数学建模论文五有高水平大学评价体系的建立与分析.docx
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数学建模论文五有高水平大学评价体系的建立与分析
“五有”高水平大学评价体系的建立与分析
摘要
建设“有精神、有文化、有责任、有活力、有特色”的高水平大学是历史发展和时代呼唤的必然产物，本文通过建立数学模型，构建“五有”高水平大学评价体系，分析了学校的建设现状并提出了相关建议，对推进高水平大学的建设具有长远的指导意义。
对问题一，要求分析“五有”系统动力学原理并构建“五有”高水平大学评价体系，首先通过查阅学校“五有”网站，对“五有”内涵等进行分析，进而建立系统动力学模型，分析“五有”系统动力学原理。
之后通过查阅学校有关建设文件对建设“五有”高水平大学影响因素进行分析，采用层次分析法求解影响因素权重，根据权重构建“五有”高水平大学评价体系。
评价体系见表5。
对问题二，要求对评价体系进行具体定量分析并分析学校“五有”建设现状。
采用层次分析法将问题一中的评价体系中的工作业绩分配到“五有”各个元素，分为五类进行具体分析，得到具体影响“五有”的因素：
立德树人、科研组织评价激励等。
之后选取青岛大学、青岛理工大学等省内大学进行横向对比，选取教学质量、科研质量等方面进行对比分析发现我校距离发展成为“一流大学”还有一定的差距，目前发展较好，具有较大进步空间。
本文通过层次分析法分析我校建设“五有”高水平大学路上的有关问题及关键因素，对我校未来建设有一定的参考价值。
关键词：
“五有”高水平大学；系统动力学，分层次分析，MATLAB
1.问题重述
在国家和省“双一流”建设，学校实施“十三五”规划和综合改革的背景下，学校在第十次党代会上，提出了建设有精神、有文化、有责任、有活力、有特色“五有”高水平大学的理念和奋斗目标，它是历史发展和时代呼唤的必然产物，具有厚重的实践基础、系统的理论支撑和长远的指导意义。
请你们根据附录中提供的部分参考资料，收集相关数据，并据此通过数学建模的方法完成如下问题的求解：
（1）分析“五有”理念的系统动力学原理，并就“五有”高水平大学建设程度、落地的路径和机制等构建评价体系；
（2）就评价体系中哪些工作业绩支撑“五有”哪个元素进行定量分析和尽可能可视化阐述，得出明确、有说服力的指标和结论，为学校发展提供参考。
尽可能对照双一流建设指标体系从横向（其他高校）、纵向（学校自身）等角度加以分析学校“五有”建设的现状；
（3）根据你们建模分析的结果，就“五有”中某一方面给学校有关部门写一份报告，提出具体建议。
2.模型假设
1）假设政府对学校的政策保持不变，即不考虑国家政策对“五有”高水平大学建设模型的影响；
2）假设学校领导班子对“五有”高水平大学建设的开展一直投入相同的力度，即改革的方向不会有大的偏向；
3）假设学校生源情况稳定，本文研究重点在“五有”理念的贯彻，生源情况的影响可以忽略不计；
3.通用符号说明
序号
符号
符号说明
1
第
项变量的权重
2
判断矩阵的最大特征值
3
判断矩阵的一致性指标
4
一致性比例
4.问题一：
模型的建立、求解及评价
4.1问题分析
本问题要求分析“五有”理念的系统动力学原理并构建“五有”高水平大学评价体系。
首先要掌握系统动力学的系统结构及要点，再结合“五有”的具体内容阐述“五有”的系统动力学原理。
构建评价体系，首先确定评价指标，然后采用层次分析法确定评价指标的评价标准，建立评价体系。
4.2模型准备
五有：
①有精神：
有精神，就是继承发扬“团结自强、艰苦奋斗、敢为人先、开拓创新”的科大精神，这是学校薪火相传、生生不息的灵魂所在，是高水平大学的不懈动力。
