基于模糊層次分析法的食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課程設(shè)計(jì)

盧靜　潘園鵬　關(guān)爽

摘? 要：模糊層次分析法是一種將定性與定量結(jié)合的、系統(tǒng)化的、層次化的方法，可為量化評(píng)價(jià)指標(biāo)、選擇最優(yōu)方案提供依據(jù)。食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論是一門(mén)專(zhuān)業(yè)引導(dǎo)性必修課，對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)意識(shí)非常重要。該文利用模糊層次分析法，對(duì)導(dǎo)論課程的CDIO教學(xué)模式進(jìn)行探索，綜合基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)因素分別對(duì)課程計(jì)劃的制定、學(xué)生考核評(píng)估體系、課堂學(xué)時(shí)分配三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析，并引入教學(xué)效果函數(shù)的概念，建立“學(xué)時(shí)分配最佳效果”模型，為導(dǎo)論課程的CDIO教學(xué)模式提供參考。

關(guān)鍵詞：模糊層次分析；熵值權(quán)重；教學(xué)效果函數(shù)；專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課；CDIO理念

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）07-0052-05

Abstract： Fuzzy Analytic Hierarchy Process （FAHP） is a systematic and hierarchical method combining qualitative and quantitative analysis， which can provide a basis for quantifying evaluation and optimal scheme selecting. Introduction of Food Quality and Safety is a professional guiding compulsory course， which is very important to enhance students' professional awareness. This paper explores the CDIO mode of the Introduction by using FAHP. It analyzes the formulation of the curriculum plan， the assessment system of students， and the allocation of class hours by integrating four factors， including basic knowledge， personal ability， interpersonal communication ability， and engineering system ability. It also introduces the concept of teaching effect function to establish the model of "the best effect of class hour allocation". It provides reference for CDIO mode of Introduction.

Keywords： Fuzzy Analytic Hierarchy Process; entropy weight; teaching effect function; professional introduction course; CDIO concept

模糊層次分析法是20世紀(jì)70年代提出的一種定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法，該方法為量化評(píng)價(jià)指標(biāo)、選擇最優(yōu)方案提供了依據(jù)[1]。食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論（以下簡(jiǎn)稱(chēng)導(dǎo)論）是食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)引導(dǎo)性必修課[2]，目的是使學(xué)生對(duì)食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)和了解，明確學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)的必要性和重要性、鞏固專(zhuān)業(yè)思想、提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性、明確努力方向和目標(biāo)、了解從事本專(zhuān)業(yè)相關(guān)工作需要的知識(shí)和技能，以及有效地學(xué)習(xí)這些知識(shí)和技能的方法，從而避免學(xué)習(xí)的盲目性，提高學(xué)習(xí)效率，達(dá)到導(dǎo)論課的作用。CDIO代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（design）、實(shí)踐（implement）和運(yùn)作（operate），CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)，從基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面全面培養(yǎng)學(xué)生[3]。引入CDIO理念，可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生濃厚的興趣，提高學(xué)習(xí)效果，達(dá)到能力培養(yǎng)、綜合發(fā)展的目的。目前，國(guó)內(nèi)很多高校的專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課都引入CDIO理念，并取得了一定成效，但還未見(jiàn)將該理念引入導(dǎo)論課程。因此，本文采用模糊層次分析法，從基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面探討導(dǎo)論課程的課程計(jì)劃制定、考核評(píng)估體系，并提出教學(xué)效果函數(shù)的概念，對(duì)課堂教學(xué)學(xué)時(shí)分配進(jìn)行分析，以進(jìn)一步提高導(dǎo)論課程的教學(xué)效果，真正提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

