基于AHP的工業(yè)工程專業(yè)課程量化評價

蔡志強

摘要：研究人員已經(jīng)提出了不同的方法來評估課程的研究過程。最終，研究人員認為需要將人的因素、個人的經(jīng)驗、直覺和判斷考慮在研究范疇內(nèi)。為了驗證這一點，文章利用定量層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）的基礎(chǔ)模型，來評估西北工業(yè)大學工業(yè)工程系中的專業(yè)課程。文章把層次分析法引入系統(tǒng)，將其作為一個解決方案，用于處理主觀評估。層次分析法已被用于構(gòu)建所有課程的替代方案，在層次結(jié)構(gòu)中，對那些影響因素和產(chǎn)生的分數(shù)進行評估。

Abstract： Researchers have proposed different methods to evaluate the curriculum of the research process. Ultimately， the researchers believe that the implications of the study including human factors， personal experience， intuition and judgment. In order to verify this point，based on the principle and method of analytic hierarchy process （AHP）， this paper evaluates the professional course in the department of industrial engineering， Northwestern Polytechnical University. In this paper， the AHP is introduced into the system， as a solution， to deal with subjective evaluation. AHP has been used to build alternatives for all curricula， in the hierarchy， evaluate the impact factors and the resulting scores.

關(guān)鍵詞：工業(yè)工程專業(yè)課程；量化評價；AHP

Key words： industrial engineering courses；quantitative assessment；AHP

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0235-03

0 引言

工程教育作為一個發(fā)展中的領(lǐng)域，有著一門進行著科學改革學科的許多特點。隨著學習部門整體教學質(zhì)量的提高，學生能力和課程實驗受到的關(guān)注也越來越高。工業(yè)工程課程旨在提供一個工業(yè)工程的綜合教育，并平衡教學的廣度和深度，以培養(yǎng)有能力的工程師為教學目的[1]。解決學生在課程中遇到的問題，一直是教師的一個主要問題。定量評估是一套評價標準，我們可以用它來找出這些困難；層次分析法通過一組評價標準和一組可選擇的替代方案的比較，從而得到最好的結(jié)論[2]。本文的目的是將定量工具與層次分析法相結(jié)合，并將其改進整理。

在發(fā)達國家，工業(yè)工程改革尚不很充分，工業(yè)工程項目在發(fā)展中國家也沒有得到很好的發(fā)展[3]。在過去的十年中，歐洲和美國工業(yè)工程發(fā)展非常迅速[4]。具有高工藝性能和柔性機械的產(chǎn)品使生產(chǎn)更為復(fù)雜[5]。質(zhì)量功能展開法的應(yīng)用使得中東的大學中很多教學教育質(zhì)量得以提升[6]。設(shè)計和規(guī)劃工程教育也能夠提高工程專業(yè)學生的教育質(zhì)量和滿意度。

自上個世紀中葉以來，許多大學推出了課程評估，以應(yīng)對社會對某些專業(yè)的需求變化，進而滿足生產(chǎn)過程中組織目標和質(zhì)量目標的要求。由于上述變化與學生遇到的問題有關(guān)，因此，本文的主要問題是如何提高工業(yè)工程專業(yè)本科生的教育質(zhì)量，以及如何確定該解決方案是在大多數(shù)情況下是有效的。

1 課程評估層次結(jié)構(gòu)設(shè)計

層次分析法是一個用來衡量確定的與不確定的、有形的與無形的、明確的與模糊的等定量與定性相容的決策方法。由于它在處理復(fù)雜決策問題上的實用性和有效性，很快在世界范圍得到重視和廣泛應(yīng)用。其應(yīng)用已遍及經(jīng)濟計劃與管理、能源政策與分配、，教育、人才、醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)境等領(lǐng)域。

