Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Ứng dụng phương pháp phân tích thành phần chính và phân cụm dữ liệu đánh giá kết quả kiểm định chất lượng cơ sở giáo dục đại học chỉ ra những điểm mạnh, yếu về hoạt động của các trường theo các tiêu chuẩn, mối quan hệ giữa các lĩnh vực cũng như so sánh mức độ đánh giá giữa các trung tâm kiểm định với nhau. Đây là cơ sở để thực hiện việc đối sánh và cải tiến chất lượng tại các cơ sở giáo dục.
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH VÀ PHÂN CỤM DỮ LIỆU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CƠ SỞ GIÁO DỤC ĐẠI HỌC Lê Phước Thành1 Tóm tắt: Hiện trung tâm kiểm định chất lượng giáo dục đại học (KĐCLGDĐH) công bố kết kiểm định trường đại học theo tiêu chuẩn thông tư 12/2017/TT-BGDÐT Kết kiểm định chuẩn hóa dạng sở liệu đa chiều theo tiêu chuẩn Sự kết hợp hai kỹ thuật phân tích thành phần với phân cụm liệu nhằm trình bày, phân tích trích tri thức hữu ích việc đánh giá Theo đó, báo điểm mạnh, yếu hoạt động trường theo tiêu chuẩn, mối quan hệ lĩnh vực so sánh mức độ đánh giá trung tâm kiểm định với Đây sở để thực việc đối sánh cải tiến chất lượng sở giáo dục Từ khóa: Phân tích thành phần chính, Phân cụm liệu, Thuật tốn K-Means, Hệ số tương quan, Kiểm định chất lượng giáo dục đại học Mở đầu 1.1 Giới thiệu kiểm định chất lượng sở giáo dục đại học Việt Nam Ngày 19 tháng năm 2017 Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành thông tư số 12/2017/ TT-BGDÐT Quy định KĐCLGDĐH, theo tiêu chuẩn đánh giá gồm 25 tiêu chuẩn, 111 tiêu chí phân vào lĩnh vực: (1) Đảm bảo chất lượng chiến lược: Tiêu chuẩn 01 đến 08, gồm vấn đề sứ mệnh, tầm nhìn, mục đích, mục tiêu chiến lược, sách… (2) Đảm bảo chất lượng hệ thống: Tiêu chuẩn 09 đến 12, gồm vấn đề hệ thống đảm bảo chất lượng bên trong, hệ thống thông tin, … (3) Đảm bảo chất lượng thực chức năng: Tiêu chuẩn 13 đến 21, gồm vấn đề hoạt động đào tạo, nghiên cứu khoa học phục vụ cộng đồng (4) Kết hoạt động: Tiêu chuẩn 22 đến 25, gồm vấn đề kết hoạt động đào tạo, nghiên cứu khoa học, phục vụ cộng đồng tài chính-thị trường Mỗi tiêu chuẩn đánh giá theo thang điểm Bộ tiêu chuẩn tiếp cận theo mơ hình đánh giá CLGDĐH Mạng lưới trường đại học khu vực Đông Nam Á (ASEAN University Network - Quality Assurance, viết tắt AUN-QA) Về trung tâm kiểm định, đến tháng 09-2020 Việt Nam trung tâm KĐCLGD công bố kết kiểm định 28 trường đại học học viện theo tiêu chuẩn gồm: 1 ThS., Trường Đại học Quảng Nam 91 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH (1) Trung tâm KĐCLGD−Đại học Quốc gia Hà Nội (CEA_HN), trường (2) Trung tâm KĐCLGD−Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (CEA_TPHCM), trường (3) Trung tâm KĐCLGD−Đại học Đà Nẵng (CEA_DN), trường (4) Trung tâm KĐCLGD−Trường Đại học Vinh (CEA_Vinh), trường (5) Trung tâm KĐCLGD−Hiệp hội trường đại học, cao đẳng Việt Nam (CEA_ HiepHoi), trường 1.2 Kỹ thuật phân tích thành phần phân cụm liệu Phân tích thành phần (PCA - Principal Component