未確知測度理論在實驗室評估中的應用

劉世榮

(武漢鐵路職業技術學院實訓中心，湖北 武漢 430205)

未確知測度理論在實驗室評估中的應用

劉世榮

(武漢鐵路職業技術學院實訓中心，湖北 武漢 430205)

為評價本學院計算機通信實驗室的教學質量，從體制和管理、實驗隊伍、實驗教學、儀器設備、環境與安全五個方面應用層次分析方法建立了實驗室評估指標體系；采用屬性層次模型理論確定各評價指標的權重，運用未確知測度理論對實驗室的建設和使用做出評價，從而促進實驗室管理和建設更加科學化、規范化,提高實驗教學質量和水平。

實驗室評估；AHM方法；未確知測度理論

0 引言

近年來隨著國家對高等職業教育的重視和教育體制改革的進一步推進，作為高等職業教育辦學支柱之一的實驗室建設得到了快速發展。實驗教學作為高職教學工作的重要組成部分，因受實驗條件、師資隊伍、課程體系等因素的影響，其教學質量已成為學校領導和教學管理部門關注的重點之一。這對實驗室的建設與管理提出了更高要求。實驗室評估是實驗室管理的重要內容，它對推動高職院校實驗室的建設和管理，提高高職院校的教育質量具有深刻的現實意義。

在實驗室教學質量評價研究方面，陳洪云將層次分析法運用在教學實驗室評估中[1]，陳念東、鄒麗云在高校教學型實驗室評估中使用了模糊綜合評價法[2]，夏之俊將屬性層次模型AHM方法運用在實驗室評估中[3]。但是實驗室評估具有許多不確定因素，如何將未確知的因素考慮在內是值得研究的問題，在此方面未確知測度理論提供了有效的解決方法。本文借鑒未確知測度評價模型的理論和思想，將未確知數學理論運用到實驗室教學質量評價中，以期為實驗室教學質量的評價提供一種新的質量評價思路和方法。

未確知測度模型評價的難點是指標權重的確定，而指標權重表明了在評價體系中所具有的不同的重要性程度，其值直接影響評價效果。傳統未確知測度評價模型中的指標權重往往根據建立未確知測度矩陣計算，它要求各評價指標之間相對獨立。但在實際問題中普遍存在著各指標之間獨立性不強的情況，而AHM[4-5]方法是一種無結構決策方法，由AHP[6]方法而來，它繼承了AHP權重決策過程中很好地考慮了各指標間關系的特點，同時克服了AHP中需對判斷矩陣進行一致性檢驗的缺點，具有簡單、使用方便的優點。將AHM相對屬性權重決策引入未確知測度理論中，能很好地體現指標的權重在決策中的影響，使各指標的權重計算更加精確，決策結果更加合理。

1 實驗室評價模型框架及其指標體系

1.1 評價模型框架

實驗室評價模型框架如圖1所示[7]。

圖1 實驗室評價模型框架

實驗室評價包含以下4個步驟：(1)明確評價的對象和目的，根據實驗室的特點找出影響實驗室教學質量的評價因素，建立實驗室教學質量評價指標體系；(2)確定評價指標層次，用AHM方法確定權重；(3)對實驗室各指標進行評價，用DELPHI方法得到評價矩陣；(4)借助未確知測度理論對實驗室做出評價。

1.2 評價指標體系和評價等級

盡管教育部給出了實驗室的評估指標及評估細則，但高職院校的實驗室有其特殊性，只能從中選取部分條件作為評估指標。在綜合分析現有研究成果并廣泛征求專家和系部領導意見的基礎上，經反復研究，最后確立了由5個一級指標組成的實驗室教學質量評價指標體系。同時為了對實驗室教學質量做出合理評價，將教學質量評價劃分為5級如表1所示。實驗室教學質量具體評價指標及評價價值如表2所示。

表1 實驗室教學質量等級劃分情況

2 未確知測度理論

設u1、u2、…、uN為待評價對象x的N個評價指標，則評價指標空間為U={u1、u2、…、un}。對于評價對象x的每一評價指標un(1≤n≤N)有k個評價等級C1、C2、…、Ck，評語空間C={C1、C2、…、Ck}，Cm(1≤m≤k)為第m個評語等級。C有序，即Ci>Ci+1，且滿足：

(1)

2.1 單指標未確知測度

設μnm是評價對象x在評價指標un下的評估值于第m個評價等級Cm的程度，那么μnm是對這種程序的一種測量結果。作為一種測度它必須滿足通常概率論中的諸如“有界性、非負性、可加性和歸一性”等統計準則，即μnm應滿足以下條件：

其中n=1，2，…，N；m=1，2，…，k。

滿足上述3條準則的稱為未確知測度，簡稱測度。由此建立單指標測度評價矩陣V。

V=(μnm)N×k(n=1，2，…，N；m=1，2，…，k)

