Dựa trên các thuật toán đồ tự tổ chức, năm kỹ thuật trực quan hóa chính đã đƣợc khám phá: U-matrix, trực quan lƣới, trực quan hóa bản đồ thành phần, bề mặt đồ thị 2D và 3D của ma trận khoảng cách.
Đại diện thống nhất khoảng cách ma trận cho trực quan cụm: ma trận thống nhất khoảng cách (U-matrix) là một đại diện của bản đồ tự tổ chức xác định khoảng cách giữa các nơron hoặc các đơn vị. Chứa khoảng cách từ mỗi đơn vị trung tâm cho tất cả các lân cận. Các nơron của mạng SOM đƣợc đại diện bởi các ô lục giác. Khoảng cách giữa các nơron liền kề đƣợc tính toán và xuất hiện với các màu khác nhau. Màu tối giữa các nơron tƣơng ứng với khoảng cách lớn và đại diện cho sự chênh lệch khoảng cách giữa các giá trị trong không gian đầu vào. Màu sáng giữa các nơron thể hiện các vectơ gần nhau trong không gian đầu vào. Vùng sáng đại diện cho các cụm và vùng tối đại diện cho sự phân chia cụm. Những đại diện này đƣợc sử dụng để trực quan hóa cấu trúc của không gian đầu vào. Các đại diện U- matrix cho thấy cấu trúc các cụm của tập dữ liệu. Các giá trị có đặc tính tƣơng tự đƣợc sắp xếp gần nhau và khoảng cách giữa chúng đại diện cho mức độ tƣơng tự hoặc không tƣơng tự.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Trực quan lƣới đƣợc sử dụng để hình dung hình dạng của SOM trong không gian đầu vào. Đại diện cho mỗi đơn vị của bản đồ sử dụng một phép chiếu do đó khoảng cách giữa các cặp dữ liệu mẫu đƣợc bảo toàn một cách chính xác. Sử dụng lƣới SOM để hình dung tập các đối tƣợng với vị trí, màu sắc, hình dạng duy nhất. Phép chiếu của SOM cung cấp hình ảnh thông tin của hình dạng tổng thể và độ mịn của SOM. Một số các tính năng tƣơng tác trực quan có thể đƣợc cung cấp cho ngƣời sử dụng: kiểm soát trên các tọa độ của mỗi đơn vị trong không gian 2D hoặc 3D. Màu sắc và kích thƣớc của điểm đánh dấu đƣợc sử dụng cho mỗi đơn vị bản đồ và các thuộc tính của đƣờng để kết nối các đơn vị bản đồ. SOM làm giảm các dữ liệu đầu vào cho một số lƣợng nhỏ các vector có thể đƣợc kết hợp với các kỹ thuật chiếu khác nhƣ phân tích thành phần chính và lập bản đồ Sammon để tạo các kết quả chiếu tốt hơn trong khi giảm bớt gánh nặng tính toán liên quan đến các phƣơng pháp chiếu.
Trực quan hóa bản đồ thành phần: hiển thị giá trị các thuộc tính khác nhau của các phần tử bản đồ. Trực quan hóa của các thành phần bản đồ cho thấy mỗi vector đầu vào thay đổi trên không gian của các đơn vị SOM. Mỗi thành phần của bản đồ cho thấy giá trị của một biến trong mỗi đơn vị của bản đồ bằng cách sử dụng màu sắc mã hóa. Bằng cách sử dụng vị trí và màu sắc của bản đồ có thể tìm ra mối quan hệ giữa các đơn vị bản đồ khác nhau.
Bề mặt đồ thị 2D và 3D của ma trận khoảng cách: Sử dụng màu sắc và tọa độ z để chỉ ra khoảng cách trung bình đến đơn vị bản đồ lân cận. Sử dụng trực quan bề mặt đồ thị 2D và 3D của ma trận khoảng cách thể hiện mật độ, hình dạng, kích thƣớc và số lƣợng các cụm. Ngƣời sử dụng có sự linh hoạt để thao tác các tọa độ và xem trong không gian 2D hoặc 3D.
2.5.5. Số lượng nhóm khi phân cụm
Trong quá trình ứng dụng mạng SOM vào giải quyết các bài toán phân cụm dữ liệu theo giải thuật đƣợc đƣa ra thì số lƣợng nhóm đƣợc hình thành sau quá trình huấn luyện là ngẫu nhiên và không xác định trƣớc. Trên thực tế có một tham số đầu vào ảnh hƣởng tới số lƣợng nhóm đƣợc hình thành sau quá trình huấn luyện đó là
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
kích thƣớc khởi tạo cho mạng SOM, nhƣng tham số này ảnh hƣởng ít tới số lƣợng nhóm đƣợc hình thành.Vì vậy, với mỗi bài toán riêng biệt thƣờng có một kích thƣớc mạng SOM chuẩn cho bài toán đó.
