解释结构模型法
解释结构建模法与交叉影响矩阵相乘法
MICMAC分析方法（即交叉影响矩阵相乘法）应用了矩阵相乘的原理。
该方法最基本的思想是：如果要素i对要素k有直接影响，要素k对要素j有直接影响，任何影响要素i的改变都能反映到要素j上，那么要素i和要素j之间就有间接影响关系。
进行MICMAC 分析的目的是把所有的系统要素分成4类，从而提出相应的策略。
依赖性
图2 MICMAC（交叉影响矩阵相乘法）得到的要素分类图
ISM是Interpretive Structure Modeling 的简称，即解释结构建模法，其特点是把复杂的系统分解成若干个子系统，利用人们的实践经验和知识，以及电子计算机的帮助，通过对系统元素间相互影响关系的辨识，最终将系统构造成一个多级递阶的结构模型，使众多元素间错综复杂的关系层次化、条理化，从而展现出系统的内部结构以及各元素之间的依赖关系。
ISM模型以图形的形式显示了所研究的复杂问题的结构，可作为确定系统中要素间相互关系的复杂性顺序和方向的一种工具。
ISM建模流程图如下：。
SPSS解释结构模型(ISM)——研究系统结构关系情况
SPSS解释结构模型（ISM）——研究系统结构关系情况解释结构模型（ISM）是一种系统分析方法，用于得到要素之间的复杂相互关系和层次。
其思想是先通过调查或者技术手段找出问题的组成要素或影响因素，然后通过矩阵模型分析各要素之间的联系，得到一个多级递阶结构模型。
比如现在我们要分析旅游社的萧条原因，发现可能跟如下要素有关：疫情影响、价格过高、旅游套餐不合理、导游质量不行、景区质量下滑、气候问题。
使用解释结构模型对其进行分析。
1. 矩阵中有哪些要素由研究问题的目标抽象确定，一般希望要素较为精炼，没有冗余重复的要素。
2. 判断要素之间的两两因果关系，如要素1对要素2是否存在影响、要素2对要素1是否存在影响，存在影响则赋值为1。
要素自身的因果关系则无需判断，故对角线的值固定为0。
其中，因果关系的判断可以根据ISM小组讨论结果、或者采用德尔菲方法确定。
邻接矩阵是表示顶点之间相邻关系的矩阵（是有向图的矩阵描述），从行的方向看，如果值为1，则代表行名的元素对列名的元素有影响。
（如图中，第一行第三/五列的值为1，则代表疫情影响对旅游套餐不合理和景区质量下滑有影响。
）分析步骤1.由研究问题的目标抽象确定模型中的要素和要素之间的关系，最终得到邻接矩阵。
要素之间的关系可以通过实际调研，组建ISM小组进行讨论、或者采用德尔菲法等方法进行确定。
2.计算邻接相乘矩阵，再通过不断自乘直至矩阵不再发生变化，得到可达矩阵。
3.通过可达矩阵进行模型的层级分解，最终得到模型的层级情况。
一般认为顶层为系统的最终目标，而下面各层分别为上一层的原因。
4.层次划分完毕后，再通过绘制有向连接图，更直观的表示模型的层次结构。
软件操作Step1：选择解释结构模型（ISM）；Step2：增加要素或者减少要素；Step3：输入邻接矩阵的值(注：邻接矩阵的值只能为0/1)；Step4：点击【开始分析】进入分析；输出结果分析输出结果1：邻接矩阵上表展示了模型的邻接矩阵，邻接矩阵即为初始输入矩阵。
结构模型解析法的基本原理
结构模型解析法的基本原理
结构模型解析法是一种用于解析自然语言句子的方法。
其基本原理是通过构建和分析语法树来理解句子的结构和语义。
该方法基于句子的结构，将句子中的词汇按照一定的规则和关系进行组织，形成一个树状的结构，即语法树。
语法树反映了句子中单词之间的语法关系，包括主谓关系、动宾关系等。
通过分析语法树，可以获取句子中的各个成分及其关系，进而理解句子的含义。
具体来说，结构模型解析法通常包括以下几个步骤：
1. 词法分析：将句子中的单词进行词法分析，获取每个单词的词性和基本信息。
2. 句法分析：基于词法分析结果，利用句法规则对句子进行句法分析，构建语法树。
句法规则包括词法规则和句法规则，词法规则定义了单词的词性和基本信息，句法规则定义了单词之间的语法关系。
3. 语义分析：根据语法树，对句子的语义进行分析。
这包括对句子中各个成分的语义进行判断，以及对句子整体的语义进行推理。
4. 结果生成：根据语义分析结果，生成对句子的解析结果。
这可能包括句子的翻译、问题的回答等。
结构模型解析法的基本原理在于通过构建和分析语法树，将自然语言句子转化为结构化的形式，从而方便对句子的结构和语义进行分析和理解。
该方法广泛应用于自然语言处理、机器翻译、问答系统等领域。
dematel的解释结构模型法
dematel的解释结构模型法Dematel的解释结构模型法是一种用于分析因果关系的定量方法，可以用于解决决策问题、评价问题和评估问题等多种问题。
该方法将因素之间的关系分为两种类型：正向关系和负向关系。
