微电子科学与工程专业评价指标体系研究
吴丰民+姜久兴+王振华
[摘 要]根据微电子科学与工程专业特点，采用层次分析法建立微电子学专业评价指标体系，并对各项评价因素进行计算分析，得出因子权重。研究表明，教师发展和师资结构的权重较高，说明了教师专业水平的提升及教学梯队的合理性对微电子学专业的发展起到至关重要的作用。应用层次分析法较好地适用于评价因子权重的确定，最终得到定性与定量相结合的微电子专业评价指标体系。
[关键词]层次分析法;权重;微电子科学与工程;评价体系
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0154-03
一、引言
微电子科学与工程专业涵盖集成电路设计、半导体工艺、半导体材料及封装测试等方面。该学科的发展对于带动国内微电子相关产业具有重要的指导意义。同时，理工医等交叉领域的诞生也成为新技术产业的新增长点，这就要求微电子学科培养跨学科、复合型人才来满足微电子产业多样性要求及微电子专业师资要求。
目前，大多数理工类高校纷纷建立起微电子相关专业，且招生规模持续扩大。根据各学校的办学特点不同，专业方向主要侧重在：集成电路设计、半导体工艺、和半导体材料及器件，以及相关理论研究。而在专业设置、课程设计、师资队伍、保障条件、教学质量及教学产出等方面并没有特定的评价标准，无法为高素质人才的培养提供可参考的评价体系。
由美国、欧洲、日本、韩国和台湾地区的专家共同编制的国际半导体技术路线图[1]（International Technology Roadmap for Semiconductors），对半导体产业的调整及发展有指导意义，同时对大学、研究机构的科学研究和人才培养具有借鉴作用，依据该文件也可为微电子相关专业评价指标体系的建立提供方向。
目前，我国还没有形成一套完整的微电子科学与工程专业评价指标体系，本文通过对国内微电子科学与工程专业本科教育的相关理论和实践进行研究分析，建立微电子科学与工程专业评价指标体系AHP层次分析模型，进而尝试构建我国微电子科学与工程专业评价指标体系，此类评价体系的建立可对微电子专门化人才的培养具有指导意义。
二、层次分析法与评价因子权重的确定
（一）层次分析法的原理
层次分析法[2]（Analytic Hierarchy Process简称AHP）是通过分解某一特定复杂系统，建立起目标、准则、方案等层次，并综合进行定性及定量分析的一种决策方法。在研究过程中，将决策问题分解为不同的层次，包括总目标、各层子目标、评价准则及具体的备投方案，然后进行求解判断矩阵特征向量，从而得出每一层次中各元素对上一层次某元素的优先权重，进而再用加权和的方法递阶归并各备选方案对应总目标的最终权重，所得最大权重对应的方案即为最优方案。基于以上研究方法，可以明确得出某两个或多个因素的相对权重对比，并且能够对得出的结果进行精准误差分析。[3]层次分析法的优势在于研究过程中定性与定量相结合，具有较高的系统性和逻辑性，对具体问题的分析具有实用性。
（二）评价因子权重的确定
1.微电子科学与工程专业评估指标体系的建立
本研究首先进行文献资料搜集，比较分析国内外高校及研究机构各专业评价指标体系，初步得到指标框架;然后召开相关专业教师论坛，进行专家访谈，获得教师及专家对微电子专业指标体系建立的初步意见;进而由专家学者组建专家组，进行专家意见征求，根据教师论坛及征求专家意见的反馈进行修订，以形成最终确定基于6个准则的17个指标作为微电子专业评估的指标，如表1所示。
2.构造判断矩阵
判断矩阵是表示本层所有因素针对上一层某一因素的相对重要性的比较。在确定各层次各指标之间的权重时，如果只是定性的结果，则不容易被别人接受。所以采用将因素进行两两比较，并采用相对尺度，以尽可能减少性质不同的诸因素相互比较的困难，以提高准确度。相对尺度的取值如表2所示。本研究邀请了来自Intel公司、京东方、腾讯、康奈尔大学、吉林大学等15名从事微电子专业教育工作及从事微电子专业相关工作的专家意见综合权衡后得出。
3.层次单排序及一致性检验
（1）层次单排序
在假设15位专家判断力权值相等的前提下，指标权重及一致性检验计算过程如下：
