Xây dựng hệ thống dự đoán kết quả học tập của học sinh trung học phổ thông

Loại dữ liệu đầu vào tốt nhất trên từng phương pháp ở các học kỳ dự báo môn chuyên của lớp chuyên .... Phương pháp tốt nhất và loại dữ liệu tương ứng ở các học kỳ dự báo môn chuyên của l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NGUYỄN THỊ LAN XÂY DỰNG HỆ THỐNG DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 09 năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NGUYỄN THỊ LAN XÂY DỰNG HỆ THỐNG DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Chun ngành: Cơng nghệ thông tin Mã số ngành: 8480201 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN VĂN LĂNG Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 09 năm 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn “Xây dựng hệ thống dự đoán kết học tập học sinh trung học phổ thơng” cơng trình nghiên cứu độc lập hướng dẫn giảng viên hướng dẫn Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Các thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực luận văn Nguyễn Thị Lan ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi lời cảm tới Quý thầy/cô giảng viên dạy cho kiến thức chuyên môn hướng dẫn cách nghiên cứu khoa học; cảm ơn thầy cô Viện sau đại học Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho trình học tập hồn thành luận văn tơi Tơi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn tạo điều kiện tốt cho suốt q trình học tập Tơi đặc biệt gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Trần Văn Lăng, người hướng dẫn đồng thời người thầy tạo động lực áp lực giúp tiến đường học tập nghiên cứu khoa học Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo môi trường thuận lợi nhất, đóng góp ý kiến động viên tinh thần để tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thị Lan iii MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI I Sự cần thiết đề tài II Một số nghiên cứu liên quan III Mục tiêu đề tài IV Đối tượng phương pháp nghiên cứu IV.1 Đối tượng nghiên cứu IV.2 Phương pháp nghiên cứu V Nội dung nghiên cứu Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT SỬ DỤNG I Hệ số tương quan Pearson II Học máy 11 III Hồi quy tuyến tính 12 III.1 Bài toán 12 III.2 Phương pháp giải 14 IV Mạng thần kinh nhân tạo 19 IV.1 Giới thiệu mạng thần kinh nhân tạo 19 IV.2 Hàm kích hoạt 21 IV.3 Kiến trúc mạng thần kinh nhân tạo 24 IV.4 Học có giám sát mạng thần kinh nhân tạo 25 V Học phối hợp (Ensemble Learning) 39 V.1 Bagging 41 V.2 Gradient Boosting 43 V.3 Stacking 50 iv Chương HỆ THỐNG DỰ BÁO KẾT QUẢ HỌC TẬP 52 I Giới thiệu 52 I.1 Giai đoạn huấn luyện 53 I.2 Giai đoạn dự báo 55 I.3 Sơ đồ hệ thống 55 II Phương pháp thực 56 II.1 Phương pháp hồi quy tuyến tính 58 II.2 Phương pháp mạng nơ-ron 60 II.3 Phương pháp học phối hợp 61 Chương KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 63 I Tiền xử lý liệu 63 I.1 Thu thập liệu 63 I.2 Tiền xử lý liệu 64 II Giao diện hệ thống 68 II.1 Menu Huấn luyện 69 II.2 Menu Dự báo 71 III Kết dự báo 73 III.1 Kết môn Anh 74 III.2 Kết mơn Tốn 76 III.3 Kết môn Văn 78 III.4 So sánh, đánh giá phương pháp dùng để dự báo 80 Chương KẾT LUẬN 86 I Kết kiểm tra 86 I.1 Kết kiểm tra môn chuyên lớp chuyên 86 v I.2 Kết kiểm tra môn không chuyên lớp chuyên 88 II Kết luận 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Ý nghĩa từ viết tắt ANN Mạng nơ-ron ĐTB Điểm trung bình GDCD Giáo dục cơng dân GDQP Giáo dục quốc phòng Gr Học phối hợp HK Học kỳ KHTN Khoa học tự nhiên KHXH Khoa học xã hội LR Hồi quy tuyến tính 10 THPT Trung học phổ thơng 11 THPT QG Trung học phổ thông quốc gia vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Điểm mơn Tốn môn Lý Bảng 2-2 Số liệu để tính hệ số tương quan Bảng 2-3 Điểm trung bình điểm tốt nghiệp môn Anh 13 Bảng 2-4 Điểm trung bình mơn Anh lớp 10 46 Bảng 2-5 Kết tính phần dư (m=1) 47 Bảng 2-6 Kết tính phần dư (m=2) 49 Bảng 4-1 Thu thập liệu từ năm 2015 đến năm 2022 63 Bảng 4-2 Các tập tin csv thu sau tiền xử lý liệu 65 Bảng 4-3 Sai số mơ hình dự báo mơn Anh lớp chuyên Anh 74 Bảng 4-4 Phương pháp tốt học kỳ dự báo môn chuyên lớp chuyên 81 Bảng 4-5 Loại liệu đầu vào tốt phương pháp học kỳ dự báo môn chuyên lớp chuyên 81 Bảng 4-6 Phương pháp tốt loại liệu tương ứng học kỳ dự báo môn chuyên lớp chuyên 82 Bảng 4-7.Phương pháp tốt học kỳ dự báo môn không chuyên lớp chuyên 82 Bảng 4-8 Loại liệu đầu vào tốt phương pháp học kỳ dự báo môn không chuyên lớp chuyên 83 Bảng 4-9 Phương pháp tốt loại liệu tương ứng học kỳ dự báo môn không chuyên lớp chuyên 84 Bảng 4-10 Phương pháp tốt học kỳ dự báo môn chuyên lớp chuyên 84 Bảng 4-11 Phương pháp tốt học kỳ dự báo môn không chuyên lớp chuyên 85 viii Bảng 5-1 Dữ liệu kiểm tra 86 Bảng 5-2 Kết kiểm tra mơ hình dự báo môn chuyên lớp chuyên 87 Bảng 5-3 Kết kiểm tra mơ hình dự báo mơn khơng chuyên lớp chuyên 88