基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)算法研究

楊曉吟

（廈門(mén)醫(yī)學(xué)院信息中心 福建省廈門(mén)市 361023）

1 引言

隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)的評(píng)價(jià)手段普遍得到了提升[1-3]，醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)與人民的生命和健康息息相關(guān)，因此醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)的評(píng)價(jià)成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)教育改革的的研究熱點(diǎn)之一[4-6]。

為了獲得理想的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果 ，提出了基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)算法。相較于普通高等教育采用的綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)算法[7-9]，該算法在醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)過(guò)程中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)化形式記錄并統(tǒng)計(jì)醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)變化過(guò)程，并找到醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)的相關(guān)影響因素，同時(shí)可基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯總判斷醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)需求與需調(diào)節(jié)的評(píng)價(jià)內(nèi)容等[10]。基于這種匯總、分析醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)中最真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)的方式，即可顯示出大數(shù)據(jù)的宏觀(guān)掌控性能，同時(shí)還可詳細(xì)描述微觀(guān)數(shù)據(jù)的分析功能，使醫(yī)學(xué)院校從整體到細(xì)節(jié)均可更好的把握醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)變化特點(diǎn)，掌握醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)規(guī)律，提升醫(yī)學(xué)教育水平。

2 基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)算法

基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)方法主要分為三個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）利用大數(shù)據(jù)中的聚類(lèi)算法確定哪些因素是影響醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)的主要影響因素，集合這些主要影響因素構(gòu)建醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（2）根據(jù)所構(gòu)建醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)的各指標(biāo)，采集相關(guān)數(shù)據(jù)，生成醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的大數(shù)據(jù)集，對(duì)醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。

（3）選用約束參量分析法，分析融合后醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的控制變量和解釋變量，實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)的大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)。

2.1 聚類(lèi)算法

作為大數(shù)據(jù)中的主要組成部分，聚類(lèi)分析算法可理解為是一種非監(jiān)督模式識(shí)別方法[11-13]。聚類(lèi)分析算法運(yùn)行過(guò)程中，將數(shù)據(jù)對(duì)象分為簇，令每一個(gè)簇內(nèi)部具有較高一致度，并確保簇與簇之間具有較低一致度。聚類(lèi)算法在分析數(shù)據(jù)內(nèi)在規(guī)律方面產(chǎn)生關(guān)鍵性影響，聚類(lèi)過(guò)程通過(guò)持續(xù)確定距離種子點(diǎn)最近均值的方式完成，圖1所示為聚類(lèi)算法流程。聚類(lèi)算法流程總共分為5個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）用D表示樣本數(shù)據(jù)集，依照實(shí)際需求將樣本數(shù)據(jù)D集劃分為k個(gè)簇，同時(shí)確定k個(gè)樣本點(diǎn)，分別設(shè)定k個(gè)樣本點(diǎn)值的聚類(lèi)中心。

（4）再次確定各簇的聚類(lèi)中心距離。

（5）確定數(shù)據(jù)集D內(nèi)全部點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差E(t)，并將其同前一次標(biāo)準(zhǔn)差E(t-1)實(shí)施對(duì)比，若E(t)小于E(t-1)，表示計(jì)算過(guò)程不收斂，此時(shí)需轉(zhuǎn)到（2），相反表示計(jì)算過(guò)程收斂可結(jié)束。

依據(jù)大數(shù)據(jù)的聚類(lèi)算法對(duì)所采集的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)施聚類(lèi)處理，構(gòu)建醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

表1：醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 大數(shù)據(jù)融合

根據(jù)所構(gòu)建醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)的各指標(biāo)，采集相關(guān)數(shù)據(jù)，生成醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的大數(shù)據(jù)集，對(duì)醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。

用W表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的相空間分布，其在本質(zhì)上可定義為醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的控制矩陣[11]，用n×m表示。構(gòu)建特征分布向量與概率分布函數(shù)，分別用ρq和表示，其中，rkj表示特征系數(shù)，以此實(shí)施醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的融合分析。

利用大數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征提取算法提取醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征[14]，并構(gòu)建式（1）所示的回歸分析模型對(duì)所提取的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征數(shù)據(jù)實(shí)施回歸分析：

式（1）內(nèi)，ρ和n(t)分別表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)概率分布數(shù)量和干擾項(xiàng)，si(t)表示回歸函數(shù)。

利用式（2）描述構(gòu)建醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)識(shí)別的模糊隸屬函數(shù)：

根據(jù)上述過(guò)程構(gòu)建式（3）所示的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)可融合分解式：

2.3 基于大數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)方法

利用約束參量分析方法分析醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)融合后的控制變量與解釋參量[13]，以此評(píng)價(jià)醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)。

設(shè)置醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)過(guò)程中的隱含狀態(tài)和觀(guān)測(cè)狀態(tài)[15-17]，利用式（4）描述醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的模糊聚斂控制函數(shù)：

式（4）內(nèi)，Mh表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載，w1表示隱含數(shù)據(jù)1，w2表示隱含數(shù)據(jù)2，w3表示隱含數(shù)據(jù)3，Hi表示數(shù)據(jù)融合參數(shù)，Si表示控制參量，Vi表示大數(shù)據(jù)的模糊系數(shù)。

