基于模糊綜合評判的教育信息化評價系統設計

[摘 要] 本文提出了教育信息化模糊綜合評判數學模型，并設計了基于模糊綜合評判的教育信息化評價系統。該系統使用數學工具實現評價過程中的模糊表示、推理和判斷，綜合考慮各種因素的影響，可以得出較為客觀、準確的評價結果。

[關鍵詞] 模糊綜合評判；教育信息化；評價系統設計

[中圖分類號] G40-034[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194(2006)08-0050-04

教育信息化是社會信息化的重要組成部分，是實現社會信息化的關鍵，教育信息化的水平的高低直接影響社會信息化的順利發展。目前，國內外對教育信息化發展及評價的理論和方法尚處于探討階段，建立一套系統科學的教育信息化水平評價指標體系以及與之配套的評價系統，來對不同地區或學校教育信息化水平進行測度和評價，為制定教育發展政策提供決策依據和必要信息，提高我國教育信息化的總體水平，已經成為一種必然而迫切的趨勢。

由于影響教育信息化水平的因素很多，這些因素對教育信息化水平的影響程度各不相同，不能用同一標準來衡量；另外，其中一些因素是模糊的，相互之間沒有絕對分明的界限，很難直接用統計學的方法確定這些因素的具體數值。因此，本文采用模糊綜合評判的方法實現對教育信息化的評價，以下將就基于模糊綜合評判的教育信息化評價系統設計的幾個問題展開探討。

一、教育信息化評價系統的設計理念和主要原則

關于教育信息化的涵義說法不一，目前尚無定論。筆者認為，教育信息化是指通過現代信息技術促使教育方法、手段、方式、管理、評價特征與結構不斷發展進步的過程。這一過程涉及教育教學及其管理的各個方面、各個環節和各個層次，其自身又包括基本設施建設、信息化人才建設、信息資源建設、信息化應用系統建設等多個方面。

1. 教育信息化評價系統的設計理念

教育信息化評價系統是為了客觀地反映教育信息化的水平和狀況，其設計理念主要有：

（1）提供科學方法和自動化評價系統。利用該評價系統對不同地區或學校教育信息化水平進行測度，為評估和考核教育信息化水平提供量化標準和有力工具。

（2）客觀評價教育信息化發展水平。通過評價系統所提供的基本數據資料，加深對國家、各地區及學校教育信息水平的認識，為制定教育政策和規劃服務。

（3）檢查各地區或學校教育信息化各項工作完成情況。了解各地區或學校在教育信息化發展過程中出現的各種問題，比較區域間教育信息化水平的差異和特點，為教育管理部門提供信息，以便及時制定相應的管理措施。

（4）提出教育信息化發展分析報告。通過評價，可以反映教育信息化的進程，估計和評價各地區或學校在一定時期教育信息化目標正在實現和達到的情況，定期提出教育信息化發展分析報告，加速教育信息化的發展步伐。

2. 教育信息化評價系統的設計原則

（1）一致性原則。設計教育信息化評價系統，要符合國情，要與我國教育信息化建設的方針政策一致，要與國際教育信息化指標評價及方法系統相適應，通過評價能綜合反映我國教育信息化的水平及發展趨勢。同時，評價系統的設計，還要充分考慮我國經濟發展的不平衡性，要與各地的教育發展基礎相一致，通過評價，能有效地調動各地區及學校開展教育信息化建設與應用的積極性。

（2）科學性原則。科學性是任何評價系統設計中應遵循的最基本原則，任意一個評價系統都要有其理論基礎。教育信息化評價系統的設計要以信息化的基本規律、教育系統的原理和教育信息化的有關理論為依據，設計的每項指標和各部分組成要有明確的含義，而且有關統計分析測算的模糊綜合評判方法要以公認的科學理論為依據。

（3）導向性原則。教育信息化是一個過程，一些指標僅能反映某一階段的信息水平。為了推動教育信息化的發展，其指標體系應從促進基本設施建設、信息化人才建設、信息資源開發利用及提高教育信息化在國民經濟發展中的主導作用和效果等方面加以引導，使指標體系建立在科學、可靠和可行的基礎之上，建立在促進我國教育信息水平快速提高、盡快縮小與發達國家差距的基礎之上。