2.6. Kết luận chƣơng 2
Trong chƣơng này giới thiệu về các phƣơng pháp phân cụm dữ liệu đƣợc sử dụng để phân cụm dữ liệu. Chƣơng giới thiệu về các thuật toán phân cụm dữ liệu. Nêu các bƣớc thực hiện thuật toán trong phân cụm. Đƣa ra đƣợc một số ƣu nhƣợc điểm của từng thuật toán trong phân cụm dữ liệu.
Phần chính của chƣơng 2 giới thiệu về mạng SOM trình bày cấu trúc của SOM, huấn luyện mạng SOM và một số hàm liên quan. Phần cuối của chƣơng 2 giới thiệu về sử dụng SOM trong phân cụm dữ liệu. Trong phần này trình bày các phƣơng pháp sử dụng SOM trong bản đồ 1 chiều và 2 chiều.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Chƣơng 3
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOM TRONG BÀI TOÁN KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ, THỐNG KÊ KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA SINH VIÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC
CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH 3.1. Phát biểu bài toán
Hiện nay công tác kiểm tra đánh giá chất lƣợng đào tạo tại các trƣờng đại học đã và đang đƣợc quan tâm và là một trong các nội dung quan trọng kiểm định chất lƣợng giảng dạy đại học [1]. Với mục tiêu đào tạo các kỹ sƣ có trình độ lý thuyết và tay nghề cao đáp ứng đƣợc yêu cầu xã hội. Công tác đánh giá chất lƣợng đào tạo đại học đƣợc thể hiện thông qua việc khảo sát, đánh giá, thống kê kết quả học tập các môn học, mô đun đào tạo đại học của sinh viên trong nhà trƣờng mình và đƣa ra những nhận xét và đề ra các biện pháp cần thiết nhằm nâng cao chất lƣợng đào tạo đại học.
Nội dung của chƣơng trình này sẽ trình bày ứng dụng của mạng kohonen để giải quyết bài toán phân cụm dữ liệu môn học từ việc khảo sát, thống kê, kết quả học tập các môn của sinh viên qua đó có thể đánh giá một cách trực quan về tình hình giảng dạy và học tập của giáo viên và sinh viên trong các trƣờng đại học nói chung, cụ thể là của trƣờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh nói riêng.
3.2. Khảo sát, đánh giá, thống kê quá trình học tập của sinh viên trƣờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh học Công nghiệp Quảng Ninh
3.2.1. Thu thập dữ liệu
Dữ liệu đƣợc thu thập từ kết quả thi và kiểm tra các môn học, tín chỉ trong chƣơng trinh học đại học của các lớp sinh viên theo từng ngành thuộc các chuyên ngành và cuối mỗi khóa học của trƣờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh.
Trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh hiện nay (Quang Ninh
University of Industry), tiền thân của trƣờng là trƣờng Kỹ thuật Trung cấp Mỏ,
đƣợc thành lập ngày 25/11/1958 theo Quyết định số 1630/BCN của Bộ Công nghiệp, địa điểm tại thị xã Hồng Gai (nay là thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
Năm học 1990 – 1991, Trƣờng đƣợc Bộ Giáo dục và Đào tạo giao cho nhiệm vụ đào tạo thí điểm Kỹ thuật viên cấp cao, tiếp sau Bộ Năng lƣợng (khi đó) giao nhiệm vụ đào tạo kỹ sƣ ngắn hạn hai chuyên ngành Khai thác mỏ và Cơ điện mỏ. Nhiều sinh viên tốt nghiệp các lớp đại học này đang là những cán bộ lãnh đạo, quản lý chủ chốt của các doanh nghiệp của Tập đoàn công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam. Sau chặng đƣờng dài kiên trì phấn đấu, ngày 24/7/1996, tại Quyết định
số 479/ TTg, Thủ tƣớng Chính phủ đã quyết định nâng cấp Trƣờng thành Trƣờng
Cao đẳng Kỹ thuật Mỏ, đào tạo các ngành kỹ thuật- công nghệ từ bậc Cao đẳng trở xuống. Đặc biệt vinh dự cho cán bộ, giáo viên, nhân viên của Nhà trƣờng là ngày 25/12/2007 đƣợc Thủ tƣớng chính phủ ký Quyết định số: 1730/Qđ-TTg nâng cấp trƣờng cao đẳng kỹ thuật mỏ thành trƣờng Đại học công nghiệp Quảng Ninh.
