基于ISM法的关于大学生基本素质发展问题系统工程设计.doc

1、目录1.引言22课程设计详解32.1案例背景32.2分析问题42.2.1 ISM解释结构模型叙述62.2.2解决该问题的调查问卷62.2.3系统要素方案集的构成72.3解决问题72.3.1 ISM建模方法规范方法72.3.2 ISM建模方法实用方法102.4问题求解122.4.1求解结构模型的规范方法142.4.2求解结构模型的实用方法183、结论223.1结果分析223.2设计结论224、参考文献25基于ISM方法的大学生基本素质发展问题系统分析1.引言目前高校普遍存在大学生价值观念混乱、知识层面狭窄、文化底蕴薄弱、自主创新意识淡薄、身心磨砺欠缺等问题，必须通过加强与改进大学生思想政治教育、

2、增强和扩展大学生文化底蕴、培养和提升大学生专业技术能力、引导和鼓励大学生产生创新实践意识、了解和关怀大学生身心健康等途径，全面提高大学生的综合素质。在知识经济全球化的大背景下，科技、经济和人才的竞争也是愈演愈烈的。大部分大学生政治立场明确，他们热爱祖国，热爱人民，具有良好的道德情操和诚信、公平、团结的美好品质，在现代化建设中具有先进的时代意识。但现今信息资讯越来越丰富，社会的导向具有全局性的作用，必须将教育发展摆在首要地位，坚定不移的实施科教兴国战略，因此加快推进大学生素质教育，显得十分重要和紧迫。本文利用所学系统工程知识，从影响大学生素质的关键因素分析，建立ISM模型，分析模型，最后得出解决

3、大学生整体素质发展问题的方案。 次设计的目的是应用MATLAB计算机应用软件的程序设计快速实现解释结构模型方法解释大学生综合素质发展问题的算法，使我们对系统工程解决社会经济等复杂性、系统性问题需要计算机的支持获得深刻的理解，进而懂得计算机应用的重要性！强化计算机实际应用能力。选择MATLAB的原因为：MATLAB应用软件是由美国Math Worka 公司20世纪80年代中期推出的数学软件，是“Matric Laboratory”的缩写，意思是“矩阵实验室”，它优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力对于ISM的分析方法求解大城市公共交通优化问题提供了强大技术后台。近年来，Matlab已经发展成

4、为多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。在欧美的高校和研究机构，MATLAB是一种非常流行的计算机语言。通过课程设计使我们深入了解什么是大学生综合素质发展问题的优化设计，并掌握解决问题的基本方法，为今后走向工作岗位从事相关工作打下一定基础，是理论和实践的有效结合。2课程设计详解2.1案例背景加强大学生的素质教育，提高大学生的基本素质，既是社会发展、人的全面发展的核心，也是大学生完成历史使命，实现成才目标、顺利就业的基础和保障。随着我国市场经济的发展，高等教育的大众化，大学毕业生逐年增多。2010年即将毕业的大学生达631万，去年累计未就业的有250万之多。大学生就业难已成为社会的热点问题，

5、直接影响着社会的稳定。许多人认为“就业难”是高校扩招的必然结果，事实上，原因并不单纯是扩招的问题，与大学生的基本素质也密切相关。用人单位在人才需求上普遍重视大学生的基本素质和发展潜能，譬如学习能力、团队精神、诚信程度、沟通能力、道德修养等。包尔泉等在打造大学生就业力途径探索中也指出：目前，用人单位喜欢具备良好的思想政治，知识面广，专业基础扎实，适应能力强，具有创造意识和创新精神，较强的组织协调能力，富有合作精神，拥有健康体魄的大学生。然而，根据国内著名用人单位对高校毕业生素质的反馈，高校现阶段的人才培养模式与社会需求之间存在很大距离，当代大学生的基本素质在一定程度上并不能满足用人单位的需求。理

