Luận văn xây dựng hệ thống trợ giúp tư vấn hướng nghiệp cho học sinh.

Nội dung được giao và kết quả mong đợi của người hướng dẫn - Thu thập các dữ liệu liên quan nằm trong phạm vi nghiên cứu đề tài như: Tổng điểm trung bình theo từng môn học (Toán, Vật lý, Hóa học, Sinh học, Văn, Lịch sử, Địa lý, Ngoại ngữ) của lớp 10, 11, 12; thông tin cá nhân; phiếu khảo sát học sinh; phiếu nhận xét giáo viên chủ nhiệm và tập dữ liệu huấn luyện. - Tập trung nghiên cứu, phân tích các vấn đề liên quan đến tư vấn hướng nghiệp của các nhóm nghề dựa trên cơ sở lý luận của tiến sĩ John Holland. - Nghiên cứu thuật toán ID3 (Interactive Dichotomizer 3), cách thức khai phá dữ liệu từ tập dữ liệu có sẳn trong trường học về kết quả học tập, thông tin cá nhân,… của học sinh. Từ tập dữ liệu huấn luyện sử dụng phần mềm Weka để tạo cây quyết định bằng thuật toán ID3, sau đó rút ra tập luật từ cây quyết định này. - Phân tích và thiết kế cơ sở dữ liệu sau khi có kết quả thu thập dữ liệu. - Phân tích và thiết kế hệ thống để có các chức năng chương trình “Xây dựng hệ thống trợ giúp tư vấn hướng nghiệp cho học sinh trung học phổ thông”. - Thực nghiệm và đánh giá chương trình.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG ***** ĐÀNG QUANG VƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRỢ GIÚP TƯ VẤN HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Đồng Nai, Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG ***** ĐÀNG QUANG VƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRỢ GIÚP TƯ VẤN HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Mà SỐ: 60.48.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN VĂN LĂNG Đồng Nai, Năm 2017 LỜI CẢM ƠN Với lời đầu tiên, em xin dành cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy PGS.TS Trần Văn Lăng hướng dẫn giúp đỡ em tận tình q trình hồn thành luận văn Em xin cảm ơn quý Thầy Cô Trường Đại học Lạc Hồng tận tình truyền dạy kiến thức trình em học tập trường, kiến thức giúp em nhiều việc học tập nghiên cứu sau Xin cảm ơn tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện tốt trình làm luận văn Tuy nhiên kiến thức thời gian có giới hạn nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong q thầy bạn đóng góp thêm để luận văn hồn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Đồng Nai, ngày 03 tháng 11 năm 2017 HỌC VIÊN Đàng Quang Vương LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm riêng cá nhân, kết trình học tập nghiên cứu khoa học độc lập Trong toàn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Đồng Nai, ngày 03 tháng 11 năm 2017 HỌC VIÊN Đàng Quang Vương TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA SAU ĐẠI HỌC ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ TÓM TẮT LUẬN VĂN (Dùng cho học viên người hướng dẫn) Đề tài: Xây dựng hệ thống trợ giúp tư vấn hướng nghiệp cho học sinh trung học phổ thông Ngành: Công nghệ thông tin Mã số: 60.48.02.01 Học viên: Đàng Quang Vương Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Văn Lăng NỘI DUNG TÓM TẮT Nội dung giao và kết mong đợi người hướng dẫn - Thu thập liệu liên quan nằm phạm vi nghiên cứu đề tài như: Tổng điểm trung bình theo mơn học (Tốn, Vật lý, Hóa học, Sinh học, Văn, Lịch sử, Địa lý, Ngoại ngữ) lớp 10, 11, 