劉輝文,王 普,趙雪政

(1.景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院,江西景德鎮(zhèn)333403; 2.景德鎮(zhèn)高等專(zhuān)科學(xué)校物理與應(yīng)用電子系,江西景德鎮(zhèn)333000)

基于多粒度二元語(yǔ)義模型的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉輝文1,王 普1,趙雪政2

(1.景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院,江西景德鎮(zhèn)333403; 2.景德鎮(zhèn)高等專(zhuān)科學(xué)校物理與應(yīng)用電子系,江西景德鎮(zhèn)333000)

設(shè)計(jì)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng),采用多粒度二語(yǔ)義計(jì)算模型對(duì)評(píng)審專(zhuān)家的語(yǔ)言信息進(jìn)行處理和計(jì)算.該方法不僅計(jì)算簡(jiǎn)單,結(jié)果準(zhǔn)確,而且可用于Web網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)評(píng)估,同時(shí)可用于其他服務(wù)性行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量的評(píng)估.

實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量;評(píng)估;多粒度;二元語(yǔ)義模型;OWA算子

1 引 言

實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要基地,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校學(xué)生素質(zhì)教育的重要途徑,實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量[1].因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響著實(shí)驗(yàn)室管理水平,關(guān)系著實(shí)驗(yàn)室改革發(fā)展的成敗.那么,如何全面公正地評(píng)估實(shí)驗(yàn)室教學(xué)質(zhì)量,規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)行為,改善教學(xué)服務(wù)態(tài)度,成為實(shí)驗(yàn)室管理的重要課題.目前采用的評(píng)價(jià)方法是,首先請(qǐng)專(zhuān)家針對(duì)各質(zhì)量因素打分,然后采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行評(píng)價(jià).然而由于影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量因素本身的模糊性以及人類(lèi)思維的模糊性、不確定性[2],采用定量測(cè)評(píng)比較困難,而利用語(yǔ)言評(píng)價(jià)形式(如較差、差、一般、好、較好、很好等)進(jìn)行判斷會(huì)更加方便,相對(duì)打分來(lái)說(shuō)更切合實(shí)際.采用二元語(yǔ)義表示語(yǔ)言評(píng)價(jià)信息并進(jìn)行運(yùn)算,可有效避免語(yǔ)言評(píng)價(jià)信息集結(jié)和運(yùn)算中出現(xiàn)的信息損失和扭曲,使語(yǔ)言信息計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確[2].因此,基于語(yǔ)言評(píng)價(jià)信息的群體綜合評(píng)價(jià)理論與方法的研究近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注[3-5].

現(xiàn)實(shí)的就醫(yī)環(huán)境中，由于很多人缺乏對(duì)發(fā)燒這一癥狀的常識(shí)性認(rèn)識(shí)，這就給濫用激素提供了市場(chǎng)。人們?cè)诰歪t(yī)時(shí)常常對(duì)醫(yī)生說(shuō)：“我沒(méi)時(shí)間養(yǎng)病，我不能休息，我得把燒快點(diǎn)壓下去?！辫b于當(dāng)前緊張的醫(yī)患關(guān)系，不少醫(yī)生為迎合病人的這一需求，就會(huì)給病人輸注激素強(qiáng)行退燒。于是地塞米松被當(dāng)作退燒藥加入輸液中便成了十分普遍的現(xiàn)象。實(shí)際上，地塞米松不是退燒藥，它屬于糖皮質(zhì)激素的一種，也就是老百姓常說(shuō)的激素。激素能起到抑制免疫的作用，免疫系統(tǒng)不工作了，燒也就退了，但它同時(shí)阻礙了人體自身對(duì)抗疾病的能力，使得病菌趁機(jī)生長(zhǎng)繁殖引發(fā)新的感染，也就是說(shuō)，容易使人的體質(zhì)變差，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重感染。

本文采用二元語(yǔ)義計(jì)算模型對(duì)評(píng)審專(zhuān)家的語(yǔ)言信息進(jìn)行處理和計(jì)算,該方法不僅計(jì)算簡(jiǎn)單,結(jié)果準(zhǔn)確,而且可用于Web網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)評(píng)估,同時(shí)可用于其他服務(wù)性行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量的評(píng)估,具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性.下面先介紹二元語(yǔ)義的概念,然后給出二元語(yǔ)義的表示模型,并定義與二元語(yǔ)義有關(guān)的運(yùn)算算子.

