基于AHP的新醫學數學課程評價指標體系構建

王儀涵 許姣 劉東艷

摘? 要? 醫學影像技術專業是醫、理、工高度交叉融合的專業，而數學是其重要的基礎課程之一。通過分析國內外各高等院校醫學影像技術專業數學課程教學現狀，比較數學課程教學效果評價方法，闡述教學效果指標體系的設計思路和內容，構建符合新醫學專業發展需要的多維度教學效果指標體系，應用層次分析法計算出各層次各指標的權重系數，從而獲得影響教學效果的指標重要性排序，并通過一致性檢驗驗證各指標權重的合理性，對醫學影像技術專業數學課程改革與專業人才培養提供可靠的依據，為培養“人工智能+X”的新型醫學影像人才打下堅實的基礎。

關鍵詞? 醫學影像技術;數學課程;評價指標體系;層次分析法;醫工融合

中圖分類號：G642? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）06-0082-03

0? 前言

醫學影像技術是物理、數學、計算機、醫學等基礎學科的綜合和交叉，而數學是根。目前，很多高等院校（如中國醫科大學、天津醫科大學等）都在嘗試對醫學影像技術專業數學課程進行改革[1-2]，重新設置數學課程體系，加強應用和科學計算方面的內容，構成新體系，生成新的教學模式和教學方法，以實現醫工融合的教育實質，滿足學科發展和人才需求。但是，我國各高等院校醫學影像技術專業的數學課程設置差異較大，這就需要通過建立合理的教學效果評價指標體系，客觀評判新數學課程體系。

1? 研究背景

1.1? 國內外醫學影像技術專業數學課程現狀

我國醫學影像技術專業建立的目的是適應我國迅速發展的醫藥衛生事業及人民日益增長的醫療需求[3]。然而我國醫學教育以高中為起點，大多數院校的醫學影像技術專業僅開設高等數學課程，學時數為40～90學時;也有部分院校在高等數學的基礎上開設統計學等課程，學時數為32～62學時。因此，學生數學基礎較薄弱。而歐美國家醫學教育為本科起點，需四年理工科本科教育后報考醫學院校。本科期間數學課程有微積分、線性代數、概率統計、數學建模等，總學時達到300學時以上。由此可見，我國醫學影像技術專業數學教學與歐美國家相差甚遠，課程體系欠缺。

1.2? 國內外對數學課程的評價方法

美國學者對于數學課程學習的評價主要分為診斷性、形成性及總結性三種[4]，通過測試了解學生的知識掌握情況，對學習情況的測評給出肯定或否定的評價，以此為標準進行定向引導。而在國內，高校對于數學課程的評價大多數局限于定性方法，通過學生期末成績與平時成績分別乘以各自權重之后相加來計算。期末試卷是統一性的，教師的授課內容也主要是圍繞考試來進行，考核方式及內容固定單一，而這種固定化的考核方式難以真實反映學生學習水平以及對知識的掌握情況。

2? 研究方法

對于醫學影像技術的學生來說，數學課程的設置不僅僅是為了了解數學知識，更是為學習其他專業課程夯實基礎，因此應構建一個全面的、易于實施的、學生能夠普遍接受的、對本專業數學課程具有指導意義的、公平公正的課程評價指標體系。

本文通過運用定量與定性相結合的層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP），將評價指標進行分層構建，不局限于傳統單一的定性方式，而是從學生的各項能力入手，構建更加全面、科學、嚴謹的教學效果評價體系，為培養“人工智能+X”的新型醫學影像人才打下堅實的基礎。

層次分析法是美國運籌學家、匹茲堡大學薩蒂教授提出的對定性問題進行定量分析的一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法[5-6]。運用層次分析法，把復雜問題中的各種因素劃分為互相關聯的有序層次，根據對一定客觀現實的主觀判斷結構，將一層次元素量兩兩比較，形成比較判斷矩陣，然后計算矩陣的最大特征根及相應的特征向量，得出該層次諸因素的相對重要性權值，再與上一層次因素的相對重要性權值加權綜合，就可以得出各層指標對總目標層的排列權值。層次分析法具有定性與定量相結合、靈活簡便的優點，因此對于課程效果評價具有客觀公正的指導意義。

3? 評價指標體系設計

3.1? 評價指標體系設計思路

醫學影像技術專業的課程設置中有許多專業課程（如醫學影像成像原理、圖像處理、信號與系統等）對于數學知識要求很高，因此對于數學課程的要求不僅僅局限于掌握課本上的知識，更需要培養學生的操作實踐能力。本文從教師教學過程、教學輔助手段、學生學習狀況三個方面入手。

1）教師教學過程中保留傳統的教學目標、教學態度、教學方法、教學內容等指標，同時加入實驗課內容、課程思政、形成性評價等指標。其中，實驗課內容的設置體現了教師對學生實踐能力的培養，課程思政是全面育人的重要部分，形成性評價更能體現教師及時查漏補缺的能力。

2）輔助式教學是多媒體設備或平臺參與課程教學活動的一種教學手段。除了一般的設備的應用，在輔助教學手段指標中加入實驗平臺軟件。實驗平臺軟件可以在數學知識與技術聯系方面發揮重要作用，如傅里葉變換仿真虛擬平臺，就能夠很好地把數學知識與圖像處理等技術聯系在一起。課后學習以及線上教學的開展，都是為了給學生查漏補缺。多媒體的應用使教學更加客觀形象，有利于提高學生的學習興趣。

