基于AHP—GA的和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

于俊樂(lè) 宋奔

摘 要：鑒于和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以層次分析法（AHP）為基礎(chǔ)，改革其定量分析的不足，在AHP層次分析法基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用改進(jìn)的遺傳算法（GA）建立數(shù)據(jù)挖掘模型，并對(duì)和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)系做出了科學(xué)的定量分析。為和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)體系量化工作提供了一個(gè)廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；和諧校園；層次分析法（AHP）；遺傳算法（GA）

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-2589（2013）21-0327-02

引言

和諧校園是以校園作為載體，以文化作為紐帶和橋梁，把各種教育的要素組合得適當(dāng)與勻稱，要以人與人、人與社會(huì)、人與知識(shí)、人與環(huán)境等各種關(guān)系和因素互相協(xié)調(diào)，互相默契，形成良性的互動(dòng)、科學(xué)的發(fā)展，形成整體效應(yīng)和優(yōu)化的育人氛圍。高校建設(shè)和諧校園，它不僅是構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的必然要求，同時(shí)是高校自身建設(shè)和發(fā)展的必然要求。本文綜合運(yùn)用AHP層次分析法和GA改進(jìn)的遺傳算法，力求解決和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)聯(lián)的關(guān)系，即評(píng)價(jià)指標(biāo)各層次目標(biāo)權(quán)重，做出定量分析；綜合運(yùn)用基于層次分析法（AHP）和改進(jìn)的遺傳算法（GA）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)挖掘模型，充分實(shí)踐評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各層次目標(biāo)權(quán)重的最佳定量值。在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)容上力求實(shí)踐性、針對(duì)性、現(xiàn)實(shí)性；在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系模型研究的方法上力求多樣性、先進(jìn)性；其結(jié)果力求公正性、導(dǎo)向性、科學(xué)性。本文研究和解決的問(wèn)題將對(duì)和諧校園評(píng)價(jià)技術(shù)產(chǎn)生積極的影響。

一、挖掘模型及方法的建立

（一）建立和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)一般模型

建立和諧校園相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，即對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的評(píng)判對(duì)象完成層次分析與研究，確定分級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將評(píng)價(jià)指標(biāo)所包含的各因素劃分為不同的評(píng)價(jià)層次，這里設(shè)最高層、中間層和最底層。最高層表示目標(biāo)層，即決策者所要達(dá)到的目標(biāo)因素；中間層表示準(zhǔn)則層，即衡量是否達(dá)到目標(biāo)的判別準(zhǔn)則；最底層表示方案層，即可供選擇的方案（解析）。每層之間的連線是各層之間各要素的相關(guān)聯(lián)關(guān)系。在同一層次的因素設(shè)為比較和評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則，將下一層次的各因素設(shè)起支配作用，同時(shí)它又是設(shè)為從屬于上一層的因素。這樣就給出評(píng)價(jià)評(píng)判對(duì)象的因素集和子因素集。

高校和諧校園評(píng)價(jià)體系的層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。這里的層次結(jié)構(gòu)模型從上至下由目標(biāo)（頂層）層次A、評(píng)價(jià)的一級(jí)層次B、評(píng)價(jià)的二級(jí)層次C、評(píng)價(jià)的觀測(cè)層次D所組成；A層是總目標(biāo)，只有一個(gè)（頂層）要素，B層是n個(gè)一級(jí)評(píng)判指標(biāo)，即B1，B2，...，Bn所組成，包括了“辦學(xué)指導(dǎo)思想、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)條件利用率”等；C層由m個(gè)二級(jí)評(píng)判指標(biāo)所構(gòu)成，即C1，C2，...，Cm所組成，D層是主要觀測(cè)點(diǎn)（指標(biāo)的判斷說(shuō)明），即D1，D2，...，Dk所組成。

（二）建立層次要素的判斷矩陣

綜上所述，通過(guò)建立評(píng)價(jià)判斷層次結(jié)構(gòu)模型之后，層與層之間因素的隸屬關(guān)系就被確定。以此為基礎(chǔ)需要對(duì)每一層中各個(gè)因素的相對(duì)重要性給出判斷。對(duì)同一層各個(gè)元素關(guān)于上一層中某一元素的重要性進(jìn)行比較，層次做單排序，建立比較矩陣（即判斷矩陣），對(duì)每一層因素進(jìn)行重要程度比較分析，根據(jù)AHP層次結(jié)構(gòu)模型算法要求，采用1～9級(jí)（度），以倒數(shù)的判斷度量方法，由專家對(duì)各因素及其相對(duì)重要性進(jìn)行打分，并建立判斷矩陣。AHP層次法只要求判斷矩陣PB具有滿意的一致性，盡可能適應(yīng)實(shí)際中各種復(fù)雜系統(tǒng)分析與判斷。這里判斷矩陣PB一致性（收斂）程度取決于評(píng)價(jià)判斷專家們對(duì)各因素認(rèn)識(shí)和把握的程度，各因素優(yōu)劣認(rèn)識(shí)得越清楚，其一致性（收斂）程度就會(huì)越高，而且評(píng)價(jià)判斷各因素的優(yōu)劣正是我們要解決的問(wèn)題，也是AHP層次分析法解決的實(shí)際問(wèn)題。有時(shí)正因?yàn)閷＜覀儗?duì)各因素的優(yōu)劣不是很清楚的情況下，才顯然，式（2-6）中左端的值越小，則評(píng)價(jià)判斷矩陣PB一致性（收斂）程度就越高，當(dāng)式（2-6）成立時(shí)則PB具有完全的一致性。因此，B（2-7）

