王東旭

在大學(xué)體育工作中，常常涉及多方面的評(píng)價(jià)工作，如課堂教學(xué)﹑訓(xùn)練﹑教師業(yè)務(wù)水平以及學(xué)生體質(zhì)等方面的評(píng)價(jià)。這些評(píng)價(jià)在具體操作上基本是按確定指標(biāo)體系﹑確定指標(biāo)權(quán)重﹑單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)﹑綜合評(píng)價(jià)﹑評(píng)價(jià)結(jié)果分析等步驟進(jìn)行[1,2]。針對(duì)這一特點(diǎn)，可利用計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將各種評(píng)價(jià)集成起來，開發(fā)一個(gè)大學(xué)體育評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。這一評(píng)價(jià)系統(tǒng)一方面為大學(xué)體育評(píng)價(jià)工作提供方便、靈活而統(tǒng)一的軟件平臺(tái)，另一方面可以避免單個(gè)評(píng)價(jià)軟件開發(fā)過程中的重復(fù)勞動(dòng)。目前，大學(xué)體育類評(píng)價(jià)廣泛采用的方法是基于模糊數(shù)學(xué)原理的模糊綜合評(píng)判方法。評(píng)判時(shí)，通常將權(quán)重模糊向量與單因素評(píng)判矩陣按最大、最小合成法進(jìn)行合成運(yùn)算[3—5]。模糊綜合評(píng)判方運(yùn)算雖簡(jiǎn)潔、方便，但只突出了主要因素和評(píng)判對(duì)象對(duì)備擇元素的隸屬度，忽略了很多次要因素。當(dāng)涉及因素太多時(shí)，往往會(huì)丟失大量有價(jià)值的信息，使運(yùn)算結(jié)果與實(shí)際情況存在不相符、可信度降低[6]的弊病。為此，筆者根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理及人工智能思想，提出了一種基于模糊綜合評(píng)判推理機(jī)制的評(píng)價(jià)模型。該模型克服了以往評(píng)價(jià)時(shí)用最大、最小合成法的模糊綜合評(píng)判所造成的缺陷，可提高大學(xué)體育工作中眾多評(píng)價(jià)工作的有效性和可信性。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)，主菜單包括五大功能，見圖1。當(dāng)用戶登錄到系統(tǒng)后，可進(jìn)行各類評(píng)價(jià)工作、查詢與統(tǒng)計(jì)以往評(píng)價(jià)結(jié)果、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)等，系統(tǒng)還提供了開發(fā)說明﹑操作說明等幫助信息。

圖1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.1 用戶登錄功能

系統(tǒng)中將用戶分為系統(tǒng)管理員、評(píng)定用戶和瀏覽用戶三個(gè)等級(jí)。不同等級(jí)的用戶擁有不同的操作權(quán)限與密碼(瀏覽用戶不需密碼)。系統(tǒng)管理員的權(quán)限最高，可以進(jìn)行全部系統(tǒng)維護(hù)與操作；評(píng)定用戶則無(wú)權(quán)進(jìn)行任何的添加、修改、刪除等維護(hù)工作，只能運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行各種評(píng)定工作；瀏覽用戶只能對(duì)系統(tǒng)的評(píng)定結(jié)果進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)及瀏覽。用戶登錄模塊用于驗(yàn)證用戶身份﹑完成評(píng)價(jià)類別選擇并登錄到系統(tǒng)的工作，登錄界面見圖2。

2.2 評(píng)價(jià)功能

評(píng)價(jià)是系統(tǒng)最主要的功能，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心。它根據(jù)用戶所選擇的評(píng)價(jià)類別自動(dòng)打開數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)，并調(diào)用相應(yīng)的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)錄入界面以輸入考察對(duì)象的有關(guān)評(píng)定信息，然后根據(jù)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定結(jié)果顯示于屏幕，同時(shí)自動(dòng)存入相應(yīng)的結(jié)果庫(kù)，便于查詢﹑統(tǒng)計(jì)。

2.2.1評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)錄入界面不同類別的評(píng)價(jià)因其指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)等級(jí)不同，其數(shù)據(jù)錄入界面不同。如用戶選擇“體育課教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)”時(shí)，通過“評(píng)價(jià)”菜單進(jìn)入評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)錄入界面，見圖3所示。

圖2 用戶登錄界面

圖3評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)錄入界面

其中“評(píng)判者人數(shù)”指參加某教師教學(xué)質(zhì)量評(píng)定的人數(shù)；“目的任務(wù)確定”等15個(gè)指標(biāo)是評(píng)定體育課教學(xué)質(zhì)量的指標(biāo)體系，決定體育課教學(xué)質(zhì)量的主要因素有：課前準(zhǔn)備﹑任務(wù)完成﹑增強(qiáng)體質(zhì)﹑組織教法和思想教育。每個(gè)因素又有三個(gè)起重要作用的指標(biāo)，共15個(gè)指標(biāo)在表中按順序排列。各指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)的數(shù)據(jù)輸入根據(jù)所有評(píng)判者給某個(gè)教師的評(píng)價(jià)表中各等級(jí)欄打“√”總數(shù)進(jìn)行，例如圖3輸入的是20個(gè)評(píng)判者對(duì)“張力”的等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果。數(shù)據(jù)輸入完后，單擊“推理評(píng)價(jià)”按鈕即可調(diào)用評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)定。

