微電子科學(xué)與工程專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

吳豐民+姜久興+王振華

[摘 要]根據(jù)微電子科學(xué)與工程專業(yè)特點(diǎn)，采用層次分析法建立微電子學(xué)專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)因素進(jìn)行計(jì)算分析，得出因子權(quán)重。研究表明，教師發(fā)展和師資結(jié)構(gòu)的權(quán)重較高，說(shuō)明了教師專業(yè)水平的提升及教學(xué)梯隊(duì)的合理性對(duì)微電子學(xué)專業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。應(yīng)用層次分析法較好地適用于評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定，最終得到定性與定量相結(jié)合的微電子專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

[關(guān)鍵詞]層次分析法;權(quán)重;微電子科學(xué)與工程;評(píng)價(jià)體系

[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）11-0154-03

一、引言

微電子科學(xué)與工程專業(yè)涵蓋集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體工藝、半導(dǎo)體材料及封裝測(cè)試等方面。該學(xué)科的發(fā)展對(duì)于帶動(dòng)國(guó)內(nèi)微電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)，理工醫(yī)等交叉領(lǐng)域的誕生也成為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新增長(zhǎng)點(diǎn)，這就要求微電子學(xué)科培養(yǎng)跨學(xué)科、復(fù)合型人才來(lái)滿足微電子產(chǎn)業(yè)多樣性要求及微電子專業(yè)師資要求。

目前，大多數(shù)理工類高校紛紛建立起微電子相關(guān)專業(yè)，且招生規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。根據(jù)各學(xué)校的辦學(xué)特點(diǎn)不同，專業(yè)方向主要側(cè)重在：集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體工藝、和半導(dǎo)體材料及器件，以及相關(guān)理論研究。而在專業(yè)設(shè)置、課程設(shè)計(jì)、師資隊(duì)伍、保障條件、教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)產(chǎn)出等方面并沒(méi)有特定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法為高素質(zhì)人才的培養(yǎng)提供可參考的評(píng)價(jià)體系。

由美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)的專家共同編制的國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖[1]（International Technology Roadmap for Semiconductors），對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的調(diào)整及發(fā)展有指導(dǎo)意義，同時(shí)對(duì)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)具有借鑒作用，依據(jù)該文件也可為微電子相關(guān)專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立提供方向。

目前，我國(guó)還沒(méi)有形成一套完整的微電子科學(xué)與工程專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)微電子科學(xué)與工程專業(yè)本科教育的相關(guān)理論和實(shí)踐進(jìn)行研究分析，建立微電子科學(xué)與工程專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系A(chǔ)HP層次分析模型，進(jìn)而嘗試構(gòu)建我國(guó)微電子科學(xué)與工程專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，此類評(píng)價(jià)體系的建立可對(duì)微電子專門化人才的培養(yǎng)具有指導(dǎo)意義。

二、層次分析法與評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定

（一）層次分析法的原理

層次分析法[2]（Analytic Hierarchy Process簡(jiǎn)稱AHP）是通過(guò)分解某一特定復(fù)雜系統(tǒng)，建立起目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，并綜合進(jìn)行定性及定量分析的一種決策方法。在研究過(guò)程中，將決策問(wèn)題分解為不同的層次，包括總目標(biāo)、各層子目標(biāo)、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及具體的備投方案，然后進(jìn)行求解判斷矩陣特征向量，從而得出每一層次中各元素對(duì)上一層次某元素的優(yōu)先權(quán)重，進(jìn)而再用加權(quán)和的方法遞階歸并各備選方案對(duì)應(yīng)總目標(biāo)的最終權(quán)重，所得最大權(quán)重對(duì)應(yīng)的方案即為最優(yōu)方案?；谝陨涎芯糠椒?，可以明確得出某兩個(gè)或多個(gè)因素的相對(duì)權(quán)重對(duì)比，并且能夠?qū)Φ贸龅慕Y(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)誤差分析。[3]層次分析法的優(yōu)勢(shì)在于研究過(guò)程中定性與定量相結(jié)合，具有較高的系統(tǒng)性和邏輯性，對(duì)具體問(wèn)題的分析具有實(shí)用性。