12; thông tin cá nhân; phiếu khảo sát học sinh; phiếu nhận xét giáo viên chủ nhiệm tập liệu huấn luyện - Tập trung nghiên cứu, phân tích vấn đề liên quan đến tư vấn hướng nghiệp nhóm nghề dựa sở lý luận tiến sĩ John Holland - Nghiên cứu thuật toán ID3 (Interactive Dichotomizer 3), cách thức khai phá liệu từ tập liệu có sẳn trường học kết học tập, thông tin cá nhân, … học sinh Từ tập liệu huấn luyện sử dụng phần mềm Weka để tạo định thuật tốn ID3, sau rút tập luật từ định - Phân tích thiết kế sở liệu sau có kết thu thập liệu - Phân tích thiết kế hệ thống để có chức chương trình “Xây dựng hệ thống trợ giúp tư vấn hướng nghiệp cho học sinh trung học phổ thông” - Thực nghiệm đánh giá chương trình Cách thức giải vấn đề Giải pháp đưa để giải vấn đề toán “Xây dựng hệ thống trợ giúp tư vấn hướng nghiệp cho học sinh trung học phổ thông” thực theo bước sau: - Bước 1: Từ tập liệu huấn luyện sử dụng phần mềm Weka để tạo định thuật toán ID3, sau rút tập luật từ định - Bước 2: Nạp tập liệu huấn luyện vào sở liệu; cài đặt thuật toán dựa vào tập luật rút từ định - Bước 3: Nạp thông tin (đối tượng tư vấn) + Thông tin điểm, xếp loại, thông tin cá nhân vào sở liệu + Thực nhập phiếu khảo sát học sinh + Thực nhập phiếu nhận xét giáo viên học sinh khảo sát  Sau thực bước xong, tiến hành chạy thuật toán tư vấn - Bước 4: Chạy thuật toán tư vấn, kết thực theo bước sau: + Tính xếp loại học tập học sinh dựa vào điểm số môn học năm học 10, 11, 12 + Tính điểm khảo sát xếp loại khảo sát học sinh + Tổng hợp điểm xếp loại học tập + điểm xếp loại khảo sát + điểm xếp loại nhận xét giáo viên => tiến hành so khớp để tìm kết Việc so khớp thực sau: + So khớp với liệu tập huấn luyện: trùng khớp với số liệu tập huấn luyện lấy kết liệu làm kết tư vấn  kết thúc chương trình + Nếu khơng trùng khớp với liệu tập huấn luyện thực so khớp với thuật toán luật định, kết sau chạy thuật toán kết tư vấn kết thúc chương trình Kết hợp yếu tố triển khai xây dựng thành phần mềm có giao diện tương tác với người dung Windows Form Luận văn sử dụng hệ quản trị sở liệu SQL Server 2012, Microsoft framework 4.5, Entity framework (ORM), lập trình hướng đối tượng (OOP) sử dụng cơng nghệ Visual Studio 2017 để viết chương trình luận văn ngôn ngữ C# Đánh giá mặt khoa học kết - Luận văn đưa giải pháp từ việc phân loại liệu phiếu khảo sát thông tin lựa chọn ngành học, đến việc tiến hành khai thác xử lý chúng để đưa tri thức cần thiết Các tri thức tối ưu hóa đem vào sử dụng cách hiệu việc tư vấn chọn ngành học cho học sinh - Luận văn sâu vào tính ứng dụng thực tiễn, đưa cách thức xử lý thi hành tri thức chiết xuất cách hiệu - Về mặt lý thuyết, nêu giải pháp ứng dụng kỹ thuật phân lớp liệu vào toán tư vấn chọn ngành học cho học sinh THPT - Về mặt thực tiễn, luận văn đáp ứng mục tiêu ban đầu đặt ra, hệ thống khai phá thông tin lựa chọn ngành học học viên, nhằm hỗ trợ em học sinh lựa chọn cho ngành học phù hợp Thuật tốn ID3 hỗ trợ việc lựa chọn kết tối ưu, phù hợp tập hợp liệu khổng lồ Từ đó, liệu trả tận dụng tối đa công việc, nhà tư vấn việc dùng kết để thực cơng việc tư vấn cho học sinh ngành học phù hợp với khả thân Những vấn đề tồn so với nội dung giao (nếu có) - Luận văn tập trung nghiên cứu đưa nhóm nghề nhiều ngành học nhóm