為了有效地對課程進行評估，需要AHP的準則層和方案層進行確定。在評估過程中，有許多因素會對課程評價產(chǎn)生影響和作用。目標層是對課程進行評估。準則層分類時，可以借用幾種常用的方法來確定被分解的結(jié)構(gòu)，如頭腦風暴、備忘錄、失效模式等。通過上述方法，目標層被分為3組來考慮，具體分為任課教師，大一、大二的學生和大三、大四的學生。在這一層面，教師是第一組學生（大一和大二）和第二組（大三和大四）的最重要的影響因素。針對第一準則層，根據(jù)相應(yīng)人員的經(jīng)驗和對工業(yè)工程課程的建議與了解，可分為6類。根據(jù)“What-if”分析模型，可以發(fā)現(xiàn)23門在西北工業(yè)大學未開設(shè)的課程可以作為方案層。最終，可以得到課程評估的層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1。

針對任課教師和學生，由于他們的經(jīng)歷和對工業(yè)工程專業(yè)的認識不同，相應(yīng)得到的二級準則也不相同，下面對二級準則層中各因素的含義進行說明，如表1所示。

建立了課程評估的層次結(jié)構(gòu)之后，需要得到方案相對于目標層的權(quán)重，最終得到課程的優(yōu)先級排序，并得到西北工業(yè)大學工業(yè)工程課程改革的方案。

2 權(quán)重和一致性檢驗

2.1 平均權(quán)重的計算

平均權(quán)重在計算時需要借助判斷矩陣C，判斷矩陣中的元素滿足Cij=1Cji，則平均權(quán)重的計算方法如下：

2.2 一致性檢驗

為了使數(shù)據(jù)更加可信，需要對得到的權(quán)重和判斷矩陣進行一致性檢驗，只有一致性檢驗滿足條件，才能借助AHP進行求解，如果不滿足一致性條件則需要對判斷矩陣中的參數(shù)進行調(diào)整。下面對一致性檢驗的方法進行說明：

2.3 判斷矩陣的生成

當準則層中的因素進行兩兩比較時，由于重要性的差別，會使得判斷矩陣中的元素值存在差別。Nicola Rossi和Jean Michelez在ALTRAN在2001年提出的判斷矩陣中元素確定的規(guī)則，在所有不同的標準平均值之間計算誤差，并根據(jù)表3中誤差百分比的大小給更重要的因素定義為大于1，而不重要的因素對應(yīng)的大小則是該值的倒數(shù)。

3 各級準則層的層次分析

本文選取了西北工業(yè)大學工業(yè)工程專業(yè)四個年級中的77名同學以及7位教師填寫調(diào)查問卷，獲得原始數(shù)據(jù)。根據(jù)問卷中答案的邏輯關(guān)系以及前后是否具有一定的線性相關(guān)關(guān)系對回收問卷進行篩選，除掉23份無效學生問卷，最終得到有效問卷共計61份。

3.1 一級準則層的層次分析

對于一級準則，根據(jù)行政部門老師對任課教師相對于第一組學生和第二組學生的影響，計算相應(yīng)平均值，結(jié)合表3得到相應(yīng)的判斷矩陣。同樣的根據(jù)2.1中的方法計算出任課教師和兩組學生的權(quán)重；根據(jù)2.2中的方法可以對判斷矩陣的一致性進行檢驗。

利用計算機軟件matlab2012a計算得到任課教師的權(quán)重為0.6434，第一組學生的權(quán)重為0.0738，第二組學生的權(quán)重為0.2828。在一致性檢驗過程中，得到一致性檢驗指標的值為0.0563，小于0.1，滿足一致性條件，所以該判斷矩陣可以接受。

3.2 二級準則層的層次分析

在二級準則層中，對于任課教師和學生的影響因素不同；同時，第一組學生相對于第二組學生在相同因素的影響下，也會有不同的決策。因此在這一部分需要對任課教師、第一組和第二組學生分別進行層次分析。

3.2.1 任課教師影響因素的層次分析

對任課教師的6個影響因素，需要進行兩兩比較，計算相應(yīng)平均值，結(jié)合表3得到相應(yīng)的判斷矩陣。根據(jù)2.1的方法計算得到教師和兩組學生的權(quán)重；根據(jù)2.2的方法對判斷矩陣的一致性進行檢驗。

