i TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Đỗ Viết Vũ ỨNG DỤNG KHAI PHÁ DỮ LIỆU ĐỂ DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA SINH VIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành Công ng[.]
TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Đỗ Viết Vũ ỨNG DỤNG KHAI PHÁ DỮ LIỆU ĐỂ DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA SINH VIÊN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ thơng tin Thanh Hố - 2019 i TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG Đỗ Viết Vũ TĨM TẮT Tóm tắt: Trong xu công nghệ thông tin phát triển, việc sử dụng mạng Internet trở thành công việc thiếu thời gian biểu ngày ỨNG DỤNG KHAI PHÁ DỮ LIỆU ĐỂ DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA SINH VIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ thơng tin Cán hƣớng dẫn: ThS Trịnh Thị Anh Loan Thanh Hố - 2019 ii TĨM TẮT Tóm tắt: Trong xu công nghệ thông tin phát triển, việc sử dụng mạng Internet trở thành công việc thiếu thời gian biểu ngày ngƣời đại Có nhiều thơng tin đƣợc đƣa lên mạng, từ thông tin cá nhân, đánh giá, nhận xét dịch vụ, kiện, Cuộc sống ngƣời ngày bận rộn, đọc hết thông tin Internet để rút đƣợc định cho riêng Do hệ dự đoán trở thành xu hƣớng phát triển Hệ dự đoán giúp ngƣời tham khảo định dựa tập hợp ý kiến, số liệu từ kinh nghiệm ngƣời trƣớc Thấy đƣợc cần thiết lợi ích hệ tƣ vấn nhƣ muốn khai thác nguồn thông tin vô tận vô giá Internet, tác giả định chọn đề tài “Ứng dụng khai phá liệu để dự đoán kết học tập sinh viên” Bên cạnh việc nghiên cứu lý thuyết, tác giả cịn lập trình phần mềm mẫu áp dụng kỹ thuật để xây dựng hệ dự đoán nhằm đánh giá hỗ trợ ngƣời dùng chọn ngành học có kết cao Từ khóa: Ứng dụng khai phá liệu, Dự đốn kết iii LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan khóa luận với đề tài: “ Ứng dụng khai phá liệu để dự đoán kết học tập sinh viên” đƣợc hoàn thành kết nghiên cứu trình thực em Những phần sử dụng tài liệu tham khảo khóa luận đƣợc nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày khóa luận hồn toàn trung thực, sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trƣờng đề Sinh viên thực khóa luận Đỗ Viết Vũ iv LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc đến cô ThS Trịnh Thị Anh Loan, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo, đóng góp ý kiến nhƣ động viên cho em suốt q trình thực khóa luận Tuy thời gian ngắn nhƣng em vui đƣợc làm việc với cô mong muốn sau đƣợc làm việc với cô nhữmg nghiên cứu sâu hệ thống dự đoán Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Khoa CNTT Truyền Thông trực tiếp nhƣ gián tiếp hƣớng dẫn giảng dạy cho em có đƣợc nhƣng kiến thức q báu để hồn thành khóa luận đủ hành trang nghiên cứu khoa học sau Em xin gửi lời cảm ơn đến bạn lớp ĐHCNTT – K18 chia giúp đỡ em trình học tập Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến anh chị công ty cổ phần ThinkLABs giúp đỡ cung cấp cho em tài liệu hữu ích Em xin cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Hồng Đức, Ban chủ nhiệm khoa Công Nghệ Thông Tin Truyền Thông tạo điều kiện, hỗ trợ nhiều mặt cho em đƣợc học tập khóa học đại học 2015-2019 thực khóa luận Cuối em xin cảm ơn chân thành với lòng biết ơn sâu sắc đến ông bà cha mẹ anh chị nuôi dƣỡng dạy bảo em nên ngƣời tạo cho em có điều kiện tốt để