一? 導(dǎo)論課程計(jì)劃的制定

導(dǎo)論課可分為以下七部分內(nèi)容：①食品質(zhì)量與安全基礎(chǔ)知識(shí)；②食品質(zhì)量與安全影響因素及現(xiàn)狀；③植物源性、動(dòng)物源性和加工食品的安全性；④食品安全性評(píng)價(jià)程序；⑤食品生產(chǎn)、加工過(guò)程、流通過(guò)程的安全質(zhì)量保證；⑥食品質(zhì)量與安全管理體系；⑦食品質(zhì)量與安全專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)、課程設(shè)置、主干課程的基本內(nèi)容、就業(yè)形勢(shì)、實(shí)驗(yàn)條件及師資隊(duì)伍建設(shè)。根據(jù)CDIO大綱的要求，分別從基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面全面培養(yǎng)學(xué)生。導(dǎo)論課的上述七部分內(nèi)容對(duì)這四個(gè)層面?zhèn)戎攸c(diǎn)是不盡相同的，把基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力看成四個(gè)準(zhǔn)則，參考CDIO大綱，這四個(gè)準(zhǔn)則包含基礎(chǔ)知識(shí)（相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)及高級(jí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)）、個(gè)人能力（推理和解決問(wèn)題能力、系統(tǒng)思維、個(gè)人能力、職業(yè)能力和態(tài)度）、人際交往能力（團(tuán)隊(duì)工作、交流和使用外語(yǔ)能力）和工程系統(tǒng)能力（食品質(zhì)量與當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的聯(lián)系）（圖1）。

（一）? 模糊層次分析評(píng)價(jià)模型的建立

CDIO四個(gè)準(zhǔn)則的重要性程度是不同的，如何定量得到這四個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重、如何綜合這四個(gè)準(zhǔn)則對(duì)導(dǎo)論課程內(nèi)容進(jìn)行評(píng)估得出權(quán)重是合理安排導(dǎo)論課程計(jì)劃的關(guān)鍵，為解決以上兩個(gè)問(wèn)題，首先利用模糊層次分析法計(jì)算四個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重（表1）。

1? 構(gòu)建優(yōu)先關(guān)系矩陣

根據(jù)導(dǎo)論課的內(nèi)容及CDIO大綱要求設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷對(duì)專(zhuān)家和學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，根據(jù)調(diào)查的結(jié)果得到優(yōu)先關(guān)系矩陣元素fij、優(yōu)先關(guān)系矩陣表（表2）和模糊一致矩陣。

為了確定每部分內(nèi)容的權(quán)重，同樣請(qǐng)專(zhuān)家綜合四個(gè)準(zhǔn)則對(duì)每部分內(nèi)容進(jìn)行綜合評(píng)分（表3）。

4? 引入熵值權(quán)重法

在信息論中，熵是對(duì)不確定性的一種度量。信息量越大，不確定性就越小，熵也就越??；信息量越小，不確定性越大，熵也越大。根據(jù)熵的特性，可以通過(guò)計(jì)算熵值來(lái)判斷一個(gè)事件的隨機(jī)性及無(wú)序程度，也可以用熵值來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越大，該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響（權(quán)重）越大，其熵值越小[4-5]。因此，可以這樣理解熵值權(quán)重：對(duì)于某個(gè)準(zhǔn)則，如果數(shù)據(jù)的離散程度越大，可以認(rèn)為這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)于每部分內(nèi)容的“區(qū)分度”越大，從而該準(zhǔn)則的重要程度就越大。熵值權(quán)重法的方法如下：①對(duì)導(dǎo)論課專(zhuān)家進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，得到表3。②對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

5通過(guò)熵值法修正準(zhǔn)則權(quán)重

利用熵值權(quán)重對(duì)原始權(quán)重做修正：（W1，W2，…Wk）*（G1，G2，…Gk）T，再經(jīng)過(guò)歸一化處理后得到準(zhǔn)則的修正權(quán)重（B1，B2，…Bk）T。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算修正權(quán)重。熵值權(quán)重法的計(jì)算較為繁瑣，可由Matlab軟件計(jì)算得到（0.303 8，0.303 1， 0.154 6，0.238 5）T。