2 二元語(yǔ)義預(yù)備知識(shí)

二元語(yǔ)義是采用二元組[6](si,αi),其中si表示事先定義的語(yǔ)言評(píng)價(jià)信息集中的語(yǔ)言短語(yǔ),而αi∈[-0.5,0.5)則表示由計(jì)算得到的語(yǔ)言信息與事先定義的語(yǔ)言評(píng)價(jià)集S中最貼近語(yǔ)言短語(yǔ)si之間的偏差,稱(chēng)為符號(hào)轉(zhuǎn)移值.

設(shè)語(yǔ)言評(píng)價(jià)集S={s0,s1,…,sT},一般要求S具有如下性質(zhì):

水稻機(jī)插秧技術(shù)是用機(jī)械取代人工手插或拋秧種植水稻的技術(shù)，機(jī)械插秧可以實(shí)現(xiàn)定行、定穴、淺栽、定苗栽插，既體現(xiàn)了直播、拋秧、淺栽、快發(fā)的優(yōu)勢(shì)，又解決了人工栽插高位分蘗的問(wèn)題；同時(shí)能實(shí)現(xiàn)秧苗的有序分布，可控制株距和總苗數(shù)，能充分利用溫、光資源，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性好，風(fēng)險(xiǎn)小。水稻機(jī)插秧技術(shù)與人工移栽相比，具有增產(chǎn)增收、提高工效和省工節(jié)本等優(yōu)點(diǎn)。麗江市應(yīng)繼續(xù)加大水稻機(jī)插秧技術(shù)推廣力度，狠抓水稻全程機(jī)械化的薄弱環(huán)節(jié)，加快提高全市水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平。

傳統(tǒng)的裝配式住宅施工技術(shù)需要大量的作業(yè)工人對(duì)原材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而混凝土裝配式住宅施工技術(shù)不需要作業(yè)工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，因而節(jié)約了人力成本，提高了工作效率。因?yàn)椴捎妙A(yù)制構(gòu)件，所以避免了作業(yè)工人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)的危險(xiǎn)，提高了作業(yè)的安全系數(shù)，有效地降低了對(duì)作業(yè)工人的醫(yī)藥費(fèi)的支付。傳統(tǒng)的技術(shù)所需工序復(fù)雜，需要非常有經(jīng)驗(yàn)的作業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)掌控，而現(xiàn)在采用的技術(shù)簡(jiǎn)單易行，簡(jiǎn)化了很多工序，更利于操作，因此也避免出現(xiàn)多種錯(cuò)誤，不用重新返工，不僅有效地保證了在工期內(nèi)完成工程，還減少了因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而返工的成本。以前對(duì)原材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工時(shí)需要各種機(jī)械設(shè)備的配合，在各種應(yīng)用機(jī)械設(shè)備上的支出不容小覷。

3)極大化和極小化運(yùn)算.當(dāng)si≥sj時(shí),有max{si,sj}=si;min{si,sj}=sj.

定義2:設(shè)β∈[0,T]為語(yǔ)言評(píng)價(jià)集S經(jīng)某集結(jié)方法得到的實(shí)數(shù),則β可由函數(shù)Δ表示二元語(yǔ)義信息

2)若x=y,αx=αy,則(sx,αx)=(sy,αy); αx<αy,則(sx,αx)<(sy,αy);αx>αy,則(sx,αx)> (sy,αy).

