Bài viết tập trung việc ứng dụng công nghệ OLAP trong phân tích kết quả học tập của sinh viên tại Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu, cụ thể là phân tích kết quả học tập ở các khía cạnh như hình thức kiểm tra đánh giá môn học, cách chấm điểm của giảng viên và kế hoạch đào tạo.
Tiền Tú Anh Vận dụng công nghệ OLAP phân tích liệu kết học tập sinh viên góp phần nâng cao chất lượng đào tạo Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu Tiền Tú Anh Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu Số 689 đường Cách Mạng Tháng Tám, thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, Việt Nam Email: tientuanh@gmail.com TĨM TẮT: OLAP (xử lí phân tích trực tuyến) phục vụ cho việc phân tích liệu định Dữ liệu phân tích từ OLAP cho nhìn trực quan vấn đề Bài viết tập trung việc ứng dụng cơng nghệ OLAP phân tích kết học tập sinh viên Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu, cụ thể phân tích kết học tập khía cạnh hình thức kiểm tra đánh giá môn học, cách chấm điểm giảng viên kế hoạch đào tạo Kết mà OLAP mang lại để lãnh đạo nhà trường đưa thay đổi, sách cho năm nhằm mục đích ngày nâng cao chất lượng đào tạo Những kết thu tiền đề để vận dụng OLAP phân tích khía cạnh khác kết tốt nghiệp, điều tra việc làm sau trường TỪ KHĨA: OLAP; phân tích; kết học tập Nhận 12/9/2019 Đặt vấn đề Nâng cao chất lượng đào tạo nhiệm vụ đặt lên hàng đầu Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu Những năm gần đây, để nâng cao chất lượng đạo tạo theo kịp với phát triển giáo dục nước quốc tế, nhà trường có thay đổi nội dung chương trình đào tạo, phương pháp kiểm tra đánh giá, phương pháp giảng dạy, tạo điều kiện sở vật chất, bên cạnh nhà trường cịn sử dụng phân tích liệu kết học tập sinh viên (SV) để đưa điều chỉnh cho năm Cơ sở liệu kết học tập qua năm học tương đối lớn khó sử dụng cơng cụ bình thường để phân tích sở liệu hoạt động Vì vậy, chúng tơi quan tâm đến việc vận dụng công nghệ OLAP phân tích liệu kết học tập SV để có thêm sở khoa học đưa định chun mơn cần thiết nhằm góp phần nâng cao chất lượng đào tạo Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu Nội dung nghiên cứu 2.1 Cơ sở lí luận - OLAP (OnLine Analytical Processing): OLAP cho phép tổ chức trình bày liệu theo định dạng khác để đáp ứng nhu cầu đa dạng nhiều người dùng, OLAP phục vụ cho việc phân tích liệu định [1] Trong sở liệu quan hệ coi hai chiều, liệu OLAP đa chiều, có nghĩa thơng tin so sánh theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ: Một cơng ty so sánh doanh số máy tính họ vào tháng với doanh số vào tháng 7, sau so sánh kết với doanh số từ địa điểm khác, lưu trữ sở liệu khác Nhận kết phản biện chỉnh sửa 16/10/2019 Duyệt đăng 25/11/2019 - Kho liệu (data warehouse - DW): Kho liệu nói chung tập liệu định hướng theo chủ đề, tích hợp, gắn với thời gian tương đối ổn định Nó sử dụng để hỗ trợ trình định thực khai thác liệu sâu, phân tích liệu đa chiều truy vấn câu lệnh động để giúp người đưa định tốt cho việc cải thiện quy trình công việc [2] Nếu sở liệu truyền thống (database) thiết kế để xây dựng nhập liệu cho nhiệm vụ cụ thể, kho liệu thiết kế để phân tích, báo cáo, tích hợp liệu giao dịch từ nguồn khác (xem Bảng 1) Bảng 1: So sánh sở liệu truyền thống kho liệu [3] Đề mục Cơ sở liệu truyền thống Kho liệu Tính liệu Động Tĩnh; thêm vào thời điểm cố định Nội dung liệu Dữ liệu ln cập nhật Dữ liệu có tính lịch sử Mục tiêu liệu