Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU --- NGUYỄN THỊ THUỶ XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ ĐỐN KẾT QUẢ HỌC TẬP CUỐI NĂM CỦA HỌC SINH TẠI TRƯỜNG THPT TRẦN NGUYÊN HÃNLUẬN VĂN TH
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NGUYỄN THỊ THUỶ XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ ĐỐN KẾT QUẢ HỌC TẬP CUỐI NĂM CỦA HỌC SINH TẠI TRƯỜNG THPT TRẦN NGUYÊN HÃN LUẬN VĂN THẠC SĨ Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NGUYỄN THỊ THUỶ XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ ĐỐN KẾT QUẢ HỌC TẬP CUỐI NĂM CỦA HỌC SINH TẠI TRƯỜNG THPT TRẦN NGUYÊN HÃN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên Ngành: Công nghệ thông tin Mã số ngành: 8480201 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHAN NGỌC HOÀNG Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Xây dựng mơ hình dự đoán kết học tập cuối năm học sinh trường THPT Trần Ngun Hãn” cơng trình nghiên cứu độc lập hướng dẫn giáo viên hướng dẫn Các số liệu nêu luận văn thu thập từ trường THPT Trần Nguyên Hãn địa bàn Thành phố Vũng Tàu Kết luận văn chưa công bố cơng trình nghiên cứu Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước Hội đồng, Khoa, Viện Sau đại học Phát triển nguồn nhân lực cam đoan Học viên thực Luận văn (Ký ghi rõ họ tên) i LỜI CÁM ƠN Trongisuốt trình nghiên cứuivà thực luận văni“Xây dựng mơihình dự đoán kết quảihọc tập cuốiinăm học sinh trườngiTHPT Trần Nguyên Hãn”itôi nhận sựigiúp đỡ nhiều từ Quýigiảngiviên Viện Đào tạo Sau đại học & Phát triển nguồn nhân lực Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu, anh chị đồng nghiệp, bạn lớp đặc biệt hướng dẫn tận tình Thầy hướng dẫn, TS Phan Ngọc Hồng Quaiđây, xin chân thành cảm ơnitrường THPT Trần Nguyên Hãn Thành phốiVũng Tàu tạo điều kiện,icung cấp số liệu củainhà trường để tơi hồnithành luận vănitốt Trongiluận văn khơng thểitránh khỏi hạnichế thiếu sót.iTơi mongisẽ nhận nhiều sựigóp ý Q ThầyiCơ Hội đồng,iQ bạn đọc để tơiicó thể hồn thiện luậnivăn tốt đồng thời có thểiáp dụng vào thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii TÓM TẮT CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Mở đầu 1.2 Giới thiệu đề tài 1.2.1 Lý chọn đề tài 1.2.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu .4 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 1.4.2 Phương pháp thực nghiệm 1.5 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP CUỐI NĂM CỦA HỌC SINH THPT 2.1 Giới thiệu toán dự đoán 2.2 Mục tiêu nhiệm vụ 2.2.1 Mục tiêu 2.2.2 Nhiệm vụ 2.3 Giới thiệu Neural Network 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Khả ứng dụng mạng nơron nhân tạo .11 2.3.3 Cấu tạo phân loại mạng nơron nhân tạo 13 2.3.3.1 Cấu tạo mạng nơron nhân tạo 13 2.3.3.2 Phân loại mạng nơron nhân tạo 15 2.3.4 Các đơn vị xử lý mạng nơron nhân tạo .17 2.3.4.1 Đơn vị xử lý 17 2.3.4.2 Hàm kết hợp 18 2.3.4.3 Hàm kích hoạt 18 2.3.5 Mạng nơron truyền thẳng nhiều lớp 19 2.3.5.1 Kiến trúc mạng 19 2.3.5.2 Khả biểu diễn 21 iii 2.3.5.3 Số lớp ẩn 21 2.3.4.4 Số nơron lớp ẩn 22 2.3.6 Thuật toán lan truyền ngược BP (Back - Propagation Algorithm) .23 2.3.6.1 Sử dụng thuật toán lan truyền ngược 23 2.3.6.2 Một số biến thể mạng lan truyền ngược 28 2.4 Thuật toán hồi quy tuyến tính 30 2.4.1 Hồi quy tuyến tính đơn 30 2.4.1.1 Phương trình hồi quy tuyến tính đơn 30 2.4.1.2 