于俊樂 宋奔

摘 要：鑒于和諧校園評價指標(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)上綜合運用改進的遺傳算法（GA）建立數(shù)據(jù)挖掘模型，并對和諧校園評價指標(biāo)之間的關(guān)系做出了科學(xué)的定量分析。為和諧校園評價指標(biāo)體系量化工作提供了一個廣闊的前景。

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：G647 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：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、人與知識、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、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)建社會主義和諧社會的必然要求，同時是高校自身建設(shè)和發(fā)展的必然要求。本文綜合運用AHP層次分析法和GA改進的遺傳算法，力求解決和諧校園評價指標(biāo)體系中評價指標(biāo)的相關(guān)聯(lián)的關(guān)系，即評價指標(biāo)各層次目標(biāo)權(quán)重，做出定量分析；綜合運用基于層次分析法（AHP）和改進的遺傳算法（GA）設(shè)計數(shù)據(jù)挖掘模型，充分實踐評價指標(biāo)體系中各層次目標(biāo)權(quán)重的最佳定量值。在評價指標(biāo)體系內(nèi)容上力求實踐性、針對性、現(xiàn)實性；在評價指標(biāo)體系模型研究的方法上力求多樣性、先進性；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題將對和諧校園評價技術(shù)產(chǎn)生積極的影響。

一、挖掘模型及方法的建立

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

建立和諧校園相應(yīng)的評價指標(biāo)體系，即對評價指標(biāo)體系中的評判對象完成層次分析與研究，確定分級評價指標(biāo)體系，將評價指標(biāo)所包含的各因素劃分為不同的評價層次，這里設(shè)最高層、中間層和最底層。最高層表示目標(biāo)層，即決策者所要達到的目標(biāo)因素；中間層表示準(zhǔn)則層，即衡量是否達到目標(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)為比較和評價的準(zhǔn)則，將下一層次的各因素設(shè)起支配作用，同時它又是設(shè)為從屬于上一層的因素。這樣就給出評價評判對象的因素集和子因素集。

高校和諧校園評價體系的層次結(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、評價的一級層次B、評價的二級層次C、評價的觀測層次D所組成；A層是總目標(biāo)，只有一個（頂層）要素，B層是n個一級評判指標(biāo)，即B1，B2，...，Bn所組成，包括了“辦學(xué)指導(dǎo)思想、師資隊伍建設(shè)、教學(xué)條件利用率”等；C層由m個二級評判指標(biāo)所構(gòu)成，即C1，C2，...，Cm所組成，D層是主要觀測點（指標(biāo)的判斷說明），即D1，D2，...，Dk所組成。

（二）建立層次要素的判斷矩陣

綜上所述，通過建立評價判斷層次結(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)需要對每一層中各個因素的相對重要性給出判斷。對同一層各個元素關(guān)于上一層中某一元素的重要性進行比較，層次做單排序，建立比較矩陣（即判斷矩陣），對每一層因素進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（度），以倒數(shù)的判斷度量方法，由專家對各因素及其相對重要性進行打分，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）程度取決于評價判斷專家們對各因素認(rèn)識和把握的程度，各因素優(yōu)劣認(rèn)識得越清楚，其一致性（收斂）程度就會越高，而且評價判斷各因素的優(yōu)劣正是我們要解決的問題，也是AHP層次分析法解決的實際問題。有時正因為專家們對各因素的優(yōu)劣不是很清楚的情況下，才顯然，式（2-6）中左端的值越小，則評價判斷矩陣PB一致性（收斂）程度就越高，當(dāng)式（2-6）成立時則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，其他符號同前所述。當(dāng)PB完全一致性（收斂）時，式（2-6）就完全確定，從而一致性（收斂）式（2-7）取最小值CIF=0，這時式（2-7）的約束條件可知，該評價判斷的（全局）最小值便是唯一的值。

（四）運用遺傳算法（GA）的數(shù)據(jù)挖掘分析

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

第一，采用二進制編碼對評價判斷矩陣PB編碼。該矩陣組成一個對稱矩陣，只需完成矩陣的一半元素編碼即可，即組成4位二進制編碼的矩陣，同時由5個專家提出的評價判斷矩陣都完成編碼后，則就獲得了遺傳算法要求的一個最初始種群X={xi|i=1，…，5}，即該種群形成了5個初始個體矩陣。

第二，對種群X所有CIF值完成求總計算。計算相對適應(yīng)度大小值（對每一個個體都計算）m=fi/f，m為概率值（個體被遺傳下一代群體的概率），則每一個概率值組成一個小區(qū)域，這樣就產(chǎn)生了0到1之間隨機數(shù)，在上述哪個小區(qū)域內(nèi)根據(jù)隨機數(shù)可能出現(xiàn)的金星確定每一個個體被選中的次數(shù)。對未能交叉的種群以概率為0.7完成單點交叉，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算獲得最后新種群。將重復(fù)上面的運算方法和步驟，直到CIF<0.1時則停止。再完成種群中最優(yōu)化個體的逆向編碼重新構(gòu)建矩陣，并完成最大特征值計算。此時就獲得了目標(biāo)權(quán)重的最佳定量值。同樣用此方法對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。也就是說評價指標(biāo)體系中的各目標(biāo)之間的關(guān)系（權(quán)重）也就確定，這時就要重新構(gòu)造和諧校園評價指標(biāo)體系。

二、實證性數(shù)據(jù)檢驗

下面以本文建立的和諧校園評價層次模型為依據(jù)，邀請5位專家打分說明和諧校園評價信息挖掘模型計算過程。依據(jù)圖1.1模型對5位專家打分?jǐn)?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)表略）的一級（B層）指標(biāo)“學(xué)校內(nèi)涵與辦學(xué)績效發(fā)展”的每個二級（C層）指標(biāo)以及主要觀測點實行兩兩比較方法得到下面判斷矩陣：

計算可得第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，說明有滿意的一致性（收斂）程度，此時可以說上述權(quán)重確定的值是合理的。

現(xiàn)在對該計算結(jié)果進行評述，權(quán)重值w1結(jié)果說明在“學(xué)校內(nèi)涵與辦學(xué)績效發(fā)展”中“學(xué)生工作”是最主要的評價準(zhǔn)則，“科學(xué)研究”其次；權(quán)重值w2結(jié)果說明在“學(xué)生工作”中“教學(xué)改革學(xué)風(fēng)建設(shè)”是最主要的評價準(zhǔn)則，“心理健康及職業(yè)發(fā)展教育”其后。最終通過上述評價層次模型和計算方法對整個學(xué)?！昂椭C水平評估指標(biāo)體系”權(quán)重值完成計算。

三、結(jié)論

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