李 林

（深圳市寶安中學(xué)，廣東 深圳 518101）

1 引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的有機(jī)組成部分，正如理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求所說，“物理實(shí)驗(yàn)課是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端.物理實(shí)驗(yàn)課覆蓋面廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段，同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ).它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用［1］”.近年來，物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)在理論層面以其特有的地位已得到相應(yīng)的重視，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ难芯空饾u深入，但對(duì)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臏y量仍存在很多問題.

評(píng)價(jià)工作的核心是建立評(píng)價(jià)模型，目前我們的評(píng)價(jià)模型大多采用簡單的加權(quán)平均模型.但由于評(píng)價(jià)對(duì)象一般含有多種屬性，這些屬性從不同側(cè)面反映了評(píng)價(jià)對(duì)象的不同特征，而這些特征往往又帶有一定程度的模糊性，這就導(dǎo)致加權(quán)平均模型的評(píng)價(jià)結(jié)果可信度差，無法科學(xué)、客觀地反映評(píng)價(jià)對(duì)象的特征.采用模糊理論進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果將更接近于實(shí)際情況.本文使用模糊層次分析法（F AHP）構(gòu)建了一個(gè)實(shí)用的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υu(píng)價(jià)多層次模糊評(píng)價(jià)模型，來對(duì)大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行綜合、客觀地評(píng)價(jià).

2 建立模糊評(píng)價(jià)模型

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)理論，建立大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Χ嘁蛩啬：u(píng)價(jià)的模型可以分如下幾個(gè)步驟進(jìn)行：（1）確定評(píng)價(jià)對(duì)象與評(píng)價(jià)有關(guān)的各參數(shù)集：評(píng)價(jià)因素集B、評(píng)價(jià)等級(jí)集V和評(píng)價(jià)因素的權(quán)重系數(shù)集W，并確定評(píng)價(jià)分幾個(gè)層次進(jìn)行；（2）用填表的方式，請(qǐng)每位評(píng)價(jià)人員對(duì)各層次中包括下一層次評(píng)價(jià)子因素的各評(píng)價(jià)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，并給出等級(jí)建議，在此基礎(chǔ)上，由最底層開始，逐層建立評(píng)價(jià)因素與評(píng)價(jià)等級(jí)之間的模糊關(guān)系矩陣R（i）及相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)集W（i）；（3）用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)各評(píng)價(jià)層次的模糊關(guān)系矩陣進(jìn)行變換，即用公式S＝［W］o［R］進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，得出各層次的評(píng)價(jià)矩陣S（i）；（4）對(duì)最終的評(píng)價(jià)矩陣S進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出最終的評(píng)價(jià)結(jié)果［2］.

2.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

認(rèn)知心理學(xué)研究表明，物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Y(jié)構(gòu)是由實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)操作技能結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)問題解決能力結(jié)構(gòu)3個(gè)部分構(gòu)成，且存在相互聯(lián)系的整體結(jié)構(gòu)［3］.有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟、實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理和讀數(shù)方法，誤差分析和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)等各項(xiàng)理論知識(shí)都屬于認(rèn)知領(lǐng)域，依據(jù)布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域的教育目標(biāo)的六級(jí)分類［4］，建立認(rèn)知目標(biāo)的三分類體系（識(shí)記、理解、運(yùn)用），比較適合大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知目標(biāo)教學(xué).根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的行為動(dòng)作進(jìn)行歸類，本著教學(xué)目標(biāo)的分類與界定便于教學(xué)目標(biāo)的制定和實(shí)施，便于對(duì)行為動(dòng)作進(jìn)行觀察、調(diào)控和評(píng)估的原則，按照教育學(xué)、心理學(xué)的原理，參考美國伊利諾斯大學(xué)辛普森的七分類動(dòng)作技能目標(biāo)［4］和我國教育心理學(xué)界對(duì)操作技能形成過程的劃分，對(duì)我國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)操作技能可以劃分為模仿操作、意識(shí)操作和定型操作3個(gè)層次［9］.物理實(shí)驗(yàn)問題解決活動(dòng)是學(xué)生面臨新的實(shí)驗(yàn)問題情景，應(yīng)用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)問題的過程中體現(xiàn)出的能力［5］，解決問題過程中主要體現(xiàn)出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)成果表達(dá)能力.

運(yùn)用層次結(jié)構(gòu)模型將各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)按照不同屬性自上而下地分解成3個(gè)遞階層次，從而形成大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υu(píng)價(jià)系統(tǒng)的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)因素層次結(jié)構(gòu)見表1.

表1

2.2 確定評(píng)價(jià)等級(jí)

本評(píng)價(jià)等級(jí)集合定為V＝｛優(yōu)V1、良V2、中V3、及格V4、差V5｝，各等級(jí)賦值V 分別為｛5，4，3，2，1｝.

2.3 確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

在傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)中，教師對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的決定均以教師個(gè)人主觀判斷而定，卻無法確定說出權(quán)重制定的原因.本文采用模糊層次分析法（F AHP）來計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的權(quán)重以解決傳統(tǒng)評(píng)價(jià)中評(píng)價(jià)因素、評(píng)價(jià)權(quán)重制定不客觀的問題.模糊標(biāo)度及其含義見表2.