Phương sai hồi quy 30 2.4.1.3 Dự báo phương trình hồi quy tuyến tính đơn 32 2.4.2 Hồi quy tuyến tính đa biến 32 2.4.2.1 Mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến 32 2.4.2.2 Phương trình hồi quy tuyến tính đa biến 32 2.4.2.3 Phân tích phương sai hồi quy 33 2.4.2.4 Ước lượng khoảng tin cậy kiểm định giả thuyết hồi quy đa biến 33 2.5 Một số hướng nghiên cứu toán dự đoán có sử dụng mạng nơron 34 2.5.1 Các nghiên cứu giới 34 2.5.2 Các nghiên cứu nước 35 2.6 Ứng dụng mạng nơron giải toán 36 2.7 Ứng dụng hồi quy tuyến tính để giải tốn 37 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ ĐOÁN ĐIỂM KẾT QUẢ HỌC TẬP CUỐI NĂM CỦA HỌC SINH TẠI TRƯỜNG THPT TRẦN NGUYÊN HÃN 39 3.1 Xây dựng hệ thống dự đoán kết học tập cuối năm học sinh THPT 39 3.1.1 Tiến trình thực luận văn 40 3.2 Mơ tả tiến trình 41 3.2.1 Dữ liệu luận văn 41 3.2.2 Phân tích trích chọn đặc trưng 43 3.2.3 Chuẩn hoá liệu 47 3.2.4 Cấu trúc mạng nơron .48 3.2.5 Huấn luyện mơ hình 51 3.2.6 Kiểm tra mơ hình với kết thực nghiệm 57 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT TÊN VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ BGH CN CNTT HKI Học kỳ I HKII Học kỳ II HS Học sinh P1 Điểm thường xuyên P2 Điểm thường xuyên PH Phụ huynh 10 TB Trung bình 11 THCS Trung học sơ sở 12 THPT Trung học phổ thông 13 V1 Điểm định kỳ 14 SST Tổng biến động y 15 SSR Tổng bình phương hồi quy 16 SSE Tổng sai số bình phương 17 ANN Artificial Neural Network 18 BP 19 LMS Least Means Square 20 MLP Multi Layer Perceptron 21 SOM Self - Organizing 22 MSE Mean-square Error Ban Giám Hiệu Cả năm Công nghệ thông tin Back-propagation Algorithm v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Cấu trúc mạng nơron 14 Hình 2 Mạng nơron có nút có phản hồi 15 Hình Mạng nơron truyền thẳng lớp (Single - layer feedforward network)16 Hình Mạng nơron hồi quy lớp 16 Hình Mạng MLP tổng quát 17 Hình Mơ hình mạng nơron nhân tạo 18 Hình Mạng nơron truyền thẳng nhiều lớp 20 Hình Bảng điểm học kỳ theo môn 42 Hình Biểu đồ hiển thị điểm CN >= 5.0 (cột 0), CN < 5.0 ( cột 1) 44 Hình 3 Ví dụ bảng liệu sau trích chọn đặc trưng 46 Hình Mơ hình cấu trúc mạng nơron đa tầng luận văn 49 Hình Dữ liệu tạo Model với đặc trưng 51 Hình Bảng điểm sau tổng hợp liệu môn 52 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Một số hàm kích hoạt 19 Bảng 1: Thống kê số lượng học sinh cuối năm lên lớp lại 45 Bảng Bảng tổng kết tập kiểm thử 64 vii TÓM TẮT Mục tiêuinghiên cứu đềitài: Ứng dụngicơng nghệ máy họciđể xây dựngimơ hình dựiđốn kết quảihọc tập cuối năm củaihọc sinhitại trườngiTHPT Trần Nguyên Hãn – Vũng Tàu.iKết quảinghiên cứuisẽ dùngilàm cơisở để Ban giámihiệu giáo viên chủ nhiệmiđề kế hoạch hỗ trợ, giúp đỡ cho em có học lực cịn yếu, tiến thờiigian lại năm họcivà năm tiếpitheo Tác giảitiến hành lấy liệuitừ bảng điểm vnedu củainhà trường vòng năm học, từ năm họci2015 - 2016 đếninăm học 2020 - 2021, tiền xử lýidữ liệu, tríchichọn đặc trưngidữ liệu ảnh hưởng đếnikhả dự đoán kếtiquả cuối năm học sinhinhư: điểm tổng kết học kỳ 1, điểm thành phần học kỳ Từ kết quảiphân tích,itác giả đãiđề xuất phươngián nhằminâng caoichất lượng học tập củaihọc sinh Hy vọngikết nghiên cứuisẽ góp phầnitạo cơisở khoa họcigiúp Ban giámihiệu nhà trườngiđưa kếihoạch phương án phù hợp nhằm nângicao chất lượng học tậpicủa học sinh trường THPT Trần Nguyên Hãn