再將其和原始權(quán)重相乘得到修正權(quán)重（0.303 4， 0.336 6，0.153 3，0.206 7）T。

將每部分內(nèi)容的評(píng)分乘以權(quán)重后得到綜合總分（表4）。

將綜合總分歸一化處理后即得到每部分內(nèi)容的權(quán)重（0.134 3，0.094 3，0.168 2，0.231 5，0.158 0，0.176 8， 0.037 0）T。

內(nèi)容的權(quán)重可以理解為每部分內(nèi)容重要程度的百分比。這里的“重要程度”綜合考慮了CDIO大綱四個(gè)層面的影響因素，既落實(shí)了CDIO理念，也具有一定的合理性。任課教師可參考此權(quán)重在授課學(xué)時(shí)不變的情況下分配講授時(shí)間。

二? 學(xué)生考核評(píng)估體系

學(xué)習(xí)的目的不僅是為了通過(guò)考試和得到分?jǐn)?shù)，更是通過(guò)課程的學(xué)習(xí)了解更多專(zhuān)業(yè)知識(shí)、拓寬知識(shí)面、提高綜合素質(zhì)。所以，建議把考核評(píng)估項(xiàng)改為提交一篇體現(xiàn)食品安全專(zhuān)業(yè)主要特征的課程論文，根據(jù)學(xué)生搜集資料、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力對(duì)課程論文予以綜合評(píng)判，并結(jié)合平時(shí)課堂表現(xiàn)，以及小組學(xué)生自主教學(xué)給出最終的成績(jī)。這種考核方式同樣融入了CDIO的理念，避免落入讓學(xué)生死記硬背、應(yīng)付考試的教學(xué)誤區(qū)。

所以，現(xiàn)擬定將考核項(xiàng)分為平時(shí)表現(xiàn)、自主教學(xué)、個(gè)人論文三項(xiàng)。綜合CDIO大綱的四個(gè)層面綜合考慮，利用權(quán)重來(lái)分配分值。

由上文可知，四個(gè)準(zhǔn)則的原始權(quán)重為W=（0.251 7， 0.279 9，0.250 0，0.218 5）T。

由專(zhuān)家給出的評(píng)分可得到表5。

針對(duì)表5，同樣利用熵值權(quán)重法求得權(quán)重（0.544 0，0.059 3，0.277 2，0.119 5）T，并對(duì)原始權(quán)重進(jìn)行修正，歸一化后得到（0.550 1，0.066 7，0.278 3，0.104 9）T。利用修正后的權(quán)重對(duì)擬考核評(píng)估項(xiàng)進(jìn)行綜合打分，得到表6。

將三項(xiàng)綜合總分歸一化后可以得到權(quán)重W=（0.264 1，0.360 7，0.375 2）T，故有理由提出建議：在新的考核評(píng)估體系下，考核總分值100分，平時(shí)表現(xiàn)占26分左右，自主教學(xué)占36分左右，個(gè)人論文占37分左右，為了操作方便，平時(shí)表現(xiàn)可占25分，自主教學(xué)占35分，個(gè)人論文占40分。

三? 課堂學(xué)時(shí)分配

導(dǎo)論課內(nèi)容涉及面廣、知識(shí)瑣碎、總體難度偏低，精讀即可掌握里面的大部分內(nèi)容[6]。新時(shí)代的大學(xué)生思維活躍，搜集信息能力強(qiáng)，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)難以滿(mǎn)足他們的需求。如果在課堂上融入學(xué)生自主教學(xué)的教學(xué)方式，可以有效活躍課堂氛圍，既能提高教學(xué)效果，也能鍛煉學(xué)生各項(xiàng)綜合能力。教學(xué)實(shí)踐證明，此種教學(xué)方法避免了一人授課時(shí)的枯燥無(wú)味，充分挖掘了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的好奇心，開(kāi)闊了學(xué)生思維，提高了學(xué)生課堂主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)作能力、文獻(xiàn)查找能力、分析解決問(wèn)題的能力。而且年輕學(xué)生的思維觀(guān)點(diǎn)對(duì)老師的課堂教學(xué)也有很大的啟示。然而課堂教學(xué)學(xué)時(shí)有限，如何分配教師授課學(xué)時(shí)和學(xué)生自主教學(xué)學(xué)時(shí)，使教學(xué)效果達(dá)到最大化是關(guān)鍵，鑒于此，本文參考柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)的推導(dǎo)思路，給出關(guān)于教學(xué)效果函數(shù)的模型并對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。

