Xây dựng mô hình cảnh báo sớm kết quả học tập cho sinh viên đại học chính quy tại học viện ngân hàng

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI TT Thành viên TS Nguyễn Văn Thủy Vai trò Chức vụ, quan cơng tác Chủ nhiệm Phó trưởng phịng – Phòng Đào tạo, HVNH TS Chu Thị Hồng Hải Thư ký Phó CNBM – Khoa HTTTQL, HVNH ThS Nguyễn Dương Hùng Thành viên Giảng viên – Khoa HTTTQL, HVNH ThS Tô Thùy Dương Thành viên Chuyên viên – Phòng Đào tạo, HVNH ThS Nguyễn Ngọc Lan Thành viên Chuyên viên – Phòng Đào tạo, HVNH Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17014129410111000000 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt CNN Tiếng Anh Tiếng Việt Convolutional Neural Network Mạng nơ-ron tích chập CNTT Công nghệ thông tin CLĐT Chất lượng đào tạo DT GAN Decision Tree Generative Adversarial Networks Cây định Mạng sinh đối nghịch GDĐH Giáo dục đại học NCKH Nghiên cứu khoa học HVNH Banking Academy of Vietnam Học viện ngân hàng Logistic Regression (LR) , Hồi quy logisstic KNN K-Nearest Neighbors K láng giềng gấn SVM Support Vector Machine LR RF RNN Random Forest Recurrent Neural Network Mạng nơ-ron hồi quy DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Quy mơ sinh viên theo khóa/ngành 33 Bảng Tỷ lệ tốt nghiệp theo khóa 34 Bảng Phân loại tốt nghiệp theo khóa 35 Bảng Mô tả thông tin, loại liệu thuộc tính liệu sử dụng để dự đốn sinh viên tốt nghiệp muộn 43 Bảng Mô tả tập liệu dự báo thời gian tốt nghiệp 44 Bảng Mô tả tập liệu dự báo loại tốt nghiệp 45 Bảng Mô tả tập liệu dự báo kết học tập 45 Bảng Cách tính giá trị độ đo đánh giá mơ hình phân lớp 51 Bảng Kết lựa chọn mơ hình học máy sau huấn luyện dự báo thời nghiệp gian tốt nghiệp 53 Bảng 10 Ma trận nhầm lẫn mơ hình dự báo thời gian tốt nghiệp 53 Bảng 11 Đường cong ROC mơ hình dự báo thời gian tốt nghiệp 54 Bảng 12 Kết lựa chọn mô hình học máy sau huấn luyện dự báo loại tốt nghiệp 55 Bảng 13 Ma trận nhầm lẫn mơ hình học máy sau huấn luyện dự báo oại tốt nghiệp 55 Bảng 14 Kết lựa chọn mơ hình học máy sau huấn luyện dự báo kết học tập 56 Bảng 15 Ma trận nhầm lẫn mơ hình học máy sau huấn luyện dự báo kết học tập 56 DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình Mối quan hệ khai phá liệu kinh doanh thông minh 14 Hình Quy trình khai phá liệu 15 Hình Phân loại học máy theo phương thức học 16 Hình Mơ hình mạng nơ-ron cổ điển 18 Hình Mạng nơ-ron tích chập (CNN) 20 Hình Mạng nơ-ron hồi quy (RNN) 21 Hình Mạng sinh đối nghịch (GAN) 22 Hình Mơ hình học tăng cường sâu 23 Hình Biểu đồ lượng sinh viên tốt nghiệp không tốt nghiệp khóa 35 Hình 10 Biểu đồ tỷ lệ phân loại tốt nghiệp khóa 36 Hình 11 Biểu đồ số lượng sinh viên bị xử lý học vụ theo năm học 37 Hình 12 Cách tính giá trị độ đo đánh giá mơ hình phân lớp 52 Hình 13 Cấu trúc tổng quan hệ thống dự báo kết học tập sinh viên 58 Hình 14 Mô dự báo kết học tập sinh viên 58 Hình 15 Danh sách thuộc tính quan trọng ảnh hưởng đến thời gian tốt nghiệp theo mơ hình XGBoost 60 Hình 16 Danh sách thuộc tính quan trọng ảnh hưởng đến xếp loại tốt nghiệp theo mơ hình RF 61 Hình 17 Danh sách thuộc tính quan trọng ảnh hưởng đến dự báo kết học tập theo mơ hình XGBoost 61 Hình 18 Quy trình dự báo kết học tập sinh viên Học viện Ngân hàng 65 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Lời mở đầu Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 10 Phương pháp nghiên cứu 10 Kết cấu đề tài 11 Chương Cơ sở lý thuyết mơ hình cảnh báo sớm kết học tập sinh viên đại học quy 12 1.1 Cơ sở lý thuyết dự báo kết học tập sinh viên đại học quy 