2.2.2評(píng)價(jià)模型的設(shè)計(jì)為了充分利用評(píng)判者所給出的各種信息，提高評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度，本系統(tǒng)根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理及人工智能思想，提出了基于模糊綜合評(píng)判推理機(jī)制的評(píng)價(jià)模型。

(1)模糊推理運(yùn)算基本模型的設(shè)計(jì)。設(shè)論域U={U1，U2，…，Un}為所有評(píng)價(jià)因素的集合，論域V={V1，V2，…，Vm}為所有考察對(duì)象可能出現(xiàn)的評(píng)估等級(jí)的集合。視考察對(duì)象，每大類因素又可分為若干子類，即Ui={Ui1，Ui2，…，Uil},l為各大類影響因素中子類影響因素的個(gè)數(shù)。由于U中各因素對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響程度不同，在評(píng)判時(shí)每個(gè)因素的重要程度也不同。為了使評(píng)判更具科學(xué)性，定義U上的一個(gè)模糊子集即權(quán)重系數(shù)為：W={W1，W2，…，Wn}，且W1+W2+…+Wn=1，同理對(duì)Ui有：Wi={Wi1，Wi2，…，Wik}，且Wi1+Wi2+…+ Wik=1。

在U、V之間進(jìn)行模糊推理，建立一個(gè)從U到V的模糊關(guān)系，記為UV，R也稱為U V上的一個(gè)模糊矩陣。U到V之間的所有模糊推理構(gòu)成一個(gè)模糊規(guī)則集，規(guī)則形式為：If Uiand V Then Ri。

其含義是指如果有某因素Ui對(duì)應(yīng)V的影響點(diǎn)集，則必有一個(gè)表征它們的隸屬度的模糊關(guān)系矩陣Ri。在構(gòu)成UV模糊規(guī)則集﹑形成多因素評(píng)判空間基礎(chǔ)上進(jìn)行模糊綜合加權(quán)運(yùn)算，最后得到模糊推理運(yùn)算的基本模型為：

Y=W?R

(1)

式中W?R為兩模糊集W和R的笛卡爾乘積，它綜合考慮各個(gè)因素的影響采用“綜合加權(quán)型”算子來運(yùn)算。是由代數(shù)積“?”及有界和“⊕”算子得到的復(fù)合算子，算子“?”與“⊕”的運(yùn)算法則如下：

設(shè)兩個(gè)模糊集A和B，其元素分別為UA(x)﹑UB(x)，則代數(shù)積A?B及有界和A⊕B隸屬函數(shù)分別為：

代數(shù)積：UA?B(x)=UA(x)?UB(x) (即兩元素的乘積)

有界和：UA⊕B(x)=1∧(UA(x)+UB(x))

“綜合加權(quán)型”算子的運(yùn)算法則如為：

在(1)式中，記R={R1，R2，…，Rm}，Rj(1≤j≤m)為一個(gè)考察對(duì)象的n個(gè)評(píng)價(jià)因素分別隸屬于等級(jí)Vj(1≤j≤m)的模糊集，有Rj={r1j，r2j，…，rnj}T。設(shè)X為某個(gè)考察對(duì)象，則Y為基于所有Rj(1≤j≤m)的綜合加權(quán)運(yùn)算構(gòu)成的一個(gè)模糊集，Y={y1，y2，…，ym}，其yj(1≤j≤m)的隸屬函數(shù)為：

=W15r1j⊕W25r2j⊕…⊕Wn5rnj

因此，只要每個(gè)影響因素的權(quán)重系數(shù)W﹑模糊關(guān)系矩陣R都確定，則模糊推理運(yùn)算模型也就確定。

(2)模糊推理算法的設(shè)計(jì)。整個(gè)推理采用自下而上逐層推理方式。第一層推理從子類因素到各大類因素Ui(1≤i≤n)，推理結(jié)果由Yi(1)?Ri(1)計(jì)算(右上角符號(hào)“(1)”表示一層)。其中Wi(1)為Ui各子類因素的權(quán)向量，其值從“評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)”中讀??；Ri(1)從數(shù)據(jù)錄入界面中的數(shù)據(jù)計(jì)算得到，例如第一大因素“課前準(zhǔn)備”，它包括錄入界面中前三個(gè)指標(biāo)，先計(jì)算各指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，其值等于評(píng)判者人數(shù)除表中各等級(jí)打分結(jié)果，如“目的任務(wù)確定”為“優(yōu)”級(jí)的隸屬度為2/20=0.1，依此可得到：

