粗糙集属性约简理论在初中教育中的应用

张宇红 万仁霞

摘 要：传统的初中教育管理存在着诸多问题，一定程度上制约了初中教育管理的发展。粗糙集理论中的属性约简是处理冗余属性的有效方法之一，它能够在不降低解决问题能力的基础上去除冗余属性。本文将在粗糙集属性约简理论的视角下探讨初中教育管理的问题，就初中教育管理、因材施教理念、德育教育以及建立有效师生沟通体系等方面提出教育管理措施，探索适合初中教育管理模式的新方法和新策略，从而为初中教育的管理工作注入新的思考。

关键词：粗糙集; 属性约简; 初中; 教育;

中国分类号：G630       文獻标识码：A          文章编号：1006-3315（2021）10-183-002

初中教育是义务教育的最后一个环节，在后续教育分流中起到决定性作用，这个阶段的教育是基础教育中承上启下的关键节点，处于这个阶段的学生会全面接触到各个学科，走进一个完整的科学体系，所以初中教育是真正意义上科学的开端。然而初中教育管理还存在诸多问题[1]，主要表现为：（1）教育管理的观念落后，很多初中还在沿用教育管理的传统模式，即用规定约束着学生，用分数管制学生，从而导致学生对学习产生排斥和逆反的心理。这种管理方式不仅遏制了初中生的个性化发展，也在一定程度上限制了初中生的创新思维。还有一些初中按照分数或者是某科成绩排名来划分班级或者座位，教师没有一视同仁，将会导致学生产生不平衡心理，此时的初中教育管理工作比较容易陷入僵局。（2）初中教育系统不能根据学生的自身情况进行因材施教，也没有因为学生的学习状况不同而调整教学的课程，这种缺乏个性化的教学必将会导致学生无法个性化的发展。也有一些初中，利用学生的休息时间增加课时以及学生的作业数量，这种“爱护”学生的方式，无形之中在增加了学生对学习的“厌倦”情感。（3）初中教育管理系统只注重对学生的知识教育，却忽视了德育教育的重要性。德育是素质教育中不可或缺的一个重要内容，然而很多初中学校并没有引入德育这项教学内容，只关注学生的学习任务是否完成、教师是否讲清楚教学内容，这样的做法很不利于初中生形成一个健全的个性，很容易出现只知道读书的“书呆子”性格的学生。（4）师生之间缺乏有效沟通。初中阶段的学生随着知识的不断积累，心智也逐渐成熟。但大部分老师却忽视了学生的“生活动态”，只关注学生的“学业动态”，这种无效沟通将会导致学生的逆反心理，渐渐的学生们不配合教师工作，教师的教育教学也会慢慢变得步履维艰。这些问题的出现，一个重要的原因就是初中教育系统习惯性的将某些有关教育的属性进行过度的增加权重，不懂得筛选出对教育有益处的属性，这是一种典型的“加法教育”模式。初中的教育管理模式中反应出来的问题使得传统教育中的“加法式”思想的缺点日渐突显，所以迫切需要一种更加合理的决策方法来提高初中的教育、教学质量。

粗糙集[2]是由波兰数学家Pawlak于1982年提出的，旨在解决不确定、不完备的数据决策问题，属性约简是粗糙集理论中的核心内容，它可以在保持系统分类能力不变的情况下，删除冗余属性，进而得到有效的规则库，来辅助决策者进行决策。由于粗糙集属性约简理论可以有效的处理不完备数据以及降低属性的维数，所以很快就成为了一项重要的基础性处理数据的手段，同时也产生了许多基于粗糙集属性约简理论的方法，并成功应用于机器学习、决策分析、知识发现等多个领域。这使得研究基于粗糙集属性约简思想在初中教育理论以及实践方面有了广泛的参考依据。

1.粗糙集属性约简的概念

粗糙集是一种建立在分类基础上的数据挖掘工具，它可以通过案例库的分类归纳出概念和规则，而属性约简就是其核心研究的内容之一。粗糙集中的属性约简可以消除不必要的属性，得到决策系统中某种分类特征不变的最小属性子集，即通过缩小问题的规模从而加速事情的处理进程。由于属性约简集可以缩小问题的规模又不会破坏原有信息的结构的这一特征，恰好满足的解决问题的需求，因而粗糙集属性约简理论在生活中被广泛使用[3-5]，例如：在对小麦籽粒品种分类时，可以利用粗糙集属性约简来降低数据维度，进而更好的实现基于粗糙集属性约简和双隐层BP神经网络的小麦籽粒品种分类的模型;在房地产企业盈利能力评价模型中，运用变精度粗糙集的属性约简理论确定房地产企业盈利能力评价指标的权重，可以更好的实现对盈利能力模型的评价;在粗糙集-RBF神经网络的青岛地铁施工风险评价模型中，可以利用粗糙集属性约简方法将原始指标简化，进而通过RBF神经网络实现该风险评价模型。粗糙集属性约简理论的模型如图1所示：

由图1可知，该模型由“属性约简应用”和“属性约简实现”两个基本阶段组成。其中，“属性约简实现”过程是利用粗糙集理论将整体指标实现简化的过程，即在保持分类能力不变的提前下，将属性由“繁”化为“简”的过程，因此，粗糙集属性约简理论[6]能够将问题中出现的冗余属性进行简化处理，目前已成为数据挖掘[7-9]方向的重点研究内容之一，在教育管理中的应用也逐渐受到重视。