6、论界关于大学生基本素质的研究有很多。李军华、孙志伟（2005）等认为，所谓素质，是人们的先天自然因素和后天的社会因素的一系列自然特点、知识技能、行为习惯、文化涵养、品质特征的有机结合。李秀梅（1999）在当代大学生应具备的基本素质文章中，从国家需求的角度出发，将大学生看作是跨世纪的高素质公民，是一种高层次的人力资源，把当代大学生的基本素质分为：政治素质、思想道德素质、人文素质、竞争素质、心理素质、法律意识和法律观念。王俊卿（2000）在当代大学生应具有的能力与素质的调研报告中，认为21世纪所需的人才必须具备五种能力：处理信息的能力、处理人际关系的能力、系统看待事物的能力、处理好人与资源关系的能

7、力、运用技术的能力，并以这五种能力为依据把当代大学生应具有的基本素质分为：政治素质、思想道德素质、人文素质、良好的的心理素质和身体素质、创造性素质。后来他又在此基础上将大学生应具备的能力拓展为自学能力、创新能力、组织协调协作能力等。孙一冰（2009）在关于加强大学生文化素质教育的探索一文中根据当代社会对人才的知识、能力、素质的要求，将人才的素质概况为道德素质、文化素质、业务素质、身心素质四个方面，并从这四个方面提出了一些操作性较强的建议。但这种分类主要是针对工科学生，并且没有考虑到目前用人单位较重视的创新能力、团队精神等。这些文献都是站在理论的角度，并没有针对用人单位的需求对大学生基本素质状况

8、进行具体的调查。也有一些对大学生基本素质的专门调查，龙武安等（2006）对四川省师范大学生思想道德状况的调查研究，对该校学生思想道德状况进行了较为全面的分析，主要针对的是大学生在思想道德、学习状态、个人诚信和法律意识、心理等方面呈现的特点，认为思想道德素质对大学生成长和就业有着重要的作用。朱丽（2006）主要对当代大学生教育状况、人格发展特点、综合素质现状、成长外在环境等进行了调查与研究，分析出大学生优良和不良素质的现状并进行原因剖析。但其调查的重点主要是学生的自我认识。其他的调查大多是针对大学生思想道德素质，还有一些是从用人单位角度出发，对用人单位对大学生的期望与要求进行了调查与分析。基于此

9、，我们综合多方的资料研究，针对当前社会和用人单位对大学生基本素质的需求，并在一些学者对大学生基本素质的分类的基础上，对大学生应具备的基本素质进行了重新归类，把当代大学生的基本素质分为三个方面：思想道德素质、科学文化素质、能力素质，并围绕这三个方面分别设计了问题对延安大学本科生的基本素质状况进行了调查，希望从中发现问题，提出合理化建议。2.2分析问题高校的教育工作对培养一代有理想、有道德、有文化、有纪律的跨世纪人才、全面提高大学生的基本素质有着重要的意义，为社会培养并输送“适销对路”的人才是高校的主要职能之一，也是高校的生存之本。毕业生就业状况是检验高校教育质量的试金石，而毕业生的就业状况除了与

10、经济社会发展所能提供就业机会的总量和结构有关外，还与学生自身的基本素质满足社会需求的程度密切相关。在身体素质方面，当代大学生已经具备了一定的体育基础，但是缺乏科学方法和科学理论的指导，导致大学生无法进行正确的体育锻炼。在政治素质方面，大部分大学生政治立场明确，他们热爱祖国，热爱人民，拥护中国共产党的领导。在思想道德素质方面，大学生总体上是积极进步的，自主自立意识较强， 注重个性发展并日益活跃，整体上思想道德水平较高。大部分的学生都认为诚信非常重要；将近一半的学生表示愿意服务大西北和不发达地区、基层。但急功近利观念依然在一小部分学生中存在，有一些学生受社会不良风气影响， 国家和集体观念淡薄，责任

