微電子科學與工程專業評價指標體系研究

吳豐民+姜久興+王振華

[摘 要]根據微電子科學與工程專業特點，采用層次分析法建立微電子學專業評價指標體系，并對各項評價因素進行計算分析，得出因子權重。研究表明，教師發展和師資結構的權重較高，說明了教師專業水平的提升及教學梯隊的合理性對微電子學專業的發展起到至關重要的作用。應用層次分析法較好地適用于評價因子權重的確定，最終得到定性與定量相結合的微電子專業評價指標體系。

[關鍵詞]層次分析法;權重;微電子科學與工程;評價體系

[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）11-0154-03

一、引言

微電子科學與工程專業涵蓋集成電路設計、半導體工藝、半導體材料及封裝測試等方面。該學科的發展對于帶動國內微電子相關產業具有重要的指導意義。同時，理工醫等交叉領域的誕生也成為新技術產業的新增長點，這就要求微電子學科培養跨學科、復合型人才來滿足微電子產業多樣性要求及微電子專業師資要求。

目前，大多數理工類高校紛紛建立起微電子相關專業，且招生規模持續擴大。根據各學校的辦學特點不同，專業方向主要側重在：集成電路設計、半導體工藝、和半導體材料及器件，以及相關理論研究。而在專業設置、課程設計、師資隊伍、保障條件、教學質量及教學產出等方面并沒有特定的評價標準，無法為高素質人才的培養提供可參考的評價體系。

由美國、歐洲、日本、韓國和臺灣地區的專家共同編制的國際半導體技術路線圖[1]（International Technology Roadmap for Semiconductors），對半導體產業的調整及發展有指導意義，同時對大學、研究機構的科學研究和人才培養具有借鑒作用，依據該文件也可為微電子相關專業評價指標體系的建立提供方向。

目前，我國還沒有形成一套完整的微電子科學與工程專業評價指標體系，本文通過對國內微電子科學與工程專業本科教育的相關理論和實踐進行研究分析，建立微電子科學與工程專業評價指標體系AHP層次分析模型，進而嘗試構建我國微電子科學與工程專業評價指標體系，此類評價體系的建立可對微電子專門化人才的培養具有指導意義。

二、層次分析法與評價因子權重的確定

（一）層次分析法的原理

層次分析法[2]（Analytic Hierarchy Process簡稱AHP）是通過分解某一特定復雜系統，建立起目標、準則、方案等層次，并綜合進行定性及定量分析的一種決策方法。在研究過程中，將決策問題分解為不同的層次，包括總目標、各層子目標、評價準則及具體的備投方案，然后進行求解判斷矩陣特征向量，從而得出每一層次中各元素對上一層次某元素的優先權重，進而再用加權和的方法遞階歸并各備選方案對應總目標的最終權重，所得最大權重對應的方案即為最優方案?；谝陨涎芯糠椒?，可以明確得出某兩個或多個因素的相對權重對比，并且能夠對得出的結果進行精準誤差分析。[3]層次分析法的優勢在于研究過程中定性與定量相結合，具有較高的系統性和邏輯性，對具體問題的分析具有實用性。

（二）評價因子權重的確定

1.微電子科學與工程專業評估指標體系的建立

本研究首先進行文獻資料搜集，比較分析國內外高校及研究機構各專業評價指標體系，初步得到指標框架;然后召開相關專業教師論壇，進行專家訪談，獲得教師及專家對微電子專業指標體系建立的初步意見;進而由專家學者組建專家組，進行專家意見征求，根據教師論壇及征求專家意見的反饋進行修訂，以形成最終確定基于6個準則的17個指標作為微電子專業評估的指標，如表1所示。

2.構造判斷矩陣

判斷矩陣是表示本層所有因素針對上一層某一因素的相對重要性的比較。在確定各層次各指標之間的權重時，如果只是定性的結果，則不容易被別人接受。所以采用將因素進行兩兩比較，并采用相對尺度，以盡可能減少性質不同的諸因素相互比較的困難，以提高準確度。相對尺度的取值如表2所示。本研究邀請了來自Intel公司、京東方、騰訊、康奈爾大學、吉林大學等15名從事微電子專業教育工作及從事微電子專業相關工作的專家意見綜合權衡后得出。