定義3:設(shè)語(yǔ)言評(píng)價(jià)集S={s0,s1,…,sT}, (si,αi)是二元語(yǔ)義,則存在逆函數(shù)Δ-1使二元語(yǔ)義可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)值β∈[0,T],即

假設(shè)(sx,αx)和(sy,αy)為2個(gè)二元語(yǔ)義,關(guān)于二元語(yǔ)義的比較有如下規(guī)定:

1)若x

其中,Round表示“四舍五入”取整運(yùn)算.

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)估過(guò)程中,不同的評(píng)估者由于受到自身的主觀(guān)因素和評(píng)估問(wèn)題客觀(guān)因素的影響,對(duì)各指標(biāo)的評(píng)價(jià)可能處于不同的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)集.因此,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)估的過(guò)程中必須將各評(píng)估者的多粒度語(yǔ)言信息轉(zhuǎn)換到一個(gè)統(tǒng)一的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)集:基本語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)集(Basic linguistic term set, BL TS).本文采用下列轉(zhuǎn)換函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為由基本語(yǔ)言評(píng)價(jià)集BL TS表示的二元語(yǔ)義形式[7]:

2)存在逆運(yùn)算,Neg(si)≥sj,其中j=T-i.

首先進(jìn)入Fluent的計(jì)算編輯模塊，選擇計(jì)算單位，然后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，再一個(gè)就是設(shè)置求解器，在求解器設(shè)置中需要選擇Pressure-Based(基于壓力法求解器)，使用壓力修正算法，擅長(zhǎng)求解不可壓縮流動(dòng)；在Velocity Formulation中選擇Absolute(絕對(duì)速度)；在Time中選擇Steady(穩(wěn)態(tài))。截止閥中的介質(zhì)在里面流動(dòng)時(shí)，由于閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，將會(huì)使速度在閥體中有較多的變化，形成湍流。因此，本文選用湍流模型對(duì)流體場(chǎng)進(jìn)行分析。而選用標(biāo)準(zhǔn)k-e模型因?yàn)槠涫峭牧髂Ｐ椭袘?yīng)用最廣的模型，其具有較高的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和精度[4]。計(jì)算結(jié)果如圖4。

定義9 稱(chēng)A′(ti+v)/A′(ti+v-1)為變換φi下，馬爾可夫過(guò)程{ξ(t)，t∈T}，(t1 <…

社區(qū)大學(xué)教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展是推動(dòng)許多社區(qū)成人學(xué)習(xí)課程的動(dòng)力，讓成人學(xué)習(xí)者可以在介于大學(xué)與社區(qū)的學(xué)習(xí)空間中得到繼續(xù)教育的機(jī)會(huì)，使學(xué)術(shù)理論知識(shí)與社區(qū)實(shí)踐接軌。同樣，社區(qū)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)也因而提升到學(xué)術(shù)的系統(tǒng)理論層次，成為知識(shí)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。

式中,向量c=(c1,c2,…,cl)T中的元素ci為集合{Δ-1(si,αi)|i=1,2,…,l}中按大小排在第i位的元素;h=(h1,h2,…,hl)T是權(quán)向量,由下式確定

定義1:設(shè)si∈S是一個(gè)語(yǔ)言短語(yǔ),那么,其相應(yīng)的二元語(yǔ)義形式可以通過(guò)函數(shù)Θ獲得

其中模糊化算子Q由式(7)給出

1)有序性,當(dāng)i≥j時(shí),有si≥sj.

式中a,b,r∈[0,1],在“多數(shù)”、“至少一半”和“盡可能多”原則下,模糊化算子Q(r)對(duì)應(yīng)的參數(shù)(a, b)分別為(0.3,0.8)、(0,0.5)和(0.5,1).

3 基于多粒度二元語(yǔ)義信息的多專(zhuān)家質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)模型

設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)估對(duì)象集合為X={x1, x2,…,xm},屬性集為C={c1,c2,…,cn},專(zhuān)家集為E={e1,e2,…,et},專(zhuān)家給出的具有不同粒度的語(yǔ)言形式的評(píng)價(jià)矩陣為為第k位專(zhuān)家對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量xi關(guān)于屬性cj的評(píng)價(jià)值.下面給出群集結(jié)的方法.