Analysis) kỹ thuật thường sử dụng làm việc với đối tượng có nhiều biến (thuộc tính/số chiều) (đối tượng biểu diễn không gian nhiều chiều) sang không gian chiều có khả biểu diễn liệu tốt tương đương không gian cũ, nghĩa đảm bảo độ biến thiên của liệu chiều Ngoài phát liên kết tiềm ẩn liệu khám phá khơng gian Hai cơng dụng lớn phân tích thành phần tìm mối liên hệ đối tượng với chiều không gian biến cũ với chiều không gian Khi đối tượng biểu diễn không gian chiều với trục ngang thành phần thứ (Component 1) thành phần thứ hai (Component 2) ta tiếp tục dùng dùng kỹ thuật phân cụm liệu để nhóm đối tượng có tính chất “tương tự” theo tiêu chí (chẳng hạn theo khoảng cách), đối tượng hai nhóm khác khơng có tính chất Nội dung 2.1 Nguồn liệu cho việc phân tích Nguồn liệu để phân tích lấy từ kết KĐCLGD công bố website trung tâm kiểm định [9], [10], [11], [12], [13], liệu bao gồm trung tâm kiểm định, trường kiểm định thang điểm 25 tiêu chuẩn phân vào lĩnh vực sau tổng hợp bảng sau: Bảng Tra cứu số thứ tự trường đại học phân tích Số TT 92 TT KĐ CEA_DN CEA_DN CEA_DN CEA_DN CEA_HN CEA_HN CEA_HN Trường đại học KĐ Công nghệ TP HCM Quốc tế Sài Gòn SPKT Vĩnh Long Văn Hiến Nội vụ Hà Nội Phan Thiết Phennikaa T1 … T25 LV1 LV2 LV3 LV4 4.60 … 4.00 4.44 4.53 4.49 4.54 4.00 5.00 3.93 4.06 4.10 4.27 4.20 4.00 4.07 4.06 4.07 4.02 4.00 4.00 3.88 3.95 3.81 3.79 3.80 3.50 3.79 3.69 3.76 3.75 4.20 3.50 3.84 3.64 3.68 3.63 4.40 4.00 4.01 3.80 3.88 4.00 LÊ PHƯỚC THÀNH Số TT 10 11 Trường đại học T1 … T25 LV1 LV2 LV3 LV4 KĐ CEA_HN TDTT Hà Nội 4.00 4.00 3.84 3.73 3.82 3.88 CEA_HN Thủy Lợi 4.60 4.00 4.37 4.03 4.29 4.31 CEA_HN Học viện Ngoại giao 4.20 4.50 3.98 3.81 4.14 4.36 CEA_TPHCM Đà Lạt 4.00 3.50 3.82 3.50 3.58 3.52 Kinh tế-Tài TP 12 CEA_TPHCM 3.80 3.50 3.81 3.53 3.76 3.63 HCM 13 CEA_TPHCM Quốc tế Miền Đông 4.00 4.00 4.03 3.64 3.74 3.61 14 CEA_TPHCM Trà Vinh 4.20 4.00 4.16 4.17 4.15 4.00 Văn hóa TP Hồ Chí 15 CEA_TPHCM 4.00 3.50 3.64 3.55 3.53 3.50 Minh Công nghệ Miền 16 CEA_Vinh 3.80 4.50 3.72 3.73 3.82 4.08 Đông 17 CEA_Vinh FPT 4.80 5.00 4.56 4.03 4.32 4.52 18 CEA_Vinh Hoa Lư 3.80 3.50 3.79 3.84 3.87 3.63 Kinh tế C.Nghiệp 19 CEA_Vinh 4.00 4.00 3.96 3.72 3.82 3.88 Long An 20 CEA_Vinh Thủ Đô Hà Nội 4.00 3.50 4.03 4.06 3.93 3.71 21 CEA_HiepHoi Bà Rịa-Vũng Tàu 4.00 4.50 4.19 3.93 4.01 3.96 22 CEA_HiepHoi Đại Nam 4.00 4.00 3.85 4.17 3.99 4.00 23 CEA_HiepHoi Dầu khí Việt Nam 4.20 5.00 4.25 4.28 4.03 4.40 Điều dưỡng Nam 24 CEA_HiepHoi 4.40 5.00 4.04 4.27 4.11 4.33 Định 25 CEA_HiepHoi Hoa Sen 4.20 4.00 3.94 4.02 3.84 3.86 26 CEA_HiepHoi Quốc tế Hồng Bàng 4.60 4.50 4.44 4.54 4.41 4.38 27 CEA_HiepHoi Tân Trào 4.20 4.50 4.16 4.21 4.22 4.38 28 CEA_HiepHoi Học viện Phụ nữ 3.80 4.00 3.83 3.78 3.79 3.77 Sau bảng tra cứu (bảng 2) danh mục tên 25 tiêu chuẩn để thuận lợi theo dõi kết phân tích, đánh giá mặt mạnh, yếu trường theo tiêu chuẩn TT KĐ Bảng Tra cứu danh mục tiêu chuẩn STT 01 02 03 04 05 06 07 Tên tiêu chuẩn Tầm nhìn, sứ mạng văn hóa Quản trị Lãnh