设专家为k，群组判断矩阵Sk（k=1，2，…，15），aijk（k=1，2…15）为每个专家矩阵AK中的元素，则群组判断矩阵S中相应位置的元素可表示为：
根据群组判断矩阵可以计算出指标权重。
将群组判断矩阵S=（aij）nxn的每一个列向量归一化得到B=（bij）nxn，即：
计算各指标相对上一层的权重向量，即：
Wi=■■bij（i，j=1，2…n）
综合以上分析，根据专家判断矩阵所得权值为：
（2）判断矩阵的一致性检验
层次分析法是将对某一事物的判断进行形式化地表达和处理，这种判断是主观的，我们的研究需要逐渐消除判断主观性，加大判断的客观性，从而令客观成分达到足够合理的地步。由于决策者认识的主观性与客观事物的复杂性之间的差异，使得实际问题的判断矩阵无法做到严格一致性。
一致性的检验分为以下三个步骤进行：
1）计算一致性指标CI=;
2）找出相应的平均随机一致性指标RI;
3）计算一致性比例CR=。
虽然CI值能反映出准则层（B）每个指标对应的判断矩阵A的非一致性的严重程度，但无法判断该非一致性是否达到满意标准。因而在进行具体分析时，还需要引入一个判断标准。即所谓随机一致性指标，可根据平均随机一致性指标（RI）来计算随机一致性比率：CR=■。通常，当CR<0.1时;当CR≥0.1时;即所作出的判断矩阵不符合随机一致性指标，从而必须进行调整和修正，达到修正结果满足CR<0.1，从而使得具有满意的一致性。
对于低阶判断矩阵，RI取值见表3。
三、计算结果
（一）层次总排序
层次总排序需要从上到下逐层按顺序进行。根据以上分析及计算，可得到微电子专业评价指标体系的层次总排序，计算结果如图1所示。该图给出了所有元素的重要性权重。对于最高层，其层次单排序就是其总排序。[5]
（二）一致性检验
为了评价层次总排序的计算结果的一致性，我们队总排序结果进行一致性检验。结果如下：
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。
由以上结果可知，层次总排序具有满意的一致性。
四、结论与讨论
1.由于层次总排序的结果即为评价因子的组合权重，所以计算得到的图1的组合权重即为微电子科学与工程专业评价指标体系评价因子的权重。从总排序可以看出，教师发展和师资结构的权重都超过了0.1，说明了教师专业水平的提升及教学梯队的合理性对微电子学专业的发展起到至关重要的作用。因此，高校在进行微电子学专业设置的同时要注重教师的专业化培养，由于微电子产业技术更新换代十分迅速，要求高校注重教师与企业的合作，以掌握前沿技术知识。除此之外，质量监控、教学管理和实践教学环节也占有举足轻重的地位，这对教师的教学工作提出了更高的要求，以培养出适应社会需求的高水平微电子人才。
2.采用层次分析法确定微电子学专业评价指标权重，既考虑了专家经验，又避免了人为影响。
3.研究表明，应用层次分析法解决了多层次、多因素的决策规划问题，使对微电子学专业评价体系达到定性与定量相结合，进而克服了常规评估方法的缺点，具有明显的科学性、准确性和实用性，为相关教学评价体系的建立提供了思路。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 姜山，黄健，王桂芳，潘懿.2011版国际半导体技术路线图部分更新内容摘要[J].科学研究动态监测快报，2012（146）：1-7.
[2] 樊为刚，丽红.层次分析法的改进[J].科技情报开发与经济，2005（4）：53-154.
[3] Saaty TL.The analysis hierarchy process：planning，priority setting，resource allocation[M].New York：McGraw Hill，1980.
[4] 孟祥玺，韩兴顺，冷美萍.基于改进AHP的研究生综合评价体系研究[J].信息技术，2009（9）：8-11.
[5] 吴殿延，李东方.层次分析法的不足及其改进的途径[J].北京师范大学学报，2004（40）：264-268.
[6] 熊安锋，阳年，殷遇骞.高职院校教师职业能力标准与评价体系研究[J].大学教育，2014（16）：47.