Xử lí giao dịch cụ thể (thêm, xóa, sửa…) Hỗ trợ định Tần suất thao tác Cao Thấp Truy cập liệu Tương đối Có thể cần truy cập lượng lớn liệu Thời ứng Rất ngắn, tính micro giây giây Không xác định, tùy thuộc đơn vị đo gian đáp Số 23 tháng 11/2019 97 NGHIÊN CỨU THỰC TIỄN GIÁO DỤC Kho liệu thường áp dụng theo kiến trúc tầng [1] (xem Hình 1) Tầng dưới: Là máy chủ kho liệu, thường hệ thống sở liệu quan hệ Tầng có cơng cụ tiện ích thực trích xuất, làm chuyển đổi liệu (Ví dụ hợp liệu từ nhiều nguồn khác thành liệu đồng nhất), ngồi cịn có chức tải làm để cập nhật kho liệu Ngoài ra, tầng chứa kho siêu liệu (metadata), nơi lưu trữ thông tin kho liệu nội dung liên quan Bên cạnh đó, data mart nhắc đến kho liệu, tập liệu lưu trữ kho liệu có giá trị cho nhóm người dùng cụ thể (ví dụ data mart lưu liệu kết học tập khoa hay chuyên ngành) Tầng giữa: Là máy chủ OLAP thường triển khai cách sử dụng mơ hình OLAP quan hệ (ROLAP) mơ hình OLAP đa chiều (MOLAP), phần nói rõ Tầng trên: Chứa cơng cụ phân tích đầu cuối cơng cụ phân tích, truy vấn báo cáo, cơng cụ khai thác liệu (phân tích xu hướng, dự đốn, …) Cơng nghệ kho liệu triển khai thành công nhiều ngành công nghiệp sản xuất (đặt hàng hỗ trợ khách hàng), bán lẻ (quản lí hàng tồn kho), chăm sóc sức khỏe (phân tích kết khám chữa bệnh), viễn thơng (phân tích gọi phát gian lận) [4] Kiến trúc mơ hình OLAP chia làm loại: Mơ hình OLAP đa chiều (Multidimensional OLAP MOLAP): Hỗ trợ chế độ xem liệu đa chiều thông qua công cụ lưu trữ mảng đa chiều gọi khối Ưu điểm việc sử dụng khối liệu cho phép tạo mục nhanh để tính tốn trước liệu, nên truy cập liệu nhanh Mơ hình OLAP quan hệ (Relational OLAP - ROLAP): Sử dụng hệ quản trị sở liệu quan hệ quan hệ mở rộng để lưu trữ quản lí kho liệu ROLAP thực tối ưu hóa cho hệ quản trị sở liệu gốc, triển khai xử lí với liệu lớn tạo chế độ xem liệu đa chiều cách linh hoạt Mô hình OLAP lai (Hybrid OLAP - HOLAP): Là kết hợp công nghệ ROLAP MOLAP, hưởng lợi từ khả mở rộng lớn ROLAP tính toán nhanh MOLAP Khái niệm khối OLAP (OLAP cube) Hình 1: Kiến trúc data warehouse 98 TẠP CHÍ KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM Tiền Tú Anh dõi biến động liệu bảng điểm dimension table mô tả đặc trưng chiều năm học, mơn học, giảng viên, loại điểm, khóa học 2.2 Về cơng tác quản lí đào tạo Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu Hình 2: Khối kết học tập SV Khối OLAP khái niệm liệu có nhiều chiều (cube) dùng để xử lí phân tích online (OLAP) Nếu số chiều liệu lớn 3, liệu gọi hypercube Dữ liệu nhiều chiều OLAP sử dụng để nhóm theo chiều khác Ví dụ, liệu kết học tập SV, nhóm theo năm học, mơn học loại điểm để so sánh kết đánh giá qua năm học Các tiêu chí năm học, môn học loại điểm gọi chiều liệu Trong OLAP cube có khái niệm thường nhắc tới lát cắt (slicer) Khi ta cắt khối theo chiều liệu lát cắt có chung chiều Ví dụ, Hình phía trên, ta cắt khối theo năm học 2018 -2019 liệu hiển thị kết điểm môn học thuộc năm học Các dạng lược đồ mơ hình liệu đa chiều [1]: Với kho liệu, mơ hình phổ biến thuộc dạng lược đồ lược đồ hình (star schema), lược đồ hình bơng tuyết (snowflake schema) hay lược đồ chòm (constellation schema) Ở tác giả trình bày lược đồ hình liên quan đến phần thực phía Trong lược đồ hình sao, kho liệu chứa bảng trung tâm gọi fact table tập bảng chiều gọi dimension table Hình cho thấy, fact table chứa liệu lớn, theo Hình 3: Ví dụ lược đồ hình OLAP Q trình đào tạo nhà