正向关系指的是随着一个因素的改善，其他因素也会随之改善；负向关系则表示随着一个因素的改善，其他因素则会出现恶化。
Dematel的解释结构模型法可以将这些因素之间的因果关系建立为图形，帮助分析者理解因果关系。
Dematel方法主要分为两个步骤：分析各因素之间的因果关系和分析因素的重要性。
在分析因果关系的过程中，可通过问卷、访谈和专家讨论等方式收集相关数据，然后利用图像分析工具对因素之间的因果关系进行可视化呈现。
在分析因素的重要性时，可以通过统计学方法求出各因素的数量关系和特征值，确定因素的重要性。
使用Dematel方法的优点是可以量化判断因果关系，在决策和评估问题中具有较高的可信度和可靠性。
而且该方法的模型图形直观、易于理解，有助于分析者更好地理解因果关系并形成决策。
根据Dematel方法的特点，我们可以得出以下的步骤：1.明确问题：确定要解决的问题或目标。
2.确定因素：找出与该问题或目标相关的因素，并将这些因素列出来。
3.构建关系图：对这些因素进行分析，建立因素之间的因果关系，绘制成关系图（也叫因果图）。
4.量化因素关系：确定因素之间的正向关系和负向关系。
5.确定因素的重要性：计算每个因素的重要性（也叫中心性）。
6.分析结果和做出决策：分析结果，根据决策需要进行合理决策。
总而言之，Dematel的解释结构模型法是一种将因素之间的因果关系可视化的定量方法，其步骤简单、易于理解，帮助分析者更好地理解因果关系并做出决策。
模糊解释结构模型方法
模糊解释结构模型方法
模糊解释结构模型方法（Fuzzy Interpretive Structural Modelling，简称FISM）是一种基于模糊集理论和解释性结构建模的方法，用于分析和理解复杂系统中各个组成部分之间的相互关系和影响。
FISM的核心思想是将系统中的各个元素（变量、要素、因素等）通过模糊关系进行连接，并建立一个结构模型来描述它们之间的相互作用。
在FISM中，通过专家或相关研究人员的判
断和经验，确定元素之间的关系强度，并将这些关系表示为模糊集合。
模糊集合中的隶属度函数用来描述元素之间的模糊关系，反映了关系的强度和程度。
在建立结构模型时，FISM采用了图论的概念和方法。
通过分
析元素之间的相互作用，建立起一个包含有向图、边和节点的结构模型。
节点表示系统中的元素，边表示元素之间的相互作用关系。
通过对结构模型进行分析和解释，可以识别出系统中的主导因素、子系统、关键路径等信息，进而为问题解决和决策提供依据和建议。
FISM方法具有较强的灵活性和适应性，可以应用于各种复杂
系统的建模与分析，如社会系统、经济系统、环境系统等。
它不仅可以提供深入的结构分析和理解，还可以通过模拟和预测，为系统的改进和优化提供指导。
解释结构模型
所谓结构模型，就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型，图3-1所示即为两种不同形式的结构模型。
图3-11 有向连接图
图3-11所示有向连接图的邻接矩阵A可以表示如下：
邻接矩阵有如下特性：
（1）矩阵A的元素全为零的行所对应的节点称为汇点，即只有有向边进入而没有离开该节点。如图3-11中的S1点即为汇点。
（2）矩阵A的元素全为零的列所对应的节点称为源点，即只有有向边离开而没有进入该节点。如图3-11中的节点S4即为源点。
仍以图3-11所示的有向连接图为例，则有
矩阵 描述了节点间经过长度不大于1的通路后的可达程度。接着，设矩阵 = ，也即将 平方，并用布尔代数运算规则（即0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=1,0 0=0,0 1=0,1 1=1）进行运算后，可得矩阵
矩阵A2描述了各节点间经过长度不大于2的通路后的可达程度。
（4）根据要素明细表构思模型，并建立邻接矩阵和可达矩阵。
（5）对可达矩阵进行分解后建立结构模型。
（6）根据结构模型建立解释结构模型。
图3-5所示即为ISM工作程序3~6步过程示意图
图3-5 ISM工作程序图
3.2.2图与矩阵分析
在实际生产和生活中，人们为了反映事物之间的关系，常常在纸上用点和线来画出各式各样的示意图。为便于介绍解释结构模型法，首先需要了解图及其矩阵表示的一些基本概念和基本知识。
第三章结构模型化技术
ISM含义 含义
1、ISM（Interpretative structural modeling）含义： （ ）含义：
a: ISM 就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作 为要素集合体的系统模型； b: 它的基本理论是图论，通过一些基本假设和图、矩阵的有关运算，可 以得到可达性矩阵；然后再通过人-机结合，分解可达矩阵，使复杂的 系统分解成多级递阶结构形式；
