模糊評估在高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價中的應(yīng)用

【摘要】針對傳統(tǒng)描述性評價方法存在的主觀、片面和不準(zhǔn)確的問題，本文提出一種基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價模型FIEM，并據(jù)此設(shè)計了一個基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先在廣泛收集學(xué)生日常表現(xiàn)記錄的基礎(chǔ)上，經(jīng)過專家系統(tǒng)的推理把日常表現(xiàn)影射到評價指標(biāo)，然后通過分層的模糊運(yùn)算得到評價結(jié)果，最后由專家系統(tǒng)的解釋系統(tǒng)為評價結(jié)果給出解釋，并智能生成評語。

【關(guān)鍵詞】指標(biāo)體系，模糊評價，評價知識庫，智能評價系統(tǒng)

【中圖分類號】G40–057【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009—8097（2007）05—0078—04

一、引言

由于以素質(zhì)教育為導(dǎo)向的高校學(xué)生培養(yǎng)模式取代以知識為導(dǎo)向的培養(yǎng)模式是高校教育改革的方向，因此科學(xué)、合理、人性化的學(xué)生綜合素質(zhì)的評價方法研究就成為教育改革成功的保證。傳統(tǒng)的綜合素質(zhì)評價方法主要有兩種[1]：一種是以輔導(dǎo)員為核心的人工評價，高校擴(kuò)招后，每個輔導(dǎo)員可能需要管理幾百人，很難熟悉每個學(xué)生的表現(xiàn)，給出合理的評價，而且這樣的評價受主觀感情的影響大；另一種方法是把學(xué)生的日常表現(xiàn)分為正面和負(fù)面兩種事實(shí)，對其加減分，然后對不同種類的事實(shí)賦予權(quán)重，計算出綜合評價結(jié)果，這種方法的缺點(diǎn)有：對事實(shí)簡單的加減分不能體現(xiàn)學(xué)生的素質(zhì)，例如某生獲得數(shù)學(xué)建模競賽團(tuán)體一等獎，這個事實(shí)不僅體現(xiàn)了學(xué)生的邏輯推理能力、還體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作能力、較好的心理素質(zhì)等；另外，這種方法不能對一些表現(xiàn)平常的學(xué)生做出合理評價，因?yàn)檫@些學(xué)生可能既無突出的正面事實(shí)、也無負(fù)面事實(shí)。

一個優(yōu)秀的學(xué)生素質(zhì)綜合評價方法既要以廣泛的事實(shí)為基礎(chǔ)，也必須對體現(xiàn)學(xué)生素質(zhì)的事實(shí)進(jìn)行深入分析，還必須對評價做出合理解釋，并為學(xué)生素質(zhì)的提高給出建議。本文提出一種基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價模型、并對其進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)首先以廣泛收集的學(xué)生日常表現(xiàn)記錄為基礎(chǔ)，經(jīng)過專家系統(tǒng)的推理把日常表現(xiàn)影射到評價指標(biāo)；然后通過分層的模糊運(yùn)算得到評價結(jié)果；最后根據(jù)專家系統(tǒng)的解釋系統(tǒng)對評價結(jié)果給出解釋，并智能生成評語。

二、評價事實(shí)庫與評價指標(biāo)體系

學(xué)生素質(zhì)綜合評價的指導(dǎo)思想[2]是：以考核學(xué)生綜合素質(zhì)、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為目標(biāo)，采用定量與定性相結(jié)合、記實(shí)與評議相結(jié)合的方法，對學(xué)生的德、智、體等多方面的素質(zhì)進(jìn)行測評。

基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價模型用評價事實(shí)庫來記錄每個學(xué)生的日常表現(xiàn)事實(shí)，以盡量多的事實(shí)來廣泛涉及學(xué)生日常表現(xiàn)的各個方面，例如學(xué)生的每節(jié)課的出勤情況、考試成績、生病記錄、團(tuán)體活動記錄等。事實(shí)庫不僅包括正面事實(shí)、負(fù)面事實(shí)，還包括一些不能用正負(fù)面簡單區(qū)別的事實(shí)，例如生病記錄、上網(wǎng)時間記錄等。事實(shí)庫中的事實(shí)可以由學(xué)生自己、任課教師、輔導(dǎo)員、學(xué)生干部、學(xué)生社團(tuán)、家長等錄入，還可能來自學(xué)校的其他系統(tǒng)。