②有文化：
有文化，就是弘扬培育“橡胶品格、务实作风、规矩意识、人文素养”的科大文化，这是学校行事风格、行为习惯的价值诉求，是高水平大学的强大支撑。
③有责任：
有责任，就是勇于承担“立德树人、传知惠众、引领行业、回馈社会”的科大责任，这是学校立足使命、主动作为的应有之义，是高水平大学的立身之本。
④有活力
有活力，就是全面激发“解放思想、激情满怀、弘毅前行、持续拓新”的科大活力，这是学校不断发展、基业长青的发展表现。
⑤有特色
有特色，就是不断强化“学科引领、品牌铸魂、产学融合、开放办学”的科大特色。
这是足额向强化品牌、追求卓越的努力方向，是高水平大学的主要标志。
4.3“五有”高水平大学系统动力学的分析
建立“五有”高水平大学理念模型，必须要满足以下原则：
1、符合高水平大学的建设实际，“五有”具有其实际现实意义，顺应时代的发展潮流。
2、模型具有全面性、动态性。
该系统结构适用于“五有”高水平大学发展所评价的各个指标，可以较全面的评价高校的发展状况，从而有利于“五有”高水平大学的建设。
根据上述原则，通过对文献资料的整理，通过下述步骤确立了“五有”高水平大学理念的系统结构。
（一）确定系统边界
我们以青岛科技大学为研究对象，但由于“五有”理论系统不是一个封闭的系统，因此有必要确定系统的边界。
（2）假设
通过对系统主体的分析，同时基于普遍性原则，本文对于“五有”高水平大学建设系统提出如下假设。
1）假设政府对学校的政策保持不变，即不考虑国家政策对“五有”高水平大学建设模型的影响。
2）假设学校领导班子对“五有”高水平大学建设的开展一直投入相同的力度，即改革的方向不会有大的偏向。
3）假设学校生源情况稳定，本文研究重点在“五有”理念的贯彻，生源情况的影响可以忽略不计。
2.“五有”理念因果反馈分析
在教育时代变革的大环境中，建设“五有”高水平大学是实现学校全面、协调、可持续发展的必然要求。
一方面由于“五有”理论系统的复杂性和动态性，先从整体联系的机理出发，用定性的方法描述系统，对系统要素之间的互相制约和相互依存的关系进行协调和优化：
另一方面以青岛科技大学为例，从定量的描述方法对你同进行分析，从而看清系统的发展态势。
3.建设高水平大学
图1“五有”理念因果分析
（1）有精神就是指科大精神，坚持团结自强就是要有责任感，相互信任达到更高层次的团结；资源与规模的矛盾是我校现阶段的主要矛盾，所以要充分发挥艰苦奋斗的品格，利用有限条件在做好自身建设。
敢为人先的意识和魄力是我校走向双一流的保障，开拓创新就是要突破自我，以更大的政治胆识和智慧推进改革创新。
弘扬科大精神可以更好的体现出科大人的精神面貌。
（2）有责任体现在建设有责任的大学，打造有责任的师资，培养有责任的学生。
责任的学校就是要建立健全人才培养机制，提供一流的人才培养质量，用国家和学校出台鼓励科技创新的政策，提升学校科研水平和层次，承担起社会服务的责任。
（3）有特色包括学科特色，产学研特色和国际化办学特色。
强化学科特色。
学校要发挥材料等优势学科的引领辐射作用，带领优势学科群建设，推进学科交叉融合。
政产学研特色是指学校特色的服务地方经济与行业发展的“政产学研融合”之路。
国际化办学特色，是学校积极探索培养国际化人才的有效途径。
（4）有文化是通过打造物态文化，制度文化，行为文化，心态文化来实现的。
物态文化主要是指校园文化设施的建设，制度文化，是学校在实践中组建的各种行为规范。
对于由理性设计和建构的制度文化，要坚决执行，切实增强遵规守纪的意识。
行为文化，是学校人际交往中约定俗成的以礼俗、民俗、风俗等形态表现出来的行为模式。