一、结构模型化基础
结构模型化技术： 结构模型化技术：建立系统结构模型的过程和方法论；
结构分析：结构模型化+对结果的解释。 结构分析：
二、结构模型化技术
脚本法 专家调查法 问题发掘技术 发现法 集团启发法 关联树法 解释结构模型（ISM ) 静态结构化技术 结构模型化技术 决策试验与评价实验室( DEMATEL) 系统开发计划程序（PPDS ) 工作设计 结构决定技术 交叉影响分析 动态结构化技术凯恩仿真模型（KSIM） 快速仿真模型（QSIM） 系统动力学
级间划分：找出整个系统要素集合的最高级要素集后，可将其从可达矩 级间划分： 阵中划去相应的行和列，再求剩余要素集合的最高级要素，依次类推， 直到确定出最低一级要素集合，这样就将系统划分为几个层次；一些概 念：最高级要素；
强连通块划分： 强连通块划分：在同一区域内同级要素相互可达的要素就称为强连通 块；即：同一区域同一级别内，两行元素完全相同。
第1步： 找出影响系统问题的主要因素，判断要素间的影响 步 找出影响系统问题的主要因素，
关系，建立邻接矩阵； 关系，建立邻接矩阵；
第2步： 考虑因果等关系的传递性，建立反映诸要素间关系 步 考虑因果等关系的传递性，
解释结构模型
3.2解释结构模型系统是由许多具有一定功能的要素（如设备、事件、子系统等）所组成的，各要素之间总是存在着相互支持或相互制约的逻辑关系。
在这些关系中，又可以分为直接关系和间接关系等。
为此，开发或改造一个系统时，首先要了解系统中各要素间存在怎样的关系，是直接的还是间接的关系，只有这样才能更好地完成开发或改造系统的任务。
要了解系统中各要素之间的关系，也就是要了解和掌握系统的结构，建立系统的结构模型。
结构模型化技术目前已有许多种方法可供应用，其中尤以解释结构模型法（InterpretativeStructuralModeling,简称ISM）最为常用。
3.2.1结构模型概述一、解释结构模型的概念解释结构模型（ISM）是美国华费尔特教授于1973年作为分析复杂的社会经济系统有关问题的一种方法而开发的。
其特点是把复杂的系统分解为若干子系统（要素），利用人们的实践经验和知识，以及电子计算机的帮助，最终将系统构造成一个多级递阶的结构模型。
ISM属于概念模型，它可以把模糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关系的模型，应用面十分广泛。
从能源问题等国际性问题到地区经济开发、企事业甚至个人范围的问题等，都可应用ISM来建立结构模型，并据此进行系统分析。
它特别适用于变量众多、关系复杂且结构不清晰的系统分析，也可用于方案的排序等。
所谓结构模型，就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型，图3-1所示即为两种不同形式的结构模型。
图3-1两种不同形式的结构模型结构模型一般具有以下基本性质：（1）结构模型是一种几何模型。
结构模型是由节点和有向边构成的图或树图来描述一个系统的结构。
节点用来表示系统的要素，有向边则表示要素间所存在的关系。
这种关系随着系统的不同和所分析问题的不同，可理解为“影响”、“取决于”、“先于”、“需要”、“导致”或其他含义。
（2）结构模型是一种以定性分析为主的模型。
解释结构模型法的工作程序
解释结构模型法的工作程序结构模型法（Structural Modeling Method）是一种常用于软件系统开发的工作程序。
它通过建立软件系统的结构模型，来帮助开发人员在软件开发过程中更好地理解和设计系统架构。
下面将详细介绍结构模型法的工作程序。
首先，结构模型法的工作程序开始于需求分析阶段。
在这个阶段，开发人员与项目相关方一起明确系统的功能需求、性能要求、用户需求以及其他相关的约束条件。
他们会进行系统的功能分解，将系统划分为各个子系统或模块，并确定模块与模块之间的关系。
这些信息将为接下来的模型构建提供基础。
接下来，开发人员需要绘制系统的结构模型。
他们可以使用各种工具，如UML（统一建模语言）等，来绘制系统的静态结构。
结构模型包括系统的组成部分、不同模块之间的依赖关系、接口定义以及其他相关信息。
通过这些模型，开发人员能够更好地理解系统的组织结构和模块之间的交互方式。
然后，开发人员需要对结构模型进行验证和调整。
他们会与项目相关方一起审查模型，确保系统的结构模型符合需求和设计的要求。
如果发现问题或需求变更，他们会进行相应的调整和修改，直到获得满意的结构模型。
在结构模型完成后，开发人员可以开始进行系统的详细设计。
他们可以根据结构模型，进一步细化每个模块的功能和接口设计。