11、意识弱化。在科学文化素质方面，学生普遍对自身的专业知识掌握不自信，专业技能偏低。67%的学生认为自己对专业知识的掌握不够扎实，仅可以应付考试；只有9%的学生认为自己全面掌握了专业知识并有所延伸；获得四、六级证书和计算机证书的均不足40%；获得职业资格证书的不足15%。在能力素质方面，在被问及实践与动手能力方面时，79%的学生认为自己实践能力较好，这说明本校学生存在理论与实践脱节现象，且这种现象在文科学生中表现更为明显。在创新能力方面，44%的学生认为自己平时想法挺多，但并不是全部可行，26%的在生活当中偶尔会有一些小花样，创新的想法挺多，但付诸实施的并不多，另外21%的学生认为自己的创新能力有

12、待进一步提高。总的来说，大多数的学生有一定的创新精神，但是创新能力偏低；大部分学生比较注重团队精神和大局意识，能够客观的看待和分析问题；学习能力强；有94%的学生认为自己的沟通能力尚可满足用人单位需求；有82%的学生对自己的人际交往能力表示满意；37%的大学生认为自己的适应能力很低。在心理素质方面，当代大学生心理素质普遍不高，他们在突发事件中缺乏冷静思考和安全意识，理想与现实过大差距，抗压能力不强。在法律素质方面，有研究表明，改革开放以来，大学生违法犯罪现象明显增多，占社会形势犯罪的比例持续上升。大学生缺乏从整体上准确理解和把握现代法治的基本精神，虽然有感性法律意识，但是缺乏理性法律意识，有被

13、动法律意识，欠缺主动法律意识。当代大学生整体上能力素质尚可，但是并不突出。其中文科学生人际交往能力、沟通协调能力的平均水平都高于理科学生，但创新能力明显偏低。这说明，在能力素质方面，文科学生和理科学生存在一定差别。用人单位对所有要素的回答中“非常重视”与“比较重视”的比重越来越大，表现出一种重视基本素质的趋势。在用人单位重视的要素中，专业基础知识、思想道德修养、应变能力、团队合作意识、学习能力中，超过50%的用人单位对这些因素表示“非常重视”，而责任意识和团队合作能力更是成为用人单位最看重的因素。这说明，目前用人单位的招聘目标正趋于理性化。332.2.1 ISM解释结构模型叙述解释结构模型法（

14、Interpretative Structural Modeling ISM）是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法，能够利用系统要素之间已知的零乱关系，用于分析复杂系统要素间关联结构，揭示出系统内部结构。解释结构模型基本步骤如下：（1）建立系统要素关系表；（2）根据系统要素关系表，作相应有向图，并建立邻接矩阵；（3）通过矩阵运算求出该系统的可达矩阵 M ；（4）对可达矩阵 M 进行区域分解和级间分解；（5）建立系统结构模型。系统结构的矩阵表达：(1)邻接矩阵：表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的矩阵。(2)可达矩阵：表示系统要素间任意次传递性二元关系或有向图上两个节点之间通过任意长的路

15、径可以到达的情况。可达矩阵的计算：（1）邻接矩阵+单位矩阵=新矩阵 即 A+ I= A+I （2）依次运算：(A+I)1 (A+I)2 (A+I)3 (A+I)r-1 =(A+I)r =M即当(A+I)r-1 =(A+I)r 时，矩阵(A+I)r-1就是可达矩阵其中运算中用到的布尔代数法则为：0+0=0，0+1=1，1+1=100=0，10=0，11=1 建立递阶结构模型的规范方法：建立反映系统问题要素间层次关系的递阶结构模型，在可达矩阵的基础上进行，一般要经过区域划分、级位划分、骨架矩阵提取和多级递阶有向图绘制等四个阶段。 2.2.2解决该问题的调查问卷调查问卷见附录一。2.2.3系统要素方