Nhà trƣờng hiện có 08 khoa chuyên môn, 01 tổ bộ môn, 05 Trung tâm thực hiện nhiệm vụ đào tạo ở trình độ Đại học, Cao đẳng. Đối với sinh viên học ở trình độ Đại học phải thi tuyển vào trƣờng hoặc xét nguyện vọng 2 hoặc 3, đối với Sinh viên ở trình độ Cao đẳng xét tuyển nguyện vọng nhập học theo quy định vào các ngành và mỗi sinh viên khi vào học đƣợc cấp 01 tài khoản và đăng ký môn học theo tin chỉ.
Đào tạo theo hệ thống tín chỉ là phƣơng thức đào tạo trong đó sinh viên chủ động lựa chọn học từng học phần (tuân theo một số ràng buộc đƣợc quy định trƣớc) nhằm tích lũy từng phần, tiến tới hoàn tất toàn bộ chƣơng trình đào tạo và đƣợc cấp bằng tốt nghiệp.
Trên cơ sở lƣợng hóa quá trình đào tạo thông qua khái niệm tín chỉ, hệ thống tín chỉ tạo điều kiện tối đa để cá nhân hóa quá trình đào tạo, trao quền cho sinh viên trong việc đăng kí sắp xếp lịch học, việc tích lũy các học phần, kể cả sắp xếp thời gian học ở trƣờng, thời gian tốt nghiệp, ra trƣờng. Về phần mình, sinh viên cần phát huy tính tích cực, chủ động để thich ứng với quy trình đào tạo này và để đạt kết quả tốt nhất trong học tập và rèn luyện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
- Học phần là khối lƣợng kiến thức tƣơng đối hoàn chỉnh, thuận tiện cho sinh viên tích luỹ trong quá trình học tập. Phần lớn học phần có khối lƣợng từ 2 đến 4 tín chỉ, nội dung đƣợc bố trí giảng dạy trọn vẹn và phân bố đều trong một học kỳ. Kiến thức trong mỗi học phần phải gắn với một mức trình độ theo năm học thiết kế và đƣợc kết cấu riêng nhƣ một phần của môn học hoặc đƣợc kết cấu dƣới dạng tổ hợp từ nhiều môn học. Từng học phần đƣợc ký hiệu bằng một mã số riêng của Trƣờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh.
- Có ba loại học phần: học phần bắt buộc, học phần cốt lõi và học phần tự chọn. + Học phần bắt buộc là học phần chứa đựng những nội dung kiến thức chính yếu của mỗi chƣơng trình và bắt buộc sinh viên phải tích lũy;
+ Học phần cốt lõi là học phần bắt buộc đóng vai trò tiên quyết đối với ngành đào tạo chính trong một chƣơng trình. Các học phần cốt lõi đƣợc bố trí chủ yếu trong 5 học kỳ đầu của chƣơng trình cao đẳng và trong 7 học kỳ đầu của chƣơng trình đại học.
+ Học phần tự chọn là học phần chứa đựng những nội dung kiến thức cần thiết, nhƣng sinh viên đƣợc tự chọn theo hƣớng dẫn của trƣờng nhằm đa dạng hoá hƣớng chuyên môn hoặc đƣợc tự chọn tuỳ ý để tích luỹ đủ số học phần quy định cho mỗi chƣơng trình.
- Tín chỉ đƣợc sử dụng để tính khối lƣợng học tập của sinh viên. Một tín chỉ đƣợc quy định bằng 15 tiết học lý thuyết; 30 hoặc 45 tiết thực hành, thí nghiệm hoặc thảo luận; 45 - 90 giờ thực tập tại cơ sở; 45 - 60 giờ làm tiểu luận, đồ án hoặc khoá luận tốt nghiệp.
+ Đối với những học phần lý thuyết, thảo luận, phụ đạo, hoặc thực hành, thí nghiệm, ngoài số tiết học trên lớp sinh viên còn cần đƣợc giao thêm các công việc cá nhân để bảo đảm cho mỗi tín chỉ phải tƣơng ứng với ít nhất 45 tiết hoặc giờ làm việc. Những công việc này phải đƣợc chỉ ra rõ ràng trong đề cƣơng chi tiết của học phần.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
+ Số tiết, số giờ đối với từng học phần cụ thể do Trƣởng Khoa đề nghị, Hiệu trƣởng quyết định và đƣợc ghi trong chƣơng trình, đề cƣơng chi tiết học phần và trong Sổ tay sinh viên.
- Một tiết học đƣợc tính bằng 50 phút.