同时，他们还可以对系统的行为进行建模，以便更好地理解系统的工作流程和交互细节。
最后，开发人员可以根据结构模型进行系统的编码和实施工作。
他们可以根据模型中定义的接口和功能要求，编写相应的代码，并进行单元测试和集成测试，确保系统的正确性和稳定性。
总的来说，结构模型法的工作程序包括需求分析、结构模型绘制、验证和调整、详细设计以及编码和实施。
通过这一工作程序，开发人员可以更好地理解和设计软件系统的结构，从而提高系统的开发效率和质量。
解释结构模型
T {S︱ i Si N, R( Si ) A( Si ) A( Si )}
16
（二）模型的建立步骤
(1)区域划分
所谓区域划分，就是把要素之间的关系分为可达与不可达， 并且判断哪些要素是连通的，即把系统分为有关系的几个 部分或子部分。 例，有下列邻接矩阵
0 1 0 A 0 0 0 0
S1 S1 1 R ' S3 0 S4 0
S3 S 4 1 1 1 1 0 1
14
三、模型的建立
（一）相关定义 1、可达集R(Si) 要素S可以到达的集合定义为要素SI的可达集，并用R(Si) 表示 R(Si ) {S ︱ j S j N, r ij 1}
几个相关的数学概念
3、可达性矩阵（Reachability Matrix） 可达矩阵R是指用矩阵形式来描述有向连接图各节点之间， 经过一定长度的通路后可以到达的程度。 可达矩阵R有一个重要特性，即推移律特性。当Si经过长 度为1的通路直接到达SK，而SK经过长度为1的通路直接到 达Sj，那么，Si经过长度为2的通路必可到达Sj。通过推移 律进行演算，这就是矩阵演算的特点。 所以说，可达矩阵可以应用邻接矩阵A加上单位矩阵I，并 经过一定的演算后求得。
假设和图、矩阵的有关运算，可以得到可达性矩 阵；然后再通过人-机结合，分解可达性矩阵，使 复杂的系统分解成多级递阶结构形式。
（三）性质
（1）结构模型是一种几何模型。结构模型是由节点 和有向边构成的图或树图来描述一个系统的结构。 节点用来表示系统的要素，有向边则表示要素间所 存在的关系。 （2）结构模型是一种以定性分析为主的模型。 （3）结构模型除了可以用有向连接图描述外，还可 以用矩阵形式来描述。矩阵可以通过逻辑演算用数 学方法进行处理。
解释结构模型
四、可达矩阵
如果一个矩阵，仅其对角线元素为1，其他 元素均为0，这样的矩阵称为单位矩阵，用I表示。 根据布尔矩阵运算法则，可以证明：
解释结构模型法应用的步骤
一、 ISM方法的基本步骤
ISM方法的作用是把任意包含许多离散的，无序的静态的系统，利用系统 要素之间已知的、但凌乱的的关系， 揭示出系统的内部结构。其基本方法是 先用图形和矩阵描述各种已知的关系，在 矩阵的基础上再进一步运算、推导 来解释系统结构的特点。其基本步骤如下：
（1）建立系统要素关系表 （2）根据系统要素关系表，作出相应的有向图形，并建
※应了解解释结构模型的基本概念,明确有向图、邻接 矩阵和可达矩阵的含义，掌握解释结构模型法应用的 步骤，熟练运用解释结构模型法分析解决教育技术研 究中的具体问题。
解释结构模型法应用（教育技术）
主要内容
解释结构模型法 的基本概念
解释结构模型法应 用步骤
案例-网络化学习 与传统学习 的差异分析
系统结构的有向图示法 有向图的矩阵描述 邻接矩阵的性质 可达矩阵
• 可达性矩阵M是用矩阵形式反映有向图各顶点之间通 过一定路径可以到达的程度，它通过以下计算求得： 将相邻矩阵A加上单位矩阵I（矩阵中除主对角线上元 素为1外，其余元素皆为零的矩阵），然后用布尔代数 规则 (0+0=0,0+1=1,1+1=1;0×0=0,0×1=0,1×1=1)进行 乘方运算,直到两个相邻幂次方的矩阵相等为止。
霍尔模型---解释结构
霍尔的三维结构模式的出现，为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种统一的思想方法，霍尔的三维结构模式因而在世界各国得到了广泛应用。
霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种专业知识和技能。
这样，就形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构。
其中，时间维表示系统工程活动从开始到结束按时间顺序排列的全过程，分为规划、拟定方案、研制、生产、安装、运行、更新七个时间阶段。
逻辑维是指时间维的每一个阶段内所要进行的工作内容和应该遵循的思维程序，包括明确问题、确定目标、系统综合、系统分析。
优化、决策、实施七个逻辑步骤。
知识维列举需要运用包括工程、医学、建筑、商业、法律、管理、社会科学、艺术、等各种知识和技能。