式（6）可以解釋為隨著授課學(xué)時(shí)的增加教學(xué)效果增加，但增加的速度遞減。同理，教學(xué)效果隨自主學(xué)時(shí)增加而增加，但增加效果遞減。

式（10）為一元線(xiàn)性回歸方程模型，可用最小二乘法估計(jì)１－？琢和lgc，并用F檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娘@著性水平。若取顯著性水平u，則當(dāng)F>F1-u時(shí)可拒絕原假設(shè)，認(rèn)為該回歸模型有效。

以上兩種方法可以得到式（5）參數(shù)c，？琢的估計(jì)值，參數(shù)的估計(jì)需要每年對(duì)Y、x、y的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)不斷地調(diào)整授課學(xué)時(shí)和自主學(xué)時(shí)來(lái)研究如何達(dá)到最大教學(xué)效果，因目前缺乏年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)暫無(wú)法給出Y、x、y的統(tǒng)計(jì)值。

解得（1－α）/α=x/y? ?（14）

由此在總學(xué)時(shí)一定的條件下，可得出授課學(xué)時(shí)與自主學(xué)時(shí)最佳分配比。

四結(jié)束語(yǔ)

模糊層次分析法對(duì)于量化評(píng)價(jià)指標(biāo)、選擇最優(yōu)方案提供了依據(jù)，因此得到廣泛的應(yīng)用。然而模糊層次分析法存在如下方面的缺陷：檢驗(yàn)判斷矩陣是否一致非常困難，且檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有一致性的標(biāo)準(zhǔn)CR<0.1缺乏科學(xué)依據(jù)；判斷矩陣的一致性與人類(lèi)思維的一致性有顯著差異[4]。在模糊層次分析中，做因素間的兩兩比較判斷時(shí)，如果不用三角模糊數(shù)來(lái)定量化，而是采用一個(gè)因素比另一個(gè)因素的重要程度定量表示，則得到模糊判斷矩陣。本文綜合CDIO大綱的基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，通過(guò)模糊層次分析法定量給出了這四個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重，再根據(jù)四個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重，結(jié)合專(zhuān)家給出的評(píng)分，計(jì)算了導(dǎo)論課程每部分內(nèi)容及各個(gè)考核評(píng)估方式的權(quán)重，依據(jù)課程內(nèi)容權(quán)重分配學(xué)時(shí)，依據(jù)考核評(píng)估項(xiàng)權(quán)重分配分值。同時(shí)為了在今后的教學(xué)探索中得到授課學(xué)時(shí)與自主學(xué)時(shí)的最佳分配比，本文類(lèi)比柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)推導(dǎo)思路提出教學(xué)效果函數(shù)，并通過(guò)此函數(shù)分析得最佳學(xué)時(shí)分配比，為以后的教學(xué)探索提供參考。

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基金項(xiàng)目：吉林大學(xué)教改項(xiàng)目“新農(nóng)科建設(shè)項(xiàng)目”（419050531212）；吉林大學(xué)教改項(xiàng)目“新時(shí)期研究生教育外部質(zhì)量保障體系的思考與創(chuàng)新”（4190214213L6）

第一作者簡(jiǎn)介：盧靜（1976-），女，漢族，吉林長(zhǎng)春人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)槭称钒踩c人體健康。

*通信作者：關(guān)爽（1973-），男，滿(mǎn)族，吉林長(zhǎng)春人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)槭称钒踩c質(zhì)量控制。