* Đăng ký khối lƣợng học tập
- Đầu mỗi năm học, trƣờng thông báo lịch trình học dự kiến cho từng chƣơng trình trong từng học kỳ, danh sách các học phần cốt lõi, bắt buộc và tự chọn dự kiến sẽ dạy, đề cƣơng chi tiết, điều kiện tiên quyết để đƣợc đăng ký học cho từng học phần, hình thức kiểm tra và thi đối với các học phần.
- Trƣớc khi bắt đầu mỗi học kỳ ít nhất hai tuần trƣờng công bố Sổ tay sinh viên, trong đó quy định thời khoá biểu của các lớp học chuyên ngành theo nhóm học phần cốt lõi và các lớp học học phần theo từng học phần riêng biệt, thời gian biểu đăng ký học và lịch trình thi kết thúc học phần.
- Trừ một số trƣờng hợp ngoại lệ đƣợc Hiệu trƣởng cho phép, sinh viên bắt buộc phải tham dự đầy đủ các học phần ở lớp học chuyên ngành của mình. Ngoài ra, căn cứ vào Sổ tay sinh viên từng sinh viên nếu muốn học theo đúng tiến độ còn phải đăng ký học bổ sung các học phần không phải cốt lõi, cũng nhƣ các học phần cốt lõi khác (để đƣợc học sớm hoặc học lại) với Phòng Đào tạo của trƣờng để bảo đảm khối lƣợng học tập tối thiểu nhƣ quy định tại khoản 3 của Điều này.
- Có 2 hình thức đăng ký các học phần sẽ học trong mỗi học kỳ: đăng ký bình thƣờng và đăng ký muộn.
+ Đăng ký bình thƣờng là hình thức đăng ký đƣợc thực hiện trƣớc thời điểm bắt đầu học kỳ 2 tuần.
+ Đăng ký muộn là hình thức đăng ký đƣợc thực hiện trong tuần đầu của học kỳ chính hoặc trong 3 ngày đầu của kỳ học hè cho những sinh viên cần phải đăng ký học đổi sang học phần khác khi không có lớp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
- Khối lƣợng học tập mà mỗi sinh viên phải đăng ký trong mỗi học kỳ để bảo đảm duy trì đúng tiến độ của khóa học tối thiểu là 15 tín chỉ, tối đa là 20 tín chỉ, trừ học kỳ cuối khóa học.
- Việc đăng ký các học phần sẽ học cho từng học kỳ phải bảo đảm điều kiện tiên quyết của từng học phần và tiến trình học tập của mỗi chƣơng trình cụ thể.
- Phòng Đào tạo của trƣờng chỉ nhận đăng ký khối lƣợng học tập của sinh viên ở mỗi học kỳ khi đã có chữ ký chấp thuận của cố vấn học tập trong phiếu đăng ký học tập. Khối lƣợng đăng ký học tập của sinh viên theo từng học kỳ đƣợc ghi vào Biểu đăng ký học do Phòng Đào tạo của trƣờng lƣu giữ.
* Điều kiện để sinh viên đƣợc học tiếp, đƣợc nghỉ học tạm thời, đƣợc tạm ngừng học hoặc bị buộc thôi học.
- Trƣớc khi vào học kỳ mới, Nhà trƣờng căn cứ vào số học phần đã học, điểm trung bình chung học tập của học kỳ đã qua và điểm trung bình chung tất cả các học phần tính từ đầu khóa học để xét việc học tiếp, việc nghỉ học tạm thời, việc tạm ngừng học hoặc bị buộc thôi học của sinh viên. Kết quả học tập của sinh viên ở kỳ học hè (nếu có) đƣợc tính chung vào kết quả học tập của học kỳ chính kề trƣớc.
- Sinh viên đƣợc học tiếp lên học kỳ sau nếu có đủ các điều kiện dƣới đây: + Có điểm trung bình chung học tập của học kỳ từ 5,00 trở lên.
+ Có khối lƣợng các học phần bị điểm dƣới 5 tính từ đầu khóa học không quá 18 tín chỉ.
- Sinh viên đƣợc quyền gửi đơn tới Hiệu trƣởng xin nghỉ học tạm thời và bảo lƣu kết quả đã học trong các trƣờng hợp sau đây:
+ Đƣợc động viên vào lực lƣợng vũ trang.
+ Bị ốm hoặc tai nạn buộc phải điều trị thời gian dài, có giấy xác nhận của cơ quan y tế.
- Vì nhu cầu cá nhân. Trƣờng hợp này, sinh viên phải học ít nhất một học kỳ ở trƣờng và phải đạt điểm trung bình chung các học phần tính từ đầu khóa học không
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn
dƣới 5,00. Thời gian nghỉ học tạm thời vì nhu cầu cá nhân phải đƣợc tính vào thời gian