三维结构体系形象地描述了系统工程研究的框架，对其中任一阶段和每一个步骤，又可进一步展开，形成了分层次的树状体系。
下面将逻辑维的7个步骤逐项展开讨论，可以看出，这些内容几乎覆盖了系统工程理论方法的各个方面。
如词条附图所示，霍尔三维结构是由时间维、逻辑维和知识维组成的立体空间结构。
编辑本段霍尔三维结构分析逻辑维（解决问题的逻辑过程）运用系统工程方法解决某一大型工程项目时，一般可分为七个步骤： 1.明确问题霍尔的三维结构模式由于系统工程研究的对象复杂，包含自然界和社会经济各个方面，而且研究对象本身的问题有时尚不清楚，如果是半结构性或非结构性问题，也难以用结构模型定量表示。
因此，系统开发的最初阶段首先要明确问题的性质，特别是在问题的形成和规划阶段，搞清楚要研究的是什么性质的问题，以便正确地设定问题，否则，以后的许多工作将会劳而无功。
造成很大浪费。
国内外学者在问题的设定方面提出了许多行之有效的方法，主要有:(1)直观的经验方法。
这类方法中，比较知名约有头脑风暴法(Brain Storming)，又称智暴法、5W1H 法、KJ法等，日本人将这类方法叫做创造工程法。
ISM(解释结构模型)
图-1表示。
T
M
S
教师
计算机多媒体
学生
图1 CAI系统结构模型
二、有向图的矩阵描述
对于一个有向图，我们可以用一个m×m方形矩阵来表示。m为系统要素的个数。 矩阵的每一行和每一列对应图中一个节点（系统要素）。规定，要素Si 对Sj 有影响时， 矩阵元素aij为1，要素Si对Sj无影响时，矩阵元素aij为0。即
第一节 解释结构模型法的基本概念
定义：
解释结构模型法（Interpretative Structural Modelling Method,简称 ISM方法）ISM方法是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法，它在揭示系 统结构，尤其是分析教学资源内容结构和进行学习资源设计与开发研究、教 学过程模式的探索等方面具有十分重要作用，它也是教育技术学研究中的一 种专门研究方法。
一、系统结构的有向图示法
有向图形——是系统中各要素之间的联系情况的一种模型 化描述方法。它由节点和边两部分组成
节点——利用一个圆圈代表系统中的一个要素，圆圈 标有该要素的符号；
边——用带有箭头的线段表示要素之间的影响。箭 头代表影响的方向。
例1：在教育技术应用中的计算机辅助教学（CAI）其过程可以简单表示为：教
① → ④ → ②;① → ③ → ⑤;③ → ④ → ⑤;④ → ③ → ⑤
计算出矩阵 A3 得到：
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 A3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
解释结构模型方法
0 0 0 0 1
0 0 0 0 0
矩阵表示
结构模型作为对系统进行描述的形式，处在数学模型 形式和逻辑分析形式之间。因此，可用于处理无论是 宏观的还是微观的，定性的还是定量的，抽象的还是 具体的有关问题。
《系统工程导论》 第5页
3.1 引言
结构模型化技术 结构模型化技术是指建立结构模型的方法论。 几种描述
《系统工程导论》 第12页
3.2 解释结构模型法（ISM）
（5）关联树 在节点上带有加权值 W，而在边上有关 联值 r 的树称作关联树。
W=0.3 r=0.4 r=0.6 r=0.5
W=0.7 r=0.5
w=0.3×0.4 w=0.3×0.6 w=0.7×0.5 w=0.7×0.5 =0.35 =0.35 =0.12 =0.18
第三章 解释结构模型方法
§3.1 引言 §3.2 解释性结构建模（Interpretive Structure Modeling, ISM） §3.3 应用举例
《系统工程导论》
ห้องสมุดไป่ตู้
第1页
3.1 引言
背景 系统由要素构成，要素之间存在逻辑关系 （支持，包含，制约等等） 要了解系统中各要素之间的关系，需要建 立系统的结构模型 结构模型 定义：应用有向连接图来描述系统各要素 间的关系，以表示一个作为要素集合体的 系统的模型。
《系统工程导论》
第2页
3.1 引言
两种结构模型
S1 S2 S3 S4 S2 有向图 S4 S5 S1 S3 树图
S5
S6
S7
《系统工程导论》
第3页
3.1 引言
结构模型的基本性质 结构模型是一种几何模型。结构模型是由 节点和有向边构成的图或树图来描述一个 系统的结构。
解释结构模型方法
. 《系统工程导论》
第5 5页
3.1 引言
❖ 结构模型化技术 ▪ 结构模型化技术是指建立结构模型的方法论。 ▪ 几种描述