（4）可操作性原則。可操作性是評價系統的生命，理論上再全面、再精致的評價系統，若沒有可操作性等于形同虛設。具體體現在:各項評價指標的可量化性；指標數據的可獲得性；統計分析測算方法的實用性；系統的易實現性等。

(5)動態性原則。教育信息化是一個包含諸多因素、內容復雜的教育現代化的過程，不可能用一個一成不變的標準來框定教育信息化。作為一個教育信息化評價系統也不可能涵蓋眾多地區和學校的教育信息化內容，因此教育信息化評價系統只能是動態性的。動態性原則也意味著不斷地相互借鑒，既可以是國際間的相互借鑒，也可以是地區間的相互借鑒，也可以是校際間的相互借鑒，通過借鑒不斷地修正評價系統，充實和完善評價系統。

除上述幾個主要原則外，在設計教育信息化評價系統時還應考慮目的性原則、系統性原則、主體性原則等。

二、教育信息化多層次模糊綜合評判模型的建立

模糊綜合評判就是借助模糊變換原理和最大隸屬原則，考慮與被評判事物相關的各個因素的影響，對事物做出總的評價。模糊綜合評判由各因素被評為各等級的隸屬度構成評判矩陣，并對評判矩陣與確定各因素重要程度的權重因子進行模糊矩陣合成運算，最終得到對評價對象的評價結果。該方法使用數學工具表示教育信息化過程中的各個模糊性因素，在模糊推理、判斷中綜合考慮各種因素的影響，使得評價結果具有較高的科學性和客觀性。

1. 建立因素集

因素集是影響評判對象的各種因素所組成的集合，一般由專家根據研究成果和經驗建立而成。建立因素集為U={U₁，U₂，U₃，U₄，U₅，U₆}，U₁={u₁₁，u₁₂，u₁₃}，U₂={u₂₁，u₂₂，u₂₃，u₂₄，u₂₅，u₂₆，u₂₇}，U₃={u₃₁，u₃₂，u₃₃，u₃₄，u₃₅}和U₄={u₄₁，u₄₂，u₄₃，u₄₄，u₄₅，u₄₆，u₄₇}，U₅={u₅₁，u₅₂，u₅₃}，U₆={u₆₁，u₆₂，u₆₃，u₆₄}，如表1。該指標體系是以國內外教育信息化理論研究的成果為基礎，并參照教育理論如教育信息理論和相關信息化測度等理論綜合得來。

2.建立權重集

在因素集中，各因素的重要程度是不一樣的，為了反映各因素的重要程度，分別給各因素賦予相應的權重。權重的分配應盡可能地合理，確定各因素的權重的方法很多，簡單而有效的方法是根據相關理論和專家的實際工作經驗，直接給出各因素的權重。各權重所組成的集合稱為權重集，建立權重集為：

A=(a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆)=(0.20，0.20，0.15，0.15，0.20，0.10）；

A₁=(a₁₁，a₁₂，a₁₃)=(0.30，0.30，0.40)；

A₂=(a₂₁，a₂₂，a₂₃，a₂₄，a₂₅，a₂₆，a₂₇)

=(0.10，0.10，0.10，0.20，0.15，0.20，0.15)；

A₃=(a₃₁，a₃₂，a₃₃，a₃₄，a₃₅)

=(0.10，0.20，0.30，0.10，0.30)；

A₄=(a₄₁，a₄₂，a₄₃，a₄₄，a₄₅，a₄₆，a₄₇)

=(0.10，0.20，0.10，0.10，0.10，0.20，0.20)；

A₅=(a₅₁，a₅₂，a₅₃)=(0.40，0.40，0.20)；

A₆=(a₆₁，a₆₂，a₆₃，a₆₄)=(0.20，0.20，0.30，0.30)。

3. 建立評語集

評語集是指所有評價等級所組成的集合，根據不同的需求可建立不同的評語集。考慮到評判結果的可靠性以及實現過程的復雜性，建立評語集V={v1，v2，v3，v4}={優，良，中，差}。