[责任编辑：张 雷]
[摘 要]根据微电子科学与工程专业特点，采用层次分析法建立微电子学专业评价指标体系，并对各项评价因素进行计算分析，得出因子权重。研究表明，教师发展和师资结构的权重较高，说明了教师专业水平的提升及教学梯队的合理性对微电子学专业的发展起到至关重要的作用。应用层次分析法较好地适用于评价因子权重的确定，最终得到定性与定量相结合的微电子专业评价指标体系。
[关键词]层次分析法;权重;微电子科学与工程;评价体系
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0154-03
一、引言
微电子科学与工程专业涵盖集成电路设计、半导体工艺、半导体材料及封装测试等方面。该学科的发展对于带动国内微电子相关产业具有重要的指导意义。同时，理工医等交叉领域的诞生也成为新技术产业的新增长点，这就要求微电子学科培养跨学科、复合型人才来满足微电子产业多样性要求及微电子专业师资要求。
目前，大多数理工类高校纷纷建立起微电子相关专业，且招生规模持续扩大。根据各学校的办学特点不同，专业方向主要侧重在：集成电路设计、半导体工艺、和半导体材料及器件，以及相关理论研究。而在专业设置、课程设计、师资队伍、保障条件、教学质量及教学产出等方面并没有特定的评价标准，无法为高素质人才的培养提供可参考的评价体系。
由美国、欧洲、日本、韩国和台湾地区的专家共同编制的国际半导体技术路线图[1]（International Technology Roadmap for Semiconductors），对半导体产业的调整及发展有指导意义，同时对大学、研究机构的科学研究和人才培养具有借鉴作用，依据该文件也可为微电子相关专业评价指标体系的建立提供方向。
目前，我国还没有形成一套完整的微电子科学与工程专业评价指标体系，本文通过对国内微电子科学与工程专业本科教育的相关理论和实践进行研究分析，建立微电子科学与工程专业评价指标体系AHP层次分析模型，进而尝试构建我国微电子科学与工程专业评价指标体系，此类评价体系的建立可对微电子专门化人才的培养具有指导意义。
二、层次分析法与评价因子权重的确定
（一）层次分析法的原理
层次分析法[2]（Analytic Hierarchy Process简称AHP）是通过分解某一特定复杂系统，建立起目标、准则、方案等层次，并综合进行定性及定量分析的一种决策方法。在研究过程中，将决策问题分解为不同的层次，包括总目标、各层子目标、评价准则及具体的备投方案，然后进行求解判断矩阵特征向量，从而得出每一层次中各元素对上一层次某元素的优先权重，进而再用加权和的方法递阶归并各备选方案对应总目标的最终权重，所得最大权重对应的方案即为最优方案。基于以上研究方法，可以明确得出某两个或多个因素的相对权重对比，并且能够对得出的结果进行精准误差分析。[3]层次分析法的优势在于研究过程中定性与定量相结合，具有较高的系统性和逻辑性，对具体问题的分析具有实用性。
（二）评价因子权重的确定
1.微电子科学与工程专业评估指标体系的建立
本研究首先进行文献资料搜集，比较分析国内外高校及研究机构各专业评价指标体系，初步得到指标框架;然后召开相关专业教师论坛，进行专家访谈，获得教师及专家对微电子专业指标体系建立的初步意见;进而由专家学者组建专家组，进行专家意见征求，根据教师论坛及征求专家意见的反馈进行修订，以形成最终确定基于6个准则的17个指标作为微电子专业评估的指标，如表1所示。
2.构造判断矩阵
判断矩阵是表示本层所有因素针对上一层某一因素的相对重要性的比较。在确定各层次各指标之间的权重时，如果只是定性的结果，则不容易被别人接受。所以采用将因素进行两两比较，并采用相对尺度，以尽可能减少性质不同的诸因素相互比较的困难，以提高准确度。相对尺度的取值如表2所示。本研究邀请了来自Intel公司、京东方、腾讯、康奈尔大学、吉林大学等15名从事微电子专业教育工作及从事微电子专业相关工作的专家意见综合权衡后得出。
3.层次单排序及一致性检验
（1）层次单排序
在假设15位专家判断力权值相等的前提下，指标权重及一致性检验计算过程如下：