John Warfield(1974)：结构模型法是“在仔细定义的 模型中，使用图形和文字来描述一个复杂事件（系统 或研究领域）的结构的一种方法论。”
Mick Mclean & P. Shephed (1976)：结构模型“着重 于一个模型组成部分的选择和清楚地表示出各组成部 分间的相互作用。”
❖ 结构模型 ▪ 定义：应用有向连接图来描述系统各要素 间的关系，以表示一个作为要素集合体的 系统的模型。
. 《系统工程导论》
第2 2页
❖ 两种结构模型
S1
S2
S3 S4
有向图 S5
3.1 引言
S1
S2
S3
树图 S4 S5 S6 S7
. 《系统工程导论》
第3 3页
3.1 引言
❖ 结构模型的基本性质 ▪ 结构模型是一种几何模型。结构模型是由 节点和有向边构成的图或树图来描述一个 系统的结构。
1.2.1
1.2.2
A对B有贡献（有传递性）
. 《系统工程导论》
目标 1.2.3
第2020页
3.2 解释结构模型法（ISM）
例2：制定人口控制综合策略模型
影响人口增长的因素很多，经专家小组讨论，确定以下 因素：
（1）社会保障 （2）老年服务（3）生育欲望 （4）平均寿命（5）医疗保健水平 （6）生育能力 （7）计划生育政策（8）社会思想习惯 （9）营养水平（10）污染（11）国民收入 （12）出生率（13）死亡率（14）总人口
例1：建立系统工程问题的目标体系 和基本目的有关的具体目标可能很多
解释结构模型法
实验者（S1） 实验者（S2） 实验者（S3） 干扰因素 （S4）
实验反应 （S5）
实验者 S1
○控制变量 ○排除干扰 ○测量反应
实验对象 S2
○作出反应
实验因素 S3 干扰因素 S4
○刺激对象 ○干扰对象
实验反应 S5
S1 S4
S3
S2
S5
S1 S2 S3 S4 S5
图12-2有向图
s1 0 0 1 1 1
根据要素关系表建立邻接矩阵A：
11
a12
a13
表12-3 可达集合与先行集合及其交集表
A a 素为0，表示子系统（B）对子系统（A）没有影响。 21
a22
a23
a31 a32 a33
根据式（1）则用矩阵表示为：
T MS
T 0 1 0 A M 0 0 1
S 0 1 0
上述这种与有向图形对应的，并用1和0表现元素的矩阵称为邻接矩阵
i
j
右上角子对矩于阵II图表示1子中系，统（mA=）3对即子可系统构（成B）一的个影响3；×3的方形矩阵，表示为：
矩阵与图一一对应，有向图形确定，邻接矩阵也就唯一确
为了对可达矩阵进行区域分解，我们先把可达集合与先行集合及其交集列统（A）对子系统（B）的影响；
计算出矩阵 A3 得到：
0 0 0 0 1
0
0
0
0
0
A 3 0 0 0 0 0
0
0
0
0
0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0
0
0
0
0
A 4 0 0 0 0 0
0
0
0
0
0
dematel的解释结构模型法
dematel的解释结构模型法
Dematel的解释结构模型法是一种常用的决策分析方法，它可以帮助人们更好地理解和解决复杂的问题。
该方法主要通过构建一个结构模型来分析问题，然后使用Dematel算法对模型进行分析和评估，最终得出结论和建议。
Dematel的解释结构模型法主要包括以下几个步骤：
第一步，构建结构模型。
在这一步中，我们需要将问题分解成若干个因素，并将这些因素之间的关系用图表的形式表示出来。
这个过程需要考虑到各个因素之间的相互作用和影响，以及它们对问题的重要性和优先级。
第二步，使用Dematel算法进行分析。
在这一步中，我们需要对结构模型进行分析和评估，以确定各个因素之间的关系和重要性。
Dematel算法主要是通过计算因素之间的相互依赖性和影响程度来进行分析的。
第三步，得出结论和建议。
在这一步中，我们需要根据Dematel算法的结果，得出结论和建议。
这些结论和建议可以帮助我们更好地理解问题，并提出有效的解决方案。
Dematel的解释结构模型法在实际应用中具有广泛的应用价值。
它可以帮助人们更好地理解和解决复杂的问题，提高决策的准确性和效率。
同时，该方法还可以帮助人们更好地评估和管理各种资源，
提高资源利用效率和经济效益。
Dematel的解释结构模型法是一种非常实用的决策分析方法，它可以帮助人们更好地理解和解决复杂的问题。
在实际应用中，我们可以根据具体情况选择合适的方法和工具，以达到最佳的决策效果。
采用解释结构模型法进行教材分析
理 论 研 究
采用解释结构模 型法进行教材分析
彭 云 北京语 言 大 学资产 管理 处
研究背景 教材是 一种 教学 系统 ．是学 生学 习的资源 和学 生学 习的工 具。为 了达 到一定 的教 学 目标 ， 教 材包含 了各种 要素， 且要素 问具
