基于粗GA—AHP的大學生技能提升策略研究

摘要:學生綜合技能評價的影響因素錯綜復雜，通過對其影響因素研究建立評價模型，并將粗糙集和遺傳算法引入其中來優化權重的計算。通過對信息系統與信息管理專業的學生技能評價的實證分析，論證了此模型的建立和評價過程，為實際決策提供依據。

關鍵詞:學生技能;GA-AHP;粗糙集;大學教學

中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1002—2589(2009)25—0242—02

引言

學生技能提升機制是教學改革中的一個重點問題，社會要求高校學生不僅應具有扎實的理論功底，更應具備較強的實踐能力。實踐性教學既是理論聯系實際的必要途徑，又是理論學習的充實和發展，是整個高等教育教學過程中學生綜合技能培養的一個重要組成部分。文獻[1]具體論述了實踐教學的重要性，并給出了關于實踐教學的一些建議;文獻[2]和[3]針對管理類專業提出了提高學生綜合能力的一些方案，但是這些文獻中對培養方案都是進行定性的分析，并沒有進行客觀的評價。上述方法在處理定性因素的時候很難挖掘出客觀信息，從而導致最終的評價結果客觀性不足。

本文基于遺傳算法與粗糙集[4]提出一種新的學生技能提升機制設計與評價模型。該模型使用粗糙集來確定AHP中的主觀判斷結構，并用遺傳算法來對各層的權重進行優化，這樣可最大限度地避免主觀判斷，直接依據現實數據進行客觀分析。最后，本文將此評價模型應用于信息管理專業的學生綜合技能評價，取得了較好的效果。

一、學生技能提升機制設計數學模型的建立和評價

1.模型的建立。學生技能提升機制評價模型包含一個系統評價總目標，即學生綜合技能的提升，對這個總目標有n種不同的評價指標。為了實現總目標，有m種不同的培養方案，每種方案都對每個評價指標有一定的作用。因此可以抽象出此模型由目標層A、評價指標層B和方案層C組成。A層為系統總目標De，只有一個要素。B層有n個評價的指標，指標集為{K1，K2，…，Kn}，C層為m個參與評價的學生技能提升方案，方案集為{S1，S2，…，Sm}。圖1描述了一個A層的系統總目標De=學生綜合技能、B層的評價指標數n=5、C層的參與評價的學生技能提升方案數m=5的模型。

2.算法步驟和評價。學生技能提升機制評價模型的評價過程分為以下五個步驟:

步驟1:對B層各要素，以上一級A層次的要素為準則進行兩兩比較，采用(0，2)標度來構造B層的初始判斷矩陣C={cij|i，j=1～n｝n×n，其中Cij的值我們用粗糙集的方法來進行確定。確認方法如下所述。

設U為非空有限論域，X為U的子集，P和Q為U中的等價關系，則Q和P間的依賴度為:k=γ(P，Q)=|posp(Q)| / |U|，k(0

SGF(f i，F，D)=γ(F，D)-γ(F-{f i}，D)

第i種屬性(即第i個指標)的權系數為:λ i=SGF(f i，F，D)SGF(f i，F，D)，i=1，2，3，…，m。于是可得判斷矩陣中cij的計算方法如下:若λi>λj，則cij=2;若λi=λj，則cij=1;若λi<λj，則cij=0。

步驟2:把初始判斷矩陣C轉換為客觀判斷矩陣B。計算C中各元素的重要性排序指數:r i =cij，i=1～n。然后可得矩陣B={b i j | i，j=1～n}n×n，b i j =ar i- rj，a(a>1)為相鄰兩級客觀重要性比率。

步驟3:用AGA優化B中a和計算排序權值wi，i=1～n。根據判斷矩陣的定義有b i j =wi / wj(i，j=1～n)。若判斷矩陣B滿足上式，即能精確度量b i j =wi / wj，則判斷矩陣具有完全一致性，于是有

(b i k w k)=(wi / wj)wk=nwi(i=1～n)，|(b i k w k)-nwi |=0

(1)

式中，| |為取絕對值。顯然，(1)式左端值越小，則判斷矩陣B的一致性就越高，當式(1)成立時則判斷矩陣B具有完全的一致性。基于此，B層各要素的單排序及其一致性問題可以歸結為以下優化問題:

minCIF(n)=|(b i k w k)-nwi | / ns.t.w k=1，w k > 0，k=1～n(2)

