Моделирование оценки адаптированности студентов в среде MATLAB Fuzzy Logic Toolbox
А.Ф. Васильев, А.С. Вегера, Е.Н. Мысловец, УО «ГГУ им. Ф.Скорины»
Введение
Происходящие в наше время бурные социально-экономические преобразования, накопление новых знаний в
различных отраслях науки, увеличение роли информации в обществе – все это породило новые требования
к человеку. Современной молодежи очень часто приходится приспосабливаться и развиваться в условиях
изменяющейся действительности. Проблема адаптации молодежи особенно актуальна, когда речь идет о
будущем специалисте [3,5]. Именно от того, как подготовлен молодой специалист будет зависеть уровень
его профессиональной деятельности, а, следовательно, уровень выполняемой работы. На процесс адаптации
влияют различные неоднородные факторы не только объективные, но и субъективные – психологическая
готовность к обучению в высшем учебном заведении, приспособляемость к новому коллективу, специфика
общения с новыми людьми. Классические формально-логические методы не позволяют построить адекватную
модель данного социального явления.
Нечеткое моделирование в этом случае оказывается эффективным, т.к. в описании моделируемой системы
присутствует неточность и некоторая неопределенность данных, которые делают невозможным применение
точных количественных методов. В основе реализации методов нечеткого моделирования лежит теория
нечетких множеств и основанная на ней нечеткая логика, позволяющая в большей степени учитывать характер
человеческого мышления. Основные положения этой теории были заложены американским математиком Лотфи
Заде [2]. Первые реализации нечетких моделей относятся к середине 70-х, а автором первого алгоритма
нечеткого вывода является английский ученый Эбрахим Мамдани [1]. В данной работе предлагается модель
оценки адаптации студентов, основанная на алгоритме нечеткого вывода. Для реализации построенной модели
использовалась среда MATLAB, а именно специальный пакет расширения Fuzzy Logic Toolbox [4].
Основной результат
Адаптированность студентов оценивалась по совокупности трех показателей: успеваемости,
социально-психологической и групповой адаптации. Например, для расчета показателя успеваемости студентов
первого курса использовались такие данные, как количество баллов при поступлении (средний балл аттестата
+ результаты тестирования), результаты текущей успеваемости в семестре, результаты сессии (в зависимости
от курса).
Значение успеваемости измерялось от 0 до 10. Показатели групповой и социально-психологической адаптации
изменялись от 0 до 100. Данные показатели рассматривались как нечеткие лингвистические переменные, с
соответствующими терм-множествами. А в соответствии с этим понятие «адаптированность» также
рассматривается как нечеткая лингвистическая переменная и для ее оценки используются системы нечеткого
вывода.
Лингвистическая переменная определяется как кортеж: <?, Т, X, G, M>, где: ? – наименование или
название лингвистической переменной; Т – базовое терм-множество лингвистической переменной или множество
ее значений (термов); X – область определения (универсум) нечетких переменных, которые входят в
определение лингвистической переменной ?; G – синтаксическая процедура, описывающая процесс образования
новых термов; M – семантическая процедура образования новых термов. В качестве лингвистических
переменных рассматриваются переменные: успеваемость, социально-психологическая адаптация, групповая
адаптация, адаптированность.
Определим терм-множества рассматриваемых входных и выходных лингвистических переменных:
1) {?1 = Успеваемость, Т = {низкая, ниже среднего, средняя, выше среднего, высокая}, X=[0;10]};
2) {?2 = Социально-психологическая адаптация, Т = { низкая, нормальная, высокая}, X=[0;100]};
3) {?3 = Групповая адаптация; Т = {низкая, нормальная, высокая}, X=[0;100]};
4) {?4 = Адаптированность, Т = {сверхнеадаптированность,
неадаптированность, незначительная адаптированность, адаптированность, сверхадаптированность}, X=[0;1]}.
Для построения функции принадлежности нечетких множеств, соответствующих термам лингвистических
переменных, использовалась треугольные, трапециевидные, S-образные и Z-образные функции принадлежности.
На рис. 1 показано окно редактора функций принадлежности среды MATLAB Fuzzy Logic Toolbox, где
поочередно задаются функции принадлежности для каждых термов всех входных и выходной переменных.
Рис. 1. Редактор функций принадлежности
Следующим этапом является задание правил системы нечеткого вывода. С помощью экспертов были
сформулированы 45 правил. Например, if (Успеваемость is высокая) and (Социально-психологическая
адаптация is высокая) and (Групповая адаптация is высокая) then (Адаптированность is
сверхадаптированность). На рис. 2 показано окно редактора правил системы нечеткого вывода.
Рис. 2. Редактор правил системы нечеткого вывода
Рис. 3. Программа просмотра правил
Завершающим этапом построения модели является задание значений входных переменных и расчет искомого
результата, посредством дефаззификации результатов аккумуляции. На рис. 3 показано окно программы
просмотра правил системы нечеткого вывода.
Заключение
Предложенная в работе модель позволяет количественно оценить показатель адаптации на основании
совокупности таких показателей, как успеваемость, социально-психологическая адаптированность и
групповая адаптированность.
Литература
1. Mamdani Е. Н. Application of fuzzy logic to approximate reasoning using linguistic synthesis. –
IЕЕЕ Transactions оn Computers, vol. 26, nо. 12, 1977, рр. 1182–1191.
2. Zadeh L. А. Fuzzy sets. – Information аnd Control, vol. 8, 1965, рр. 338–353.
3. Андреева Д.А. О понятии адаптация. Исследование адаптации студентов к условиям учебы в вузе
//Человек и общество: Уч. записки XIII. - Л.: ЛГУ, 1973, с. 62-69.
4. Леоненков А. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH, / А. Леоненков. – СП: БХВ-Петербург,
2003. – 736 с.
5. Яницкий М.С. Основные психологические механизмы адаптации студентов к учебной деятельности:
Автореф. канд. дис. Иркутск, 1995. - 24 с.
Рис. 1. Редактор функций принадлежности
Рис. 2. Редактор правил системы нечеткого вывода
Рис. 3. Программа просмотра правил