4. 模糊綜合評判

對于評價指標體系結構為一級模糊綜合評判的問題，利用模糊綜合評判初始模型進行一次模糊綜合評判就能得出評判結果。但在教育信息化評價系統中，需要考慮的因素較多，各因素之間又有層次之分，很難合理地確定權重分配，即難于真實地反映各因素在整體中的地位。因此，本文用多層次模糊綜合評判對教育信息化進行評價，該方法首先把因素分成幾類，然后從最低層開始進行一級模糊綜合評判，把結果作為上一層的評判矩陣，再進行上一層的模糊綜合評判，直到最高層。

教育信息化評價包括戰略地位（U1）、基本設施建設（U2）、信息化人才（U3）、信息資源（U4）、信息化應用（U5）、組織機構和管理（U6）等6個方面，先分別對U1、U2、U3、U4、U5和U6進行一級模糊綜合評判，經過單因素評判、綜合評判、歸一化處理等步驟，最后得到結果Bi=(bi1，bi2，bi3，bi4，bi5，bi6)，i=1，2，3，4，5，6，這些結果構成上一層的評判矩陣，再對上一層進行模糊綜合評判。

三、教育信息化模糊綜合評判系統的設計

用上述方法對教育信息化進行評價，其操作過程相當繁雜和機械，手工計算難以勝任，為了解決這個問題，我們擬設計并實現一個操作簡便、結果符合客觀實際的教育信息化模糊綜合評判系統。

1. 評價系統設計的層次

綜合評價系統設計水平一般具有3個層次：

其一是單純由綜合評價應用程序組成的簡便綜合評價系統。這種做法的優點是只需做出綜合評價方法，設計評價方法框圖，然后按框圖設計應用程序即可；缺點是應用程序在一定程度上依賴于數據，更新重復數據會產生數據的不一致性，對多個用戶共享應用程序和數據較麻煩。這些缺點使得建立在數據文件上的各個應用程序系統難于修改、擴充，數據的一致性難于維護，存儲空間的有效利用率不高，難于適應不同的用戶。

其二是按人機對話設計，由數據庫庫管理系統和評價方法（模型庫）管理系統組成，構成綜合評價決策支持系統（IEDSS），這種做法的優點是：基本上解決了前一方法的缺點，并且通過人機對話使非專業人員也能使用，數據庫管理可使數據的冗余減少并實現共享。應用程序全體組成模型庫可使管理大大加強，按功能模塊細分的結構便于修改和利于功能的擴充，具有較好的通用性和適用性；缺點是它對設計人員的知識要求較高，而且它還不具備智能的功能。因此，其應用也有一些局限性。

其三是由綜合評價決策支持系統加上人工智能技術和知識系統組成的智能綜合評價決策支持系統（IIEDSS）。智能綜合評價決策支持系統基本上解決了評價決策支持系統的不足，但其設計的難度很大，需要很強的計算機專業知識與評價知識的結合。

2. 評價系統設計的目標

決策支持系統（DSS）與可以支持決策的各種信息系統有著本質的區別，其定義為“通過應用數據和分析模型，以人機交互方式幫助決策者處理不良結構問題的、基于計算機的系統”。當分析模型為綜合評價有關的模型對，即為綜合評價決策支持系統（IEDSS），當IEDSS與專家系統和人工智能技術有機結合起來（即加上知識庫），則稱為智能綜合評價決策支持系統（IIEDSS）。IIEDSS應具有評價指標的制定，評價數據的處理，評價方法的選擇，評價結果的分析和決策的制定等流程，因而是一項復雜而細致的工作。

因此，該系統在功能上要求：①系統對眾多的模型能組合和重復使用，從而提高軟件的開發效率及其管理水平；②系統能按用戶的需求，通過有關數據的輸入或調進，實現多種方法的評價結果排序、分類和優選；③要有良好的在線幫助，即使用戶不懂得計算機，也能通過友好的界面提示完成整項工作，在數據分析方面能提供圖形方便用戶決策；④由于評價方法和指標體系很多，由此產生眾多的評價方案，因此系統應能按某些標準提供一兩個優選方案給用戶選擇；⑤系統要有較強的誤操作處理能力，不會因誤操作而影響系統的運行；⑥系統應包含有動態數據庫信息管理子系統，即系統要設立通用的數據處理功能，具體包括：通用數據檢索，通用表格生成及其打印，通用數據查詢，通用圖形生成，可在數據中設立限制條件，以保證評價的導向性；⑦系統具有較好的通用性和適用性，用戶只要建立了指標體系，并輸入相應的數據，便可進行評價，而且可進行指標體系數據處理，適用于廣泛存在的評價決策問題的求解。