12 1.1.1 Phân tích liệu học tập sinh viên 12 1.1.2 Dự báo kết học tập sinh viên 12 1.2 Cơ sở kỹ thuật mơ hình cảnh báo sớm kết học tập sinh viên đại học quy 13 1.2.1 Khai phá liệu 13 1.2.2 Học máy 15 1.2.3 Học sâu 17 1.3 Quy trình xây dựng mơ hình học máy 23 1.3.1 Xác định mục tiêu thực tế mơ hình học máy 23 1.3.2 Xác định liệu 24 1.3.3 Chuẩn bị liệu 26 1.3.4 Lựa chọn mơ hình học máy thực huấn luyện mơ hình 26 1.3.5 Đánh giá hiệu suất mơ hình học máy 27 1.3.6 Đưa mơ hình vào hoạt động thực tế 27 1.3.7 Cải tiến mô hình 27 1.4 Tổng quan nghiên cứu mơ hình cảnh báo sớm kết học tập 28 1.4.1 Các mơ hình dự báo kết học tập khai phá liệu 28 1.4.2 Các mô hình dự báo kết học tập học máy 29 1.4.3 Các mơ hình dự báo kết học tập học sâu 30 Kết luận chương 31 Chương Xây dựng mơ hình cảnh báo sớm kết học tập sinh viên đại học quy 32 Học viện Ngân hàng 32 2.1 Khái quát lịch sử hình thành phát triển Học viện Ngân hàng 32 2.2 Thực trạng kết học tập sinh viên đại học quy Học viện Ngân hàng 33 2.3 Thực trạng giải pháp cảnh báo kết học tập sinh viên Học viện Ngân hàng 37 2.3.1 Hệ thống thông tin quản lý đào tạo 37 2.3.2 Hệ thống cố vấn học tập 39 2.3.3 Một số vấn đề đặt giải pháp cảnh báo kết học tập Học viện Ngân hàng 40 2.4 Xây dựng mơ hình cảnh báo sớm học tập sinh viên 41 2.4.1 Xác định mục tiêu mơ hình học máy cảnh báo sớm kết học tập sinh viên 41 2.4.2 Xác định chuẩn bị liệu 42 2.4.3 Lựa chọn mơ hình học máy 46 2.4.4 Kết huấn luyện đánh giá hiệu suất mơ hình học máy 52 Kết luận chương 62 Chương Ứng dụng mơ hình cảnh báo sớm kết học tập sinh viên đại học quy Học viện Ngân hàng 64 3.1 Sự cần thiết mơ hình dự báo sớm kết học tập sinh viên đại học quy Học viện Ngân hàng 64 3.2 Quy trình ứng dụng mơ hình cảnh báo sớm kết học tập sinh viên đại học quy Học viện Ngân hàng 65 3.3 Một số đề xuất kiến nghị 67 Kết luận chương 68 Kết luận 69 Tài liệu tham khảo 71 LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tình trạng sinh viên tốt nghiệp muộn không tốt nghiệp vấn đề gây nhiều lo ngại giáo dục đại học Việt Nam nói riêng giới nói chung Theo báo cáo Bộ Giáo dục Đào tạo, tỷ lệ sinh viên bị buộc học đạt mức 7,66%, tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp muộn đạt mức 10,4% năm học 2019-2020 có xu hướng gia tăng năm học Theo VnExpress, thực tế sở giáo dục đại học Việt Nam nói riêng giới nói chung có tỷ lệ không nhỏ từ 14-50% sinh viên tốt nghiệp muộn không tốt nghiệp Điều dẫn đến loạt vấn đề xã hội phát sinh lãng phí nguồn lực thời gian, tài chính, sức khỏe tâm lý vấn đề văn hóa xã hội Thứ nhất, vấn đề lãng phí nguồn lực thời gian, tài thân sinh viên, gia đình xã hội vấn đề đáng lo ngại Việc sinh viên chậm tốt nghiệp bị buộc thơi học dẫn đến lãng phí tài nguyên cho bậc phụ huynh tổ chức tài trợ Ngồi ra, sinh viên khơng tốt nghiệp bị buộc thơi học gặp khó khăn việc tìm kiếm việc làm, điều gây ảnh hưởng đến khả tăng trưởng kinh tế phát triển xã hội Thứ hai, vấn đề sức khỏe tâm lý sinh viên vấn đề đáng quan tâm Sinh viên chậm tốt nghiệp bị buộc học thường gặp áp lực cảm thấy bất an thiếu hứng thú việc học tập Điều dẫn đến vấn đề sức khỏe tâm lý lo âu, trầm cảm căng thẳng Thứ ba vấn đề văn hóa xã hội đưa Sinh viên chậm tốt nghiệp bị buộc học thường phải đối mặt với phân biệt đối xử kỳ thị xã hội Họ cảm thấy bị bỏ lại phía sau niềm tin vào thân Điều góp phần gây tình trạng cân bất đồng xã hội Nguyên nhân tình trạng đến từ phía chủ quan khách quan trình học tập sinh viên trường lý tâm lý, hoàn cảnh gia đình, mơi trường bạn bè, phương pháp học tập