đạo quản lý Quản trị chiến lược Các C.Sách ĐT, NCKH PVCĐ Quản lý nguồn nhân lực Quản lý tài sở vật chất STT 14 15 16 17 18 19 20 Tên tiêu chuẩn Chương trình dạy học Giảng dạy học tập Đánh giá người học Hỗ trợ người học Quản lý nghiên cứu khoa học Quản lý tài sản trí tuệ Hợp tác đối tác NCKH 93 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH 08 09 10 11 12 13 Các mạng lưới quan hệ đối ngoại Hệ thống ĐBCL bên Tự đánh giá đánh giá Hệ thống thông tin ĐBCL bên Nâng cao chất lượng Tuyển sinh nhập học 21 22 23 24 25 Kết nối phục vụ cộng đồng Kết đào tạo Kết nghiên cứu khoa học Kết phục vụ cộng đồng Kết tài thị trường 2.2 Thuật tốn 2.2.1 Phân tích thành phần [1], [2] Bài toán: Cho ma trận X={xi, j} , vậy: (i) Một đối tượng biểu diễn khơng gian , điểm có tọa độ ,i= , gọi không gian đối tượng (ii) Một biến biểu diễn khơng gian , biến có tọa độ ,j= , gọi không gian biến Các bước sau nhằm tìm thành phần khơng gian đối tượng (trường hợp (i)), trường hợp (ii) thực tương tự không gian biến Các bước thực (1) Xác định tâm đám mây liệu Mỗi đối tượng biểu diễn thành điểm không gian, tập điểm gọi đám mây liệu Quy tâm tức tịnh tiến gốc tọa độ trọng tâm đám mây Tâm đám mây liệu thực cách đưa ma trận số liệu ma trận độ lệch so với trung bình chung Mỗi đối tượng i biến trừ cho số bình quân biến Ta ma trận quy tâm X = (2) Tìm trục a) Ma trận phương sai-hiệp phương sai (Variance-Covariance Matrix) Ma trận phương sai-hiệp phương sai nhằm đánh giá biến thiên (tập trung hay phân tán) liệu quanh tâm đám mây liệu Ma trận tính theo gốc sau: : Ma trận chuyển vị ma trận X Nếu biểu diễn biến thiên liệu theo hình học, nghĩa tìm đường thẳng cho qua tâm đám mây liệu “gần” với điểm nhất, nghĩa khoảng cách từ điểm đến đường thẳng cần tìm nhỏ nhất, hay hình chiếu điểm trục thứ (thành phần 1) có biến động (phương sai) lớn b) Tìm giá trị riêng véc tơ riêng (Eigenvalues and Eigenvectors) Tìm giá trị riêng véc tơ riêng nhằm để xác định đường thẳng qua tâm gần 94 LÊ PHƯỚC THÀNH đám mây liệu Tìm giá trị riêng theo phương trình: , I: Ma trận đơn vị Về mặt hình học, giá trị riêng tổng bình phương khoảng cách hình chiếu điểm đường thẳng cho giá trị nhỏ Với giá trị (j = , q=1, có thành phần bao gồm lĩnh vực trích giải thích 85.9% biến thiên liệu (giữ 85.9% lượng thông tin ban đầu) Bảng Giá trị riêng phần trăm giải thích phương sai liệu STT Giá trị riêng 3.4384 Phần trăm Biểu đồ phần trăm 85.959 Phần trăm tích lũy 85.959 97 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH 0.2785 6.962 92.921 0.2240 5.601 98.521 0.0591 1.479 100.000 Căn vào véc tơ riêng để xác định mối quan hệ thành phần biến Nói cách khác, mối quan hệ tuyến tính thành phần biến Mối quan hệ thể bảng ma trận tải (Loading Matrix) bảng sau: Bảng Ma trận tải thành phần Các thành phần LV1 0.90147 0.38525 0.18539 0.06760 LV2 0.90174 -0.35876 0.23410 0.05791 LV3 0.97774 0.00926 -0.04143 -0.20550 LV4 0.92553 -0.03548 -0.36489 0.09483 Sau số đánh giá phân tích theo lĩnh vực: (i) Các