基于共生生物搜索算法優化SVM的學生德育綜合評價

李亞玲

(陜西中醫藥大學 馬克思主義學院， 陜西 西安 712046)

0 引言

隨著我國高等教育的快速發展和規模的不斷擴大，大學生德育工作的質量成為衡量辦學水平和質量的重要標志，因此建立大學生德育綜合評價模型具有重要的現實意義和理論價值[1]。科學合理地評價大學生德育綜合素質，有助于分析存在的問題、找出原因，提出有效的措施指導德育實踐活動；此外，可以幫助大學生更好地了解自己，提高對德育教育的認識，還可以為學校評優評先等提供客觀依據。目前，研究大學生德育綜合評價的文獻較少，為了實現大學生德育綜合評價，從政治素養、思想素質、社會公德、法紀素質和身心素質等5個維度構造大學生德育綜合評價指標體系。運用共生生物搜索(symbiotic organisms search，SOS)算法對SVM模型參數進行優化選擇，建立基于多指標和SOS-SVM的大學生德育綜合評價模型。與單一的SVM或BP為基礎的模型對比分析，發現基于SOS-SVM模型的大學生德育評價體系準確率更高，切實為大學生的德育綜合評價提供科學參考和支撐。

1 大學生德育綜合評價指標

為實現大學生德育綜合評價，在參考文獻[2-3]的基礎上，從政治素養、思想素質、社會公德、法紀素質和身心素質等5個維度構造大學生德育綜合評價指標體系。綜合評價指標中，共有5個一級指標和30個二級指標，如表1所示。

2 SOS算法

SOS算法是模擬生物種群個體之間的合作與競爭的共生關系而產生的群體智能算法，包括“互利”、“共棲”和“寄生”，主要步驟可以詳細描述如下[4-5]。

表1 大學生德育綜合評價指標體系

Step1,種群初始化：隨機產生N個生物個體,如式(1)。

Xi=Lb+rand(1,D)×(Lu-Lb)

(1)

式中，Xi為生態系統中第i個生物(i=1,2,3,…,N)；Lu表示搜索空間的上限，Lb搜索空間的下限；D表示解的維數；rand(1,D)為[0,1]之間隨機數。

Step2,互利階段：隨機選擇Xj與Xi(j≠i)，進入“互利”階段。Xj與Xi新的解Xjnew與Xinew,如式(2)。

Xinew=Xi+rand(0,1)×(Xbest-MVB1)

Xjnew=Xj+rand(0,1)×(Xbest-MVB2)

(2)

式中，i、j∈{1,2,3,…,N}，i≠j；Xbest為最優個體；B1、B2表示獲益因子，B1、B2代表取數在[1,2]之間的隨機數。MV為互利向量，用來衡量Xj與Xi之間的關系特征。

Step3,共棲階段：隨機選擇Xj與Xi(j≠i)，進入“共棲”階段,如式(3)。

Xinew=Xi+rand(-1,1)×(Xbest-Xj)

(3)

Step4,寄生階段：首先，隨機修改Xi中的某個元素或多個元素，獲得新個體Xpv(寄生向量)；然后，對于個體Xpv，隨機選擇一個個體Xj(j≠i)作為其“宿主”，比較兩個個體的適應度；如果f(Xpv)

3 基于SOS-SVM的大學生德育綜合評價

3.1 SVM模型

(4)

(5)

3.2 適應度函數

針對懲罰系數C和核函數參數g影響SVM模型的性能[9]，本研究將SOS算法應用于SVM模型參數選擇，如式(6)。

(6)

式中，yi和Oi分別為德育評價綜合得分預測值和德育評價綜合得分實際值；n為訓練集數量。

4 實驗與分析

4.1 數據來源

為了驗證SOS-SVM模型對學生德育綜合評價的有效性和可靠性，將大學生德育綜合評價結果分為優秀、良好、中等和較差4個等級。選擇陜西高校2009～2019年大學生德育綜合評價數據為研究對象[11]，運用專家評價法獲取各評價指標的得分和大學生德育評價綜合得分。每個評價指標得分分為好、較好、中等、較差和很差5個等級，每個等級對應的得分為1、0.7、0.5、0.3和0.1。大學生德育評價綜合得分與評價標準,如表2所示。

表2 綜合得分與評價標準

4.2 評價指標

大學生德育綜合評價的評價指標選擇均方根誤差(RMSE)和平均絕對誤差(MAE)[10-11]如式(7)、式(8)。

(7)

(8)

4.3 結果分析

通過專家打分法[12]獲得該高校11年的大學生德育綜合評價數據，前7組和后4組分別作為訓練集和測試集，SOS算法參數：最大迭代次數T=100、種群規模N=10。測試集評價結果,如圖1所示。

(a) SVM

(b) SOS-SVM

評價結果的相對誤差圖2和表3所示。

(a) SVM

(b) SOS-SVM

表3 結果對比

由圖1、圖2和表3可知，與SVM和BP相比，在評價指標RMSE和MAE上，SOS-SVM的大學生德育綜合評價結果的RMSE和MAE分別為0.32和0.18，優于SVM的0.38和0.24以及BP模型的0.82和0.63，通過對比可知，SOS-SVM的大學生德育綜合評價結果最好、精度最高，為大學生德育綜合評價提供了新的方法。

5 總結

本研究提出一種基于多指標評價體系和SOS-SVM的大學生德育綜合評價模型。從政治素養、思想素質、社會公德、法紀素質和身心素質等5個維度構建出一套大學生德育綜合評價指標體系，通過專家打分法獲得大學生德育綜合評價二級指標和綜合得分數據，并建立SOS-SVM大學生德育綜合評價模型。研究結果表明，SOS-SVM的大學生德育綜合評價結果最好、精度最高，為大學生德育綜合評價提供支撐與參考。但是，德育評價本身是一項復雜的系統工作，其涉及的影響因素眾多，本研究考慮的評價指標可能存在片面或不合理的因素，后續將研究更加全面科學合理的評價指標體系，提高模型的適用性。