一
、
有一定的关系。在 教材 系统 中， 这种 因素之间的上 ， 下级 关系， 我们 称之 为学习的层级 关系 ， 也可称 之为要素 问的形 成关 系。对于给 定的教材． 教师在教学 中， 通过对教材 内容 的分析 ， 找出教材的结构， 即找出构成教材的要素及其相 互问的层级关系（ 形成关系） ， 为教 师
Hale Waihona Puke 程中 ，教 师可 以不断地 读取图形 、进行 分析 、修改 。最新 的ｌ Ｓ Ｍ 分析方法还 吸收 了目标 矩阵方法 的简单， 易操 作的优点 ， 使其在教 材分 析中具有更好的操作性。 三、解释结构模型 （ Ｉ Ｓ Ｍ ） 法的分析步骤 １ ． 抽取知识元 素——确 定教学 目标 ； ２ ． 确定 各教学 目标之间的直接关系 ，做 出目标矩阵 ； ３利用 目标矩 阵求出教学 目标形成关系图 ； ４根据一定原 则 ，确定 出教学内容序列 ； 四、解释结构模型 （ Ｉ Ｓ Ｍ ） 法的应用实例 本文 以 《 抛 物 线 》教 材 内 容 为 例 ，说 明 解 释 结 构 模 型
（ Ｉ Ｓ Ｍ ）法在教 材分析 中的应用。 １ ． 抽取 知识要素——确 定教学 目标 通过主题分析和技能分析把 实现 给定教学 目标的教学 内容分 解为众多的知识元素 （ 即 “ 知识 点” ） 。这些知识元素可 以是某
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０ １１ １ ２ １ ３ １ ４
3.2.2 解释结构模型法的建模方法_系统工程：原理与实务_[共4页]
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52 系统
工程
：
原理
与实务
尔特教授于1973年作为分析复杂的社会经济系统有关问题的一种方法而开发的。
其特点是通过提取系统的构成要素，借助有向图等工具处理要素及其相互间的关系，最后进行文字解释说明，将复杂的系统分解为若干个子系统，最终将系统构造成一个多级递阶的结构模型。
3.2.1 解释结构模型法的工作程序 实施ISM 技术，首先搜集和整理问题的构成要素，分析要素间存在的二元关系（如因果关系），实现以上模型的具体化，然后根据要素间关系的传递性，通过邻接矩阵的计算或逻辑判定，得到可达矩阵，最后对可达矩阵进行分解、压缩处理，得到反映系统结构的骨架矩阵，并绘制系统的多级递阶有向图。
此外，还需将得到的解释结构模型与已有的对系统的认识进行比较，通过反馈、比较、
修正、学习，最终得到一个令人满意的结构分析结果。
ISM 的工作程序如图3-4所示。
图3-4 ISM 的工作程序
3.2.2 解释结构模型法的建模方法
系统的解释结构模型的建立以可达矩阵为基础，依次进行区域划分、级位划分、骨架矩阵提取和多级递阶有向图绘制四个过程。
1．区域划分
将系统分成若干个相互独立的、没有直接或间接影响的子系统。
这种划分对于很多的系统来说，可以把系统分成若干子系统来研究，特别是在用计算机辅助设计时，这种划分会带来许多方便。
为此，首先需要对可达矩阵划分为与要素。
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实验者（S1） 实验者（S2） 实验者（S3） 干扰因素 （S4）
实验反应 （S5）
实验者 S1
○控制变量 ○排除干扰 ○测量反应
实验对象 S2
○作出反应
实验因素 S3 干扰因素 S4
○刺激对象 ○干扰对象
实验反应 S5
S1 S4
S3
S2
S5
S1 S2 S3 S4 S5
图12-2有向图
s1 0 0 1 1 1 s2 0 0 0 0 1
⒌ 计算 AK ，如果A 矩阵元素中出现 aij=1，则表明从系统 要素Si出发，经过k条边可达到系统要素Sj 。这时我们说 系统要素Si与Sj之间存在长度为k的通道。如上述矩阵
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 A2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
同为矩：是阵，A系2表统明要，素从S系3和统S要4也素分S别1出有发长经度过为长2度的为通2道的到通达道系分统别要到素达S系5。统它要们素分S2。别
① → ④ → ②; ③ → ② → ⑤;④ → ② → ⑤
计算出矩阵 A3 得到：
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 A3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