科大特色的心态文化，是在校园活动中孕育出来的价值观念、审美情趣、思维方式等主观因素，相当于精神文化，这是文化的核心。
真正形成适应高水平大学所需要的“弘扬主旋律、传播正能量”
图2高水平大学理念因果分析
的先进文化。
（5）有活力是指加强人才队伍建设，以人为本的核心是激发每位教职工创造性开展工作，提供必要的学习工作生活条件。
综合改革就是破除体制机制障碍、激发内生动力和发展活力的必由之路。
综合“五有”的各项内涵，我们总结出，影响“五有”高水平大学建设的因素主要是内涵提升、服务发展和改革创新。
内涵建设是高校谋求打造核心竞争力和提高办学质量的重要途径。
改革创新是社会主义核心价值体系的基本内容之一，也是实现科学发展观的重要动力。
服务发展优化服务发展可以为学校的发展做出更大的贡献。
学校的科技实力和大学生的思想文化水平直接影响到学校的内涵建设。
服务发展主要是由思想文化、资源配置、制度改革、保障能力影响的。
改革创新是由科技实力、科技创新模式、制度改革因素影响的。
4.4评价体系的构建
4.4.1评价体系构建的原则
为了使评价体系准确、更具操作性，在选择评价指标时应遵循以下条规则：
（1）系统性原则。
各指标之间要有正常的逻辑关系，不但要从不同的侧面反映除“五有”高水平大学的主要特征和状态，而且还要反映影响“五有”高水平大学建设的因素特征。
若干指标组成一个系统，个指标之间既相互独立，又彼此联系，共同构成一个有机整体。
（2）典型性。
评价指标必须具有一定的典型代表性，尽可能准确反映出“五有”高水平大学的综合特征，要能够用于数据计算和保证结果的可靠性。
另外，评价指标体系的权重在各指标间的分配及评价标准的划分都应该与“五有”高水平大学的实际情况相适应。
（3）动态性。
“五有”高水平大学的建设与机制等需要通过一定尺度的指标才能反映出来。
因此，指标的选择要充分考虑到动态的随落地路、政策等发展的特点。
（4）科学性。
各指标体系的设计及评价指标的选择必须符合客观规律，符合逻辑，能客观真实地反映“五有”高水平大学的特点、状况和指标之间的关系。
（5）可比、可操作、可量化原则。
所选定的指标须具有局部和总体的一致性，所有相关的计算方法必须同意，且所选定指标易于转化为数据用于数学运算。
（6）综合性原则。
应尽可能全面的找出影响“五有”高水平大学发展的因素，各项指标必须统一指向“五有”高水平大学这个总体目标。
通过查阅“五有”高水平大学及学校有关文件，总结出了对“五有”高水平大学影响最为关键的因素共21项，将21项主要因素分为3个方面共6类。
具体结果如表1。
表1“五有”高水平大学评价指标分类表
“五有”高水平大学评价体系
一级指标
二级指标
三级指标
内涵提升
思想文化
从严治党
依法治校
立德树人
科技
学科建设
师资队伍
人才培养
平台基地
科研创新
国际合作
成果转化
服务发展
资源配置
校园环境
教学设施
基础设施
保障能力
资金保障
财务管理
信息化公开
改革创新
制度改革
优化学科专业分布
深化人事制度改革
优化资源配置
科技模式创新
创新人才培养
科研组织评价激励
4.4.3“五有”高水平大学评价指标体系指标权重的计算
采用层次分析法（APH）作为该系统的方法，采用9级比较标度。
9级比较标度见表1。
表1层次分析法（APH）评价尺度表
成就比较标准
定义
内容
1
同样重要/有优势
两个因素重要性相同
3
稍微重要/有优势
认为其中一个要素较另一个要素稍微重要
5
比较重要/有优势
根据经验与判断，强烈倾向某一要素
7
十分重要/有优势
实际上非常倾向某一要素
9
绝对重要/有优势
有证据确定，在两个要素比较时，某一要素非常重要，即一个要素明显强于另一个要素可控制的最大可能