其中，μnm表示評價指標un使評價對象x處于Cm評語等級的未確知測度。

2.2 指標權重的確定

在使用未確知測度理論對實驗室進行評價的過程中，難點是指標權重的確定；且它是評價指標體系設計中非常關鍵的一個步驟，其值直接影響評價結果。屬性層次模型方法是程乾生教授在AHP方法的基礎上于1997年建立的一種新的無結構決策方法。在屬性層次模型方法中，不需要求矩陣的特征根和特征向量，只需做些簡單的加乘運算就可以了，具有簡單、使用方便的優點。使用AHM方法求指標權重的步驟如下：

(1)構造對象x評價指標空間的比較判別矩陣A。

(2)使用公式(2)和公式(3)將AHP矩陣轉換成AHM矩陣。

(2)

(3)

其中，bij為AHP中的相對重要性。

指標空間U中指標相對屬性權重向量為W=(w1，w2，…，wn)。

2.3 單指標綜合測度評價向量

已知評價對象x的單指標測度評價矩陣V與指標權重向量W，則對象x的評價向量計算公式為：

=(ε1，ε2，…，εk)

εi=w1μ1i+w2μ2i+…+wNμNi

(4)

(i=1，2，…，k)

2.4 評價等級的確定

由于評價等級{C1，C2，…，Ck}的有序性，根據最大測度識別準則識別x的類別是不合適的，這里采用置信度識別準則來判斷實驗室教學質量評價水平級別。對置信度λ(0.5<λ≤1，常取0.6或0.7)計算：

則認為評價樣本屬于Cm類。

3 應用實例

我院設有30個專業實驗室，每年末都對實驗室的教學質量進行評估，作為實驗室管理人員的考核參考依據。對于計算機通信實驗室，考核指標按表2、等級按表1計算該實驗室的考核評定等級。

3.1 建立未確知測度矩陣

3.1.1 指標評價原始數據的獲取

通過德爾菲法獲得各指標的得分情況。即邀請10位專家，由實驗室管理人員、領導和專家組成評委；在專家對指標體系與等級論域進行總體了解的基礎上，經過對實驗室的整體考查后對實驗室教學質量進行投票打分。每項指標以10分計，每位專家1分，分別對每一指標進行打分，結果如表2所示。

表2 實驗室教學質量評價指標及評價值

3.1.2 建立未確知測度矩陣

根據表2統計的情況，將表中數據規范化后得到單指標未確知測度矩陣U。

3.2 確定指標權重和計算指標綜合測度評價向量

限于篇幅，綜合專家意見使用AHP和AHM方法求得各指標的相對屬性權重如表2所示。

依據公式，單指標測度向量為T=WV=(0.339，0.315，0.222，0.055，0.071)。

3.3 置信度識別

取置信度λ=0.6，對評價向量所涵蓋的評價特征分量依次求和，可知當k=1時，0.339<0.6；當k=2時，0.339+0.315=0.654>0.6，此時教學質量評價水平已大于所給置信度。因此將該教學質量水平定為C2級，即“良”。

4 結論

對實驗室教學質量評價中諸多影響因素的不確定性和隱蔽性問題，通過構建未確知測度評價模型對本院計算機通信實驗室的教學質量進行了評價，表明未確知測度評價模型更加科學合理，不僅能夠確定教學質量等級，還可按教學質量重要程度進行排序，確保教學質量較差的先治理。采用本方法提高實驗室教學質量具有重要的理論和現實意義，有利于學院有關部門根據評價結果采取相應防范措施，進一步提高實驗室的教學質量和管理水平。

[1] 陳洪云，李貴春.層次分析法(AHP)在教學實驗室評估標準中的應用[J].天津師范大學學報(自然科學版)，2000，9(3):28-31.

[2] 陳念東，鄒麗云.多層次模糊綜合評價法在高校教學型實驗室評估中的應用[J].赤峰學院學報(自然科學版)，2011，10(10):215-218.

[3] 夏之俊.屬性層次模型AHM在實驗室評估系統中的應用[J].高等函授學報(自然科學版)，2007，6(3):55-57.

[4] 程乾生.屬性層次模型：一種新的無結構決策方法[J].北京大學學報(自然科學版)，1998，34(1)：10-14.

[5] 程乾生.層次分析法AHP和屬性層次模型[J].系統工程理論與實踐，1997，(11)：25-28.

[6] 陳王廷.決策分析[M].北京:科學出版社,1987.

[7] 關志民，陳兆春，潘德惠.基于模糊多指標和TOPSIS方法的連鎖門店服務質量評價[J].東北大學學報(自然科學版)，2006，27(2)：225-229.

Application of Unascertained Measurement Theory on Laboratory Evaluation

LIU Shi-rong

(Training Center of Wuhan Railway Vocational College of Technology, Wuhan 430205, China)

Laboratory evaluation index system was established from five aspects included system and management, experiment team, experimental teaching, equipment, environment and security to evaluate the teaching quality of computer communication laboratory in our college. The weight of each evaluation index was determined with attribute hierarchy model theory. The construction and use of laboratory were evaluated with unascertained measurement theory, so as to promote the scientization and normalization of management and construction of laboratory and improve the teaching quality and level.

laboratory evaluation; AHM method; unascertained measurement theory

2017-01-10；

2017-01-20

劉世榮(1972-)，女，講師，研究方向：計算機應用，E-mail:xy89605@Aliyun.com。

G642

B

1673-0356(2017)03-0021-03