đƣợc học tập phát triển Tuy nỗ lực để hoàn thành khóa luận nhƣng sai sót khơng thể tránh khỏi kính mong q thầy thơng cảm tận tình bảo nhƣng sai sót Mong nhận dƣợc ý kiến đóng góp q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực khóa luận Đỗ Viết Vũ v MỤC LỤC TĨM TẮT i LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG x MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ KHAI PHÁ DỮ LIỆU 1.1 Khái niệm khai phá liệu 1.2 Mơ hình khai phá liệu tổng qt 1.3 Ứng dụng khai phá liệu 1.4 Nhiệm vụ khai phá liệu 1.5 Các phƣơng pháp khai phá liệu 1.6 Lợi khai phá dƣ liệu so với phƣơng pháp 11 1.7 Những thách thức ứng dụng khai phá liệu 12 CHƢƠNG II NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG ỨNG DỤNG DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA SINH VIÊN TRÊN NỀN TẢNG MOBILE SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ REACT NATIVE 15 2.1 Khái quát công nghệ React Native, MonggoDB, Heroku API 15 2.1.1 Công nghệ React Native 15 2.1.2 Tổng quan MonggoDB .16 2.1.3 Tổng quan Heroku .22 2.1.4 Application Programming Interface (API) .23 2.2 Mô tả ứng dụng 24 2.2.1 Xác định yêu cầu 24 2.2.2 Phạm vi toán .25 2.2.3 Yêu cầu ứng dụng 25 2.3 Phân tích yêu cầu ứng dụng 25 2.4 Dự đoán kết học tập 25 2.4.1 Giới thiệu toán 25 vi 2.4.2 Phân tích quy luật chọn giải pháp cho toán 26 2.4.3 Mơ hình tốn .26 2.5 Thiết kế hệ thống 27 2.5.1 Actor 27 2.5.3 Đặc tả User case .27 2.6 Xây dựng sơ sở liệu 27 2.6.1 Thu thập liệu .27 2.6.2 Đánh giá chất lƣợng liệu .28 2.6.3 Xử lí liệu 28 2.7 Xây dựng sở liệu MonggoDB 29 2.7.1 Thiết kế cở sở liệu .29 2.7.2 Thiết kế cở sở liệu vật lý .30 2.8 Thuật toán ID3 .31 2.8.1 Entropy .31 2.8.2 Information Gain (Gain) 32 2.8.3 Giải thuật ID3 xây dựng định từ xuống 32 2.8.4 Ví dụ áp dụng thuật tốn ID3 34 CHƢƠNG III PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP TRÊN MOBILE 37 3.1 Thực đăng nhập vào ứng dụng .37 3.1.1 Giao diện đăng nhập 37 3.1.2 Khi không nhập user password 37 3.1.3 Đăng nhập sai tài khoản (TK) 38 3.1.4 Đăng nhập sai mật (MK) 39 3.1.5 Đăng nhập TK MK chuyển đến trang chủ 39 3.2 Menu điều hƣớng trang 40 3.2.1 Tiến hành kéo từ trái sang phải 40 3.2.2 Bấm vào icon menu 40 3.2.3 Chọn điều hƣớng sang trang khác ấn menu 41 3.3 Xem chi tiết trang chủ 41 vii 3.3.1 Giao diện trang chủ 41 3.3.2 Click vào title để xem chi tiết tin mục Tin tức – kiện 42 3.3.3 Click vào title để xem chi tiết tin mục NCKH – thông báo .42 3.3.4 Click vào title để xem chi tiết tin mục NCKH – kết 43 3.3.5 Từ trang chi tiết thoát .43 3.4 Trang dự đoán kết học tập sinh viên 44 3.4.1 Giao diện dự đoán 44 3.4.2 Không nhập điểm .44 3.4.3 Nhập điểm sai với gợi ý 45 3.5 Xem trang giới thiệu 46 KẾT LUẬN 47 4.1 Kết 47 4.2 Hạn chế 47 4.3 Hƣớng phát triển 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Đƣợc hiểu Từ viết tắt API Application Programming Interface (Giao diện lập trình ứng dụng) CDSL Cơ sở liệu DW Data Warehouse (Kho liệu) OAS Operational Application System (Hệ thống ứng dụng hoạt động) ID3 Iterative Dichotomiser ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng so sánh RDBMS MonggoDB 18 Bảng 2.2 Các kiểu liệu MonggoDB 19 Bảng 2.3 Một số câu lệnh dùng MonggoDB 21 Bảng 2.4 Các thuộc tính CSDL 29 Bảng 2.5 Data mẫu CSDL MongoDB 31 Bảng 2.6 Tập huấn luyện sử dụng thuật toán