3.層次單排序及一致性檢驗

（1）層次單排序

在假設15位專家判斷力權值相等的前提下，指標權重及一致性檢驗計算過程如下：

設專家為k，群組判斷矩陣Sk（k=1，2，…，15），aijk（k=1，2…15）為每個專家矩陣AK中的元素，則群組判斷矩陣S中相應位置的元素可表示為：

根據群組判斷矩陣可以計算出指標權重。

將群組判斷矩陣S=（aij）nxn的每一個列向量歸一化得到B=（bij）nxn，即：

計算各指標相對上一層的權重向量，即：

Wi=■■bij（i，j=1，2…n）

綜合以上分析，根據專家判斷矩陣所得權值為：

（2）判斷矩陣的一致性檢驗

層次分析法是將對某一事物的判斷進行形式化地表達和處理，這種判斷是主觀的，我們的研究需要逐漸消除判斷主觀性，加大判斷的客觀性，從而令客觀成分達到足夠合理的地步。由于決策者認識的主觀性與客觀事物的復雜性之間的差異，使得實際問題的判斷矩陣無法做到嚴格一致性。

一致性的檢驗分為以下三個步驟進行：

1）計算一致性指標CI=;

2）找出相應的平均隨機一致性指標RI;

3）計算一致性比例CR=。

雖然CI值能反映出準則層（B）每個指標對應的判斷矩陣A的非一致性的嚴重程度，但無法判斷該非一致性是否達到滿意標準。因而在進行具體分析時，還需要引入一個判斷標準。即所謂隨機一致性指標，可根據平均隨機一致性指標（RI）來計算隨機一致性比率：CR=■。通常，當CR<0.1時;當CR≥0.1時;即所作出的判斷矩陣不符合隨機一致性指標，從而必須進行調整和修正，達到修正結果滿足CR<0.1，從而使得具有滿意的一致性。

對于低階判斷矩陣，RI取值見表3。

三、計算結果

（一）層次總排序

層次總排序需要從上到下逐層按順序進行。根據以上分析及計算，可得到微電子專業評價指標體系的層次總排序，計算結果如圖1所示。該圖給出了所有元素的重要性權重。對于最高層，其層次單排序就是其總排序。[5]

（二）一致性檢驗

為了評價層次總排序的計算結果的一致性，我們隊總排序結果進行一致性檢驗。結果如下：

RI=[0.52;0.89;0;0.52;0;0.52]，

CI=[-4.848e-04;0.0034;-0.0016;0.0026;0;-8.9128e-04]，

CR=0.0013<0.1。

由以上結果可知，層次總排序具有滿意的一致性。

四、結論與討論

1.由于層次總排序的結果即為評價因子的組合權重，所以計算得到的圖1的組合權重即為微電子科學與工程專業評價指標體系評價因子的權重。從總排序可以看出，教師發展和師資結構的權重都超過了0.1，說明了教師專業水平的提升及教學梯隊的合理性對微電子學專業的發展起到至關重要的作用。因此，高校在進行微電子學專業設置的同時要注重教師的專業化培養，由于微電子產業技術更新換代十分迅速，要求高校注重教師與企業的合作，以掌握前沿技術知識。除此之外，質量監控、教學管理和實踐教學環節也占有舉足輕重的地位，這對教師的教學工作提出了更高的要求，以培養出適應社會需求的高水平微電子人才。

2.采用層次分析法確定微電子學專業評價指標權重，既考慮了專家經驗，又避免了人為影響。

3.研究表明，應用層次分析法解決了多層次、多因素的決策規劃問題，使對微電子學專業評價體系達到定性與定量相結合，進而克服了常規評估方法的缺點，具有明顯的科學性、準確性和實用性，為相關教學評價體系的建立提供了思路。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 姜山，黃健，王桂芳，潘懿.2011版國際半導體技術路線圖部分更新內容摘要[J].科學研究動態監測快報，2012（146）：1-7.

[2] 樊為剛，麗紅.層次分析法的改進[J].科技情報開發與經濟，2005（4）：53-154.

[3] Saaty TL.The analysis hierarchy process：planning，priority setting，resource allocation[M].New York：McGraw Hill，1980.

[4] 孟祥璽，韓興順，冷美萍.基于改進AHP的研究生綜合評價體系研究[J].信息技術，2009（9）：8-11.

[5] 吳殿延，李東方.層次分析法的不足及其改進的途徑[J].北京師范大學學報，2004（40）：264-268.

[6] 熊安鋒，陽年，殷遇騫.高職院校教師職業能力標準與評價體系研究[J].大學教育，2014（16）：47.

[責任編輯：張 雷]