基于AHP的土木工程专业多媒体教学课程决策研究
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作者: 李晨洋,刘 东,王秋萍,侯为军
摘要:针对土木工程专业多媒体教学过程中出现的各种问题,通过广泛地调研、查阅资料并借鉴国内外相关院校的课程设置计划,确定了土木工程专业课程结构。采用层次分析法,构造判断矩阵、建立权重集及一致性检验等程序,确定各层次各元素相对重要性的排序权值,确定房屋建筑学、大学计算机基础与建筑材料为土木工程专业最适合采用多媒体教学的课程,为提高土木工程专业多媒体教学质量提供依据。
关键词:层次分析法;土木工程专业课程;多媒体教学
中图分类号:CT642.0 文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)02-0218-03
随着科技的发展,多媒体技术及相关技术也等到了迅速发展,目前在高校教学环节中已经被广泛应用。高教[2005]1号文件明确规定“国家重点建设的高等学校所开设的必修课程,使用多媒体授课的课时比例应达到30%以上,其他高等学校应达到15%以上”。多媒体教学也成为衡量高校教学水平的一个重要指标,可见多媒体教学的重要性。但多媒体教学建设也出现了各种各样的问题,主要体现在:1.某些高校只注重建设而轻应用,盲目攀比,虽然广泛使用多媒体教学,但效果并不好。2.我国尚没有一个规范来引导高校的多媒体教学朝着正规、健康、有效的方向发展。3.并不是所有的课程都适合采用多媒体教学,有的课程,例如高等数学适合用板书形式,有的课程,例如材料力学则适合板书加多媒体教学。
基于以上原因,我们认为很有必要运用一种科学的方法――层次分析法(AHP)来确定土木工程专业适合多媒体教学的课程,对土木工程专业课程多媒体教学进行深入细致的研究,以满足目前国际、国内土木工程领域的发展形势。
一、层次分析法简介
层次分析法(analytical hierarchy process,AHP)是由美国运筹学家T. S. Satty教授于20世纪70年代提出,它是一种处理多准则、多目标复杂问题的简单决策工具。经过多年的发展,层次分析法已经在能源系统分析、城镇规划、经济管理、科技成果评价以及工程技术等众多领域得到了广泛应用。
(一)层次分析法基本原理
层次分析法的基本原理是:把复杂问题分解成各个组成要素,将这些要素按照支配关系分组形成递阶层次结构(即目标层、准则层、方案层等层次),在此基础上对各层次中诸因素进行定性和定量分析,最后综合决策者的判断确定各决策方案相对重要性的总排序。
(二)层次分析法基本步骤
采用AHP进行决策时,一般包括以下四个主要步骤:
1. 建立递阶层次结构
根据所研究问题的性质的决策目标,分析复杂问题各组成要素之间的关系,建立递阶层次结构。
2.构造判断矩阵
采用问卷调查的方法,要求受调查者按照1-9标度法,对同一层次中各因素相对于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较,从而可以构造判断矩阵。
3.层次单排序及一致性检验
根据判断矩阵推算各层次中诸因素相对于上一层问题的相对重要性系数(也称为权重)即为层次单排序。为了评价层次排序的有效性,还必须对判断矩阵的评价结果进行一致性检验。采用T. L. Seaty提出的计算公式C・R=,若满足C・R<0.1,则说明判断矩阵符合一致性要求。
4.层次总排序及一致性检验
根据层次单排序的计算结果推算最底层各因素相对于最顶层问题的权重即为层次总排序。 一般来讲,当层次单排序满足一致性要求后,层次总排序的一致性也会得到满足。为了把握起见,也可以对总排序的有效性进行检验,其计算公式为:C・R=。若经过计算,满足C・R<0.1,说明层次总排序符合一致性要求,层次排序有效。
二、土木工程专业课程结构分析
土木工程专业培养目标是培养知识、能力、素质全面发展,掌握土木工程学科的基本理论和基本知识并具有实践能力的复合性应用型人才。要求毕业生能够从事土木工程设计、施工、工程监理及工程管理等工作,具有初步的工程项目规划和研究开发能力。因此土木工程专业课程结构安排应合理化、科学化,具体见图一。
三、实例分析
采用层次分析法(AHP),通过构造判断矩阵、建立权重集及一致性检验等程序,对土木工程专业课程的多媒体教学进行决策优化,对土木工程专业多媒体教学结构进行分析,确定房屋建建筑、大学计算机基础与建筑材料是土木工程专业最适合采用多媒体教学的课程,为提高我校土木工程专业人才培养质量提供依据。
(一)构造土木工程专业课程结构评价模型
按照目标层、准则层、方案层几个层次将已经识别出的土木工程专业课程结构层次化,从而构成土木工程专业课程结构多媒体教学决策的评价模型,见图二。
(二)构造判断矩阵
根据问卷调查的结果,对专家意见汇总后进行加权平均,就可以给出第二层B中各因素对应于第一层A的判断矩阵及第三层C中各因素对应于第二层B中各因素的判断矩阵。
(三)层次单排序及一致性检验
根据上述步骤,即可确定第二层B中各因素对于A的权WBi重,从而可以确定第二层B中各因素对于A的重要性排序,即层次单排序。用同样方法可以确定第三层C中各因素对于B的权Wci重。由层次单排序结果可知:
1. 在土木工程专业课程结构图结构中,专业课最适合采用多媒体教学,其次是基础课,第三是选修课。
2. 在土木工程专业基础课结构中,房屋建筑学最适合采用计算机基础,其次是线性代数,第三是概率论与数理统计,第四是大学物理,第五是大学英语,第六是高等数学。
3. 在土木工程专业人才专业基础课结构中,房屋建筑学最适合采用多媒体教学,其次是建筑材料,第三是理论力学,第四是混凝土结构,第五是结构力学,第六是材料力学,第七是钢结构,第八是地基基础
4. 在土木工程专业人才选修课结构中,建筑项目管理最适合采用多媒体教学,其次是专业外语,第三是工程概预算。
(四)层次总排序及一致性检验
根据层次单排序的计算结果,计算第三层C中各因素对于A的权重,即层次总排序。由层次总排序结果可知在土木工程专业课程结构中,房屋建筑学最适合采用多媒体教学,其次大学计算机基础,第三是建筑材料,第四是建设项目管理,第五是材料力学,第六是结构力学,第七是理论力学,第八是混凝土结构,第九是专业外语,第十是工程概预算,第十一是钢结构,第十二是地基基础,第十三是概率论与数理统计,第十四是线性代数,第十五是大学物理,第十六是大学英语,第十七是高等数学。(具体见下表)
五、结束语
多媒体技术的应用改进教学模式,完善了教学方法,为提高土木工程专业人才的实践性提供了保障。本文合理地确定了专业课程结构,应用层次分析,对土木工程专业课程结构进行决策优化,确定确定房屋建筑学、大学计算机基础与建筑材料为土木工程专业最适合采用多媒体教学的课程。但在多媒体教学应注意不要摒弃传统教学方法;不要过于强调课件的系统性和完整性。本文为构建我校土木工程专业核心能力培养体系及提高人才培养质量提供科学依据,也为国内相关院校土木工程人才培养提供了参考。
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