好，但是個別學(xué)生評分差別較大，這與三個群體的知識結(jié)構(gòu)以及知識積累有關(guān)。從這方面也可以看出，畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師需要加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，讓學(xué)生更好理解畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及能力培養(yǎng)的意義。

通過與學(xué)院及相關(guān)教育專家討論，認(rèn)為三個方面評分在畢業(yè)設(shè)計(jì)題目質(zhì)量最終評分中權(quán)重分別為0.45，0.35，0.2。通過加權(quán)計(jì)算后可以得到這20個畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的最終評分分別為4.5，3.74，4.92，4.33，4.42，4.83，4.39，4.65，4.49，4.2，4.78，4.9，4.46，4.23，4.68，4.36，4.23，4.94，4.86，4分。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目最低評分3.74分，最高評分4.94分，平均評分4.5分，總體效果良好。

4 結(jié)論

本文提出一種針對本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)的方法，該方法通過層次分析法和熵權(quán)法的有機(jī)結(jié)合，可以將現(xiàn)有的主觀定性評價(jià)進(jìn)行量化，并充分考慮專業(yè)方向內(nèi)部評審小組、學(xué)院專家組及學(xué)生的意見，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目質(zhì)量的有效定量評價(jià)。通過北京航空航天大學(xué)檢測系2017級本科畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐，給出該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟和實(shí)踐結(jié)果，表明該方法可以給出定量的評分結(jié)果，結(jié)果可以作為管理人員進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)管理的依據(jù)，同時可以反饋給畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師，給畢業(yè)設(shè)計(jì)選題改進(jìn)提供參考。

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