基于PCA的高校信息化綜合評價(jià)研究

任姚鵬，王春紅

（運(yùn)城學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，運(yùn)城　044000）

基于PCA的高校信息化綜合評價(jià)研究

任姚鵬，王春紅

（運(yùn)城學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，運(yùn)城044000）

0　引言

自20世紀(jì)以來，信息化的技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，而教育信息化一直就是國家整個信息的重要組成部分。隨著教育信息化的不斷發(fā)展，教育信息化的改革與發(fā)展也成為信息化的重要內(nèi)容，而這種教育信息化主要表現(xiàn)在高等教育領(lǐng)域。目前，信息化技術(shù)已經(jīng)深入到我國高校的各個方面。高校信息化的研究早已成為了許多研究者關(guān)注的重點(diǎn)。所謂“高校信息化”就是指充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園的網(wǎng)絡(luò)化、信息資源的數(shù)字化、管理科學(xué)化，最終達(dá)到教學(xué)科研的現(xiàn)代化。信息技術(shù)應(yīng)用正在逐漸影響著教學(xué)模式的傳統(tǒng)化，影響著師生之間的溝通方式，學(xué)校的管理模式。無可非議的是高校的信息化對于促進(jìn)科研水平、提高教學(xué)的質(zhì)量、改善學(xué)習(xí)生活環(huán)境及其對于學(xué)校變革求得生存，通過創(chuàng)新求得發(fā)展具有非常重要的意義［1］。但是，高校信息化還處于初始階段，還沒有形成一個完整的、公認(rèn)的評價(jià)指標(biāo)體系。

高校的信息化是一個系統(tǒng)的工程，因?yàn)樗婕暗搅烁咝０l(fā)展的各個方面，要求進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，進(jìn)行分步的實(shí)施。為了能夠正確以及客觀地評價(jià)高校信息化，有效地指導(dǎo)各個高校的信息化的發(fā)展程度，本文從高校信息化發(fā)展的多層次、多維度和綜合性的角度出發(fā)，建立了一套客觀的、系統(tǒng)的、理性的、科學(xué)的高校信息化評價(jià)指標(biāo)。并通過使用主成分分析法對高校信息化進(jìn)行客觀的綜合分析以及評價(jià)，能夠合理地科學(xué)地反映出高校信息化的發(fā)展水平。

1　高校信息化評價(jià)指標(biāo)體系

高校信息化指標(biāo)體系是指一系列的相互補(bǔ)充、相互聯(lián)系的用于高校信息化全面地進(jìn)行評價(jià)的統(tǒng)一整體。進(jìn)行高校教育信息化評價(jià)指標(biāo)選取首先應(yīng)該具有目的性以便實(shí)現(xiàn)它的導(dǎo)向。信息化的設(shè)計(jì)要求綜合性的反映出高校教育信息化的建設(shè)情況和當(dāng)前發(fā)展的狀況，這樣有利于制定出相應(yīng)的、必要的的制度和政策，從而有利于推進(jìn)各個高校的高等教育信息化的發(fā)展［2］。結(jié)合已有信息化研究的成果以及實(shí)際調(diào)研情況，并根據(jù)中國教育信息化的實(shí)際情況，本文給定了如表1所示的高校信息化評價(jià)指標(biāo)，能夠體現(xiàn)目前高校信息化水平的評價(jià)和測度的一般內(nèi)容［3］。

本文選取信息化指標(biāo)具有一定的可操作性，便于與現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)相銜接；但要獲得某高校的信息化水平需要對其進(jìn)行綜合性評價(jià)。本文將采用主分分析法，獲得主要成分，實(shí)現(xiàn)減少指標(biāo)數(shù)量來完成綜合性的評價(jià)任務(wù)。

表1高校信息化水平的評價(jià)指標(biāo)

2　主成分分析法

2.1主成分分析法思想

在實(shí)際研究問題中，為了能夠系統(tǒng)性、全面性地研究問題，這就必須要考慮到可能影響到最后分析結(jié)果的所有因素［4］。選取研究中所要用到的因素稱其為指標(biāo)。這些指標(biāo)中每個指標(biāo)反映的問題都不相同。不同的指標(biāo)代表著不同的信息。在一定程度上這些指標(biāo)所代表的信息會有重疊性。在使用統(tǒng)計(jì)的方法來進(jìn)行研究這種重疊信息的指標(biāo)時(shí)會增加分析問題的難度和計(jì)算量。所以為了使研究更加的簡潔方便，需要在研究過程中從眾多的指標(biāo)中篩選出較少的的指標(biāo)，所選出的較少指標(biāo)中所含的信息量大，不影響最終研究結(jié)果的判定。主成分分析法就是這種能夠縮減研究的指標(biāo)數(shù)量來達(dá)到研究目的。

同樣的，進(jìn)行實(shí)際評估時(shí)，一般情況下會選擇具有代表性的幾個綜合指標(biāo)，這幾個綜合指標(biāo)的選取是難點(diǎn)和重點(diǎn)。基于這樣的情況，需要對原始數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣進(jìn)行關(guān)系研究。把綜合指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性。通過這樣的轉(zhuǎn)變方式既可以保留了原始的數(shù)據(jù)，而且還可以彼此之間不相關(guān)。這就是所謂的抓主要矛盾，突出重點(diǎn)。利用主成分選取主要成分可以消除一些無關(guān)緊要的因素，達(dá)到預(yù)期的分析目的。主成分分析法使得研究繞開錯綜復(fù)雜的微弱部分，在研究的過程中得到新的啟發(fā)。