（二）評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定

1.微電子科學(xué)與工程專業(yè)評(píng)估指標(biāo)體系的建立

本研究首先進(jìn)行文獻(xiàn)資料搜集，比較分析國(guó)內(nèi)外高校及研究機(jī)構(gòu)各專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，初步得到指標(biāo)框架;然后召開相關(guān)專業(yè)教師論壇，進(jìn)行專家訪談，獲得教師及專家對(duì)微電子專業(yè)指標(biāo)體系建立的初步意見;進(jìn)而由專家學(xué)者組建專家組，進(jìn)行專家意見征求，根據(jù)教師論壇及征求專家意見的反饋進(jìn)行修訂，以形成最終確定基于6個(gè)準(zhǔn)則的17個(gè)指標(biāo)作為微電子專業(yè)評(píng)估的指標(biāo)，如表1所示。

2.構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣是表示本層所有因素針對(duì)上一層某一因素的相對(duì)重要性的比較。在確定各層次各指標(biāo)之間的權(quán)重時(shí)，如果只是定性的結(jié)果，則不容易被別人接受。所以采用將因素進(jìn)行兩兩比較，并采用相對(duì)尺度，以盡可能減少性質(zhì)不同的諸因素相互比較的困難，以提高準(zhǔn)確度。相對(duì)尺度的取值如表2所示。本研究邀請(qǐng)了來(lái)自Intel公司、京東方、騰訊、康奈爾大學(xué)、吉林大學(xué)等15名從事微電子專業(yè)教育工作及從事微電子專業(yè)相關(guān)工作的專家意見綜合權(quán)衡后得出。

3.層次單排序及一致性檢驗(yàn)

（1）層次單排序

在假設(shè)15位專家判斷力權(quán)值相等的前提下，指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗(yàn)計(jì)算過(guò)程如下：

設(shè)專家為k，群組判斷矩陣Sk（k=1，2，…，15），aijk（k=1，2…15）為每個(gè)專家矩陣AK中的元素，則群組判斷矩陣S中相應(yīng)位置的元素可表示為：

根據(jù)群組判斷矩陣可以計(jì)算出指標(biāo)權(quán)重。

將群組判斷矩陣S=（aij）nxn的每一個(gè)列向量歸一化得到B=（bij）nxn，即：

計(jì)算各指標(biāo)相對(duì)上一層的權(quán)重向量，即：

Wi=■■bij（i，j=1，2…n）

綜合以上分析，根據(jù)專家判斷矩陣所得權(quán)值為：

（2）判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

層次分析法是將對(duì)某一事物的判斷進(jìn)行形式化地表達(dá)和處理，這種判斷是主觀的，我們的研究需要逐漸消除判斷主觀性，加大判斷的客觀性，從而令客觀成分達(dá)到足夠合理的地步。由于決策者認(rèn)識(shí)的主觀性與客觀事物的復(fù)雜性之間的差異，使得實(shí)際問(wèn)題的判斷矩陣無(wú)法做到嚴(yán)格一致性。

一致性的檢驗(yàn)分為以下三個(gè)步驟進(jìn)行：

1）計(jì)算一致性指標(biāo)CI=;

2）找出相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI;