韓國(guó)三星電子是全世界最大的消費(fèi)電子廠(chǎng)商，芯片市場(chǎng)的周期波動(dòng)以及智能手機(jī)疲軟，使得三星電子明年的業(yè)績(jī)出現(xiàn)了萎縮的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)外媒最新消息，三星也開(kāi)始謀劃大規(guī)模人事調(diào)整，為各項(xiàng)業(yè)務(wù)的變數(shù)提前做準(zhǔn)備。

步驟1:根據(jù)式(1)將各專(zhuān)家給出的語(yǔ)言判斷矩陣Pk(k=1,2,…,t)表述為二元語(yǔ)義形式,再根據(jù)式(4)將其轉(zhuǎn)化為由基本語(yǔ)言評(píng)價(jià)集表示的二元語(yǔ)義矩陣形式

步驟2:在“多數(shù)”原則下計(jì)算多專(zhuān)家群信息集結(jié)的T-OWA算子的權(quán)重向量w=[w1,w2,…,wm],將各專(zhuān)家的基本語(yǔ)言粒度評(píng)價(jià)矩陣集結(jié)為群體的綜合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣

定義4:設(shè){(s1,α1),(s2,α2),…,(sl,αl)}是二元語(yǔ)義符號(hào)集合,則T-OWA算子φ定義為[7]

步驟3:計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)各評(píng)估指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量w=[w1,w2,…,wn],利用指標(biāo)權(quán)重向量計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)值,根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)評(píng)估對(duì)象進(jìn)行優(yōu)劣排序.

4 算例分析

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)估中,針對(duì)評(píng)估對(duì)象集合X={x1,x2,…,xm}中的某個(gè)元素,邀請(qǐng)4位教學(xué)方面的專(zhuān)家E={e1,e2,e3,e4}進(jìn)行評(píng)估,評(píng)估者采用不同語(yǔ)言粒度的語(yǔ)言評(píng)價(jià)集:S1={很差,差,一般,好,很好},S2={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10},S3={s0,s1,s2,s3,s4},S4={s0,s1,s2,s3,s4, s5,s6},即語(yǔ)言粒度分別為5,11,5,7,在各自的語(yǔ)言評(píng)價(jià)集下針對(duì)指標(biāo)集{精通實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,儀器設(shè)備完好,表達(dá)清晰,注重實(shí)踐能力和創(chuàng)造精神培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)收效明顯,嚴(yán)格檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容先進(jìn),認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn),調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性}給出如下的語(yǔ)言評(píng)價(jià)信息:

行為異常組在矛盾性和獨(dú)立性維度的得分明顯高于正常組（P＜0．05），而在親密度、情感表達(dá)、知識(shí)性、娛樂(lè)性、道德宗教觀(guān)、組織性及控制性維度的得分則明顯低于正常組（P＜0．05）。見(jiàn)表1。

設(shè)BL TS粒度為11,根據(jù)式(4)將P1,P2, P3,P4轉(zhuǎn)化為由BL TS表示的二元語(yǔ)義矩陣,分別為:

利用OWA計(jì)算專(zhuān)家權(quán)重向量,如式(6)～(7)所示,并利用式(5)集結(jié)專(zhuān)家評(píng)價(jià)信息,其結(jié)果如下:

下面計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的最終評(píng)估值,這里假定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重相同,即屬性權(quán)重向量為,再次利用式(5)集結(jié)上面的二元語(yǔ)義向量得到(s8,-0.36),若利用式(4)轉(zhuǎn)到四語(yǔ)言粒度的語(yǔ)言評(píng)價(jià)集{優(yōu),良,中,差},得分為(良,0.29),即評(píng)估性能為良.

這里只舉了一個(gè)評(píng)估對(duì)象,實(shí)際上若有多個(gè)評(píng)估對(duì)象,即評(píng)估對(duì)象集合有多個(gè)元素(m>1),由上文的分析知道,二元語(yǔ)義是可比較的,因此可利用二元語(yǔ)義的性質(zhì)對(duì)同一課程的不同評(píng)估對(duì)象進(jìn)行優(yōu)劣排序.