2、4、6、8
用于上述指标的折中值
上述数值的倒数
当A要素与B要素进行比较时，若被赋予以上某个标度值，则B要素与A要素比较时的权重就应该是那个标度的倒数
依据表1判断标准，对图1中的一级指标构造判断矩阵，
（4-1）
根据矩阵，计算各指标权重。
根据层次分析法理论，各要素的权重由判断矩阵经数学处理后得出，其基本方法为：
（4-2）
其中，
为矩阵，
称为权向量，
为第
项变量的权重，
是判断矩阵的最大特征值，
存在且唯一。
编写MATLAB程序对矩阵求解，得到的结果如表2。
程序见附录1。
表2一级指标的权重
内涵提升
服务发展
改革创新
权重
内涵提升
1
3
1
0.4286
服务发展
1/3
1
1/3
0.1428
改革创新
1
3
1
0.4286
一致性检验。
判断矩阵的一致性指标（C.I）计算公式为
其中
是判断矩阵的最大特征值，
为判断矩阵的阶数。
由于不同标度的随机一致性指标不同，需要用一致性比例（C.R）来检验判断矩阵的一致性，C.R的计算公式为
公式中R.I为随机一致性指标，C.R为一致性比例，当
时，判断矩阵为完全一致性矩阵；当
时，判断矩阵为满意一致性矩阵；当
时，判断矩阵不一致。
分析数据，体系中所有判断矩阵一致性比例C.R均
，符合基本一致性条件。
根据已建立的递阶层次结构模型和各指标重要度排序，对各层次中的要素
进行权值计算，具体计算方法是：
以一级指标的权重为基础，下一级相关指标的重要度（
）值与上一级相关指标的权重相乘，所得数值为下一级指标的权重。
同一级所有指标权重之和为1，同类指标权重相加之和为上一级相关指标权重值。
计算后将所有指标的合成重要度值与各级别指标要素一一对应，得到“五有”高水平大学评价体系，如表3。
表3“五有”高水平大学评价体系
“五有”高水平大学评价体系
一级指标
二级指标
三级指标
内涵提升（0.4286）
思想文化（0.1072）
从严治党（0.0429）
依法治校（0.0322）
立德树人（0.0321）
科技（0.3214）
学科建设（0.0482）
师资队伍（0.0482）
人才培养（0.0482）
平台基地（0.0482）
科研创新（0.0482）
国际合作（0.0322）
成果转化（0.0482）
服务发展（0.1428）
资源配置（0.0714）
校园环境（0.0214）
教学设施（0.0286）
基础设施（0.0214）
保障能力（0.0714）
资金保障（0.0286）
财务管理（0.0214）
信息化公开（0.0214）*
改革创新（0.4286）
制度改革（0.1071）
优化学科专业分布（0.0321）
深化人事制度改革（0.0321）
优化资源配置（0.0429）
科技模式创新（0.3215）
创新人才培养（0.1929）
科研组织评价激励（0.1286）
4.4.4“五有”高水平大学评价体系的分析
根据表3可得：
（1）一级指标中内涵提升和改革创新同样重要，说明学校在加大改革创新的同时也应提高自身内涵。
（2）二级指标中科技最重要，学校应大力发展科技，包括学科建设、师资队伍等等，科技模式创新较重要，说明学校在发展科技的同时也应注重科技模式的发展。
（3）三级指标中创新人才培养最重要，说明人才是一个学校发展的动力，创新人才的培养对学校、社会都具有重要意义。
科研组织评价激励较重要，说明学校发展也应注重老师的科研创新，有好的老师培养好的学生。
5.问题二：
模型的建立、求解及评价
5.1问题分析
本问题要求对评价体系进行具体定量分析并分析学校“五有”建设现状。
拟继续采用层次分析法对评价体系各元素进行分析，将各元素对应“五有”中的“有”进行分析。