科學(xué)、合理、準(zhǔn)確的綜合評價指標(biāo)體系是基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價模型的一個重要組成部分，其需要遵循以下原則[3]：①導(dǎo)向性（即評價指標(biāo)體系的建立和使用應(yīng)該能引導(dǎo)學(xué)生更加注重全面素質(zhì)的提高）；②整體性（即評價指標(biāo)體系能較全面反映評價對象的各個主要方面）；③客觀性（即評價指標(biāo)體系的設(shè)計應(yīng)符合實(shí)際）；④可測性（即可通過各種定量和定性手段對評價對象進(jìn)行評測以得出明確的結(jié)論）；⑤簡易性（即評價指標(biāo)體系應(yīng)盡量簡易可行）。設(shè)計高校學(xué)生綜合素質(zhì)評價指標(biāo)體系的具體方法是：

(1) 依照高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求和特點(diǎn)，在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對各類高校學(xué)生應(yīng)具備的基本素質(zhì)進(jìn)行認(rèn)真分析，抽取出其中主要的方面，分別建立較為全面、客觀的評價指標(biāo)集；

(2) 對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)分類，建立層次結(jié)構(gòu)，并確定各項(xiàng)評價因素的內(nèi)涵與評價等級標(biāo)準(zhǔn)；

(3) 在充分征求各方面意見的基礎(chǔ)上，采用德爾斐（Delphi）法來確定各個評價因素的相對權(quán)重向量A。

根據(jù)以上方法，本文建立了如圖1所示的綜合評價指標(biāo)體系。

綜合評價需要將事實(shí)影射到指標(biāo)體系上，通常學(xué)生的一條表現(xiàn)記錄會對多個評價指標(biāo)產(chǎn)生影響，例如，學(xué)生市數(shù)學(xué)建模比賽團(tuán)體一等獎，這條表現(xiàn)記錄至少可以說明學(xué)生的數(shù)學(xué)運(yùn)用能力較強(qiáng)（屬于智力部分），團(tuán)隊(duì)合作能力較強(qiáng)(開拓性能力)。本文運(yùn)用專家系統(tǒng)來評判學(xué)生的表現(xiàn)對各評價指標(biāo)的影響，把影射關(guān)系作為專家知識存入系統(tǒng)中。在上面的例子里，可以向評價知識庫添加如下知識：

if 獲獎級別=”市級” and 獲獎類型=”數(shù)學(xué)建模比賽” and 團(tuán)隊(duì)=”Yes”

then ADD(邏輯推理能力，”較大正面影響”)

ADD(團(tuán)隊(duì)合作能力，”很大正面影響”)

ADD(心理素質(zhì)，”一般正面影響”)

上例中的“邏輯推理能力”、“心理素質(zhì)”、“心理素質(zhì)”指評價指標(biāo)，所有指標(biāo)構(gòu)成指標(biāo)集。“較大正面影響”“很大正面影響”構(gòu)成決斷集=V(”很大正面影響”，“較大正面影響”，”一般正面影響”，”較小負(fù)面影響”，”較大負(fù)面影響”)。

推理機(jī)根據(jù)評價知識庫中的知識和事實(shí)庫中的事實(shí)智能地生成模糊關(guān)系統(tǒng)矩陣[4]：

其中表示第i個指標(biāo)受到r_ij個j級影響。

三、智能綜合評價模型

根據(jù)評價指標(biāo)體系，本文提出了一種基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價模型（FIEM: An Estimation Model for students’ integrated makings based on Fuzzy Evaluation），其基本思想是[5]：應(yīng)用模糊變換原理，考慮與被評價事物相關(guān)的各個因素，對其做出綜合評價。建立該模型的基本步驟如下：

（1）確定評價因素集合U={u₁，u₂，…，u_m}。其中ui為)評價因素(i=1，2，…，m)，m是同一層次上單個因素的個數(shù)，該集合構(gòu)成了評價的框架；