16、案集的构成表2.1系统方案集的构成要素要素编号要素名称1身体素质2政治素质3思想道德素质4科学文化素质5能力素质6创新能力7竞争素质8心理素质9法律素质影响大学生基本素质的因素很多，根据实际情况和参考资料进行相应的分析，对优化措施进行归纳和总结，其构成要素见表2.1。2.3解决问题2.3.1 ISM建模方法规范方法1、区域划分区域划分即将系统的构成要素集合，分割成关于给定二元关系的相互独立的区域的过程。 首先以可达矩阵M为基础，划分与要素Si（i = 1，2，n）相关联的系统要素的类型（如可达集、先行集等），并找出在整个系统（所有要素集合S）中有明显特征的要素。 有关要素集合的定义如下： 达集

17、R(Si) ：在可达矩阵或有向图中，由Si可到达的诸要素所构成的集合，记为R（Si）。先行集A(Si) ：在可达矩阵或有向图中，可到达Si的诸要素所构成的集合，记为A（Si）。共同集C(Si)：可达集和先行集的共同部分，即交集，记为C (Si);系统要素Si的可达集R(Si) 、先行集A (Si) 、共同集C(Si)之间的关系如图3.1所示： SiA(Si)C(Si)R(Si)图2.1 系统要素关系图起始集B(S)和终止集E(S)：起始集：是在S中只到达其他要素而不被其他要素到达的要素所构成的集合，记为B（S）。 B（S）中的要素在有向图中只有箭线流出，而无箭线流入，是系统的输入要素。 判断方

18、法：当C(Si)= A (Si) 时， Si即是起始集的元素。终止集：当C(Si)= R (Si) 时， Si即是终止集的元素。得到以上特征集后判断系统要素集合S是否可分割方法有两种：（1）判断起始集B(S)中的要素及其可达集R(Si) 要素能否分割；（2）判断终止集E (S)中的要素及其先行集A (Si)要素能否分割；重点介绍利用起始集进行判断的方法：利用起始集B（S）判断区域能否划分的规则如下：在B（S）中任取两个要素bu、bv：如果R（bu） R（bv），则bu 、bv及R（bu）、 R（bv）中的要素属同一区域。若对所有u和v均有此结果（均不为空集），则区域不可分。如果R（bu） R（

19、bv）=，则bu、bv及R（bu）、 R（bv）中的要素不属同一区域，系统要素集合S至少可被划分为两个相对独立的区域。区域划分的结果可记为：（S）=P1，P2，Pk，Pm 。其中Pk为第k个相对独立区域的要素集合。相应的经过区域划分后的可达矩阵变为块对角矩阵，记作M（P）。2、级位划分区域内的级位划分，即确定某区域内各要素所处层次地位的过程。这是建立多级递阶结构模型的关键工作。设P是由区域划分得到的某区域要素集合，若用L1，L2，L表示从高到低的各级要素集合（其中 为最大级位数），则级位划分的结果可写出： （P）=L1，L2 ，L 。级位划分的基本做法是：找出整个系统要素集合的最高级要素（终止

20、集要素）后，可将它们去掉，再求剩余要素集合（形成部分图）的最高级要素，依次类推，直到确定出最低一级要素集合（即L ）。即找到共同集等于可达集的要素，C(Si)=R(Si3、提取骨架矩阵提取骨架矩阵，是通过对可达矩阵M（L）的缩约和检出，建立起M（L）的最小实现矩阵，即骨架矩阵A。这里的骨架矩阵，也即为M的最小实现多级递阶结构矩阵。对经过区域和级位划分后的可达矩阵M（L）的缩检共分三步，即：（1）查各层次中的强连接要素，建立可达矩阵M（L）的缩减矩阵M(L) （2）去掉M(L)中已具有邻接二元关系的要素间的超级二元关系，得到经进一步简化后的新矩阵M(L)。（3）进一步去掉M（L）中自身到达的二元

21、关系，即减去单位矩阵，将M （L）主对角线上的“1”全变为“0”，得到经简化后具有最小二元关系个数的骨架矩阵A。4、绘制多节递阶有向图根据骨架矩阵A ，绘制出多级递阶有向图D（A），即建立系统要素的递阶结构模型。绘图一般分为如下三步：1.分区域从上到下逐级排列系统构成要素。2.同级加入被删除的与某要素有强连接关系的要素（如例1中与S4强连接的 S6），及表征它们相互关系的有向弧。3.按A所示的邻接二元关系，用级间有向弧连接成有向图D(A)以可达矩阵M为基础，以矩阵变换为主线的递阶结构模型的建立过程：区域下三角块三角区域块三角M M（P ） M（L） M(L) M（L） A D（A）去掉自身关系