在結構上，對該系統的要求是：①綜合評價技術和數據庫技術的綜合集成，能方便用戶選擇指標數據與評價方法組合成模型，且還可對其進行動態可重用管理；②程序設計按照各功能模塊逐步細分，做到程序化、結構化，便于修改和利于功能的擴充；③系統有較好的完善性維護功能，當發現數據處理方法不夠理想時，能按用戶的某些要求進行處理，直到較理想為止；④系統設備維護功能，可設置通行口令及操作權限，對數據信息進行加密，以防止無關人員非法進入本系統，還可進行數據整理、備份、系統恢復等的維護。

3.評價系統的結構

該系統擬以Windows2000為系統平臺，以Visual Basic6.0為開發工具，采用模塊化的程序設計方法，由輸入模塊、運算模塊、輸出模塊、評價模塊和實證指標數據庫5部分組成，其系統結構如圖1所示。

圖1 評價系統結構示意圖

（1）輸入模塊

該模塊負責處理人機對話，完成各項指標的輸入，也可以接收評價模塊的輸入。本系統提供兩種獲取原始數據方式：鍵盤輸入和光電閱讀機輸入。

值得注意的是，初始輸入的指標需經過人工處理，表述盡量科學，指標本身無二義性，相同指標的表述盡量一致，指標間相關度盡可能小，如果可能，可在相關指標上作標記，便于后期的處理。

（2）運算模塊

它是整個系統的核心部分，其功能是將輸入模塊遞交的指標存入數據庫，并且從數據庫取得實證指標數據、對各項指標進行測評函數構造，然后將計算結果名遞交給輸出模塊。

（3）輸出模塊

將運算結果送入評價模塊進行評價，并對最后結果，進行制圖和打印輸出。

（4）評價模塊

該模糊綜合評價模塊將送入的結果進行評價，去掉影響較小的指標，將保留的指標遞交給輸入模塊，重新開始運算，最終得到評價結果。由于該模塊要多次進行一級模糊綜合評判，因此，可以把一級模糊綜合評判的過程設計為一個子程序，以便多次調用。

（5）實證指標數據庫

該數據庫存取多組實證指標，指標可能是初始指標、運算過程中得出的指標或最終得出的指標。該庫實際上是一個知識庫，具有一定的推理作用，但人工干預要盡可能小。

為了防止非法用戶進入系統，確保系統及數據的安全，該系統還具有密碼保護功能，被評單位只能進行瀏覽，擁有密碼的評價管理人員才能進行系統維護等工作。

四、討論

在教育信息化評價過程中，存在許多模糊性概念，用基于經典數學的方法不能做出較好的評價。模糊綜合評判為教育信息化評價提供了科學的方法。使用該方法時還需注意：

1. 因素集選取要適當，各因素要確實能從各個側面描述評判對象的屬性。在復雜系統中，可將因素按某些屬性分成幾類，然后進行多層次模糊綜合評判。其目的就是在較小范圍內比較少數因素的相對重要性，明確各級評判中的權重分配，從而合理確定因素集和權重分配。

2. 模糊綜合評判中的合并運算可選用不同的模型，從而得到模糊綜合評判的不同數學模型，因此要合理選取綜合評判模型。

3. 為了能更合理、公正地對教育信息化進行評價，在統計時應去除一定數量的最好、最壞票數，盡可能去除人為主觀因素的影響。

模糊綜合評判法的數學模型便于實現，可廣泛應用于對教育教學、管理、人事及各類產品等的評價工作。本文設計的基于模糊綜合評判的教育信息化評價系統不僅適用于測評一個具體的教育單位，比如一所學校的信息化水平，也適用于測評一個地區、一個城市的教育信息化水平，只需依據實際需要把指標值的選取范圍進行適當調整。

主要參考文獻

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