矩阵A3表明，从系统要素S1出发经过长度为3的通道到 达系统要素S5。它就是①→③→ ④→⑤。
设计CAI课件提供给学生自主学习，CAI课件通过计算机向学生显示教学内容，并对 学生提问，学生根据计算机的提问作出反应回答。这样一类CAI活动过程，我们可以用
图-1表示。
T
M
S
教师
计算机多媒体
学生
图1 CAI系统结构模型
二、有向图的矩阵描述
对于一个有向图，我们可以用一个m×m方形矩阵来表示。m为系统要素的个数。 矩阵的每一行和每一列对应图中一个节点（系统要素）。规定，要素Si 对Sj 有影响时， 矩阵元素aij为1，要素Si对Sj无影响时，矩阵元素aij为0。即
通过本章的学习,应了解解释结构模型的基本概念,明确有向图、邻接矩阵和可达矩阵的含义， 掌握解释结构模型法应用的步骤，熟练运用解释结构模型法分析解决教育技术研究中的具体问题。
本章内容结构
系统结构的有向图示法
解释结构模型法 的基本概念
有向图的矩阵描述 邻接矩阵的性质 可达矩阵
解释结构模型法应 用步骤
系统要素分析 建立邻接矩阵 进行矩阵运算，求出可达矩阵 对可达矩阵进行分解
一、系统结构的有向图示法
有向图形——是系统中各要素之间的联系情况的一种模型 化描述方法。它由节点和边两部分组成
节点——利用一个圆圈代表系统中的一个要素，圆圈 标有该要素的符号；
边——用带有箭头的线段表示要素之间的影响。箭 头代表影响的方向。
例1：在教育技术应用中的计算机辅助教学（CAI）其过程可以简单表示为：教师
⒊ 在邻接矩阵中，如果第j列元素全部都为0，则这一列所对 应的要素Sj可确定为该系统的输入端。例如，上述矩阵A 中，对应S1列全部为0，要素S1可确定为系统的输入端。
⒋ 在邻接矩阵中，如果第i行元素全部都为0，则这一行所对应的 要行全素部Si可为确0，定要为素该S系5可统确的定输为出系端统。的例输如出，端上。述矩阵A中，对应S5
A
s3 s4
0 0
1 1
0 0
0 0
0 0
s5 0 0 0 0 0
邻接矩阵描述了系统各要素之间直接关系，它具有如下性质：
⒈ 邻接矩阵和有向图是同一系统结构的两种不同表达形式。 矩阵与图一一对应，有向图形确定，邻接矩阵也就唯一确 定。反之，邻接矩阵确定，有向图形也就唯一确定。
⒉ 邻接矩阵的矩阵元素只能是1和0，它属于布尔矩阵。布尔矩阵的运算 主要有逻辑和运算以及逻辑乘运算，即： 0 + 0=0 0 + 1=1 1 + 1=1 1×0=0 0×1=0 1×1=1
三、邻接矩阵的性质
实验过程本身就是一个系统，它包含有实验者（S1）、实验对象 （S2）、实验因素（自变量）（S3）、干扰因素（S4）和实验反 应（因变量）（S5）等5个基本要素。这5个因素之间的联系关系 可以用表12-1表示， 根据此表，也可以用有向图（图12-2）和 邻接矩阵表示。
表12-1 因素之间的联系
aij
1 0
当Si
对于图1中，m=3即可构成一个3×3的方形矩阵，表示为：
a11 a12 a13
A a21
a22
a23
a31 a32 a33
根据式（1）则用矩阵表示为：
TMS T 0 1 0 A M 0 0 1 S 0 1 0
上述这种与有向图形对应的，并用1和0表现元素的矩阵称为邻接矩阵
第十二章 解释结构模型法
本章学习要点
解释结构模型法是用于分析教育技术研究中复杂要素间关联结构的一种专门研究方法，作用 是能够利用系统要素之间已知的零乱关系，揭示出系统的内部结构。解释结构模型法的具体操作 是用图形和矩阵描述出各种已知的关系,通过矩阵做进一步运算，并推导出结论来解释系统结构的 关系.本章介绍了解释结构模型的基本概念；论述了解释结构模型法应用的具体步骤；以“网络化 学习与传统学习的差异分析”为案例说明解释结构模型法在教育技术研究中的具体应用。
四、可达矩阵
如果一个矩阵，仅其对角线元素为1，其他 元素均为0，这样的矩阵称为单位矩阵，用I表示。 根据布尔矩阵运算法则，可以证明：
(A I)2 I A A2
同理可以证明：
(A I)k I A A2 Ak
如果系统A满足条件
( A I ) k1 ( A I )k ( A I )k1 M
案例-网络化学习 与传统学习 的差异分析
差异特征要素分析 要素强弱分析 解释结构模型分析 WBT的层级模型与因果关系分析
第一节 解释结构模型法的基本概念
定义：
解释结构模型法（Interpretative Structural Modelling Method,简称 ISM方法）ISM方法是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法，它在揭示系 统结构，尤其是分析教学资源内容结构和进行学习资源设计与开发研究、教 学过程模式的探索等方面具有十分重要作用，它也是教育技术学研究中的一 种专门研究方法。