系統(tǒng)工程中“層次分析法”的教學(xué)探討

黃勇 張慧明 付威

摘 要： 系統(tǒng)工程是管理類學(xué)科的專業(yè)課程，是一門抽象且不斷發(fā)展的課程，理論性和實踐性很強。如何將枯燥的理論形象生動地展示在學(xué)生面前，將理論和實踐很好地結(jié)合在一起，循序漸進(jìn)、由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生理解和運用，學(xué)以致用是教育工作者一直努力和探索的方向。層次分析法是系統(tǒng)工程里一種常用且很重要的評價方法，本文以層次分析法為例，對其教學(xué)方法加以探討。

關(guān)鍵詞： 系統(tǒng)工程 層次分析法 教學(xué)方法

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP）是美國運籌學(xué)家薩迪教授（Thomas L.Saaty）于20世紀(jì)70年代中期提出的一種將定性分析與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法[1]。它將一個抽象的問題，根據(jù)要實現(xiàn)的目標(biāo)和實現(xiàn)目標(biāo)的各種手段，建立直觀的層次結(jié)構(gòu)模型和判斷矩陣，再用定量的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，根據(jù)計算結(jié)果擇優(yōu)選擇方案的過程。層次分析法的難點在于層次模型和判斷矩陣的建立，建立的判斷矩陣需要通過一致性檢驗。否則需要對判斷矩陣進(jìn)行修正，直到通過檢驗為止。

對于該課程中理論內(nèi)容的學(xué)習(xí)，同學(xué)們普遍感覺枯燥、乏味、迷茫且有難度，課本中所舉實例大多“高大上”，距離現(xiàn)實生活遙遠(yuǎn)，空闊，容易失去學(xué)習(xí)興趣[2]。教師要努力在教授理論知識的基礎(chǔ)上，增強課堂的趣味性和活力性。由于該課程的強實踐性，建議增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，布置相宜的題目，在教師的指導(dǎo)下同學(xué)們共同參與，鼓勵提出新問題，老師和同學(xué)們共同探討，在學(xué)習(xí)中找到解決問題的方式方法，在糾錯和被糾錯的學(xué)習(xí)中領(lǐng)悟和熟悉各種方法的運用。

一、明確教學(xué)目標(biāo)，對課堂教學(xué)進(jìn)行合理設(shè)計

層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的綜合性方法，既要求學(xué)生能夠進(jìn)行定性思考，又要求學(xué)生能夠進(jìn)行定量的計算，對學(xué)生素質(zhì)提出了很高的要求[3]。課堂的設(shè)計應(yīng)該分為理論講解和實踐應(yīng)用兩大模塊。

對于理論部分學(xué)習(xí)，要抓住學(xué)生的注意點，在課堂中穿插一些實時、普遍關(guān)心的話題作為實例。比如：面對幾套條件不同的公寓，如何利用層次分析法建立模型和判斷矩陣，選出最適合自己的租住地?；蛘邔砭蜆I(yè)，面對五花八門的就業(yè)單位，如何根據(jù)職場環(huán)境、地理位置、發(fā)展前景等，根據(jù)自己的就業(yè)能力和需求，選擇最適合自己的就業(yè)單位，等等。對數(shù)學(xué)模型及其求解方法要重點精講，讓大部分同學(xué)都能聽懂，為后面的舉例運用奠定基礎(chǔ)。有了理論基礎(chǔ)，第二模塊的實踐運用便水到渠成，找一些典型案例進(jìn)行剖析，步步緊扣，舉一反三，實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合。最后，為了實現(xiàn)知識的傳遞和轉(zhuǎn)化，教師可設(shè)置一些題目在課后完成，在規(guī)定的時間內(nèi)獨立分析，然后在班級里展開討論。

二、層次分析法理論的運用

應(yīng)用層次分析法解決問題的思路：第一，把要解決的問題分層系列化，簡單直觀；第二，根據(jù)模型中每一層次因素兩兩比較的相對重要性建立判斷矩陣，依據(jù)人們對客觀現(xiàn)實的判斷，一般用1至9標(biāo)度法定量表示，再用數(shù)學(xué)方法計算出判斷矩陣中各因素的相對重要性權(quán)值；第三，計算方案層相對于目標(biāo)層的綜合權(quán)重值，對綜合權(quán)重值進(jìn)行排序，以此作為評價和選擇方案的依據(jù)。假設(shè)某人考研需要租一套學(xué)?；蛑苓叺姆孔颖阌趯W(xué)習(xí)，下面以租房為例講解層次分析法的應(yīng)用。

設(shè)總目標(biāo)（用A表示）是租到一套較滿意的房屋。準(zhǔn)則層用（C表示）是為實現(xiàn)總目標(biāo)的各項評價標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)則，準(zhǔn)則層綜合考慮學(xué)生現(xiàn)有的需求，設(shè)定有三個準(zhǔn)則：①距離（C■）；②舒適性（C■）；③價格（C■）。方案層（用P表示）是解決問題的備選方案，根據(jù)房屋設(shè)施的齊全、位置優(yōu)劣和成本高低等條件可供選擇的房源有三處，那么方案就是三個。房屋1（P■）位于校內(nèi)，位置好，房屋舊，設(shè)施基本齊全偏舊，價格偏高；房屋2（P■）位于校園內(nèi)，位置稍遠(yuǎn)，房屋半新，設(shè)施比較齊全半新，價格高；房屋3（P■）位于校園外圍，位置遠(yuǎn)，房屋較新，設(shè)施齊全半新，房間大，價格偏低。根據(jù)以上信息建立完全結(jié)構(gòu)層次模型，然后建立各層次判斷矩陣，選擇和積法計算各判斷矩陣中因素的相對權(quán)重。