式中，CIF(n)為一致性指標函數(consistency index function)，排序權值向量w k (k=1～n)及比率參數α為優化參數。式(2)為一個常規方法較難處理的非線性優化問題，而采用AGA來求解該問題則較為有效和簡單。當CIF(n)<0.1時，可以認為判斷矩陣{bk i j}m×m具有滿意的一致性，據此計算的各個要素的單排序權值wk c i是可以接受的。

步驟4:C層各方案的總排序權值(即綜合重要度)wk c i計算及一致性檢驗:

wk c i=wkwk c i，i=1～m，CIFA(m)=wkCIFk(m)

步驟5:將總排序權值進行歸一化處理得到C層各方案的最終權值:wsi∶wsi=wk c iwkwk c m。ws i越大，則說明第i個方案越優，據此可以對各個方案排序。

通過計算的結果我們可以對每種培養方法的權重進行分析，找出學生綜合技能培養最有效果的方案并用于實際。

二、實例研究

1.信息管理專業技能提升機制模型建立與評價過程。本文以信息管理類專業為實例來檢驗此模型的應用價值。學生綜合技能的評價包括以下五個方面:A1:計算機系統操作能力、A2:參與企業經濟管理的能力、A3:信息系統規劃與開發的能力、A4:文獻檢索資料查詢的能力、A5:組建內部網絡系統的能力。為了提升學生的這些技能，所能采取的方案措施有:案例教學、課程設計、畢業論文實踐應用、畢業實習實踐鍛煉、校企合作項目，每一項措施都對綜合技能指標中的每一項技能有鍛煉的作用。但是權重各不相同。我們利用指數標度層次分析法建立模型如圖1所示。

下面給出A層和B層之間的表達系統定義:U={e1，e2，…，e15}表示e1~e15等15個學生的集合，C={K1，K2，K3，K4，K5}為條件因素集合，D={De}為決策因素集合。采用5分制，對15個學生的五種技能進行打分，統計分析結果如表1所示。

由表1和步驟1至步驟5可計算出總排序歸一化權重如下:

ws 1 = 0.250，ws 2 = 0.126，ws 3 = 0.068，ws 4 = 0.487，ws 5 = 0.250

由上述計算的結果可以看出，案例教學、課程設計、畢業論文實踐應用、畢業實習實踐鍛煉、校企合作項目這五種培養信息管理專業學生綜合技能的方法的權重分別為0.252，0.126，0.068，0.487，0.252，其中最需要重視的環節是畢業實習的培養，其次是案例教學和校企合作項目，最后是課程設計和畢業論文。

2.具體應該采取的措施。根據上述模型計算的結果我們發現:首先，應當重視的是畢業實習環節，學校應該要加強與企業、社會、政府機構之間的聯系，同時從學校和企業兩方面強化畢業實習指導工作，強化實習過程的控制，避免畢業實習失控現象的出現;其次，應當重視的是案例教學和校企合作項目。案例教學法通過大量現實的例子來說明問題，可以給學生在學習中以更大的自主權;增加本科生參與科研以及實際項目的機會可以使學生的理論知識迅速轉換為實際的經驗，學習能力得到迅速提高。最后，對于課程設計和畢業論文這兩個方案，相對影響的權重較小，所以暫時不用投入太大的精力。

結論

本文力圖將學生技能提升機制模型的影響因素進行量化，充分地將粗糙集和遺傳算法應用于指數標度層次分析法，較好地滿足了對學生技能提升機制評價的要求，有效地防止在評價過程中的片面性和主觀性。該模型可以應用于對學生綜合技能培養的多種方案的評價對比，以了解該方案對學生綜合技能提升作用的大小，對于權重大的方案，應當加以重視，在實際的教學中提高其教學質量。

參考文獻:

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[2]霍彬.強化管理專業本科實踐教學的幾點措施[J].商業經濟，2008，(9):122-123.

[3]郭英，李文博.論高校管理信息系統課程教學中存在的問題及對策[J].吉林師范大學學報:自然科學版，2005，(1):68-69.

[4]廖柏林，張勇華，董威.基于粗糙集理論的多指標綜合評價方法[J].吉首大學學報:自然科學版，2008，(3):80-83.

(責任編輯/ 王建國)