đại học, khơng tập trung q trình học môi trường học tập sở giáo dục đại học Gia đình nhà trường cần can thiệp sớm để xác định sinh viên có khả rơi vào tình trạng tốt nghiệp muộn khơng đủ điều kiện tốt nghiệp để có biện pháp hỗ trợ tích cực sớm cho đối tượng Dự đốn sớm tình trạng nguy sinh viên giúp cho gia đình nhà trường có tư vấn kịp thời đến sinh viên, giúp sinh viên định hướng tốt trình học tập hướng tới nâng cao hiệu học tập giảm thiểu tình trạng tốt nghiệp muộn không tốt nghiệp sinh viên Do đặt cho nhà nghiên cứu, quản lý giáo dục đại học cần có mơ hình dự báo, cảnh báo sớm kết học tập sinh viên để từ có giải pháp hỗ trợ sinh viên hoàn thành chương trình đào tạo Chủ đề nghiên cứu mơ hình cảnh báo sớm, dự báo kết học tập chủ đề nhiều nhà nghiên cứu quản lý giáo dục quan tâm (Guo et al., 2015, Tanuar et al., 2018, Altabrawee et al., 2019) Tuy nhiên việc dự báo sớm kết học tập sinh viên thách thức sở giáo dục đại học Các trường đại học gặp khó khăn việc dự báo sớm kết học tập sinh viên nhiều yếu tố khác Thứ nhất, sinh viên có tảng học vấn, khả hoàn cảnh khác nhau, làm cho việc dự báo trở nên phức tạp khó xác tới cá nhân sinh viên Thứ hai, trình học tập sinh viên trình dài phức tạp, bao gồm nhiều yếu tố không liên quan đến khả học tập sinh viên mà liên quan đến yếu tố khác tâm lý,xã hội, môi trường học tập nhiều tác động khác từ môi trường khách quan Nhiều sinh viên gặp khó khăn việc hịa nhập với mơi trường học tập, gặp vấn đề sức khỏe tâm lý, gây ảnh hưởng đến trình học tập kết học tập họ Thứ ba, trường đại học phải đối mặt với việc thu thập, xử lý, phân tích liệu lớn phức tạp trình học tập sinh viên để đưa dự báo xác Tại Học viện Ngân hàng, tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp hạn thời gian 04 năm sinh viên đại học quy giai đoạn 2017-2022 khoảng 60-70%, có khoảng 10-15% sinh viên không tốt nghiệp học, bị buộc thơi học q trình đào tạo Thực trạng đặt cần có nghiên cứu chuyên sâu để đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến kết học tập sinh viên đại học quy theo học chế tín gì? Từ xây dựng mơ hình cảnh báo sớm kết học tập sinh viên để sinh viên, gia đình trường đại học có giải pháp thúc đẩy, hỗ trợ sinh viên nhằm giảm thiểu tỷ lệ sinh viên bị buộc học không tốt nghiệp Đó vấn đề địi hỏi cấp thiết giáo dục đại học nước ta nói chung Học viện Ngân hàng nói riêng Xuất phát từ vấn đề trên, phòng Đào tạo Học viện Ngân hàng đề xuất lựa chọn đề tài nghiên cứu “Xây dựng mơ hình cảnh báo sớm kết học tập cho sinh viên đại học quy Học viện Ngân hàng” để nghiên cứu xây dựng mơ hình cảnh báo sớm kết học tập cho sinh viên đại học quy Học viện Ngân hàng Mục tiêu nghiên cứu đề tài Mục tiêu nghiên cứu phân tích, dự báo kết học tập sinh viên đại học quy, xây dựng mơ hình cảnh báo sớm kết học tập sinh viên đại học quy từ đề xuất giải pháp hỗ trợ sinh viên đại học quy Học viện Ngân hàng thúc đẩy nâng cao kết học tập, giảm tỷ lệ sinh viên chậm tốt nghiệp, không tốt nghiệp Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Kết học tập sinh viên đại học quy Phạm vi nghiên cứu: Sinh viên đại học quy đào tạo theo học chế tín Học viện Ngân hàng giai đoạn 2010-2021 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài thực kết hợp phương pháp nghiên cứu định tính định lượng Các phương pháp nghiên cứu cụ thể đề tài bao gồm: (1) Phương pháp phân tích tổng hợp thông tin: Đề tài sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp thơng tin thứ cấp từ kết nghiên cứu nước, kinh nghiệm thực tiễn dự báo sớm kết học tập sinh viên 10