（2）確定評價結(jié)果集合V={v₁，v₂，…，V_n}。其中vj是評價結(jié)果（j=l，2，…，n），n是元素個數(shù)，即等級數(shù)或評語檔次數(shù)。這一集合規(guī)定了某個評價因素的評價結(jié)果的選擇范圍，其中的元素既可以是定性的、也可以是量化的分值；

（3）確定隸屬度矩陣，包含按評價結(jié)果集合V對評價因素集合U進(jìn)行評價所得的全部信息。該矩陣的一行是對一個單因素的評價結(jié)果；

（4）確定權(quán)重向量W=(w₁，w₂，…，w_n)。其中w_i表示因素的重要程度（i=1，2，…，n）；

（5）得到最終的評價結(jié)果B（等于權(quán)重向量A與判斷矩陣R的合成），即B = A∧R = (a1，a2，…，a) ∧ （r1，r2，…，r）。

結(jié)合綜合評價指標(biāo)體系與基本建模步驟，本文提出的基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價模型（FIEM: An Intelligent Estimation Model for students’integrated makings based on Fuzzy Evaluation），如圖2所示：

模型分為智能單因素判斷、二級模糊綜合評價、一級模糊綜合評價三個層次[6]：

(1) 智能單因素判斷，運(yùn)用人工智能中的專家?guī)靵碓u判每個學(xué)生的表現(xiàn)對各個評價指標(biāo)的影響，再運(yùn)用專家系統(tǒng)把這種影響關(guān)系作為專家知識映射到模型的指標(biāo)體系中；

(2) 二級權(quán)重模糊向量(A2)，體現(xiàn)了二級指標(biāo)子系統(tǒng)的各個指標(biāo)在評價結(jié)果的重要程度；

(3) 一級模糊關(guān)系矩陣（R），由二級模糊綜合評價的結(jié)果合成而得。

在學(xué)生綜合測評模型的若干模塊中，評語生成子模塊是一個重要的組成部分。根據(jù)學(xué)生日常的表現(xiàn)，評語生成子模塊靈活運(yùn)用知識庫已有的評語，自動生成對每個學(xué)生的客觀、合理、人性化的評語。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及其評價知識庫

根據(jù)本智能綜合評價模型的特點(diǎn)，在其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，學(xué)生需要通過“學(xué)生日常表現(xiàn)管理子系統(tǒng)”錄入部分日常表現(xiàn)記錄，因此該子系統(tǒng)采用B/S 方法；而“智能綜合評價子系統(tǒng)”、“智能分析、解釋子系統(tǒng)”使用的人員通常是學(xué)院內(nèi)的老師，數(shù)量較少，且這兩個子系統(tǒng)需要復(fù)雜的界面操作元素，因此采用C/S方式。

高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用這種結(jié)構(gòu)的原因在于[7]：

(1)既充分考慮了用戶的利益（保證查詢者操作的方便），也使系統(tǒng)更新簡單、維護(hù)靈活；

(2)信息發(fā)布采用B／S結(jié)構(gòu)是為了保持了瘦客戶端的優(yōu)點(diǎn)——裝入客戶機(jī)的軟件可以采用統(tǒng)一的WWW瀏覽器，而且WWW瀏覽器和網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)器都是基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，可以在所有平臺上工作；

(3)數(shù)據(jù)庫端采用C／S結(jié)構(gòu)，只涉及到系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)更新等，不存在完全采用C／S結(jié)構(gòu)帶來的客戶端維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)；

(4)充分地利用現(xiàn)有系統(tǒng)資源——只需開發(fā)用于發(fā)布的WWW界面，就可升級到基于C／S方式的體系結(jié)構(gòu)，并保留原有的某些子系統(tǒng)；

(5)通過在瀏覽器中嵌入ActiveX控件，可以實(shí)現(xiàn)在瀏覽器中無法或難于實(shí)現(xiàn)的功能；

(6)將服務(wù)器端劃分為WEB服務(wù)器和WEB應(yīng)用程序兩部分，WEB應(yīng)用程序采用組件技術(shù)實(shí)現(xiàn)三層體系結(jié)構(gòu)中的邏輯部分，達(dá)到封裝的目的。