nghề Chưa có chi tiết chọn ngành học xác - Dữ liệu thu thập chưa bao quát hết tất thông tin học sinh, chưa có phương pháp tối ưu hóa liệu thực liệu lớn - Phiếu khảo sát giáo viên cịn mang tính định tính chưa có định lượng Đồng Nai, ngày 03 tháng 11 năm 2017 NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN Đàng Quang Vương PGS.TS Trần Văn Lăng MỤC LỤC Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu A ANH C CNTT DANTOC DIA E HOA I ID3 KETQUA KPDL KT KTGD LY NC NĐTV NT NV PKSHS PNXGV QL R S SU THPT TOAN TP TTKTTHHN TVHN TVV VAN XH WEKA Thuật ngữ Artistic Anh văn Conventional Cơng nghệ thơng tin Dân tộc Địa Enterprise Hóa Investigative Interactive Dichotomizer Kết Khai phá liệu Kỹ thuật Kinh tế gia đình Lý Nghiên cứu Người tư vấn Nghệ thuật Nghiệp vụ Phiếu khảo sát học sinh Phiếu nhận xét giáo viên chủ nhiệm Quản lí Realistic Social Sử Trung học phổ thơng Tốn Thành phố Kĩ thuật tổng hợp - hướng nghiệp Tư vấn hướng nghiệp Tư vấn viên Văn Xã hội Waikato Environment for Knowledge Analysis DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VE Trang 62 Hình 4.5 Mơ hình cấu trúc hệ thống 4.5 Chương trình Hình 4.6 Đăng nhập hệ thống chương trình - Màn hình giao diện chương trình: 63 Hình 4.7 Giao diện chương trình  Chương trình gồm có thành phần sau: - Thẻ liệu: Chứa thành phần  Tập liệu huấn luyện: Sử dụng liệu kết học tập phổ thông kết vào đại học 800 học sinh trường THPT An Phước, Nguyễn Huệ, Phạm Văn Đồng thuộc Sở Giáo dục Đào  tạo tỉnh Ninh Thuận vào năm học trước Cây định: Từ tập liệu huấn luyện ta sử dụng khai phá liệu sử dụng phần mềm Weka, dùng thuật toán ID3 để đưa định để dự đốn  Nhóm nghề: Tên nhóm nghề (nhóm nghề dựa sở lý luận tư vấn hướng nghiệp tiến sĩ John Holland)  Câu hỏi khảo sát: Câu hỏi dùng để kháo sát học sinh tư vấn nhóm nghề 64  Danh sách học sinh: Những đối tượng học sinh để tư vấn, có thơng tin (Mã học sinh, Tên học sinh, Nơi ở, Giới tính, Dân tộc, Kinh  tế gia đình) Danh sách điểm học sinh: Điểm kết học tập năm học THPT đối tượng học sinh để tư vấn, có thơng tin (Tên học sinh, Lớp, Tốn, Lý, Hóa, Sinh, Văn, Sử, Địa, Anh Văn) - Thẻ tư vấn: Có thơng tin  Nhập phiếu khảo sát: Học sinh làm phiếu khảo sát, trả lời câu hỏi nhóm nghề cách kích chọn mức độ khác (mỗi câu hỏi có mức độ, từ M0 M5, tương ứng số điểm từ đến điểm câu hỏi học sinh phép chọn mức độ đó)  Nhập phiếu nhận xét: Người tư vấn nhập Mã số học sinh, nhập kết nhận xét khách quan GVCN nhóm nghề nên chọn học đại học học sinh; nhập kết nhận xét hạnh kiểm học sinh  Tư vấn hướng nghiệp: Khi người tư vấn nhập Mã học sinh chương trình hiển thị thơng tin sau: • Thơng tin cá nhận: Nơi ở, giới tính, dân tộc, kinh tế gia đình • Thơng tin chi tiết có: o Bảng điểm: Điểm năm học phổ thông môn học học sinh o Bảng xếp loại: Kết tổng điểm trung bình năm học theo mơn học học sinh (dựa vào điểm trung bình có mức độ xếp loại G, K, TBK, TB, Y theo môn học) o Bảng điểm khảo sát: Chương trình hiển thị điểm kết khảo sát nhóm nghề có điểm cao nhóm nghề • Nhóm nghề thích hợp: Từ thơng tin đầu vào, chương trình đưa kết nhóm nghề nghiệp (nhóm nghề dựa sở lý luận tư vấn hướng nghiệp tiến sĩ John Holland): Nhóm kỹ thuật, nhóm nghiên cứu, nhóm nghệ thuật, nhóm xã hội, nhóm quản lý, nhóm nghiệp