基于熵权与AHP的工科专业本科毕业设计答辩成绩评定模型*

杜 彦 斌

(重庆工商大学 机械工程学院，重庆 400067)



基于熵权与AHP的工科专业本科毕业设计答辩成绩评定模型*

杜 彦 斌

(重庆工商大学 机械工程学院，重庆 400067)

针对目前工科专业本科毕业设计答辩成绩评定存在的诸多问题，建立了涵盖毕业设计质量水平、答辩陈述表达能力、答辩应答水平以及答辩准备与态度等指标的毕业设计答辩成绩评定指标体系，并引入基于熵权与层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)的权重确定方法，进而形成一种基于熵权与AHP的本科毕业设计答辩成绩评定模型；结合机械电子工程专业本科毕业设计，对所提出的方法进行验证分析。

毕业设计；答辩；熵权

本科毕业设计是本科教学的最后一个环节，对培养学生对知识及技能的综合运用能力、提高学生分析问题及解决问题的能力、培养学生的科学研究能力及创新能力具有非常重要的意义，是其他课堂及实践教学都无法替代的环节[1-2]。本科毕业设计的质量可以直接反映该专业的教学水平以及人才培养质量。因此，应加强本科毕业设计的质量管理与控制，尤其对于本科毕业设计的成绩评定要实现客观、公正、准确。

本科毕业设计成绩一般由指导教师评定成绩、审阅教师评定成绩以及答辩成绩3部分构成[3]，其中答辩过程是毕业设计最后一个环节，能够直观地了解学生对专业知识及技能的掌握程度。合理的答辩成绩，是对毕业设计质量的准确评定，也是对学生毕业设计成果以及付出工作量的肯定。当前本科毕业设计的答辩成绩评定，没有统一的标准，主观随意性较大。如我校在答辩成绩评定方面，需从题目难度及完成工作量、应用中外文献资料的能力、设计文档质量及规范性、对知识的综合运用能力、设计水平与创新、计算机应用能力、学生自述水平和语言表达能力、答辩时的认真程度和应变能力、学生答辩问题的正确率以及特殊贡献等10个方面出发，对本科毕业设计答辩进行评定打分[4]。目前的本科毕业设计答辩成绩评定并未结合各个专业的特点进行细分，主观性较强，并未给出各个指标所占的权重以及评定的标准[5-6]。

因此，构建一套适合各类专业的科学、合理的本科毕业设计答辩成绩评定指标体系，并确定各项指标的权重，对于提升本科毕业设计质量、提高人才培养质量具有非常重要的现实意义。此处将结合工科专业特点，构建适用于工科专业的本科毕业设计答辩成绩评定指标体系，并采用基于熵权与AHP的指标权重确定方法，形成一种基于熵权与AHP的工科专业本科毕业设计答辩成绩评定模型，并在机械电子工程专业中进行应用验证。

1　答辩成绩评定指标体系的构建

工科专业本科毕业设计有别于其他专业的毕业设计或者毕业论文，侧重于生产实际及工程实践中的某个具体工程、产品或管理事项，强调设计方案的合理性、规范性、实用性、科学性、先进性以及适用性等。

本科毕业设计答辩过程是考察学生对知识的掌握程度、对毕业设计的重视程度以及应对专业问题的心理素质等方面的重要环节，答辩成绩一般占毕业设计综合成绩的30%～40%[7]。目前关于答辩成绩的评定，多根据评定指标划定一个评定的分值范围，由答辩评定小组教师根据学生表现直接给出最终分数，评定过程偏于主观。针对该问题，结合工科专业的特点，并考虑实施的可行性以及简单化，将答辩成绩评定指标分为4个方面：毕业设计质量水平G1，答辩陈述表达能力G2，答辩应答水平G3以及答辩准备与态度G4，各项指标的评定标准如表1所示。在确定好各项指标评定值后，学生答辩成绩的综合评定值G由公式(1)进行确定:

(1)

其中：G为答辩综合评定值，Gj为各项指标的评定值，ωj为各项指标的权重，j=1,2,3,4。

表1　工科专业本科毕业设计答辩成绩评定标准

2　答辩成绩评定模型设计

本科毕业设计答辩成绩评定属多指标评价问题，需要对各位学生的毕业设计质量水平、答辩陈述表达能力、答辩应答水平以及答辩准备与态度等方面进行定量评定，最终确定该学生的答辩成绩综合评定值。目前，很多学校关于答辩成绩各项指标权重的确定主要是直接给定一个确定值，存在一定的主观性。针对该问题，此处采用基于熵权与AHP的权重确定方法对答辩成绩评定指标的权重进行确定。