设专家为k，群组判断矩阵Sk（k=1，2，…，15），aijk（k=1，2…15）为每个专家矩阵AK中的元素，则群组判断矩阵S中相应位置的元素可表示为：
根据群组判断矩阵可以计算出指标权重。
将群组判断矩阵S=（aij）nxn的每一个列向量归一化得到B=（bij）nxn，即：
计算各指标相对上一层的权重向量，即：
Wi=■■bij（i，j=1，2…n）
综合以上分析，根据专家判断矩阵所得权值为：
（2）判断矩阵的一致性检验
层次分析法是将对某一事物的判断进行形式化地表达和处理，这种判断是主观的，我们的研究需要逐渐消除判断主观性，加大判断的客观性，从而令客观成分达到足够合理的地步。由于决策者认识的主观性与客观事物的复杂性之间的差异，使得实际问题的判断矩阵无法做到严格一致性。
一致性的检验分为以下三个步骤进行：
1）计算一致性指标CI=;
2）找出相应的平均随机一致性指标RI;
3）计算一致性比例CR=。
虽然CI值能反映出准则层（B）每个指标对应的判断矩阵A的非一致性的严重程度，但无法判断该非一致性是否达到满意标准。因而在进行具体分析时，还需要引入一个判断标准。即所谓随机一致性指标，可根据平均随机一致性指标（RI）来计算随机一致性比率：CR=■。通常，当CR<0.1时;当CR≥0.1时;即所作出的判断矩阵不符合随机一致性指标，从而必须进行调整和修正，达到修正结果满足CR<0.1，从而使得具有满意的一致性。
对于低阶判断矩阵，RI取值见表3。
三、计算结果
（一）层次总排序
层次总排序需要从上到下逐层按顺序进行。根据以上分析及计算，可得到微电子专业评价指标体系的层次总排序，计算结果如图1所示。该图给出了所有元素的重要性权重。对于最高层，其层次单排序就是其总排序。[5]
（二）一致性检验
为了评价层次总排序的计算结果的一致性，我们队总排序结果进行一致性检验。结果如下：
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。
由以上结果可知，层次总排序具有满意的一致性。
四、结论与讨论
1.由于层次总排序的结果即为评价因子的组合权重，所以计算得到的图1的组合权重即为微电子科学与工程专业评价指标体系评价因子的权重。从总排序可以看出，教师发展和师资结构的权重都超过了0.1，说明了教师专业水平的提升及教学梯队的合理性对微电子学专业的发展起到至关重要的作用。因此，高校在进行微电子学专业设置的同时要注重教师的专业化培养，由于微电子产业技术更新换代十分迅速，要求高校注重教师与企业的合作，以掌握前沿技术知识。除此之外，质量监控、教学管理和实践教学环节也占有举足轻重的地位，这对教师的教学工作提出了更高的要求，以培养出适应社会需求的高水平微电子人才。
2.采用层次分析法确定微电子学专业评价指标权重，既考虑了专家经验，又避免了人为影响。
3.研究表明，应用层次分析法解决了多层次、多因素的决策规划问题，使对微电子学专业评价体系达到定性与定量相结合，进而克服了常规评估方法的缺点，具有明显的科学性、准确性和实用性，为相关教学评价体系的建立提供了思路。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 姜山，黄健，王桂芳，潘懿.2011版国际半导体技术路线图部分更新内容摘要[J].科学研究动态监测快报，2012（146）：1-7.
[2] 樊为刚，丽红.层次分析法的改进[J].科技情报开发与经济，2005（4）：53-154.
[3] Saaty TL.The analysis hierarchy process：planning，priority setting，resource allocation[M].New York：McGraw Hill，1980.
[4] 孟祥玺，韩兴顺，冷美萍.基于改进AHP的研究生综合评价体系研究[J].信息技术，2009（9）：8-11.
[5] 吴殿延，李东方.层次分析法的不足及其改进的途径[J].北京师范大学学报，2004（40）：264-268.
[6] 熊安锋，阳年，殷遇骞.高职院校教师职业能力标准与评价体系研究[J].大学教育，2014（16）：47.
[责任编辑：张 雷]
