Tiểu luận tốt nghiệp xây dựng website dự đoán kết quả học tập và gợi ý lựa chọn môn học dựa trên khai phá dữ liệu và máy học

ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG WEBSITE DỰ ĐOÁN KẾT QUẢ HỌC TẬP VÀ GỢI Ý LỰA CHỌN MÔN HỌC DỰA TRÊN KHAI PHÁ DỮ LIỆU VÀ MÁY HỌC GVHD: TS Bùi Thành Hùng SVTH: Trương Thiệu Huy MSSV: 1424801030127 NIÊN KHĨA: 2014 - 2018 Bình Dương – 5/2018 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học NỘI DUNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN MƠ HÌNH TIẾP CẬN THỰC NGHIỆM DEMO KẾT LUẬN Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học GIỚI THIỆU Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI • Về tiến khoa học kỹ thuật: • Trí thơng minh nhân tạo (AI) xu hướng • Sự tiến khơng ngừng máy học (Machine Learning) • Các giải thuật gợi ý ngày xác • Về nhu cầu thiết yếu: • Định hướng chọn mục tiêu việc quan trọng • Chọn sai mơn học gây tổn thất lớn cho sinh viên, gia đình xã hội • Dự đốn kết học tập giúp đánh giá, phân loại sinh viên cách nhanh chóng, xác • Về cá nhân • Với mong muốn học hỏi ứng dụng máy học vào vấn đề thực tiễn việc cấp thiết lựa chọn môn học Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học MỤC TIÊU • Từ liệu sinh viên thông qua máy học để tiến hành dự đốn gợi ý mơn học • Thực dự đốn giải thuật gợi ý: • Content base • Collaborative Filtering • Matrix Factorization • Xây dựng website hiển thị kết dự đoán gợi ý lựa chọn mơn học Xây dựng Website dự đốn kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học TỔNG QUAN Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học CƠ SỞ LÍ THUYẾT • Máy học (Machine Learning) • Hệ thống gợi ý (Recommender System) Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học Recommender System Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học Các nghiên cứu Việt Nam Dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học phương pháp Phân rã ma trận – Huỳnh Lý Thanh Nhân (Luận văn Thạc sĩ – Đại học Cần Thơ - 2013) Khai phá liệu điểm để dự đoán kết học tập sinh viên trường Cao đẳng Sư phạm Hà Nội Business Intelligence Development Studio SQL Server 2008 - Phạm Thị Như Trang (Luận văn Thạc sĩ – Đại học Công nghệ - 2013) Huynh Ly Thanh-Nhan, Huu-Hoa Nguyen, and Nguyen Thai-Nghe 2016 Methods for building course recommendation systems In Proceedings of the 2016 International Conference on Knowledge and Systems Engineering (KSE 2016), pp.163-168, ISBN 978-1-46738929-7, IEEE Xplore Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 10 Giải pháp đề xuất  Xây dựng hệ thống dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học phương pháp: - Content based filtering - Collaborative filtering - Matrix Factorization  Xây dựng Website trực quan hóa kết Xây dựng Website dự đốn kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 29 Matrix Factorization Chuẩn hóa Tìm y X|W Cập nhật X, Với item Ta có: y = [0.5 , 0.5 , 0.5] , s = Xm = [0.5 , 0.5] lam = 0.1 learn_rate = 0.75 Wm = -0.3 2.3 0.7 -0.4 0.4 3.0 Cập nhật Kết ta cập nhật X0 = [0.3 , 0.7 ] Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 30 Recommender Systems model sau huấn luyện Điểm dự đoán Điểm < Điểm > Không phải môn tiên Gợi ý Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học THỰC NGHIỆM 31 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học THỰC NGHIỆM • Với CSDL sinh viên D13HT01 (TDMU): • Bao gồm 32 sinh viên • 52 mơn học • Danh sách mơn học số tín • Tổng số record 1560 32 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 33 XÂY DỰNG MODEL • Với dạng liệu để huấn luyện: • Phân phối ngẫu nhiên (traing/test) với tỉ lệ 7/3 • Dùng năm đầu để traning dự đoán kết năm cuối • Xây dựng model cho giải thuật với dạng liệu: => Ta có tổng số model Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học ĐÁNH GIÁ MODEL • Dùng độ để đánh giá model • MAE (Mean absolute error) • MSE (Mean squared error) • RMSE (Root mean squared error) 34 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học KẾT QUẢ 35 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 36 KẾT QUẢ • Sai số trung bình giải thuật khoảng điểm • Giải thuật Content-based cho kết khơng xác cho đơn giản hóa feature mơn học • Dùng liệu (3 năm đầu để dự đoán năm cuối) cho kết sai số cao Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 37 XÂY DỰNG WEBSITE VÀ API • Dùng Flask để xây dựng API python hỗ trợ việc đọc model để tiến hành dự đoán gợi ý • Xây dựng website MEAN Stack để hiển thị kết Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học KẾT QUẢ 38 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học DEMO 39 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học KẾT LUẬN 40 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 41 KẾT LUẬN Xây dựng hệ thống dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học phương pháp: - Content based filtering - Collaborative filtering - Matrix factorization  Xây dựng Website trực quan hóa kết  Phân tích, đánh giá model đề xuất  Thực nghiệm CSDL điểm sinh viên Đại học TDM 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học phương pháp Phân rã ma trận – Huỳnh Lý Thanh Nhân (Luận văn Thạc sĩ – Đại học Cần Thơ 2013)  Khai phá liệu điểm để dự đoán kết học tập sinh viên trường Cao đẳng Sư phạm Hà Nội - Phạm Thị Như Trang (Luận văn Thạc sĩ – Đại học Công nghệ - 2013)  Huynh Ly Thanh-Nhan, Huu-Hoa Nguyen, and Nguyen Thai-Nghe 2016 Methods for building course recommendation systems In Proceedings of the 2016 International Conference on Knowledge and Systems Engineering (KSE 2016), pp.163-168, ISBN 978-1-4673-8929-7, IEEE Xplore  Francesco Ricci, Lior Rokach, Bracha Shapira, Paul B Kantor, Recommander Systems Handbook, Springer 2011 ... Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học KẾT QUẢ 35 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 36 KẾT QUẢ... học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học KẾT QUẢ 38 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học DEMO 39 Xây dựng Website dự đoán kết học. .. tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học KẾT LUẬN 40 Xây dựng Website dự đoán kết học tập gợi ý lựa chọn môn học dựa khai phá liệu máy học 41 KẾT LUẬN ? ?Xây dựng hệ thống dự đoán kết