之后选取山东省内其他高校，选取“一流大学”建设指标进行对比分析。
5.2“五有”具体分析
依据问题一中的层次分析法评价尺度表对“五有”构造判断矩阵并编写MATLAB程序求解各因素权重，求解的结果如下。
（1）有精神
有精神影响因素包括：
立德树人，师资队伍，校园环境，优化资源配置，科研创新，创新人才培养。
得到的判断矩阵如下：
（5-1）
表4有精神评价指标权重
立德树人
师资队伍
校园环境
优化资源配置
科研创新
创新人才培养
权重
立德树人
1
2
3
7
1
1
0.2623
师资队伍
1/2
1
2
4
1
1
0.1774
校园环境
1/3
1/2
1
2
1/3
1/3
0.0803
优化资源配置
1/7
1/4
1/2
1
1/5
1/5
0.0415
科研创新
1
1
3
5
1
1
0.2193
创新人才培养
1
1
3
5
1
1
0.2192
根据表4可得，立德树人对有精神发展具有重要作用，科研创新和创新人才培养也具有重要作用。
（2）有文化
有文化影响因素包括：
从严治党、学科建设、平台基地、优化学科专业分布、立德树人、国际合作。
得到的判断矩阵如下：
（5-2）
表5有文化评价指标权重
从严治党
学科建设
平台基地
优化学科专业分布
立德树人
国际合作
权重
从严治党
1
2
6
3
1
1
0.2447
学科建设
1/2
1
3
2
1/3
1/3
0.1145
平台基地
1/6
1/3
1
1/2
1/6
1/5
0.0422
优化学科专业分布
1/3
1/2
2
1
1/3
1/3
0.0784
立德树人
1
3
6
3
1
1
0.2636
国际合作
1
3
5
3
1
1
0.2566
根据表5可以得到立德树人、国际合作、从严治党对有文化建设具有重要作用。
（3）有责任
有责任影响因素包括：
依法治校、深化人事改革制度、资金保障、财务管理、成果转化、师资队伍。
得到的判断矩阵如下：
（5-3）
表6有责任评价指标权重
依法治校
深化人事制度改革
资金保障
财务管理
成果转化
师资队伍
权重
依法治校
1
5
2
1
2
7
0.3024
深化人事制度改革
1/5
1
1/3
1/3
1/2
2
0.0705
资金保障
1/2
3
1
1/2
2
5
0.1878
财务管理
1
3
2
1
2
6
0.2726
成果转化
1/2
2
1/2
1/2
1
3
0.1266
师资队伍
1/7
1/2
1/5
1/6
1/3
1
0.0401
根据表6可以得到依法治校、财务管理对有责任建设具有重要作用。
（4）有活力
有活力影响因素包括：
国际合作、创新人才培养、科研组织评价激励、成果转化、教学设施、资金保障。
得到的判断矩阵如下：
（5-4）
表7有活力评价指标权重
国际合作
创新人才培养
科研组织评价激励
成果转化
教学设施
资金保障
权重
国际合作
1
1
1/2
3
2
6
0.1880
创新人才培养
1
1
1/3
5
5
8
0.2523
科研组织评价激励
2
3
1
4
4
7
0.3709
成果转化
1/3
1/4
1/4
1
1/2
3
0.0666
教学设施
1/2
1/5
1/4
2
1
4
0.0920
资金保障
1/6
1/8
1/7
1/3
1/4
1
0.0302
根据表7可以得到科研组织评价激励对有活力建设具有重要作用，由于科研组织评价激励激发了老师们和同学们的科研热情。
（5）有特色
有特色影响因素包括：
优化学科专业分布、信息化公开、学科建设、平台基地、基础设施、科研组织评价激励。
得到的判断矩阵如下：
（5-5）
表8有特色评价指标权重
优化学科专业分布
信息化公开
