劉蓮輝

（湖南人文科技學(xué)院物理與信息工程系，湖南婁底417000）

1 引 言

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是《基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)類型之一，是為物理學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)而設(shè)置的專業(yè)必修課程，也可作為其他理工類學(xué)生的選修課程.研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?zāi)芡怀鰧W(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，開設(shè)這類實(shí)驗(yàn)旨在探索并建立以問題和課題為核心的教學(xué)模式，因此，它代表了實(shí)驗(yàn)教改的方向.開設(shè)和實(shí)施研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)首先要解決的就是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的確立，在眾多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，如何去選擇合適的項(xiàng)目，這是一個(gè)值得探討和研究的問題.對(duì)于這一類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多數(shù)院校都是決策者按主觀意志來決定，相關(guān)的文獻(xiàn)也集中在項(xiàng)目?jī)?nèi)容、來源等方面，對(duì)于項(xiàng)目選擇的定性和定量分析很少見，基于此，本文擬從判斷決策的主觀模糊性出發(fā)，將模糊層次分析法（Fuzzy analytic hierarchy process，F(xiàn)AHP）應(yīng)用于研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇中，構(gòu)建項(xiàng)目因素重要性兩兩比較判斷矩陣，采用基于重要程度的排序方法對(duì)各項(xiàng)目進(jìn)行重要性排序，并通過具體算例來說明模型的具體運(yùn)用.

2 研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選題指標(biāo)體系

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)以研究、設(shè)計(jì)為主，具有一定的創(chuàng)新性，選題應(yīng)遵循可行性、實(shí)踐性、創(chuàng)造性和專業(yè)相關(guān)性等原則，也即影響項(xiàng)目的相關(guān)因素.下面對(duì)這些因素作具體說明.

1）項(xiàng)目的可行性.可行性即項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的可能性，它涉及到學(xué)生的知識(shí)水平、興趣特長(zhǎng)，現(xiàn)有教學(xué)資源，指導(dǎo)教師水平等因素.

2）項(xiàng)目的實(shí)踐性.實(shí)驗(yàn)的最終目的是要將新的科研理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐產(chǎn)品，對(duì)社會(huì)的進(jìn)步起到推動(dòng)作用，所以選題應(yīng)考慮它的實(shí)踐性程度.

3）項(xiàng)目的創(chuàng)新性.包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的新穎程度和項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培訓(xùn)能力.

4）專業(yè)相關(guān)性.項(xiàng)目?jī)?nèi)容與學(xué)生本身所學(xué)的專業(yè)的相關(guān)程度.

由此，以其中4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例建立如圖1所示的研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖，該體系分為3層：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層.

圖1 選題指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖

3 基于FAHP的研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇的排序模型

在選題指標(biāo)體系中，我們確立了項(xiàng)目與各準(zhǔn)則與項(xiàng)目之間的關(guān)系，現(xiàn)在以指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于FAHP的項(xiàng)目排序模型.

1）構(gòu)造各因素之間兩兩對(duì)比模糊一致的判斷矩陣.

準(zhǔn)則層的4個(gè)因素B＝｛B1，B2，B3，B4｝對(duì)項(xiàng)目的合理選擇A有著直接的關(guān)系，通過收集相關(guān)專家判斷信息，得出B＝｛B1，B2，B3，B4｝＝｛0.4，0.3，0.2，0.1｝的約定.

模糊一致判斷矩陣R表示針對(duì)上一層某元素，本層次與之相關(guān)元素之間相對(duì)重要性的比較，那么元素B同下一層次中的元素C＝｛C1，C2，C3，C4｝有聯(lián)系，則對(duì)應(yīng)的模糊一致矩陣為

同時(shí)為了使判斷定量化，采用如表1所示的0.1～0.9標(biāo)度給予數(shù)量標(biāo)度.

表1 0.1～0.9數(shù)量標(biāo)度

元素rij表示元素Ci和元素Cj相對(duì)于元素B進(jìn)行比較時(shí)，元素Ci和元素Cj具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的模糊隸屬關(guān)系.

有了數(shù)字標(biāo)度和判斷矩陣后，元素C＝｛C1，C2，C3，C4｝相對(duì)于上一層元素B＝｛B1，B2，B3，B4｝進(jìn)行比較，可得到如下一些模糊判斷矩陣：

2）由模糊判斷矩陣求元素C＝｛C1，C2，C3，C4｝分別相對(duì)于上一層元素B＝｛B1，B2，B3，B4｝中所對(duì)應(yīng)的權(quán)重值w.

本文采用最小二乘法求權(quán)重向量w＝[w1，w2，w3，w4]T求解的約束規(guī)劃問題等價(jià)于下式：

其中，i＝1，2，3，4，λ是Laggrange乘子，a＝（0，0.5].含有5個(gè)未知數(shù)w1，w2，w3，w4，λ，又因w1＋w2＋w3＋w4＝1，因此可以得到含有5個(gè)未知量的方程組：

將（1）～（4）式4個(gè)矩陣分別代入（6）式中，可得：

其中的wb1，wb2，wb3，wb4分別代表對(duì)準(zhǔn)則層的各因素方案層的權(quán)重向量.用w＝[a1，a2，a3，a4]T來表示方案層中各項(xiàng)目的最終權(quán)重向量，那么：

所以根據(jù)上面的數(shù)據(jù)可求得：

4 結(jié)束語(yǔ)

由計(jì)算結(jié)果可知，在本文所舉的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，LED顯示屏的制作與研究是最適合作為研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的.當(dāng)然，如果可選的項(xiàng)目比較多時(shí)，只要改變方案層中的項(xiàng)目個(gè)數(shù)即可，通過此方法可以對(duì)所有的可選項(xiàng)目進(jìn)行重要性排序，據(jù)此來選擇合適的項(xiàng)目比決策者主觀決定更科學(xué).實(shí)踐證明，通過這一方法選擇出來的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更受學(xué)生歡迎，學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力也得到了更大的提高.

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.高等學(xué)?；A(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].2000.

[2] 蔣林華.研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的來源、擴(kuò)展與選擇探析[J].物理實(shí)驗(yàn)，2004，24（7）：24－27.

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[5] 蘭榮娟.基于FAHP的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)因素排序研究[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)，2010，24（4）：115－120.