評價知識庫是基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其中的知識用以在高校學(xué)生的日常表現(xiàn)與評價的二級指標(biāo)之間建立關(guān)聯(lián)。由于高校學(xué)生的日常表現(xiàn)與指標(biāo)的關(guān)聯(lián)不是一對一的關(guān)系、而是一對多的關(guān)系，且相對容易變化，因此，智能綜合評價系統(tǒng)通過建立評價知識庫，以增強(qiáng)系統(tǒng)的功能和靈活性。

評價知識庫的知識用產(chǎn)生式表示，其規(guī)則形式為：if <前件> then<后件> 。產(chǎn)生式知識系統(tǒng)包括事實(shí)和規(guī)則兩部分：事實(shí)部分用謂詞的形式來反映對象之間的聯(lián)系，其形式化表示為R(O₁，O₂，….，O_n)，R為事實(shí)的謂詞、O_i為對象名；若把規(guī)則表示為關(guān)系，其形式化表示為R(O₁，O₂，….，O_n)，R為關(guān)系名、n為關(guān)系的度、O_i為屬性名。評價知識庫的管理，主要包括知識的查詢、新增、刪除、修改、優(yōu)化。由于評價知識庫中的知識與評價指標(biāo)體系相關(guān)聯(lián)，因此評價指標(biāo)體系發(fā)生變化時，相關(guān)知識也必須做相應(yīng)調(diào)整。例如，評價知識庫根據(jù)專家系統(tǒng)的解釋系統(tǒng)，為某一學(xué)生給出的具體評價結(jié)果如圖4所示：

五、結(jié)束語

在使用基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價系統(tǒng)之前，對高校學(xué)生的評價更側(cè)重于本人的成績和輔導(dǎo)員的個人意見，這會鼓勵學(xué)生讀死書（片面追求考試成績的提高，不注重綜合能力的培養(yǎng)）；還可能造成部分學(xué)生為了給輔導(dǎo)員下好印象而作形式主義，不利于培養(yǎng)高素質(zhì)、綜合能力強(qiáng)的大學(xué)生。

基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價系統(tǒng)可以記錄所有學(xué)生的日常表現(xiàn)，無論成績是否優(yōu)秀或與輔導(dǎo)員的關(guān)系如何，系統(tǒng)都會根據(jù)評價指標(biāo)體系和評價知識庫，一視同仁地給出評價；同時，系統(tǒng)還可以從多渠道采集學(xué)生各個方面的信息，從而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生教育管理的多方位分析、查詢、統(tǒng)計、評優(yōu)、年度考核、綜合測評、成績匯報單、畢業(yè)生推薦表等多項(xiàng)功能，全面地包容了學(xué)生教育管理的全部工作。因此，基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價系統(tǒng)能夠?yàn)榭茖W(xué)、客觀、準(zhǔn)確地評價高校學(xué)生的素質(zhì)和能力提供有效工具。

隨著人工智能、模糊理論的發(fā)展，基于模糊評價的高校學(xué)生素質(zhì)智能綜合評價系統(tǒng)的準(zhǔn)確性將越來越高。模糊評價將成為評價系統(tǒng)的一個發(fā)展方向，是一個實(shí)用價值很高的研究領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1] 秦壽康．綜合評價原理與應(yīng)用[M]．電子工業(yè)出版社. 2003， (6):92-97.

[2] Li Ren - Hou Zheng Qing-Hua. Concept，structure， theory and application of CSCW. Computer Engineering and Appli- cation. 1997. 2(33): 28-34.

[3] 顧基發(fā). 評價方法綜述. 科學(xué)決策與系統(tǒng)工程[M].中國科學(xué)技術(shù)出版社. 1990: 22-26.

[4] 孔繁世. 教育信息化綜合評估考核指標(biāo)體系構(gòu)建研究. 鄭州大學(xué)學(xué)報[J]， 2003(1).

[5] Presman R S. 軟件工程[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社， 2002：366-371.

[6] LI Yanhong ， TIAN Fengyan ， HAN Xingliang. Agility of information system and its metrics [J]. Systems Engineering， 2003， 21(6): 27-31.

[7] HASSANA， HOLTR. The chaos of software development [A]. Proceedings of the 6th International Workshop on Principles of Software Evolution [C]. Washington D. C.， USA: IEEE Computer Society， 2003：184-941.