vụ danh sách nghề chi tiết nhóm nghề 65  Các hình ảnh chi tiết chương trình thể sau: Hình 4.8 Tập liệu huấn luyện 66 Hình 4.9 Cây định từ tập liệu huấn luyện Hình 4.10 Danh sách nhóm nghề 67 Hình 4.11 Các câu hỏi dùng để kháo sát học sinh nhóm nghề 68 Hình 4.12 Thơng tin cá nhân học sinh Hình 4.13 Danh sách bảng điểm học sinh 69 Hình 4.14 Thẻ tư vấn (nhập phiếu khảo sát, phiếu nhận xét, tư vấn hướng nghiệp) Hình 4.15 Phiếu khảo sát học sinh 70 Hình 4.16 Phiếu nhận xét giáo viên chủ nhiệm 71 Hình 4.17 Kết tư vấn 72 Hình 4.18 Kết danh sách chi tiết nghề tư vấn 4.6 Đánh giá độ xác định 4.6.1 Dùng Weka sử dụng giải thuật ID3: Cơng cụ sử dụng chương trình phần mềm mã nguồn mở Weka Weka (Waikato Environment for Knowledge Analysis) phần mềm khai thác liệu, thuộc dự án nghiên cứu đại học Waikato, New Zealand Mục tiêu dự án xây dựng công cụ đại nhằm phát triển kỹ thuật máy học áp dụng chúng vào toán khai thác liệu thực tế Weka cung cấp tính sau: o Bao gồm nhiều công cụ đa dạng để thay đổi tập liệu, xử lý liệu, giải thuật học phương pháp đánh giá o Giao diện đồ họa người dùng (trực quan hóa liệu) o Môi trường để so sánh giải thuật học o Có thể xử lý trước tập liệu, cho vào sơ đồ, phân chia lớp kết thực mà khơng cần viết chương trình o Weka lấy liệu từ file có định dạng csv, sinh từ file Microsoft Excel bảng sở liệu Áp dụng thuật toán ID3 Weka để kết trả định phân loại xác tập huấn luyện Bước 1: Sử dụng tập tin dulieutuvan.csv Excel Bước 2: Mở phần mềm WEKA Chọn Explorer Bước 3: Chọn tập tin dulieutuvan.csv Excel tạo Bước 4: Chọn thẻ Classify chọn vào Choose chọn Trees  ID3 Bước 5: Điều chỉnh thông số Cross-validation = 10 Bước 6: Nhấn Start để chạy, ta kết giống Hình 4.19: 73 Hình 4.19 Giao diện kết chạy thuật toán ID3 phần mềm Weka 4.6.2 Kết đánh giá - Để đánh giá độ xác, luận văn sử dụng phương pháp 10-fold cross validation (k = 10) Toàn liệu chia ngẫu nhiên thành 10 nhóm kích thước Bộ phân loại huấn luyện chín nhóm sau kiểm tra nhóm cịn lại Lặp lại 10 lần với 10 nhóm dùng để kiểm tra, sau lấy trung bình cộng kết Bảng 4.1 Bảng phân chia liệu test 10-fold cross – validation F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 82 82 82 82 82 82 82 74 F8 F9 F10 81 81 81 Test Set Training Set  Kết đánh giá theo phương pháp 10-fold cross – validation: Bảng 4.2 Kết đánh giá theo phương pháp 10-fold cross – validation Fold Training Set Test Set 10 735 735 735 735 735 735 735 735 735 735 82 82 82 82 82 82 82 81 81 81 True 65 68 67 64 70 71 78 72 67 73 Average False Null Accuracy 14 12 14 15 8 11 3 3 79% 83% 82% 78% 85% 87% 95% 89% 83% 90% 85% 4.7 Kết luận và hướng phát triển 4.7.1 Kết đạt từ nghiên cứu - Luận văn đưa giải pháp từ việc phân loại liệu phiếu khảo sát thông tin lựa chọn ngành học, đến việc tiến hành khai thác xử lý chúng để đưa tri thức cần thiết Các tri thức tối ưu hóa đem vào sử dụng cách hiệu việc tư vấn chọn ngành học cho liệu - Luận văn sâu vào tính ứng dụng thực tiễn, đưa cách thức xử lý thi hành tri thức chiết xuất cách hiệu - Về mặt lý thuyết, nêu giải pháp ứng dụng kỹ thuật phân lớp liệu vào toán tư vấn chọn ngành học cho học sinh THPT - Về mặt thực tiễn, luận văn đáp ứng mục tiêu ban đầu đặt ra, hệ thống khai phá thông tin lựa chọn ngành học học