trường thực theo Quy chế 43 đào tạo đại học cao đẳng hệ quy theo hệ thống tín Các báo cáo tổng kết năm học trước thường dừng lại việc thống kê xếp loại học tập theo lớp, học kì, năm học tồn khóa Những báo cáo chưa cho thấy nhìn tổng quát kết học tập môn học cụ thể, đặc biệt chưa so sánh kết học tập qua năm học để nhận biết khác khóa, giảng viên giảng dạy môn học, cụ thể sau: Giáo dục Quốc phịng - An ninh mơn học chung cho tồn trường, với nhóm giảng viên giảng dạy Từ năm học 2017-2018 trở trước, nhà trường tổ chức thi mơn học theo hình thức tự luận, năm học 2018 -2019 nhà trường sử dụng hình thức thi trắc nghiệm online Việc thay đổi hình thức kiểm tra đánh cần phải đánh giá xem có phù hợp khơng ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm, hình thức thi Với mơn chung Giáo dục thể chất, đăng kí lớp học phần, SV thường hay chọn học giảng viên hay sợ học giảng viên kia, có nhiều lí khác nhau, có lí cách chấm điểm giảng viên Theo kế hoạch đào tạo ngành không chuyên tiếng Anh, SV bắt buộc phải học môn Anh văn gồm học phần Anh văn 1, Anh văn Từ năm học 2016-2017, nhà trường thay đổi nội dung chương trình đào tạo môn Anh văn theo hướng nâng cao áp dụng cho khóa 20, kèm theo kế hoạch đào tạo môn Anh văn thay đổi cách cho SV làm test đầu vào, SV thi đạt test học Anh văn học kì 1, học Anh văn học kì 2, ngược lại SV phải học khóa Anh văn dự bị học kì 1, sau học Anh văn học kì Việc thay đổi nội dung, kế hoạch đào tạo nhằm mục đích nâng cao chất lượng mơn Anh văn, với mong muốn sau học xong, SV đạt trình độ tương ứng chuẩn đầu Tuy nhiên, sau năm thay đổi kế hoạch đào tạo vậy, nhà trường phải nhìn nhận lại việc thay đổi có hợp lí khơng Đây vấn đề mà lãnh đạo nhà trường quan tâm cần phải có cơng cụ phân tích liệu lớn khóa nhiều năm kết xác nhất, dựa kết phân tích hỗ trợ nhà trường đưa định đắn đào tạo cho năm 2.3 Vận dụng OLAP phân tích kết học tập sinh viên 2.3.1 Xây dựng sở liệu OLAP liệu kết học tập sinh viên Bước 1: Chuyển liệu thô từ sở liệu hệ thống Số 23 tháng 11/2019 99 NGHIÊN CỨU THỰC TIỄN GIÁO DỤC phần mềm Quản lí đào tạo nhà trường vào kho liệu có tên data_warehouse_ Bangdiem Dữ liệu chuyển thơng tin đầy đủ liên quan đến điểm toàn trường từ năm học 2016- 2017 đến năm học 2018-2019 ba mơn Giáo dục Quốc phịng-An ninh, Giáo dục thể chất Anh văn Bước thực việc loại bỏ liệu dư thừa, trùng lặp bị lỗi Data_warehouse_Bangdiem thu kho liệu chuẩn với bảng lưu liệu liên quan điểm SV năm học bảng phụ lưu liệu mô tả thông tin chi tiết giảng viên, môn học, SV, lớp, năm học, loại điểm Bước 2: Dựng sở liệu OLAP với tên OLAP_ Bangdiem từ kho liệu data_warehouse_Bangdiem Bước 3: Tạo khối DWH_cube4 OLAP_Bangdiem, khối có bảng fact “FACT BANG DIEM” bảng Dim tương ứng chiều cần phân tích Trong khối này, liệu tính toán sẵn theo chiều lưu lại OLAP_Bangdiem (xem Hình 4) năm trước đó, khơng có nhóm điểm vượt 40%, nhóm điểm (nhóm bị rớt) chiếm tỉ lệ 8% cho thấy tính khách quan thi trắc nghiệm Để minh họa cho kết trên, Hình cho thấy nhìn trực quan kết phân tích này, với đường biểu diễn kết thi năm học 2018-2019 khơng cịn gấp khúc năm học trước Từ kết đánh giá ngân hàng đề thi trắc nghiệm cho mơn học Giáo dục Quốc phịng - An ninh tương đối chuẩn, hình thức thi trắc nghiệm trực tuyến phù hợp với môn học Những năm tiếp theo, nhà trường tiếp tục áp dụng hình thức thi cho mơn học Giáo dục Quốc phịng - An ninh Hình 5: Bảng so sánh kết thi năm học Hình 6: Biểu đồ minh họa nhóm điểm thi Giáo dục Quốc phịng - An ninh qua năm học Hình 4: Minh họa sở liệu OLAP Sử dụng công cụ tầng (front-end tools) để hiển thị kết phân tích Có nhiều cơng cụ để hiển thị kết phân tích liệu, để đơn giản viết tác giả sử dụng công cụ Microsoft Excel 2.3.2 Vận dụng OLAP phân tích kết học tập sinh viên Vận dụng OLAP phân tích hình thức kiểm tra đánh giá mơn học Thực phân tích OLAP (xem Hình 5) với chiều năm học, loại điểm lát cắt môn học Giáo dục Quốc phòng – An ninh Kết phân tích cho thấy, năm học 2018-2019 tổ chức thi trắc nghiệm trực tuyến (online) cho kết đánh giá loại điểm đồng so với 100 TẠP CHÍ KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM Vận dụng OLAP phân tích chấm điểm mơn học giảng viên Thực phân tích OLAP (Hình 7) với chiều giảng viên, năm học, điểm chữ lát cắt môn học Giáo dục thể chất Kết phân tích cho thấy lớp giảng viên “A” dạy có điểm A cao (27%) chênh lệch với giảng viên khác 10%, nhóm điểm B+, B, C+ C tương đối giảng viên, riêng nhóm điểm SV bị rớt (D+, D, F+, F) chiếm 21% thuộc lớp giảng viên “D” dạy Biểu đồ Hình cho ta nhìn trực quan kết chấm điểm môn học giảng viên.Từ kết trên, tổ khiếu rà sốt lại quy trình chấm điểm thang điểm chấm để áp dụng cho năm học 2019-2020 trở sau, cho không chênh lệch giảng viên Tiền Tú Anh văn từ học kì học Anh văn học kì Quan trọng hơn, sau kết thúc năm học 2018-2019, thực so sánh kết học tập môn Anh văn Anh văn năm gần (hình 10) nhận thấy rằng: Số lượng SV có loại điểm từ A đến D chênh không 5% năm học, riêng số lượng SV thuộc nhóm điểm bị rớt (F+, F) năm 2018 - 2019 mức thấp, chí thấp nhiều (6%) so với năm học 2016 - 2017 (17%) 2.4 Hiệu đạt Hình 7: Thống kê điểm chữ mơn Giáo dục thể chất Hình 8: Biểu đồ minh họa điểm chữ môn Giáo dục thể chất Vận dụng OLAP phân tích kế hoạch đào tạo: Thực phân tích OLAP (Hình 9) với chiều khóa học, năm học, điểm chữ lát cắt học phần Anh văn khóa (20, 21 22) Kết phân tích cho thấy, số SV khơng qua test lỡ hội học Anh văn học kì đồng nghĩa việc học trễ so với bạn khóa học kì, cụ thể 65/272 (24%) SV khóa 20 87/227 (38%) SV khóa 21 khơng học Anh văn học kì Ngồi ra, việc cịn tạo áp lực tâm lí, lo lắng dẫn đến chán nản SV bị rớt em vừa bước qua ngưỡng cửa trung học phổ thơng Hình 9: Thống kê số lượng SV học Anh văn Hình 10: Biểu đồ so sánh điểm tổng kết học phần Anh văn Từ thực tế trên, năm học 2018-2019 nhà trường định test Anh văn đầu vào cho SV năm nhất, lấy kết test để đánh giá chất lượng đầu vào Hình cho thấy, khóa 22 có 194/194 (100%) SV học Anh Sau vận dụng OLAP để phân tích kết học tập Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu năm học gần (từ 2016 - 2017 đến 2018 - 2019) thu số kết đáng ghi nhận sau: - Việc chuyển hình thức thi mơn học Giáo dục Quốc phòng - An ninh từ tự luận sang trắc nghiệm hợp lí Đây quan trọng để nhà trường định từ năm học 2019 - 2020 áp dụng thêm cho môn chung khác chưa tổ chức thi trắc nghiệm - Chỉ chênh lệch thang điểm đánh giá môn học Giáo dục thể chất tổ Năng khiếu Dựa số liệu Hình 8, để tạo công tổng kết điểm lớp, Tổ kịp thời điều chỉnh cho năm học 2019-2020 - Hạn chế việc xếp lớp học Anh văn hai năm học 20162017 2017 - 2018 Những kết thu tiền đề để chúng tơi tiếp tục vận dụng OLAP phân tích chiều khác liên quan đến dạy học Kết luận Công nghệ OLAP áp dụng nhiều lĩnh vực, nhiều ngành nghề khác giáo dục không ngoại lệ Từ tốn thấy OLAP công nghệ sở liệu tối ưu hóa cho việc