利用式（5）描述醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)有限數(shù)據(jù)集：

式（5）內(nèi)，ji,i=1,2,…,n和n分別表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)集合內(nèi)樣本和樣本數(shù)量。

利用式（6）表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的量化特征關(guān)系：

表2：大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)融合效率

通過(guò)優(yōu)化后的支持向量機(jī)學(xué)習(xí)模型劃分醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果類(lèi)別，選取統(tǒng)計(jì)平均互信息方法獲取具體評(píng)價(jià)結(jié)果，式（7）描述醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的目標(biāo)函數(shù)：

式（7）內(nèi)，w表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的目標(biāo)參數(shù)，C表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的量化比，ξi表示評(píng)價(jià)前的評(píng)價(jià)結(jié)果，表示評(píng)價(jià)后的評(píng)價(jià)結(jié)果，yi表示統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)據(jù)，表示醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)平均評(píng)價(jià)函數(shù)，b表示關(guān)聯(lián)規(guī)則參數(shù)，ε表示數(shù)據(jù)融合的解釋參量。

基于上述描述即可實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)線(xiàn)。

3 實(shí)例應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)為測(cè)試本文所研究的基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)方法，選取廈門(mén)醫(yī)學(xué)院學(xué)生為評(píng)價(jià)對(duì)象，利用本文方法對(duì)研究對(duì)象醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)進(jìn)行評(píng)估測(cè)試，所得測(cè)試結(jié)果如下。

3.1 評(píng)價(jià)效率測(cè)試

從大數(shù)據(jù)融合效率與整體評(píng)估效率兩方面測(cè)試本文方法進(jìn)行醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的效率。

3.1.1 大數(shù)據(jù)融合效率對(duì)比

在不同評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)量條件下，本文方法大數(shù)據(jù)融合效率測(cè)試結(jié)果如表2所示。分析表2得到，采用本文方法進(jìn)行醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)過(guò)程中，數(shù)據(jù)融合所需時(shí)間隨著數(shù)據(jù)量的提升而提升。在各一級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)量達(dá)到5000個(gè)時(shí)，本文方法融合各一級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)所需時(shí)間均低于900ms。以上數(shù)據(jù)充分說(shuō)明利用本文方法能夠較快融合各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，利于提升醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的整體效率。

3.1.2 整體效率測(cè)試

整體評(píng)價(jià)效率測(cè)試過(guò)程中，選擇RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和層次分析法進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，選擇9個(gè)對(duì)象作為測(cè)試目標(biāo)，本文方法與對(duì)比方法整體評(píng)價(jià)效率測(cè)試結(jié)果如圖2所示。分析圖2得到，三種評(píng)價(jià)方法中，本文方法評(píng)價(jià)全部評(píng)價(jià)對(duì)象醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)所用的時(shí)間最少，平均時(shí)間在1.3s左右。相較于本文方法，層次分析法的評(píng)價(jià)過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間最長(zhǎng)，平均時(shí)間在2.0s；RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)過(guò)程所花費(fèi)的平均時(shí)間約為1.9s。同時(shí)由圖1還可發(fā)現(xiàn)，本文方法評(píng)價(jià)過(guò)程中，各評(píng)價(jià)對(duì)象評(píng)價(jià)過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間最為穩(wěn)定，由此說(shuō)明相較于對(duì)比方法，本文方法在評(píng)價(jià)效率方面具有絕對(duì)性?xún)?yōu)勢(shì)。

圖2：整體效率測(cè)試結(jié)果

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)比本文方法評(píng)價(jià)結(jié)果與主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果間的等級(jí)相關(guān)系數(shù)驗(yàn)證本文方法評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。等級(jí)相關(guān)系數(shù)Cij用于描述一種質(zhì)量如何被另一種質(zhì)量所表示的單調(diào)函數(shù)的指標(biāo)，其計(jì)算公式：

其中，D表示主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果與本文方法評(píng)價(jià)結(jié)果間的差異度，N表示客觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果。等級(jí)相關(guān)系數(shù)Cij值取值范圍為[0 1]，其值越越接近于1說(shuō)明本文方法評(píng)價(jià)結(jié)果越準(zhǔn)確。

表3所示為本文方法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)結(jié)果與主管評(píng)價(jià)方法間等級(jí)相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果。分析表3得到，采用本文方法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的素質(zhì)實(shí)施評(píng)價(jià)，所得評(píng)價(jià)結(jié)果與主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)相關(guān)系數(shù)均高于0.95，平均等級(jí)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.97。與本文方法相比，兩種對(duì)比方法的平均等級(jí)相關(guān)系數(shù)分別下降0.02和0.01。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明本文方法的評(píng)價(jià)結(jié)果更具可靠性。

表3：等級(jí)相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)論

針對(duì)當(dāng)前醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)方法存在的缺陷，以提升醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，提出基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)方法，通過(guò)收集醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)分析方法對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施分析與評(píng)價(jià)，得到相對(duì)準(zhǔn)確有效的醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。