2.2主成分分析算法步驟

首先，把原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到P維的隨機(jī)向量

可得到標(biāo)準(zhǔn)化的矩陣Z。

然后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣求得相關(guān)系數(shù)矩陣

其次，在根據(jù)相關(guān)矩陣的特征方程|R-μIp|=0可得到P個特征值，主成分可以按照

最后，標(biāo)準(zhǔn)化以后指標(biāo)的變量轉(zhuǎn)變成主成分

U1稱為第一主成分，U2稱為第二主成分，…UP稱為第P主成分。

3　高校信息化評價(jià)

3.1數(shù)據(jù)來源

本文通過問卷調(diào)查的方式，獲得了9所高校在19個評價(jià)指標(biāo)下的數(shù)據(jù)。9所高校分別用A、B、C、D、E、F、G、H、I表示，數(shù)據(jù)如表2所示。

3.2高校信息化評價(jià)

（1）主成分分析

基于所獲取的9所高校相應(yīng)信息化指標(biāo)下的數(shù)據(jù)，在SPSS軟件中采用主成分分析法進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，其最終獲得的方差分解主成分提取分析表如圖1所示。

從輸出的結(jié)果可以看出，前面的6個主成分F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5以及F6的方差和占全部方差的比例95.910%。本文就選取F1為第一主成分，F(xiàn)2為第二主成分，F(xiàn)3為第三主成分，F(xiàn)4為第四主成分，F(xiàn)5為第五主成分，F(xiàn)6為第六主成分，且這六個主成分的和占全部方差的95.910%，即基本上保留了原來的指標(biāo)信息，這樣就由原來的19個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為6個指標(biāo)，起到了降維的作用。并依據(jù)其成分系數(shù)矩陣可獲得6大主成分的線性表達(dá)式，如下所示。

表2各個高校信息評價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)

圖1　方差分解主成分提取分析表

（2）綜合評價(jià)

基于每個主成分對應(yīng)的特征值所占總特征值的比可獲得信息化評價(jià)的綜合評價(jià)模型，計(jì)算公式如下：F=61%F1+15%F2+11%F3+9%F4+3%F5+1%F6（5）

由主成分構(gòu)成的綜合模型就可計(jì)算出綜合評價(jià)值，通過比較這9個高校的綜合值，可對進(jìn)行評價(jià)排序，其評價(jià)結(jié)果如表3所示。

表3評價(jià)結(jié)果

4　結(jié)語

本文采用主成分分析法，將設(shè)定的高校信息化的19個評價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成6個綜合指標(biāo)，將指標(biāo)之間的重疊進(jìn)行了消除，優(yōu)化了由于多個指標(biāo)給績效衡量帶來的弊端。在保存原來的大部分信息的前提下，可以用較少的指標(biāo)對多個指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，從而利用所選的有代表性的綜合指標(biāo)變量對高校信息便可進(jìn)行有效的評價(jià)，提高了評價(jià)效率，進(jìn)而促進(jìn)高校的信息化建設(shè)。

［1］韓靖，鄧尚民，劉文云.高校信息化指標(biāo)體系建立與指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算研究［J］.情報(bào)雜志，2007，1:133-135.

［2］李濤.高校信息化水平評估指標(biāo)體系及綜合評判模型研究［D］.中南大學(xué)，2005.

［3］艾雨兵.浙江省高校教育信息化評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建［D］.浙江師范大學(xué)，2011.

［4］蒲善榮，劉建泉.高校信息化三級指標(biāo)評價(jià)體系設(shè)計(jì)及測度研究［J］.四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，33（6）:849-85.

任姚鵬，女，山西運(yùn)城人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘、信息檢索

王春紅，女，山西運(yùn)城人，本科，教授，研究方向?yàn)樾畔z索、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)

Principal Component Analysis（PCA）；Education Informatization；University Informatization；Evaluation Index

Research on the Comprehensive Evaluation of University Informatization Based
on AHP

REN Yao-peng，WANG Chun-hong
（Deparment of Computer Science and Technology，Yuncheng University，Yuncheng 044000）

國家級自然基金項(xiàng)目（No.11241005）、山西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（No.J2012098）

1007-1423（2015）29-0006-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.29.002

2015-08-11

2015-09-11

結(jié)合目前高校的實(shí)際情況，建立一套合理的高校信息化評價(jià)指標(biāo)體系；并通過問卷調(diào)查，獲得9所高校的相應(yīng)指標(biāo)值；基于主成分分析法，對指標(biāo)體系進(jìn)行降維處理，從而實(shí)現(xiàn)對9所高校信息化水平的快速、合理、有效地綜合評價(jià)。

主成分分析法；教育信息化；高校信息化；評價(jià)指標(biāo)

Presents a set of reasonable evaluation index system of university informatization，combining the actual situation of colleges and universities.And through the questionnaire survey，obtains nine universities'corresponding index values.Then based on the principal component analysis（PCA），the index system gets dimension reduction process，and obtains the comprehensive evaluation of the nine universities rapidly，reasonable and effectively.