学科建设
平台基地
基础设施
科研组织评价激励
权重
优化学科专业分布
1
3
2
2
5
1
0.2755
信息化公开
1/3
1
1/2
1
3
1/3
0.1032
学科建设
1/2
2
1
2
4
1/2
0.1773
平台基地
1/2
1
1/2
1
4
1/2
0.1254
基础设施
1/5
1/3
1/4
1/4
1
1/5
0.0431
科研组织评价激励
1
3
2
2
5
1
0.2755
根据表8可以得到优化学科专业分布和科研组织评价激励对有特色建设具有重要作用。
5.3模型建立
根据我们所掌握的资料和数据初步建立了世界一流大学的评价指标体系，第一层指标为教学质量科研质量教育资源以及毕业生质量；第二层指标中，教学质量包括师生比，博士生与本科生之比以及世界前1%的学科数，科研质量包括CNS论文发表数以及SCI论文被引用次数，教育资源包括图书馆藏书量，院士人数以及科研经费支出，毕业生质量包括获诺贝尔奖人数以及毕业五年后年薪。
表9一流大学评价体系
一级指标
二级指标
一流大学评价体系
教学质量
师生比
博士生与本科生之比
世界前1%学科数
科研质量
CNS论文发表数
SCI论文被引用数
教育质量
图书馆藏书量
院士人数
科研投入量
毕业生质量
诺奖人数
毕业生五年后薪资
在教学质量中，师生比反映了一个简单的一个简单的教学质量评估，即认为教师数量越多的学校，教学质量越好，这样学校的学生能够在需要学校帮助的时候及时得到反馈。
而博士生与本科生之比也是一个重要的评判标准，研究人员比例较高的学校拥有更密集的知识内容，一个活跃的研究生社区也代表了研究型大学优良的教学环境。
在科研质量中，选取在国外比较有影响力的CNS论文发表数以及在国内比较有影响力的SCI论文被引用篇数作为评价指标，从学校的研究产出以及其在社会上的影响力即数量与质量两个方面做出对该学校科研质量的评价。
在教育资源中，认为图书馆藏书量可以在表面上反映一个大学的知识储备量，院士人数可以在一定程度上表明大学的教师水平，而科研经费支出则可以从最根本的经济层面反映一个学校的财力资源，而经济实力也是一所大学发展的根本。
在“毕业生质量”模块中，获得诺贝尔奖的人数可以很大程度上反映该大学校友的成就，可以认为校友成就越高的学校，其毕业生质量越高。
而毕业五年后年薪则同样从最根本的经济层面反映了该大学的毕业生质量。
针对评价指标的第一层因素教学质量，科研质量，教育资源，毕业生质量四个因素，应用层次分析法的思想建立成对比较矩阵。
计算权向量并做一致性检验：
（5-6）
求得A的归一化特征向量
最大特征值
一致性检验中
（5-7）
所以认为A的不一致程度在容许范围内，通过一致性检验，可用其归一化特征向量作为权向量。
6.给有关部门的一份报告
尊敬的校长办公室老师：
您好！
参考文献
[1]司守奎，数学建模算法与应用，国防工业出版社，2015年。
[2]尤文君,基于系统动力学的高校竞技人才培养研究[D],宁波,宁波大学,2011.11
[3]聚焦“五有”专题网站
[4]青岛科技大学官网，2017年8月28日。
[5]雷云，陕西省高校网球队建设评级指标体系的构建与实证研究[D]，西安,西安体育学院2015.6
[6]吴哲敏,高校毕业生质量评价体系的构建模型[D],武汉,武汉理工大学,2006.7。
附录
附录1层次分析法权重计算程序
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n1
tmp=str2num（fgetl（fid））;
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