trường thuộc nhóm có số thứ tự 1, 26, 17 đánh giá cao lĩnh vực, đặc biệt trường 27 đánh giá cao lĩnh vực Trong trường số 15, 11, 6, 12 đánh giá thấp lĩnh vực, trường số 15 đánh giá thấp lĩnh vực (ii) Kết kiểm định trung tâm có phân bố tương đối mức cao, trung bình thấp trường kiểm định, nhiên kết kiểm định trường thuộc trung tâm kiểm định−Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh hầu hết đạt mức thấp so với trung tâm khác, trường có số thứ tự 11, 12, 13, 15 Lĩnh vực Hình Biểu đồ phân bố đối tượng theo thành phần chính, cách phân cụm lĩnh vực trung tâm phụ trách kiểm định trường (iii) Mối quan hệ lĩnh vực: Xây dựng hệ số tương quan lĩnh vực (Hình 6) Lĩnh vực có hệ số tương quan lớn nhất, điều chứng tỏ lĩnh vực chức năng, hệ thống, sách hoạt động đào tạo, nghiên cứu khoa học phục vụ cộng đồng tác động trực tiếp đến lĩnh vực kết hoạt động Trong lĩnh vực có hệ số tương quan thấp hơn, điều chứng tỏ chưa có kết nối chặt chẽ lĩnh vực sứ mệnh, tầm nhìn, mục đích, mục tiêu chiến lược, sách đến lĩnh vực xây dựng hệ thống đảm bảo chất lượng bên trong, hệ thống thông tin 98 LÊ PHƯỚC THÀNH Hơn xoay liệu với cột trường kiểm định dòng lĩnh vực, lúc lĩnh vực bố trí gần gốc tọa độ, điều chứng tỏ điểm số lĩnh vực khơng có chênh lệch lớn trường (tương đối nhau), lĩnh vực 1, có khác biệt trường với Hay nói cụ thể trường có chức năng, hệ thống, sách hoạt động đào tạo, nghiên cứu khoa học phục vụ cộng đồng đồng Hình Hệ số tương quan lĩnh vực Một cách phân cụm liệu khác phân cụm theo thứ bậc (hierarchical clustering) [2], [3], hình Ở phân thành cụm trình bày cách trực quan trường có kết kiểm định cao ĐH Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh, Quốc tế Hồng Bàng, … trường có kết kiểm định thấp ĐH Phan Thiết, Kinh tế-Tài Chính TP Hồ Chí Minh, … Thuật tốn phân cụm theo K-Means phân cụm theo thứ bậc cách tiếp cận khác kết phân cụm nhóm trường tương đương Hình Biểu đồ phân cụm theo thứ bậc Kết luận Phương pháp phân tích thành phần dựa mơ hình tốn học phép biến đổi tuyến tính từ khơng gian đến không gian khác với số chiều liệu giảm giữ phần lớn thông tin liệu, thuận lợi việc trình bày, phân tích đánh giá chất lượng hoạt động trường theo tiêu chuẩn lĩnh vực Khi không gian toán ban đầu đưa mặt phẳng chiều với hai thành phần trích ra, tiếp tục áp dụng kỹ thuật phân cụm liệu dựa “sự tương tự” đối tượng nhóm, cách nhóm trường có tiêu chuẩn, lĩnh vực mạnh/ yếu theo cụm để đánh giá Sự kết hợp hai kỹ thuật nhằm trình bày cách trực quan khơng gian nhóm đối tượng (các trường đại học) theo biến/ thành phần (các tiêu chuẩn, lĩnh vực) Đây kết 28 trường đại học học viện đánh giá theo tiêu chuẩn thông tư 12/2017/TT-BGDÐT, trung tâm kiểm định có kết kiểm định ngày đầy đủ, việc phân tích mối liên hệ tiêu chuẩn, lĩnh vực tạo điều kiện cho trường đại học có định hướng đắn việc xây dựng hệ thống đảm bảo chất lượng bên nhà trường 99 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu: [1] Đỗ Phúc (2008), Giáo trình