3）學生學習狀況是反映課程教學效果最客觀、最直接的方式。提前預習以及學生出勤情況可以反映學生學習態度，而最直接反映教師教學效果的就是學生的課堂表現以及與教師的互動情況。同時，學生的課后作業完成度、實驗報告及理論考試成績則真實反映學生對理論知識的掌握程度。

3.2? 評價指標體系具體內容

評價指標體系主要基于課程教學，而課程教學是由教師、學生及各種教學資源融合在一起的動態系統。最終根據總的目標構建三層遞進的指標體系：第一層是教學效果評價，是本次研究的目標，為目標層;第二層是評價教學效果的三個方向，為準則層;第三層是三個方向下的主要評價內容，重要性通過權重來決定。醫學影像技術專業數學課程教學效果評價指標的具體內容如表1所示。

3.3? 權重計算過程

基于表1所示層次結構模型進行調查，通過問卷星發放問卷，包括醫學影像技術專業數學課程的任課教師、教學督導、教學管理人員和學生。一共收集110份有效問卷，并對數據進行統計分析后，首先根據層次分析法模型，構建一級指標A與二級指標H之間的判斷矩陣A-H，以及各二級矩陣H與其對應的三級矩陣P之間的判斷矩陣H1-P、H2-P和H3-P，之后計算各層次權重并進行一次性檢驗。一致性指標CR<0.1，則滿足研究需要，然后進行層次排序以及結果分析。

以二級指標輔助教學手段下的三級指標為例，展示計算過程。

首先由問卷數據可得出兩兩比較矩陣;然后把兩兩比較矩陣的每一元素除以其相應的總和，所得商組成的新矩陣稱為標準;兩兩比較矩陣，之后計算每一行的平均值，即所對應的權重，結果如表2所示。

為了驗證權重的合理性，需要進行兩兩比較一致性檢驗。

1）由被檢驗的兩兩比較矩陣乘以其特征向量，所得的向量稱為賦權和向量。

2）每個賦權和向量的分量分別除以對應的特征向量的分量。

3）計算出第二步結果中的平均值，記為λmax=6.002。

4）計算一致性指標CI：CI=（λmax-n）/（n-1）即：CI=（6.002-6）/（6-1）=0.0003。

5）計算一致性率CR：CR=CI/RI查表可得RI=1.24，可得CR=0.000 26<0.1，故所得權重是合理正確的。

3.4? 權重計算結果

按照以上過程進行各級指標權重系數的計算，得到醫學影像技術專業數學課程教學效果各級評價指標的權重系數，如表3所示。

4? 結論

運用AHP方法得到各指標在整體評價中的權重值，從而體現各指標的相對重要性。從課程教學指標來看：二級指標評價總項目的權重反映了學生學習情況與教學質量關系密切，提醒教師要充分鍛煉學生實踐動手能力及運用，適當增加實驗及理論課內容，豐富學生課后學習信息，及時提供最新資源，充分調動學生的興趣;同時要提高自身業務素質，改善教學方法，與學生共同探索最適宜的教與學途徑。當然，對于評價指標的合理性還需要在實踐中進一步完善與改進?！?/p>

參考文獻

[1] 劉東艷，范素軍，劉桂然，等.醫學影像技術專業工程數學教學改革[J].中國教育技術裝備，2019（17）：92-94.

[2] 尹建東，陳志安，郭啟勇.基于實踐重構醫學影像技術專業理、工、醫復合型課程體系[J].浙江醫學教育，2018，17（4）：1-3，13.

[3] 肖寒，程敬海.醫學影像技術專業定位及課程體系的思考[J].衛生職業教育，2019，37（21）：12-13.

[4] 劉洪.優化高校數學基礎課程評價體系的研究與實踐[J].信息系統工程，2019（4）：169-170.

[5] 孫玉榮，彭金波.基于AHP的課程教學效果評價指標體系研究[J].湖南工業大學學報，2010，24（5）：86-88.

[6] 陳遷，王浣塵.AHP方法判斷尺度的合理定義[J].系統工程，1996，14（5）：18-20.

*項目來源：河北省教育廳新工科研究與實踐項目“新工科背景下構建醫學影像技術專業數學課程體系的研究與實踐”（2020GJXGK016）;河北省高等教育學會高等教育科學研究規劃課題重點課題“影像技術專業工程數學虛擬仿真實驗平臺的構建和應用”（GJXHZ2019-36）;河北醫科大學教育教學項目“‘黑匣子’解密——醫學影像人工智能數學基礎實驗平臺的構建與實踐”（2020YBPT-36）;河北醫科大學大學生創新性實驗項目“‘醫工融合’背景下醫學影像技術專業數學課程體系的構建與實踐”（USIP2020255）。

作者：王儀涵、許姣，河北醫科大學醫學影像學院本科在讀，研究方向為醫學影像技術;劉東艷，通信作者，河北醫科大學醫學影像學院，講師，研究方向為醫學影像數學教學、概率統計（050000）。