以模糊評(píng)判為基礎(chǔ)的大學(xué)生素質(zhì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

1、第3期No.3西華大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)JournalofXihuaUniversity(Philosophy&SocialSciences)2005年6月June.2005以模糊評(píng)判為基礎(chǔ)的大學(xué)生素質(zhì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型商姚1林紅1晏啟祥2(1.四川大學(xué)政治學(xué)院四川成都610065;2.西南交通大學(xué)土木學(xué)院四川成都610031)摘要:文章建立了大學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系,并利用模糊數(shù)學(xué)多級(jí)綜合評(píng)價(jià)的原理,對(duì)大學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行模糊評(píng)判。同時(shí),利用評(píng)判結(jié)果建立了誤差反傳的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并在該模型中引入非模糊評(píng)判的教師對(duì),該模型克服了模糊評(píng)判時(shí)權(quán)重的不可改變性,實(shí)現(xiàn)了素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和

2、大學(xué)生綜合素質(zhì)的非線性映射。計(jì)算結(jié)果表明:該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有一定的合理性和實(shí)用性。關(guān)鍵詞:大學(xué)生綜合素質(zhì);模糊評(píng)判;BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中圖分類號(hào):G402012文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-8505(2005)03-0087-03BPArtificialNeuralNetworksModelof2BasedontheSHANGYao1LQi2xiang2(1.SchoolScienceUniversity,Chengdu,610065;2.,JiaotongUniversity,Chengdu,610031)Abstract:,thecomplexevaluationofcollege2stud

3、entsisjudgedbymanydegreesoffuzzymathe2matics.TheBPnetworksmodel,whoseerrorisback2propagation,isestablishedbasedontheresultofjudgments,andtwinsofteachersamplesareinputintothemodel.Suchamodelovercomestheshortcomingofunchangedweightsoffuzzyjudg2mentsandachievesmappingnonlinearlybetweenindexandcomplexev

4、aluationThecomputationresultshowsthenetworksisreason2ableandpracticaltoacertainextent.Keywords:universitystudentcomplexevaluation;fuzzyjudgment;BPANN隨著我國(guó)改革開放事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,高校需要培養(yǎng)一大批適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的高素質(zhì)人才。加強(qiáng)對(duì)大學(xué)生的素質(zhì)教育,采用一種科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)方法對(duì)他們的努力方向加以正確引導(dǎo)顯得十分必要。由于高等院校學(xué)生素質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)存在許多相互影響的因素,且描述素質(zhì)系統(tǒng)的不確定性和不精確性在逐漸增加,因此,要對(duì)一個(gè)學(xué)生的素質(zhì)作出

5、綜合評(píng)價(jià),就必須對(duì)多個(gè)相關(guān)因素進(jìn)行綜合考慮。目前,高校對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)除學(xué)科成績(jī)用定量方法外,其它方面基本上還停留在定性描述上1,而且在學(xué)科評(píng)價(jià)上也只是重視成績(jī)而忽視實(shí)際操作能力,因而,很難從總體上看出一個(gè)學(xué)生的主要優(yōu)勢(shì)與不足。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)理論,可以較好地解決這一問(wèn)題。模糊數(shù)學(xué)中的綜合評(píng)判方法是一個(gè)能夠比較客觀反映實(shí)際情況,科學(xué)、全面、準(zhǔn)確而簡(jiǎn)便易行的定量分析方法。為此,本文將首先確定高校學(xué)生應(yīng)具備的基本素質(zhì),進(jìn)而建立素質(zhì)指標(biāo)體系,并對(duì)大學(xué)生綜合素質(zhì)進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià),而后再根據(jù)模糊評(píng)判結(jié)果建立評(píng)價(jià)大學(xué)生綜合素質(zhì)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。一、大學(xué)生綜合素質(zhì)的模糊數(shù)學(xué)評(píng)判首先建立大學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)

6、指標(biāo)體系2。在建立大學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí),按照教育要與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)緊密結(jié)合,大學(xué)生要適應(yīng)社會(huì)的指導(dǎo)方向,本著主導(dǎo)性(對(duì)綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)具有重大影響,能夠正確反映大學(xué)生素質(zhì)的各個(gè)方面,有較強(qiáng)的代表性)、科學(xué)合理性(其量化和取值盡可能科學(xué)合理,使評(píng)價(jià)結(jié)果有較強(qiáng)的權(quán)威性和可比性)和實(shí)用性(與社會(huì)用人機(jī)制和需求接軌,為社會(huì)所接受)的原則,同時(shí)兼顧全面完整性,選取思想政治素質(zhì)、學(xué)習(xí)素質(zhì)、實(shí)踐創(chuàng)新素質(zhì)及身心素質(zhì)作為評(píng)價(jià)大學(xué)生綜合素質(zhì)的代表指標(biāo)。而且,在這四個(gè)指標(biāo)的每一指標(biāo)下層次分明地建立了亞指標(biāo),實(shí)現(xiàn)收稿日期:2004-02-28作者簡(jiǎn)介:商姚(1975-),女,四川大學(xué)政治學(xué)院碩士研究生,主要從事思想政