表2

2.4 確定評(píng)價(jià)矩陣R

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立之后，就可以根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)出評(píng)價(jià)調(diào)查表.調(diào)查表中的調(diào)查項(xiàng)目、習(xí)題選項(xiàng)要與指標(biāo)體系對(duì)應(yīng).先把調(diào)查表發(fā)給評(píng)價(jià)者，教師對(duì)調(diào)查表的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別得到每個(gè)被評(píng)價(jià)者的每一因素的單因素評(píng)價(jià)向量.

2.5 進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

通過權(quán)系數(shù)矩陣W 與評(píng)價(jià)矩陣R的模糊變換得到模糊評(píng)判S，S＝［W］?［R］，其中，“?”模糊合成算子.相關(guān)文獻(xiàn)研究表明［7］，乘于有界模糊算子（·，8）可針對(duì)各種因素按權(quán)重大小統(tǒng)籌兼顧，綜合考慮能夠充分考慮各種因素.由于不同層次的權(quán)系數(shù)矩陣與評(píng)價(jià)矩陣的不同，這種評(píng)價(jià)方法既可以進(jìn)行單層次評(píng)價(jià)又可以進(jìn)行多層次綜合評(píng)價(jià).

3 實(shí)例分析

現(xiàn)以評(píng)價(jià)某校2008級(jí)某一物理師范專業(yè)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰槔?，具體說明如何運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行綜合評(píng)價(jià).

根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，實(shí)施本次評(píng)價(jià)的專家成員包括普通物理實(shí)驗(yàn)教研室6位教師，評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)范圍取1～5，針對(duì)被評(píng)價(jià)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y量分3個(gè)部分進(jìn)行，分別針對(duì)該學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)、物理實(shí)驗(yàn)操作技能和物理實(shí)驗(yàn)問題解決能力進(jìn)行測量.（1）利用普通物理實(shí)驗(yàn)考試中的筆試考題，作為分析物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)的工具，批改該學(xué)生的考試答卷，從物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的識(shí)記、理解、運(yùn)用三個(gè)層次給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，然后取平均值，作為該學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)方面的評(píng)價(jià)結(jié)果；（2）利用普通物理實(shí)驗(yàn)考試中的操作考試，觀察、記錄并分析該學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作考試中各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，從模仿操作、意識(shí)操作和定型操作三個(gè)層次給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，然后取平均值，作為該學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)操作技能方面的評(píng)價(jià)結(jié)果；（3）根據(jù)學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與科技制作活動(dòng)中的表現(xiàn)，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可行性、實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性以及對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)效果3個(gè)方面出發(fā)，由多名教師進(jìn)行分析評(píng)定，給出每個(gè)方面相應(yīng)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，然后取平均值，作為物理實(shí)驗(yàn)問題解決能力的最終評(píng)價(jià)結(jié)果.

3.1 用層次分析法求解評(píng)價(jià)指標(biāo)的各權(quán)重

根據(jù)表1層次結(jié)構(gòu)模型，并參照對(duì)各因素的定性分析，對(duì)各指標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造模糊一致矩陣，如表3，然后進(jìn)行單排序.

表3

表4

表5

表6

由表3～6可得各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重矩陣：W＝｛0.250，0.350，0.400｝，W1＝｛0.250，0.333，0.417｝，W2＝｛0.267，0.417，0.316｝，W3＝｛0.433，0.233，0.334｝.

3.2 確定評(píng)價(jià)矩陣R

對(duì)收集的調(diào)查表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到該學(xué)生的各因素的評(píng)價(jià)矩陣R1，R2，R3，以及總體評(píng)價(jià)矩陣R，如表7所示.

表7

3.3 進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

通過權(quán)重系數(shù)矩陣W 與評(píng)價(jià)矩陣R的模糊變換得到模糊評(píng)判集S＝W?R，可以得出S＝［0.3395，0.3690，0.1395，0.0565，0.0955］.前面我們已經(jīng)定義了確定評(píng)價(jià)等級(jí)為“5，4，3，2，1”，然后用S中對(duì)應(yīng)分量將各等級(jí)的秩加權(quán)求和，得到綜合評(píng)價(jià)值為3.8005，由于3＜3.8005＜4，說明該學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰橹械?運(yùn)用同樣的方法，可以計(jì)算出每個(gè)因素的評(píng)價(jià)值，如表7所示.從表中的計(jì)算結(jié)果，我們可以看出該同學(xué)各方面實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ忻黠@差異，其中實(shí)驗(yàn)操作能力最強(qiáng)，達(dá)到了4.0244，物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和物理實(shí)驗(yàn)問題解決能力處于中等偏上.

由此可以看出，用此模型計(jì)算學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，不但可以?duì)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ龆ㄐ缘姆治觯夷芙o出定量的評(píng)價(jià)結(jié)果.這有利于對(duì)該專業(yè)全體學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行準(zhǔn)確地排序，幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).

4 結(jié)論

本文以對(duì)大學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υu(píng)價(jià)為例，利用模糊層次分析法，在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上建立了綜合評(píng)價(jià)模型，該模型全面考慮了影響大學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ母鞣N綜合因素.通過應(yīng)用此模型，能盡量避免評(píng)價(jià)者個(gè)人主觀臆斷的缺點(diǎn)，較好地保證了評(píng)價(jià)工作的客觀性和適用性.教師可以從評(píng)價(jià)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)學(xué)生哪方面實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ蛔?，從而改善教學(xué)策略，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展，保證了及時(shí)、準(zhǔn)確、高效地完成評(píng)價(jià)工作.

1 教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求.北京：高等教育出版社，2010.

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