2.基于粗糙集属性约简的中学教育

粗糙集属性约简理论的“降维”处理方式可以更好的解决初中教育模式出现的问题，即去除初中教育中遇到的“劣质”问题，从而优化初中教育的管理模式。因此，为促进初中教育的良好发展，研究基于粗糙集属性约简理论的初中教育模式的改革举措尤显其重要性。

2.1创新初中教育管理观念，规则、制度进行“降维”处理

传统的“规则式”教学模式会消耗学生对学习的热情，抛弃传统的规则观念，让学生走出“冗余”的条条框框，真真切切的体会到学习生活的快乐。例如，教师不再根据分数来对学生的座位进行划分，课堂上也不再对学生发号施令，让学生自主回答问题，尽情的享受课堂。粗糙集属性约简理论要求对初中教育中所出现的规则、制度做“减法”处理，去伪存真，还原初中教育的“初心使命”，帮助孩子切实的感受到遨游知识海洋的愉快课堂氛围。

2.2根据学生的不同情况，老师对培养教育做出不同的调整方案

对知识接受程度不同的学生采取不同的“约简”计划。针对不同学生的培养教育做好不同的“减法”，课业优等生应侧重德智体美劳的全面发展。而课业后进生则应关注知识基础的学习，适当减少其他教育环节的比重。无论是优等生还是后进生，教师都应切实关怀，使得每个学生都能在初中的学习生活中有所收获、有所发展，挖掘学生的爱好特点，帮助他们更好的发展和成长。

2.3解綁传统课堂的束缚，加强德育教育

传统的素质教育给初中教育带来了很多的方便，也促进了教学质量的提高。但这种模式的教学很容易造成学生只会读书却不懂事理，所以对初中生进行德育教育、提高初中生的良好的道德品质势在必得。课堂是对初中生进行德育教育的最佳阵地，初中教师可以在教学过程中深入刨析教材中的德育思想对学生进行德育熏陶，也可以利用课上剩余的时间以及课下时间，对名人轶事以及实事进行刨析、讲解，让学生从这些思想和足迹中获取道德的启迪。除此之外，也可以定期召开班会、举办班级活动来增加同学们之间的凝聚力，让初中生学会团结友爱。因此，初中在实现现代化教学的同时，需要适当对不必要的课程进行“约简”流程，从而为加强德育教育留有一定的时间和空间，让“智育”和“德育”并行发展。

2.4拒绝师生无效交流，促进心灵的沟通

初中教学对于教育的理念通常是“加法”模式的，认为学习或者教育的首要目的是要增加初中生的知识、技能。然而知识世界不是人们所存在世界的全部，即使一个人尽自己最大的能力去学习尽可能多的知识，也不会给人带来更多的幸福和更多的成功。初中老师不仅仅是知识的传播者，也是初中生的人生路上重要引路人，所以，老师需要对师生之间的“学习话题”做适当的“约简”处理，加强对孩子们内心世界的了解，及时解决学生心中的困惑，学生才能健康成长、积极向上的发展。

3.总结

初中阶段是义务教育中的最后一个阶段，也是基础教育中极为重要的一个阶段，学校不仅要关注学生们的学习情况，也要充分关心学生们的身心教育情况。面对目前初中教育管理所遇到的诸多问题，学校和老师应该切实的站在学生的角度认真的思考问题，并对遇到的问题采取积极有效的措施。粗糙集属性约简理论为初中教育提供了一种哲学观念的教学方案，可以通过不同的方案简化或者减少学习者的某种不良行为、思维习惯以及其他的“劣质”行为，转变教育管理理念，因材施教，立德树人，搭建师生互动体系，进而达到优化初中教育管理的目的。简而言之，粗糙集属性约简理论对初中教育管理问题具有重要的理论指导与方法参考意义。

基金来源：1.北方民族大学教育教学改革研究项目;2.项目名称：《信息安全技术》案例化课程教学模式研究与实践;3.项目编号：2018JY0803

参考文献：

[1]薛昌峰.优化初中教学管理 提高教育教学质量[J]时代教育，2015（08）：219

[2] Zdzis aw Pawlak. Rough sets[J]International Journal of Computer & Information Sciences，1982，11（5）

[3]吴尚智，周运，王欢欢，徐丹丹.利用粗糙集和双隐层BP神经网络的小麦籽粒品种分类[J]沈阳农业大学学报，2020，51（05）：576-585

[4]舒服华.基于变精度粗糙集的房地产企业盈利能力评价[J]重庆三峡学院学报，2020，36（06）：55-64

[5]孙斐，赵金先，孟玮，蒋克洁.粗糙集-RBF神经网络的青岛地铁施工风险评价模型研究[J]青岛理工大学学报，2020，41（04）：9-16

[6] Jue Wang，Duoqian Miao. Analysis on attribute reduction strategies of rough set[J] Journal of Computer Science and Technology，1998，13（2）

[7]宋晓姣，胡媛媛.基于粗糙集的电子商务群体用户访问数据挖掘方法[J]宁夏师范学院学报，2021，42（01）：55-60

[8]杨华.基于属性分类的装备保障数据特征挖掘法[J]兵器材料科学与工程，2020，43（06）：124-128

[9]陈光宇，黄越辉，张仰飞，郝思鹏，张友泉，吕干云.历史数据驱动下基于粗糙集的AVC系统关键参数挖掘方法[J]电力自动化设备，2020，40（06）：210-220