3）計(jì)算一致性比例CR=。

雖然CI值能反映出準(zhǔn)則層（B）每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的判斷矩陣A的非一致性的嚴(yán)重程度，但無(wú)法判斷該非一致性是否達(dá)到滿意標(biāo)準(zhǔn)。因而在進(jìn)行具體分析時(shí)，還需要引入一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)。即所謂隨機(jī)一致性指標(biāo)，可根據(jù)平均隨機(jī)一致性指標(biāo)（RI）來(lái)計(jì)算隨機(jī)一致性比率：CR=■。通常，當(dāng)CR<0.1時(shí);當(dāng)CR≥0.1時(shí);即所作出的判斷矩陣不符合隨機(jī)一致性指標(biāo)，從而必須進(jìn)行調(diào)整和修正，達(dá)到修正結(jié)果滿足CR<0.1，從而使得具有滿意的一致性。

對(duì)于低階判斷矩陣，RI取值見表3。

三、計(jì)算結(jié)果

（一）層次總排序

層次總排序需要從上到下逐層按順序進(jìn)行。根據(jù)以上分析及計(jì)算，可得到微電子專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的層次總排序，計(jì)算結(jié)果如圖1所示。該圖給出了所有元素的重要性權(quán)重。對(duì)于最高層，其層次單排序就是其總排序。[5]

（二）一致性檢驗(yàn)

為了評(píng)價(jià)層次總排序的計(jì)算結(jié)果的一致性，我們隊(duì)總排序結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。結(jié)果如下：

RI=[0.52;0.89;0;0.52;0;0.52]，

CI=[-4.848e-04;0.0034;-0.0016;0.0026;0;-8.9128e-04]，

CR=0.0013<0.1。

由以上結(jié)果可知，層次總排序具有滿意的一致性。

四、結(jié)論與討論

1.由于層次總排序的結(jié)果即為評(píng)價(jià)因子的組合權(quán)重，所以計(jì)算得到的圖1的組合權(quán)重即為微電子科學(xué)與工程專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。從總排序可以看出，教師發(fā)展和師資結(jié)構(gòu)的權(quán)重都超過(guò)了0.1，說(shuō)明了教師專業(yè)水平的提升及教學(xué)梯隊(duì)的合理性對(duì)微電子學(xué)專業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。因此，高校在進(jìn)行微電子學(xué)專業(yè)設(shè)置的同時(shí)要注重教師的專業(yè)化培養(yǎng)，由于微電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新?lián)Q代十分迅速，要求高校注重教師與企業(yè)的合作，以掌握前沿技術(shù)知識(shí)。除此之外，質(zhì)量監(jiān)控、教學(xué)管理和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也占有舉足輕重的地位，這對(duì)教師的教學(xué)工作提出了更高的要求，以培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需求的高水平微電子人才。

2.采用層次分析法確定微電子學(xué)專業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，既考慮了專家經(jīng)驗(yàn)，又避免了人為影響。

3.研究表明，應(yīng)用層次分析法解決了多層次、多因素的決策規(guī)劃問(wèn)題，使對(duì)微電子學(xué)專業(yè)評(píng)價(jià)體系達(dá)到定性與定量相結(jié)合，進(jìn)而克服了常規(guī)評(píng)估方法的缺點(diǎn)，具有明顯的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和實(shí)用性，為相關(guān)教學(xué)評(píng)價(jià)體系的建立提供了思路。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 姜山，黃健，王桂芳，潘懿.2011版國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖部分更新內(nèi)容摘要[J].科學(xué)研究動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)快報(bào)，2012（146）：1-7.

[2] 樊為剛，麗紅.層次分析法的改進(jìn)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005（4）：53-154.

[3] Saaty TL.The analysis hierarchy process：planning，priority setting，resource allocation[M].New York：McGraw Hill，1980.

[4] 孟祥璽，韓興順，冷美萍.基于改進(jìn)AHP的研究生綜合評(píng)價(jià)體系研究[J].信息技術(shù)，2009（9）：8-11.

[5] 吳殿延，李東方.層次分析法的不足及其改進(jìn)的途徑[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（40）：264-268.

[6] 熊安鋒，陽(yáng)年，殷遇騫.高職院校教師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)體系研究[J].大學(xué)教育，2014（16）：47.

[責(zé)任編輯：張 雷]