khai thác liệu Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] Tơ Cẩm Tú, Nguyễn Huy Hồng (2003), Phân tích số liệu nhiều chiều Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] Hoàng Trọng & Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2005), Phân tích liệu nghiên cứu với SPSS, tập Nhà xuất Thống kê [4] Hồng Xn Huấn (2015), Giáo trình học máy, Đại học Quốc gia Hà Nội [5] ZHOU Shuangxi (2015), University Teachers’Performance Comprehensive Evaluation Based on Principal Component Analysis, Higher Education of Social Science, CSCanada [6] MengYi (2019), Application of Principal Component Analysis in Teaching Evaluation, Published by Francis Academic Press, UK [7] JMP 13 Multivariate Methods, Second Edition (2017) Cary, NC: SAS Institute Inc [8] Thông tư 12/2017/TT-BGDÐT Ban hành Quy định kiểm định chất lượng sở giáo dục đại học, Bộ Giáo dục Đào tạo Các website trung tâm kiểm định để truy cập liệu: [9] http://cea.udn.vn, truy cập ngày 24/09/2020 [10] http://cea.vnuhcm.edu.vn, truy cập ngày 24/09/2020 [11] http://cea.vnu.edu.vn, truy cập ngày 24/09/2020 [12] http://kdclgd.vinhuni.edu.vn, truy cập ngày 24/09/2020 [13] http://cea-avuc.edu.vn, truy cập ngày 24/09/2020 Title: APPLYING PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS AND CLUSTERING TO ASSESS ACCREDITATION RESULTS IN HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS LE PHUOC THANH Quang Nam University Abstract: Currently, the centers for education accreditation (CEA) have announced university accreditation results by the standard set under Circular 12/2017 / TT-BGDĐT The accreditation results are standardized in the form of a multi-dimensional database based on these standards This research is carried out in a combination of two main techniques- principal component analysis and clustering- to present, analyze and extract useful knowledge from the accreditation results At the same time, the paper points out the educational institutions’ strengths and weaknesses based on the standards, the relationship between different fields as well as compare the assessment levels among accreditation centers This is the foundation to compare and improve the quality in educational institutions Keywords: Principal Component Analysis, Clustering, K-MEANS clustering algorithm, Correlation Coefficient, Higher Education Quality Accreditation 100 ... Bảng Giá trị riêng phần trăm giải thích phương sai liệu STT Giá trị riêng 3.4384 Phần trăm Biểu đồ phần trăm 85.959 Phần trăm tích lũy 85.959 97 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH... [8] Thông tư 12/2017/TT-BGDÐT Ban hành Quy định kiểm định chất lượng sở giáo dục đại học, Bộ Giáo dục Đào tạo Các website trung tâm kiểm định để truy cập liệu: [9] http://cea.udn.vn, truy cập ngày... Giảng dạy học tập Đánh giá người học Hỗ trợ người học Quản lý nghiên cứu khoa học Quản lý tài sản trí tuệ Hợp tác đối tác NCKH 93 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH 08 09 10 11