ID3 34 Bảng 2.7 Xét nhánh Test_Score 18 - 19 35 x AETest_Score = 0,94 AEFacylty = 0,992 AEEducation_Program = 0,992 So sánh ta thấy thuộc tính Test_Score có entropy trung bình thấp nên chọn thuộc tính làm nút gốc Test_Score 21-22 16-16.5 18-19 0–4-2 TB Giỏi Hình 2.3 Kết sau kết thúc lặp Lặp lần 2: Xét nhánh Test_Score 18 - 19 Ta có bảng sau: STT Sex Nation Address Facylty Education Area Block _Program Result Nữ Kinh Thọ Xuân 2NT A CNTT LT1 Khá Nữ Kinh Hoằng Hóa 2NT A Luật LT2 Khá Nam Khác Nga Sơn KV2 A1 Luật LT2 TB Nam Kinh Thọ Xuân 2NT A CNTT LT1 TB Nữ Khác Hoằng Hóa 2NT A1 Luật LT2 Khá Nữ Kinh Hoằng Hoá 2NT A CNTT LT1 Khá Bảng 2.7 xét nhánh Test_Score 18 - 19 Tƣơng tự cách tính ta đƣợc kết lần lƣợt nhƣ sau: AESex = AENation = 0,87 AEAddress = 0,3 AEArea = 0,6 35 AEBlock = 0,87 AEFacylty = 0,92 AEEducation_Program = 0,92 So sánh ta thấy thuộc tính Sex có entropy trung bình thấp nên chọn thuộc tính làm nút gốc Sex Nam Nữ TB Khá Hình 2.4 Kết sau kết thúc lặp Ta có Cây định kết Test_Score 21-22 16-16.5 18-19 TB Giỏi Sex Nữ Nam TB Khá Hình 2.5 Cây hồn chỉnh sau sử dụng thuật toán định ID3 36 CHƢƠNG III PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP TRÊN MOBILE 3.1 Thực đăng nhập vào ứng dụng 3.1.1 Giao diện đăng nhập Hình 3.1 Giao diện đăng nhập 3.1.2 Khi không nhập user password Hình 3.2 Đăng nhập thiếu mật 37 Hình 3.3 Đăng nhập thiếu tài khoản 3.1.3 Đăng nhập sai tài khoản (TK) Hình 3.4 Đăng nhập sai tài khoản 38 3.1.4 Đăng nhập sai mật (MK) Hình 3.5 Đăng nhập sai mật 3.1.5 Đăng nhập TK MK chuyển đến trang chủ Hình 3.6 Đăng nhập tài khoản mật 39 3.2 Menu điều hƣớng trang 3.2.1 Tiến hành kéo từ trái sang phải Hình 3.7 Tiến hành kéo hình từ trái sang phải 3.2.2 Bấm vào icon menu Hình 3.8 Điều hướng trang bấm vào menu 40 3.2.3 Chọn điều hƣớng sang trang khác ấn menu Hình 3.9 Chọn điều hướng sang trang khác ấn menu 3.3 Xem chi tiết trang chủ 3.3.1 Giao diện trang chủ Hình 3.10 Giao diện trang chủ 41 3.3.2 Click vào title để xem chi tiết tin mục Tin tức – kiện Hình 3.11 Click vào title để xem chi tiết tin mục Tin tức – kiện 3.3.3 Click vào title để xem chi tiết tin mục NCKH – thơng báo Hình 3.12 Click vào title để xem chi tiết tin mục NCKH – thông báo 42 3.3.4 Click vào title để xem chi tiết tin mục NCKH – kết Hình 3.13 Click vào title để xem chi tiết tin mục NCKH – kết 3.3.5 Từ trang chi tiết Hình 3.14 Thốt trang chủ trang chi tiết 43 3.4 Trang dự đoán kết học tập sinh viên 3.4.1 Giao diện dự đốn Hình 3.15 Giao diện đự đốn kết học tập sinh viên 3.4.2 Khơng nhập điểm Hình 3.16 Nhập thiếu điểm thi 44 3.4.3 Nhập điểm sai với gợi ý Hình 3.17 Nhập điểm thi sai với gợi ý 3.4.4 Nhập điểm với gợi ý án vào nút dự đốn Hình 3.18 Nhập điểm với gợi ý án vào nút dự đốn 45 3.5 Xem trang giới thiệu Hình 3.19 Giao diện trang giới thiệu 46 KẾT LUẬN 4.1 Kết Về lý thuyết, khóa luận trình bày đƣợc sở lý thuyết liên quan đến hai thuật toán định, luật kết hợp Nghiên cứu quy trình triển khai ứng dụng khai phá liệu Ngoài ra, luận văn tìm hiểu vấn đề công cụ MongoDB, Visual code, Expo công cụ liên quan Đối với toán dự đoán kết học tập cuối khóa sinh viên Với liệu huấn luyện ban đầu, mơ hình cho phép phân tích yếu tố ảnh hƣởng đến kết học tập sinh viên, mức dộ tác động yếu tố đầu vào, ngồi cịn truy vấn đƣợc lộ trình học thơng qua liệu ban