A和C關(guān)系矩陣中各因素兩兩比較知：C■/C■=5，C■/C■=3，C■/C■=1/3；以此推算出各因素權(quán)重值為：0.633，0.106和0.261，經(jīng)檢測CR值為0.028，小于0.1，通過驗證。C■和P關(guān)系矩陣中各因素兩兩比較知：P■/P■=3，P■/P■=5，P■/P■=1/3；推算出各因素權(quán)重值為：0.633，0.261和0.106，經(jīng)檢測CR值為0.034，小于0.1，通過驗證。C■和P關(guān)系矩陣中各因素兩兩比較知：P■/P■=1/3，P■/P■=1/5，P■/P■=1/2；推算出各因素權(quán)重值為：0.110，0.309和0.581，經(jīng)檢測CR值為0.001，小于0.1，通過驗證。C■和P關(guān)系矩陣中各因素兩兩比較知：P■/P■=2，P■/P■=1/2，P■/P■=1/3；推算出各因素權(quán)重值為：0.297，0.164和0.539，經(jīng)檢測CR值為0.008，小于0.1，通過驗證。

根據(jù)以上結(jié)果，計算出方案層相對于目標(biāo)層的綜合權(quán)重值，結(jié)果分別為W■=0.490，W■=0.241，W■=0.269。由結(jié)果可知，排在第一位的是房屋1，綜合權(quán)重遠(yuǎn)高于房屋2和房屋3，所以租房的首選方案是房屋1，位置近，交通便利，價格適中。

三、多種方式課外輔導(dǎo)作為補充

要深入透徹地理解和運用理論知識，就需要不斷地進(jìn)行實踐和驗證[5]。學(xué)生要在短短幾個月時間里參與實踐且有成效，題目難度要適宜。教師團(tuán)隊需對現(xiàn)有資源進(jìn)行整合，提供一個可以讓學(xué)生發(fā)揮的平臺，布置相應(yīng)課題，要求學(xué)生獨立思考、分析問題和解決問題。

第一，任課教師可以根據(jù)實際情況，把學(xué)生分為幾個小組，以小組為單位布置題目，要求學(xué)生自己規(guī)劃、設(shè)計、求解，然后帶入課堂上分享、討論。討論是開放式的，不設(shè)標(biāo)準(zhǔn)答案，以思路引導(dǎo)為主，鼓勵發(fā)散性思維的培養(yǎng)，不僅充分調(diào)動課堂氣氛，而且完全的參與性使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，學(xué)到的方法更深刻。第二，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生積極參與到教師團(tuán)隊的各個項目課題中。萬事開頭難，鼓勵學(xué)生踏出第一步，就會有第二步、第三步，等等。系統(tǒng)工程的應(yīng)用已經(jīng)滲入各行各業(yè)的方方面面，可參與性很強，從最小的子系統(tǒng)做起，慢慢深入一個更大系統(tǒng)研究。第三，師生可以共同創(chuàng)新一些子課題，要求學(xué)生作為一項作業(yè)在規(guī)定時間內(nèi)完成。

在實踐的過程中，不斷深入領(lǐng)會理論的運用，也帶動了本專業(yè)相關(guān)課程的關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和熱情。通過實踐性教育，學(xué)生充分體會到系統(tǒng)工程學(xué)科知識，為我們生活和工作帶來的影響和作用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的信心和動力，獲得認(rèn)可和成就感，促使學(xué)生更加熱愛本專業(yè)。

系統(tǒng)工程是一門綜合性的工程技術(shù)，系統(tǒng)工程課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)和建立學(xué)生的系統(tǒng)觀、全局觀和整體最優(yōu)的思維方式。將系統(tǒng)工程的理論和方法應(yīng)用于各行各業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)實踐，不但能夠提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，而且對于他們今后人生目標(biāo)規(guī)劃將起到積極作用。

四、結(jié)語

知識來源于實踐，再運用到實踐中[6]。學(xué)習(xí)的目的不是片面地追求期末考試成績的優(yōu)秀率，而是更好地掌握知識的運用。傳統(tǒng)考核方式是將期末筆試成績作為唯一的參考標(biāo)準(zhǔn)，考核過于片面。建議將系統(tǒng)工程課程考核范圍擴(kuò)大化，將課題討論、項目參與度、實踐評分和大作業(yè)等都納入考核機(jī)制中，占有一定的分量比例，以學(xué)促動，再以動促學(xué)，互相促進(jìn)，共同發(fā)展。系統(tǒng)工程本是一門不斷發(fā)展的綜合性交叉學(xué)科，理論和實踐相輔相成，缺一便不完整。對于不斷更新的知識，要用不斷發(fā)展和創(chuàng)新的方式方法傳授，才是教學(xué)的根本。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚躍進(jìn)，陳英武，羅鵬程，易進(jìn)先.系統(tǒng)工程原理[M]，北京：科學(xué)出版社，1999，11：64-84.

[2]黃秋爽，荀燁，馬妍.系統(tǒng)工程理論、方法及應(yīng)用課程教學(xué)改革研究[J].科教導(dǎo)刊（課程改革），2012，1（中）：29-30.

[3]陳文.《系統(tǒng)工程》中“層次分析法”教學(xué)探討[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，20（1）：111-114.

[4]徐麗君，姚立健，趙超，顧玉琦.基于案例教學(xué)與自主學(xué)習(xí)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程課程教學(xué)改革與實踐[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2016，2（2）：62-64.

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[6]智淵.在大專教學(xué)中運用系統(tǒng)工程教學(xué)法的探討[J].高教論壇，2009，11（11）：93-94，97.

基金項目：回轉(zhuǎn)起膜釘齒脫膜機(jī)理與機(jī)構(gòu)設(shè)計（XJGRI2017051）

通訊作者：張慧明