以該層所有大類因素的推理結(jié)果為行向量，組建第二層的模糊關(guān)系矩陣即模糊運(yùn)算規(guī)則，形式為：

則第二層推理結(jié)果為：Y(2)=W(2)?R(2)(W(2)為各大類因素的權(quán)向量，其值來自“評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)”)，依次可推廣到多層次的推理運(yùn)算：

Y(k)=W(k)?R(k)

將最終推理結(jié)果Y(k)=(y1, y2, …, ym,)中各yj進(jìn)行歸一化，并比較其大小，最大者即為某考察對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果。其綜合評(píng)分值由S= Y(k)·CT計(jì)算，其中C是由各等級(jí)Vj(1≤j≤m)對(duì)應(yīng)的分值組成的等級(jí)矩陣，其值從“評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)”中讀取。

2.3 查詢與統(tǒng)計(jì)功能

查詢功能是幫助用戶方便﹑快捷地從結(jié)果庫(kù)中找到所需的信息并以表格形式顯示。用戶可通過指定評(píng)價(jià)類別﹑考察對(duì)象姓名﹑評(píng)定時(shí)間等條件或直接輸入條件謂詞的方法進(jìn)行查詢；統(tǒng)計(jì)功能為用戶提供結(jié)果庫(kù)中的綜合信息(如某等級(jí)的人數(shù)﹑某人在一定時(shí)間內(nèi)歷次評(píng)定結(jié)果﹑某時(shí)間所有教師教學(xué)質(zhì)量評(píng)定結(jié)果等)，并以統(tǒng)計(jì)表方式顯示。所有查詢與統(tǒng)計(jì)結(jié)果既可通過屏幕瀏覽，也可從打印機(jī)上輸出。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

數(shù)據(jù)庫(kù)包括評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)和結(jié)果庫(kù)。由于不同類別的評(píng)價(jià)其指標(biāo)體系不同，為便于管理，對(duì)各類別的評(píng)價(jià)分別建立其評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)，用于存放評(píng)價(jià)指標(biāo)﹑權(quán)重及評(píng)價(jià)等級(jí)值。評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)中包含兩種表：指標(biāo)權(quán)重表(按指標(biāo)級(jí)別又分為多級(jí))和評(píng)價(jià)等級(jí)表。指標(biāo)權(quán)重表結(jié)構(gòu)為：編號(hào)、指標(biāo)名稱、權(quán)重。編號(hào)是識(shí)別指標(biāo)的唯一標(biāo)志；評(píng)價(jià)等級(jí)表結(jié)構(gòu)為：編號(hào)、等級(jí)名稱、對(duì)應(yīng)分值。

結(jié)果庫(kù)用于存放各類評(píng)價(jià)的結(jié)果，供查詢統(tǒng)計(jì)使用。因不同類別的評(píng)價(jià)需保存的信息不同(如大學(xué)生體質(zhì)評(píng)價(jià)，除了評(píng)價(jià)結(jié)果外還需保存被評(píng)學(xué)生的班級(jí)﹑學(xué)號(hào)等)，這意味著數(shù)據(jù)的字段名﹑字段數(shù)不同。如果統(tǒng)一設(shè)定字段及個(gè)數(shù)，勢(shì)必造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)及數(shù)據(jù)管理效率下降。為此，結(jié)果庫(kù)中針對(duì)每個(gè)類別的評(píng)價(jià)，建立一個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果表以存放相應(yīng)的結(jié)果信息，如體育課教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果表可創(chuàng)建為：編號(hào)、評(píng)價(jià)類別、教師姓名、評(píng)定時(shí)間、綜合評(píng)價(jià)等級(jí)、綜合評(píng)分值。

2.5 系統(tǒng)維護(hù)功能

系統(tǒng)維護(hù)包括系統(tǒng)功能維護(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)。系統(tǒng)功能維護(hù)指增加新功能和刪除不要的功能模塊，利用此功能可以增加新類別的評(píng)價(jià)，使系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性；數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能主要提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各類數(shù)據(jù)的入庫(kù)﹑修改和刪除操作，如向評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)中添加新指標(biāo)﹑修改舊指標(biāo)及權(quán)重等，以保證系統(tǒng)評(píng)價(jià)的靈活性，不斷提高評(píng)價(jià)水平。

3 結(jié)論

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理及人工智能思想提出的基于模糊綜合評(píng)判推理機(jī)制的評(píng)價(jià)模型，其開發(fā)工具為Visual Basic 6.0，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Microsoft Access 2000，運(yùn)行環(huán)境為Windows XP/2000。該模型不僅考慮了所有因素，而且可保留單因素評(píng)判的全部信息，為科學(xué)而準(zhǔn)確地進(jìn)行大學(xué)體育評(píng)價(jià)提供了一個(gè)有效途徑。

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