đầu, từ dự đốn đƣợc kết học tập cuối khóa sinh viên qua việc kết hợp thông tin đầu vào lộ trình học Bên cạnh đó, khóa luận cịn xây dựng đƣợc chƣơng trình demo hiển thị thơng tin liên quan đến khoa CNTT-TT, luật kết hợp xây dựng đến ngƣời dùng cuối Với việc triển khai hệ thống thử nghiệm cho thấy khả ứng dụng kết việc dự đoán kết học tập sinh viên Hệ thống giúp cho sinh viên lựa chọn cho ngành học phù hợp với điều kiện lực thân để đạt đƣợc kết học tập tối ƣu Nhìn chung, khóa luận hoàn thành mục tiêu đề Để đƣa mơ hình dự đốn vào ứng dụng cách hiệu cần tiếp tục đầu tƣ thu thập liệu sinh viên nhiều Triển khai dự đoán, kiểm chứng thực tế đánh giá kết cách thƣờng xuyên Bản thân nhận thấy hƣớng tiếp cận đắn có tính thực tiễn cao 4.2 Hạn chế Do khó khăn việc tiếp cận xử lý liệu nên hệ thống cho kết chƣa thật xác Trong đề tài thiết kế liệu mang tính demo, Chƣa xây chƣơng trình phức tập với sở liệu lớn, chƣa áp dụng nhiều kỹ thuật khai phá khác làm tăng độ xác cao 4.3 Hƣớng phát triển Hƣớng phát triển luận văn nghiên cứu thêm số mơ hình để áp dụng vào toán khai phá liệu giáo dục nhƣ: - Sử dụng định (Decision Tree) để dự đoán kết học tập sinh viên học kì dựa thơng tin tuyển sinh đầu vào kết học tập học kì trƣớc Chẳng hạn: sử dụng thông tin tuyển sinh đầu vào 47 kết học tập học kì để dự đốn xem kết học kì sinh viên đạt - loại (xuất sắc, giỏi,khá, trung bình…) Sử dụng luật kết hợp (Association Rule) để tìm luật liên quan môn học mà sinh viên học tốt chƣa đạt Ví dụ: Nếu SV học mơn CSDL học kỳ đạt kết học môn PTHT học kỳ đạt kết tốt, SV học môn CSDL học kỳ chƣa đạt học mơn PTHT học kỳ chƣa đạt… Nghiên cứu thêm số thuật toán để áp dụng vào toán khai phá liệu Mở rộng toán cho việc dự đốn nhiều thuộc tính khác ngồi kết học tập cuối khóa sinh viên Nâng cao khả hỗ trợ ứng dụng với việc dự đốn kết học tập khơng cho sinh viên mà hỗ trợ cho cố vấn học tập, - khoa chuyên ngành, phòng đào tạo quan tâm Đối với cố vấn học tập: hỗ trợ cho cố vấn học tập tƣ vấn cho sinh viên việc chọn lộ trình học phù hợp Đối với khoa chuyên ngành phòng đào tạo: hỗ trợ việc đánh giá chất lƣợng cho lộ trình học nhằm nâng cao, cải thiện việc xây dựng lộ trình học để phù hợp với điều kiện lực sinh viên 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Khai phá liệu Trƣờng ĐH Hàng Hải xuất năm 2011, tr 1326 [2] Tuyển tập báo cáo hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ Trƣờng ĐH Đà Nẵng đề tài: “ Ứng dụng khai phá liệu dự đoán kết học tập sinh viên” năm 2012 [3].Phạm Cẩm Vân ,“ Ứng dụng khai phá liệu để tư vấn học tập trường CĐ KT-KT Quảng Nam”, Luận văn thạc sĩ, Trƣờng ĐH Đà Nẵng, 2012 [4].Huỳnh Lý Thanh Nhàn,“ Hệ thống dự đốn kết lựa chọn mơn học dùng giải thuật phân rã ma trận”, Luận văn thạc sĩ, Trƣờng ĐH Cần Thơ, 2012 [5] https://oktot.net/ap-dung-giai-thuat-id3-vao-bai-toan-du-doan/ [6].https://vdocuments.site/may-hoc-khai-pha-du-lieu-bang-cay-quyet-dinhid3.html [7].https://tech.vccloud.vn/react-native-la-gi-tai-sao-su-dung-react-native20181113113806492.htm [8] https://allaravel.com/hoi-dap/api-la-gi/ [9] https://kipalog.com/posts/Hoc-MongoDB Bai-1 MongoDB-la-gi [10].https://tech.vccloud.vn/heroku-la-gi-dinh-nghia-va-cac-dac-diem20181213150807312.htm KHOA CNTT&TT BỘ MÔN GV HƢỚNG DẪN SV THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) 49