truy vấn báo cáo, thay xử lí giao dịch, OLAP hồn tồn phù hợp phân tích liệu lớn Kết mà OLAP mang lại giúp nhà quản lí có nhìn sâu sắc, tồn cảnh nhiều khía cạnh khác liệu, từ hỗ trợ việc cải tiến đưa định Trong dạy học cách tiếp cận mới, hỗ trợ việc phân tích liệu SV qua năm học nhiều góc độ khác như: Mối quan hệ kết học tập với hình thức thi, phương pháp dạy học, kế hoạch đào tạo; chuyên ngành đào tạo… Trong viết này, vận dụng cơng nghệ OLAP để phân tích liệu kết học tập năm gần với khía cạnh khác như: Hình thức kiểm tra đánh giá môn học, chấm điểm môn học giảng viên kế hoạch đào tạo Kết phân tích để lãnh đạo nhà trường đưa thay đổi, sách cho năm nhằm mục đích ngày nâng cao chất lượng đào tạo Trong thời gian tới, tìm hiểu việc vận dụng cơng nghệ OLAP phân tích kết tốt nghiệp thời gian xét tốt nghiệp SV có ảnh hưởng đến việc làm SV sau trường Số 23 tháng 11/2019 101 NGHIÊN CỨU THỰC TIỄN GIÁO DỤC Tài liệu tham khảo [1] Jiawei Han, Micheline Kamber, Jian Pei, (2011), Data Mining: Concepts and Techniques, Morgan Kaufmann Publishers [2] H Min, (2002), Data warehouses and library decision support systems, Library and information service, pp 7288 [3] Xu, Mao Li, and Xiu Ying Li, (2013), Construction of the Library Management System Based on Data Warehouse and OLAP, vol Appied Mechanics and Material 380, pp 4796-4799 [4] G Satyanarayana Reddy, Rallabandi Srinivasu, M Poorna chander Rao, and Srikanth Reddy Rikkula, (2010), Data warehousing, data mining, OLAP and OLTP technologies are essential elements to support decisionmaking process in industries, IJCSE, Vols 02, No.09, pp 2865-2873 OLAP TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION IN ANALYSING STUDENTS’ LEARNING OUTCOMES TO IMPROVE THE TRAINING QUALITY AT BA RIA-VUNG TAU COLLEGE OF EDUCATION Tien Tu Anh Ba Ria - Vung Tau College of Education 689 Cach Mang Thang Tam, Ba Ria city, Ba Ria - Vung Tau province, Vietnam Email: tientuanh@gmail.com ABSTRACT: OnLine Analytical Processing (OLAP) is used for data analysis and decision making Data analyzed by by OLAP operations gives us a visual view of a certain problem The paper focuses on OLAP technology application in analyzing academic results of students at Ba Ria-Vung Tau College of Education, particularly in analyzing their outcomes in various aspects such as forms of testing and assessment, lecturers’ grading and training scheme The OLAP results have been acting as the basis for school leaders to make changes and decisions for the coming years to improve the quality of training The results also lay foundations for us to continue applying OLAP in analyzing other aspects such as graduation results or post graduate job surveys KEYWORDS: OLAP; analysis; learning outcomes 102 TẠP CHÍ KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM ... 194/194 (100%) SV học Anh Sau vận dụng OLAP để phân tích kết học tập Trường Cao đẳng Sư phạm Bà Rịa - Vũng Tàu năm học gần (từ 2016 - 2017 đến 2018 - 2019) thu số kết đáng ghi nhận sau: - Việc chuyển... thị kết phân tích liệu, để đơn giản viết tác giả sử dụng công cụ Microsoft Excel 2.3.2 Vận dụng OLAP phân tích kết học tập sinh viên Vận dụng OLAP phân tích hình thức kiểm tra đánh giá mơn học. .. nhà trường quan tâm cần phải có cơng cụ phân tích liệu lớn khóa nhiều năm kết xác nhất, dựa kết phân tích hỗ trợ nhà trường đưa định đắn đào tạo cho năm 2.3 Vận dụng OLAP phân tích kết học tập sinh