7、治教育研究。88西華大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)2005年二級(jí)模糊綜合評(píng)判。建立評(píng)價(jià)因素集UU=U1,U2,U3,U4=思想政治素質(zhì)、學(xué)習(xí)素質(zhì)、實(shí)踐U4=U41,U42,U43,U44=健康狀況、課外鍛煉狀況、人際關(guān)系、適應(yīng)能力建立評(píng)價(jià)集VV=V1,V2,V3,V4,V5=好,較好,一般,及格,創(chuàng)新素質(zhì)、身心素質(zhì)。思想政治素質(zhì)、學(xué)習(xí)素質(zhì)、實(shí)踐創(chuàng)新素質(zhì)、身心素質(zhì)又分別包含下列因素:U1=U11,U12,U13,U14=政治修養(yǎng)、思想道德修差,五個(gè)評(píng)語(yǔ)的分值分別是W=95,85,75,60,45。確定權(quán)重常用的方法有:德?tīng)柗品?、專家調(diào)查法、層次分析法3?？紤]到評(píng)價(jià)指標(biāo)的科學(xué)性、客觀性、針對(duì)性、可操作

8、性等特點(diǎn),采用專家調(diào)查法確定權(quán)重M。表1是通過(guò)專家調(diào)查法獲取的各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。養(yǎng)、學(xué)風(fēng)表現(xiàn)、遵紀(jì)守法表現(xiàn)U2=U21,U22=學(xué)習(xí)努力程度、考試成績(jī)U3=U31,U32,U33=實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、組織協(xié)調(diào)能力U10.217U11U12U13U14U21表1評(píng)價(jià)素質(zhì)各因素權(quán)重表U20.510U22U31U30.165U32U33U41U42U40.108U43U44利用矩陣M表示一級(jí)權(quán)重:M1=M11,M12,M13,M14=01315,01346,01225,01114M2=M21,M22=01234,01766M3=M31,M32,M33=01401,01255,01344M4=M41,

9、M42,M43,M44=01178,01,01193K。其次,通過(guò)多級(jí)模糊變換,M1R1223R3M4R0119101346013100106601500015360130301129012000111801244012030106201000010810148201047010000105901=01217,01510,01165,01108利用矩陣NN=N1,N2=01,01165,01108。確定隸屬函數(shù)的方法是多種多樣的,。本文采用請(qǐng)?jiān)u審小組打分的方式得到各因素的隸屬函數(shù),進(jìn)而得到評(píng)判矩陣。下面的R為某學(xué)生定性指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣,分別對(duì)應(yīng)思想政治素質(zhì)、學(xué)習(xí)素質(zhì)、實(shí)踐創(chuàng)新素質(zhì)、身心素質(zhì)。010

10、66R1=0135301157011150125101375015090102201142R4=010000107501642014130146001450016520150001371014910108301273010210112201198011020130501289010970112501072011020154901483010480116801024011010107801016010000100001000010230123001065017100152401070010310100001010101048010000101037012210111101276014460116

11、60107901033由獲得的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)K,可得到該學(xué)生綜合指標(biāo)對(duì)應(yīng)的成績(jī)得分y=KW=82.8。以上建立了一對(duì)X向量與y值的一一對(duì)應(yīng),如果獲得1000名學(xué)生的評(píng)判矩陣R,利用相應(yīng)的權(quán)重就可以建立1000對(duì)X向量與y值的一一對(duì)應(yīng)?？梢?jiàn)利用模糊數(shù)學(xué)原理可以對(duì)一個(gè)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。雖然該模型的權(quán)重是通過(guò)專家調(diào)查法獲得的,但仍然具有一定的片面性,如果引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開放性,讓網(wǎng)絡(luò)自由地調(diào)整權(quán)值和閾值,可獲得更好的效果。具體來(lái)說(shuō),以模糊評(píng)判的結(jié)果為基礎(chǔ),把獲得的1000對(duì)或更多的X向量與y值作為樣本對(duì),作為教師值來(lái)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò),同時(shí)也引入一些非專家評(píng)定的X向量與y值(不是通過(guò)模糊變換獲得)作為教師值