22、剔除超级关系强链接要素缩减级位划分区域划分 绘图2.3.2 ISM建模方法实用方法在系统结构不十分复杂的情况下，可以采用简便的方法来建模。主要过程：1.判定二元关系，建立可达矩阵及其缩减矩阵在问题确定后，相关人员根据问题要素绘制方格图，直观地确定各要素之间的二元关系，并在两要素交汇处用不同符号加以标示。再由逻辑推断出要素间各次递推的二元关系，用加括号的符号注在图上。最后，加入单位矩阵，建立起可达矩阵。例如图3.2：2415637图2.2 有向图其中：A列要素对行要素有直接影响； V行要素对列要素有直接影响； X行列两要素相互影响； （）逻辑推断递推关系。（A）S1S2AS3S4S5S6S7(A

23、)XVV(V)(V)A由方格图可以得到矩阵如下： S1S2AS3S4S5S6S7(A)XVV(V)(V)A可达矩阵 M=S1S2S3S4S5S6S71100001001101000100000100001000S0S00100110100011110S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7S2S3S4S5S6S72.对可达矩阵的缩减矩阵进行层次化处理删除强连接的要素，得到缩减矩阵；对缩减矩阵进行重排，按每行“1”元素的多少，由少到多顺序排列，调整行和列；在新矩阵中，从左上角到右下角，依次分解出最大阶数的单位矩阵，并加注方框。每个方框就表示一个层次。3.绘制多级递阶有向图先把所有要素按已有层次排

24、列，然后按照M中两方框交汇处的“1”元素，画出不同层次要素间直接联系的有向弧，得到多级递阶有向图。2.4问题求解邻接矩阵 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 S2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 S3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 S4 0 0 0 0 1 0 0 0 0 A= S5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 S6 0 0 0 1 0 0 0 0 0 S7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 S9 0 0 0 0 0 0 0 0 0系统中这9个要素是有机的联系在一起的，而这

25、些要素之间又是相互影响的，将这种影响关系用矩阵，及邻接矩阵来表示。矩阵的元素sij=1表示要素si对sj有直接影响，否则sij=0。在对本问题的系统分析中，建立邻接矩阵如上所示。根据系统要素建立的邻接矩阵，使用MATLAB编程求出可达矩阵和级别划分矩阵。程序见附录，运行截图见图2.5. S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 S2 0 1 0 0 0 0 1 0 0 S3 0 0 1 0 1 0 0 0 0 S4 0 0 0 1 1 0 0 0 0 A+I= S5 0 0 0 0 1 0 0 1 1 S6 0 0 0 1 0 1 0 0

26、0 S7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 S8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 S9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 S2 0 1 0 0 0 0 1 0 0 S3 0 0 1 0 1 0 0 1 1 S4 0 0 0 1 1 0 0 1 1 S5 0 0 0 0 1 0 0 1 1 S6 0 0 0 1 1 1 0 0 0 S7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 S8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 S9 0 0 0 0 0 0 0 0 1(A+I)2 =(A+I)*(A+I)=

27、经过计算(A+I)3=(A+I)4 所以r=3，即最大传递次数为3可达矩阵为： S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 S2 0 1 0 0 0 0 1 0 0 S3 0 0 1 0 1 0 0 1 1 S4 0 0 0 1 1 0 0 1 1 S5 0 0 0 0 1 0 0 1 1 S6 0 0 0 1 1 1 0 0 0 S7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 S8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 S9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 M= 2.4.1求解结构模型的规范方法1、区域划分表2.2区域划分表SIR(SI) A(