利用計算機軟件matlab2012a計算得到6個因素在二級準則的權(quán)重分別為0.3411， 0.3411， 0.0224， 0.1083， 0.1162， 0.0709。乘以相應(yīng)的一級權(quán)重0.6434可以得到全局權(quán)重。在一致性檢驗過程中，得到一致性檢驗指標的值為0.0949，小于0.1，滿足一致性條件，所以該判斷矩陣可以接受。

3.2.2 第一組學生影響因素的層次分析

對第一組學生的6個影響因素，需要進行兩兩比較，計算相應(yīng)平均值，結(jié)合表3得到相應(yīng)的判斷矩陣。根據(jù)2.1的方法計算得到教師和兩組學生的權(quán)重；根據(jù)2.2的方法對判斷矩陣的一致性進行檢驗。

利用計算機軟件matlab2012a計算得到6個因素在二級準則的權(quán)重分別為0.1282， 0.4366， 0.2462， 0.0367， 0.0242， 0.1282。乘以相應(yīng)的一級權(quán)重0.0738可以得到全局權(quán)重。在一致性檢驗過程中，得到一致性檢驗指標的值為0.0876，小于0.1，滿足一致性條件，所以該判斷矩陣可以接受。

3.2.3 第二組學生影響因素的層次分析

對第二組學生的6個影響因素，需要進行兩兩比較，計算相應(yīng)平均值，結(jié)合表3得到相應(yīng)的判斷矩陣。根據(jù)2.1的方法計算得到教師和兩組學生的權(quán)重；根據(jù)2.2的方法對判斷矩陣的一致性進行檢驗。

利用計算機軟件matlab2012a計算得到6個因素在二級準則的權(quán)重分別為0.1731， 0.3342， 0.3342， 0.0462， 0.025， 0.0872。乘以相應(yīng)的一級權(quán)重0.2828可以得到全局權(quán)重。在一致性檢驗過程中，得到一致性檢驗指標的值為0.0465，小于0.1，滿足一致性條件，所以該判斷矩陣可以接受。

3.3 方案層的層次分析

對于方案層有23門可供選擇的工業(yè)工程課程，需要得到每個課程在相應(yīng)的一級準則下的權(quán)重，然后計算23門課程的全局權(quán)重，并從中選取權(quán)重較大的課程，作為課程改革的重點。

首先，以任課教師對23門課的問卷數(shù)據(jù)為例，來計算每門課程在相應(yīng)的評定準則下的方案層權(quán)重。在計算過程中通過統(tǒng)計7名教師的問卷數(shù)據(jù)，算得23門課在各個準則下的平均數(shù)；然后將所有數(shù)據(jù)進行歸一化，方法與2.1中相同；最終將歸一化之后的矩陣與任課教師評定7中準則的全局權(quán)重相乘，即能得到最終的方案層權(quán)重。

對于兩組學生的計算方法與教師相同，在此不再贅述，最終可以得到23門課程的全局權(quán)重。

4 AHP結(jié)果分析

通過對AHP分析得到的權(quán)重結(jié)果進行分析，所有值進行篩選，選出其中權(quán)重靠前的10門課程，并對這10門課程進行重點分析，如表4。不難看出，在今后西北工業(yè)大學工業(yè)工程課程改革需要重點考慮如下10門課程：供應(yīng)鏈管理、運籌學、工業(yè)工程導論、創(chuàng)造與創(chuàng)新、庫存管理、工程優(yōu)化、項目管理、物流管理、人體工程學、工業(yè)研究等。

5 結(jié)論

基于AHP的工業(yè)工程專業(yè)定量化評估方法，借助AHP對西北工業(yè)大學工業(yè)工程學科的建設(shè)進行評估，并得到了相應(yīng)的改進方案，有針對性地增加國外工業(yè)工程名校的課程。最后，通過統(tǒng)計得到具有代表性學科的學習方式。基于AHP的工業(yè)工程專業(yè)定量化評估方法會對工業(yè)工程教學改革提供有力的保障。

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