12、來(lái)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。這樣獲得的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型保留了大部分模糊數(shù)學(xué)評(píng)判的結(jié)果,同時(shí)又超越了單純的模糊數(shù)學(xué)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),具有更多的彈性和合理性。R2=R3=013840110201199012730136901首先,通過(guò)模糊關(guān)系合成,得13個(gè)亞指標(biāo)的分值為:X=x11,x12,x13,x14,x21,x22,x31,x32,x33,x41,x42,x43,x44T=R1R2R3R二、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型所謂BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是非線性變換單元組成的前饋網(wǎng)絡(luò),它的學(xué)習(xí)算法稱為反向傳輸算法(Back-Propagation)。1989年,RobertHechtNielson證明了對(duì)于任何在閉區(qū)間內(nèi)W=80128,83175,

13、81157,77166,86154,87150,87145,87125,69134,78149,57193,66153,72119T的一個(gè)連續(xù)函數(shù)都可以用一個(gè)隱層的BP網(wǎng)絡(luò)來(lái)逼近,因而一個(gè)三層BP網(wǎng)絡(luò)可以完成n維到m維的映照4。鑒于此,采用三層前饋網(wǎng)絡(luò),圖1是建立的三層前饋網(wǎng)絡(luò)模型,由輸?shù)?期商姚等:以模糊評(píng)判為基礎(chǔ)的大學(xué)生素質(zhì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型89入層、隱層、輸出層組成。輸入層有十三個(gè)神經(jīng)元,分別是政治修養(yǎng)、思想道德修養(yǎng)、學(xué)風(fēng)表現(xiàn)、遵紀(jì)守法表現(xiàn)、學(xué)習(xí)努力程度、考試成績(jī)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、組織協(xié)調(diào)能力、健康狀況、課外鍛煉狀況、人際關(guān)系、適應(yīng)能力的得分(模糊數(shù)學(xué)模型中的X向量);輸出層有一個(gè)神經(jīng)

14、元(模糊數(shù)學(xué)模型中的y值),代表通過(guò)二級(jí)綜合評(píng)判的得分;隱層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)通過(guò)參考公式n1=n+m+a確定(n1為隱單元數(shù),n為輸入BP算法屬于學(xué)習(xí)律,是一種有教師的學(xué)習(xí)算法,若輸入學(xué)習(xí)樣本為p個(gè),x1,x2,xp,已知與其對(duì)應(yīng)的教師為t1,t2,tp學(xué)習(xí)算法是用實(shí)際的輸出y1,y2,yp與t1,t,t的誤差來(lái)修改其連接權(quán)和閾值,使y與要求的t2pii盡可能接近。本文采用梯度算法來(lái)修改其連接權(quán)和閾值。作者基于以上分析編制了BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練程序,該程序框圖見(jiàn)圖2。神經(jīng)元數(shù),m為輸出神經(jīng)元數(shù),a為110之間的常數(shù)),這里選擇隱層神經(jīng)元數(shù)是13。圖1三層BP網(wǎng)絡(luò)模型由于輸入數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)離0的區(qū)域里學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)習(xí)

15、收斂速度慢,因此將輸入輸出的數(shù)據(jù)規(guī)范化。設(shè)xmax和xmin分別代表每組神經(jīng)元的最大值和最小值,則相應(yīng)規(guī)范化的變x=×01598+01001,xmax-xmin圖2BP算法程序框圖隨機(jī)利用1000個(gè)模糊評(píng)判建立的樣本對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí),并引入100對(duì)非模糊評(píng)判獲得的樣本對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。利用上面算例的X樣本輸入網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)得出該學(xué)生的綜合素質(zhì)是80.6,與模糊評(píng)判結(jié)果82.8的誤差是2.6%,利用多對(duì)樣本進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)其與模糊評(píng)判的結(jié)果一般在6%以內(nèi),表明該網(wǎng)絡(luò)有一定的可靠性。在0.001,0.599之間,的聯(lián)系并不減少,。輸入矢量為x=(x0x1x2x=(x0x1x2x12)T;y=(y0)T。輸入層和隱層之間權(quán)重為Wij,閾值為j,隱層與輸出層之間權(quán)重為Wj,0,閾值為0,如令x13=-1,x13=-1,j=W13,j,0=W13,0,則各層神經(jīng)元的輸出滿足:y0=f(6Wj,0xj)j=0三、結(jié)束語(yǔ)利用模糊評(píng)判結(jié)果建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),能夠較好地反映模糊評(píng)判的結(jié)果,同時(shí)又具有比模糊評(píng)判更強(qiáng)的非線性映13xj=f(6