viên, nhằm hỗ trợ em học sinh lựa chọn cho ngành học phù hợp Công việc tư vấn hỗ trợ thông tin tuyển sinh chọn ngành học Nếu trước cơng việc vất vả ngày nay, với hỗ trợ cơng nghệ mới, việc 75 đơn giản cho đội ngũ làm công tác tư vấn chọn ngành học Thuật toán ID3 hỗ trợ việc lựa chọn kết tối ưu, phù hợp tập hợp liệu khổng lồ Từ đó, liệu trả tận dụng tối đa công việc, nhà tư vấn việc dùng kết để thực cơng việc mình: tư vấn cho học sinh ngành học phù hợp với khả thân 4.7.2 Đóng góp luận văn Ứng dụng hỗ trợ học sinh trường THPT địa bàn huyện Ninh Phước tỉnh Ninh Thuận việc xác định lựa chọn ngành học 4.7.3 Hạn chế - Luận văn tập trung nghiên cứu đưa nhóm nghề nhiều ngành học nhóm nghề Chưa có chi tiết chọn ngành học xác - Dữ liệu thu thập chưa bao quát hết tất thông tin học sinh, chưa có phương pháp tối ưu hóa liệu thực liệu lớn - Phiếu khảo sát giáo viên cịn mang tính định tính chưa có định lượng 4.7.4 Hướng phát triển luận văn - Thuật toán phân lớp mà luận văn sử dụng sinh mơ hình phân lớp dễ hiểu, độ xác phân lớp chưa cao Có thể kết hợp thêm nhiều phương khác để thực nhằm đạt độ xác cao hơn, áp dụng phương trình logic mờ để giải phiếu khảo sát học sinh phiếu nhận xét giáo viên chủ nhiệm lớp mang tính định lượng rõ ràng khơng mang định tính - Tiến hành lấy mẫu lớn cho ngành học khác để đưa tập luật tổng quát - Hiện nay, liệu lưu trữ ngày tăng, để ứng dụng KPDL vào toán cần tiếp tục nghiên cứu phương pháp xử lý cho toán với liệu lớn, nghiên cứu thêm số ứng dụng khác KPDL TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Thị Thanh Hà, Xây dựng hệ chuyên gia tư vấn hướng nghiệp cho học sinh trường trung học phổ thông, Đại học Đà Nẵng, 2012 [2] Nguyễn Thanh Bình, Ứng dụng logic mờ xây dựng hệ trợ giúp tư vấn hướng nghiệp, Đại học Đà Nẵng, 2011 [3] Nguyễn Thị Phương Dung, Xây dựng hệ thống hỗ trợ tư vấn tuyển sinh đào tạo tín trường Đại học Quảng Nam, Đại học Đà Nẵng, 2011 [4] Vũ Đức Lung, Máy học mạng neural (Machine Learning and Neural Networks) Tiếng Anh [5] MU Career Center’s Guide to Holland Code: Part of the Career and Major Exploration Guide Series, University of Missouri – MU Career Center, 2010 [6] B.K Baradwaj, S Performance Pal Mining Educational Data to Analyze Students’ International Journal of Advanced Computer-Science and Applications 2(6), 2011 Internet [7] Trường Trung Cấp Bách Khoa Sài Gòn: http://huongnghiep.bachkhoasaigon.edu.vn/trac-nghiem-john-holland.html [8] Chương trình Hướng Nghiệp Việt: https://www.huongnghiepviet.com/v3/trac-nghiem-huong-nghiep [9] Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội: http://www.vvob.be/vietnam/files/cg_through_egp_v0.0.pdf ... tuyển sinh vào sở đào tạo Hiện nước ta, tư vấn tuyển sinh thường thực theo hình thức tồn trường nhóm lớn vào trước thời gian học sinh đăng kí thi tuyển sinh (khoảng tháng - tháng hàng năm) Trong... hệ thống điểm kết học tập cuả học sinh) - Phiếu khảo sát nhóm nghề theo Lí thuyết mật mã tiến sĩ John Holland cho học sinh chọn lựa (khi tư vấn học sinh kích chọn câu hỏi bảng nhóm nghề dựa theo... 0] SE = [E] = [1, 0] = Entropy(S) – (6/20)Entropy(SR) – (5/20)Entropy (SI) – (3/20)Entropy(SS) – (1/20)Entropy(SC) - (4/20)Entropy(SA) – (1/20)Entropy(SE) Trong đó: Entropy(S) = 2.12