熵(Entropy)的概念可用来衡量某一评定指标对答辩成绩综合评定值的影响程度[8-9]。本科毕业设计答辩成绩评定指标体系中有m=4个指标，设某年度有n个学生参与答辩。n个学生本科毕业设计对应于m个指标的指标评定值构成答辩成绩评定指标矩阵S=(skj)n×m，如公式(2)所示：

(2)

其中，元素skj表示第k个学生的本科毕业设计的第j个指标评定值，k=1,2,…,n;j=1,2,…m。

定义第j个评定指标的熵值为Ej，如式(3)所示：

(3)

(4)

由公式(4)可以得到基于熵权的答辩成绩评定指标的权重向量为θ=(θ1,θ2,θ3,θ4)。熵权的大小可以反映各项答辩成绩评定指标对于综合评定值的影响程度；某个指标的熵值较小，熵权较大时，说明该指标对于答辩成绩综合评定值更为重要，影响更大。

由熵权法确定的答辩成绩评定指标的权重完全是根据数据之间的关系来确定，具有一定的合理性；但是不同的学校、不同的专业对答辩成绩各项指标具有不同的侧重，因此权重的大小不仅具有客观性也应该具有一定的主观性。因此，更为科学合理的权重应当是基于熵权法和AHP法确定的权重的综合值。

设采用AHP法[10]确定的权重为λ=(λ1,λ2,λ3,λ4)，则指标j的综合权重为ωj，如式(5)所示：

(5)

由此得到答辩成绩各项评定指标的综合权重向量为W=(ω1,ω2,ω3,ω4)。

3　案例应用

2015届机械电子工程专业某答辩小组共有10名同学，经过答辩评定小组教师对各项指标进行评分，得出表2所示的指标评定值。

表2　机械电子工程专业本科毕业设计答辩成绩各项指标评定值

采用前文所提到的AHP法计算所得的答辩成绩各个评定指标的主观权重为λ=(0.200, 0.300, 0.300, 0.200)；通过计算而得的基于熵权的评定指标权重为θ= (0.249 6, 0.250 4, 0.249 3, 0.250 7)。综合基于AHP法的主观权重与基于熵权的客观权重，由式(5)可得评定指标的综合权重向量W=(0.199 7, 0.300 5, 0.299 2, 0.200 6)。

根据式(1)及所确定的指标权重，最终的本科毕业设计答辩成绩综合评定值如表3所示。

表3　本科毕业设计答辩成绩综合评定值

4　结　论

毕业设计是考察工科专业学生本科阶段所学知识以及综合应用能力的重要手段。目前很多学校针对本科毕业设计存在的诸多问题，开展了各式各样的改革与创新，以应对日新月异的技术发展以及要求越来越高的工程实践，而答辩过程作为考察本科毕业设计质量的重要手段及环节，越来越受到重视。从毕业设计质量水平、答辩陈述表达能力、答辩应答水平以及答辩准备与态度等4个方面，构建了工科专业本科毕业设计答辩成绩评定指标体系，并对各个指标的评定标准进行确定，该指标体系可反映答辩评定小组主要考察的内容；采用基于熵权与AHP的权重确定方法，计算本科毕业设计答辩成绩评定4个指标的权重，可以克服权重确定过程的主观性。所提出的方法在机械电子工程专业本科毕业设计过程中进行了初步应用，评定结果符合实际情况。在以后的研究中，将把该方法进一步推广应用，利用更多的样本数据来对指标权重进行修正完善，以形成更为切合实际的本科毕业设计答辩成绩评定模型。

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责任编辑：李翠薇

Reply Grade Evaluation of Graduation Design for Engineering MajorsBased on Entropy Weight and AHP

DU Yan-bin

(College of Mechanical Engineering, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067，China)

Quality evaluation of graduation design should be objective, fair and accurate. For the existing problems of reply grade evaluation of graduation design for engineering majors, the evaluation index system of reply grade of graduation design is established, including quality of graduation design, presentation skills, ability to respond as well as reply preparation and attitudes. In addition, the weight determination method based on entropy weight and AHP (Analytic Hierarchy Process) is proposed to establish the evaluation model of reply grade of graduation design for engineering majors based on entropy weight and AHP. Finally, the proposed method is illustrated in the graduation design for major of mechatronic engineering.

graduation design; reply; entropy weight

10.16055/j.issn.1672-058X.2016.0005.022

2016-01-21；

2016-02-28.

国家自然科学基金(51305470)；重庆工商大学教学改革项目(2014210).

杜彦斌(1982-)，男，河北鹿泉人，副教授，博士，从事绿色制造与再制造研究.

G642.477

A

1672-058X(2016)05-0109-05