5 結(jié)束語(yǔ)

評(píng)估者對(duì)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)往往采用多粒度模糊語(yǔ)言形式.本文介紹了一種適用于教學(xué)質(zhì)量的評(píng)估模型,首先采用一致化方法將不同粒度語(yǔ)言評(píng)價(jià)信息轉(zhuǎn)化為由基本語(yǔ)言評(píng)價(jià)集表示的二元語(yǔ)義形式,然后運(yùn)用OWA算子進(jìn)行群評(píng)價(jià)信息的集結(jié),有效地避免了信息的損失問(wèn)題,整個(gè)計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、公正、方便靈活,可以按照人們的語(yǔ)言習(xí)慣轉(zhuǎn)化成各種容易理解的形式,對(duì)如何構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量評(píng)估分析提供了一種實(shí)際的指導(dǎo).進(jìn)一步的研究方向有:1)在主觀(guān)評(píng)價(jià)分析的基礎(chǔ)上引入教學(xué)的客觀(guān)數(shù)據(jù)分析,實(shí)現(xiàn)主觀(guān)與客觀(guān)的融合,增加評(píng)估的全面性;2)對(duì)評(píng)估用詞、評(píng)估結(jié)果和評(píng)估過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化;3)將Internet網(wǎng)絡(luò)引入到評(píng)估問(wèn)題中,開(kāi)發(fā)出基于Web的評(píng)估系統(tǒng)軟件,建立新的評(píng)估模式.

[1] 劉輝文,李翠云.高校實(shí)驗(yàn)室管理體制改革芻議[J].四川教育學(xué)院學(xué)報(bào),2008,24(8):19-20.

[2] Herrera F,Viedma E H,Martinez L.A fusion approach formanagingmulti-granularitylinguistic term sets in decision making[J].Fuzzy Sets and Systems,2000,114(1):43-58.

[3] Bordogna G,Fedrizzi M,Pasi G.A linguistic modeling of consensus in group decision making based on OWA operators[J].IEEE Transaction on Systems,Man and Cybernetics Part A:Systems and Humans,1997,27(1):126-132.

[4] Herrera F,Verdegay J L,Herreraviedma E.A sequential selection process in group decision-making with linguistic assessments[J].Information Sciences,1995,85(3):223-229.

[5] 劉軍,郭亞軍,田喜龍,等.不同粒度語(yǔ)言評(píng)價(jià)集的融合方法研究[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003,24(5):495-498.

[6] Herrera F,Martinez L.A 2-tuple fuzzy linguistic representation model for computing with words[J]. IEEE Transactions on Fuzzy Systems,2000,8(6): 746-752.

[7] Herrera F,Martinez L.A model based on linguistic 2-tuples for dealing with multi-granularity hierarchical linguistic contexts in multi-expert decision-making[J].IEEE Transactions on Systems,Man and Cybernetics.Part B:Cybernetics,2001,31(2): 227-234.

LIU Hui-wen1,WANG Pu1,ZHAO Xue-zheng2

(1.College of Mechanical and Electronic Engineering,Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403,China;2.Physical and Applied Electonic Department,Jingdezhen Comprehensive College,Jingdezhen 333000,China)

Design of teaching quality evaluation system for college physics experiment based on two-tuple linguistic model

A teaching quality evaluation system for college physics experiment is designed.Using two-tuple linguistic model,language information of experts has been processed and calculated.Using this method,the calculation is convenient.It would not only greatly enhance the working efficiency, but would make the calculated results accurate.It could be get online and used for quality evaluation in other service industries.

experiment teaching quality;evaluate;multi-granularity;two-tuple linguistic model; OWA operator

G642.423

A

1005-4642(2010)09-0015-03

[責(zé)任編輯:尹冬梅]

2010-05-04;修改日期:2010-06-12

劉輝文(1980-),男,江西撫州人,景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師,碩士,研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)儀器研究及實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理研究.