在式（2-7）分析中，是一致性判斷指標(biāo)函數(shù)，權(quán)值是wt，t=1，2…n，是優(yōu)化變量，其他符號(hào)同前所述。當(dāng)PB完全一致性（收斂）時(shí)，式（2-6）就完全確定，從而一致性（收斂）式（2-7）取最小值CIF=0，這時(shí)式（2-7）的約束條件可知，該評(píng)價(jià)判斷的（全局）最小值便是唯一的值。

（四）運(yùn)用遺傳算法（GA）的數(shù)據(jù)挖掘分析

由于每個(gè)評(píng)價(jià)判斷矩陣是由多個(gè)專家根據(jù)個(gè)人認(rèn)識(shí)和把握程度打分而得，則該量化求解就有多個(gè)初始解，優(yōu)化問(wèn)題顯得很重要。使用常規(guī)方法解決和優(yōu)化這些多個(gè)初始解顯得很難處理，本文使用遺傳算法（GA）解決全局優(yōu)化問(wèn)題，而且是常用、求解該問(wèn)題實(shí)用有效的方法。其步驟是。

第一，采用二進(jìn)制編碼對(duì)評(píng)價(jià)判斷矩陣PB編碼。該矩陣組成一個(gè)對(duì)稱矩陣，只需完成矩陣的一半元素編碼即可，即組成4位二進(jìn)制編碼的矩陣，同時(shí)由5個(gè)專家提出的評(píng)價(jià)判斷矩陣都完成編碼后，則就獲得了遺傳算法要求的一個(gè)最初始種群X={xi|i=1，…，5}，即該種群形成了5個(gè)初始個(gè)體矩陣。

第二，對(duì)種群X所有CIF值完成求總計(jì)算。計(jì)算相對(duì)適應(yīng)度大小值（對(duì)每一個(gè)個(gè)體都計(jì)算）m=fi/f，m為概率值（個(gè)體被遺傳下一代群體的概率），則每一個(gè)概率值組成一個(gè)小區(qū)域，這樣就產(chǎn)生了0到1之間隨機(jī)數(shù)，在上述哪個(gè)小區(qū)域內(nèi)根據(jù)隨機(jī)數(shù)可能出現(xiàn)的金星確定每一個(gè)個(gè)體被選中的次數(shù)。對(duì)未能交叉的種群以概率為0.7完成單點(diǎn)交叉，未變異種群也就得到確定，然后再完成未能變異種群的變異。

第三，變異后的種群重插入計(jì)算獲得最后新種群。將重復(fù)上面的運(yùn)算方法和步驟，直到CIF<0.1時(shí)則停止。再完成種群中最優(yōu)化個(gè)體的逆向編碼重新構(gòu)建矩陣，并完成最大特征值計(jì)算。此時(shí)就獲得了目標(biāo)權(quán)重的最佳定量值。同樣用此方法對(duì)C、D層次各判斷矩陣都可以確定相應(yīng)的一致性指標(biāo)函數(shù)，就可以得到相應(yīng)的目標(biāo)權(quán)重的最佳值。也就是說(shuō)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的各目標(biāo)之間的關(guān)系（權(quán)重）也就確定，這時(shí)就要重新構(gòu)造和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

二、實(shí)證性數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

下面以本文建立的和諧校園評(píng)價(jià)層次模型為依據(jù)，邀請(qǐng)5位專家打分說(shuō)明和諧校園評(píng)價(jià)信息挖掘模型計(jì)算過(guò)程。依據(jù)圖1.1模型對(duì)5位專家打分?jǐn)?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)表略）的一級(jí)（B層）指標(biāo)“學(xué)校內(nèi)涵與辦學(xué)績(jī)效發(fā)展”的每個(gè)二級(jí)（C層）指標(biāo)以及主要觀測(cè)點(diǎn)實(shí)行兩兩比較方法得到下面判斷矩陣：

計(jì)算可得第1層（B層）最優(yōu)化值CIF=0.0008，第2層（C層）最優(yōu)化值CIF=0.0012，則可獲得目標(biāo)CIF<0.1，說(shuō)明有滿意的一致性（收斂）程度，此時(shí)可以說(shuō)上述權(quán)重確定的值是合理的。

現(xiàn)在對(duì)該計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)述，權(quán)重值w1結(jié)果說(shuō)明在“學(xué)校內(nèi)涵與辦學(xué)績(jī)效發(fā)展”中“學(xué)生工作”是最主要的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，“科學(xué)研究”其次；權(quán)重值w2結(jié)果說(shuō)明在“學(xué)生工作”中“教學(xué)改革學(xué)風(fēng)建設(shè)”是最主要的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，“心理健康及職業(yè)發(fā)展教育”其后。最終通過(guò)上述評(píng)價(jià)層次模型和計(jì)算方法對(duì)整個(gè)學(xué)校“和諧水平評(píng)估指標(biāo)體系”權(quán)重值完成計(jì)算。

三、結(jié)論

綜合運(yùn)用AHP-GA數(shù)據(jù)挖掘方法建立和諧校園評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是基于多個(gè)專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系某一項(xiàng)因素給出的判斷值，并組成判斷矩陣，做出其定量分析；解決評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的各層次目標(biāo)權(quán)重。由于各層次目標(biāo)權(quán)重有多個(gè)初始解，使用遺傳算法的全局優(yōu)化方法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理，使求解該問(wèn)題更加實(shí)用有效。在結(jié)果上做到了科學(xué)性、公正性、導(dǎo)向性，該方法的研究將對(duì)和諧校園評(píng)價(jià)技術(shù)產(chǎn)生積極的影響。