28、SI)C(SI)B(SI)11、2、3、5、7、8、911122、71、2233、5、8、91、3344、5、8、9、4、6455、8、9、1、3、4、5、6、564、5、6、8、9、666771、2、7、788、9、1、3、4、5、6、88991、3、4、5、6、8、9、9因为B（S）=S1,、S6，且有R(S1)R(S6)=S1 S2 S3 S5 S7 S8 S9S4 S5 S6 S8 S9 .所以他们属于同一区域。 即：（S）=P=S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 这时的可达矩阵为： S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S1 1 1 1 0 1 0

29、1 1 1 S2 0 1 0 0 0 0 1 0 0 S3 0 0 1 0 1 0 0 1 1 S4 0 0 0 1 1 0 0 1 1 S5 0 0 0 0 1 0 0 1 1 S6 0 0 0 1 1 1 0 0 0 S7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 S8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 S9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 M(P)=2、级位划分设P是由区域划分得到的某区域要素集合，若用L1，L2，L表示从高到低的各级要素集合（其中 为最大级位数），则级位划分的结果可写出： （P）=L1，L2 ，L 。级位划分的基本做法是：找出整个系统要素集合的最高级要素（终止集要素）后

30、，可将它们去掉，再求剩余要素集合（形成部分图）的最高级要素，依次类推，直到确定出最低一级要素集合（即L ）。即找到共同集等于可达集的要素，C(Si)=R(Si对面可达矩阵级位划分的结果为（P）=L1 L2 L3 L4 L5 =S7 S9S2 S5S3 S4S1 S6，集体过程见表2.3。表2.3级位划分表要素集合SIR(SI)A(SI)C(SI)C(SI)=R(SI)(P)P-L01234567891、2、3、5、7、8、92、73、5、8、94、5、8、95、8、94、5、6、8、978、9911、21、34、61、3、4、5、661、2、71、3、4、5、6、81、3、4、5、6、8、91

31、2345678979L1=S7 S9P-L0-L112345681、2、3、5、8、923、5、84、5、85、84、5、6、8811、21、34、61、3、4、5、661、3、4、5、6、8123456828L2=S2 S8P-L0-L1-L2134561、3、53、54、554、5、611、3、4、61、3、4、5、661、34565L3=S5P-L0-L1-L2-L313461、3344、611、34、66134634L4=S3S4P-L0-L1-L2-L3-L41616161616L5=S1 S63、提取骨架矩阵A= M”(L)-1= 7 9 2 8 5 3 4 1 67 0 0 0

32、0 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 0 0 0 08 0 1 0 0 0 0 0 0 05 0 1 0 1 0 0 0 0 03 0 1 0 1 1 0 0 0 04 0 1 0 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 0 0 06 0 1 0 1 1 0 1 0 0 4、绘制多级递阶有向图根据股价图绘制多层递接有向图，如图2.3所示。第五级第四级第一级第二级第三级图2.3多级递阶有向图2.4.2求解结构模型的实用方法1、绘制方格图，判断二元关系，建立可达矩阵及其缩减矩阵。(V)(V)VVVS1VS2(V)(V)VS3(V)(V)A

33、VS4VV(A)S5(V)(V)S6S7VS8S9注：A表示列要素对行要素有直接影响，V表示行要素直接影响列要素，带（）表示间接影2、对可达矩阵的缩减矩阵进行处理 S7 S9 S2 S8 S5 S3 S4 S6 S1S7 1 0 0 0 0 0 0 0 0 S9 0 1 0 0 0 0 0 0 0 S2 1 0 1 0 0 0 0 0 0S8 0 1 0 1 0 0 0 0 0S5 0 1 0 0 1 0 0 0 0S3 0 1 0 0 1 1 0 0 0S4 0 1 0 0 1 0 1 0 0S6 0 1 0 0 1 0 1 1 0S1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 M(L)=可见可达矩阵可划分为五个层次，分别是：S7和S9属于第一层次；S2和S8属于第二层次；S5属于第三层次；S4 和S3属于第四层次；S6和S1属于第五层次。 3、根据M（