Trong quá trình ứng dụng mạng SOM vào giải quyết các bài toán phân cụm dữ liệu theo giải thuật được đưa ra thì số lượng nhóm được hình thành sau quá trình huấn luyện là ngẫu nhiên và không xác định trước. Trên thực tế có một tham số đầu vào ảnh hưởng tới số lượng nhóm được hình thành sau quá trình huấn luyện đó là kích thước khởi tạo cho mạng SOM, nhưng tham số này ảnh hưởng ít tới số lượng nhóm được hình thành.Vì vậy, với mỗi bài toán riêng biệt thường có một kích thước mạng SOM chuẩn cho bài toán đó.
CHƢƠNG 3
ỨNG DỤNG MẠNG KOHONEN VÀO BÀI TOÁN PHÂN CỤM DỮ LIỆU MÔN HỌC CỦA HSSV TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ LICOGI QUA VIỆC KHẢO SÁT, THỐNG KÊ KẾT QUẢ HỌC CÁC MÔN ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƢỢNG ĐÀO TẠO NGHỀ CỦA NHÀ TRƢỜNG 3.1. Phát biểu bài toán
Hiện nay công tác kiểm tra đánh giá chất lượng đào tạo tại các trường Cao đẳng nghề đã và đang được quan tâm và là một trong các nội dung quan trọng trong kiểm định chất lượng dạy nghề [1] với mục tiêu là đào tạo ra các công nhân kỹ thuật có trình độ và kiến thức tay nghề đáp ứng được yêu cầu xã hội. Công tác đánh giá chất lượng đào tạo được thể hiện thông qua việc khảo sát, đánh giá, thống kê kết quả học tập các môn học, mô đun đào tạo nghề của HSSV trong nhà trường, từ đó các trường có thể tự đánh giá được chất lượng đào tạo của trường mình và đưa ra những nhận xét và đề ra các biện pháp cần thiết nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nghề.
Nội dung của chương 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 kết quả học tập các môn của HSSV qua đó có thể đánh giá một cách trực quan về tình hình giảng dạy và học tập của giáo viên và HSSV trong trường Cao đẳng nghề nói chung, cụ hể là của trường Cao đẳng nghề LICOGi nói riêng.
3.2. Khảo sát, đánh giá, thống kê tình hình học tập của học sinh sinh viên trƣờng Cao đẳng nghề LICOGI.
3.2.1. Thu thập dữ liệu
Dữ liệu được thu thập từ kết quả thi kiểm tra kết thúc các môn học, mô đun trong chương trình học nghề của các lớp HSSV theo từng nghề thuộc mỗi khoa nghề vào cuối mỗi khoá học của trường Cao đẳng nghề LICOGI
Trƣờng Cao đẳng nghề LICOGI, tiền thân là trường công nhân cơ giới số 2 trực thuộc Tổng công ty Xây dựng và Phát triển hạ tầng (LICOGI) - Bộ Xây dựng
được thành lập theo theo quyết định số 538/BXD ngày 01 tháng 10 năm 1974 của Bộ xây dựng trên cơ sở hợp nhất hai trường Trường CNCG số 1 và trường CNCG số 2 được đóng trên địa bàn Phường Sao, thị xã Chí Linh, tỉnh Hải Dương với nhiệm vụ đào tạo công nhân kỹ thuật các nghề vận hành máy xây dựng, nghề cơ khí, nghề cơ điện cung cấp nguồn nhân lực cho ngành xây dựng và cho xã hội. Năm 1992 trường được đổi tên thành Trường Công nhân cơ giới xây dựng. Do nhu cầu phát triển, tại Quyết định số 1531 QĐ/BXD ngày 07 tháng 11 năm 2006 trường được nâng cấp đổi tên thành trường Trung cấp nghề Cơ giới - Cơ khí xây dựng Ngày 21 tháng 01 năm 2008 Bộ trưởng Bộ lao động TBXH đã ký Quyết định số 254/QĐ - BLĐTBXH về việc thành lập trường Cao đẳng nghề LICOGI trên cơ sở nâng cấp trường Trung cấp nghề Cơ giới - Cơ khí Xây dựng.
Nhà trường hiện có 4 khoa nghề, 1 tổ bộ môn, thực hiện nhiệm vụ đào tạo 06 nghề ở trình độ Cao đẳng nghề, 14 nghề ở trình độ Trung cấp nghề và 25 nghề ở trình độ Sơ cấp nghề. Mỗi HSSV sau khi đăng ký hồ sơ nhập học tại trường sẽ được xét tuyển nhập học theo quy định vào các khoa nghề, và tham gia học tập các môn học, mô đun theo chương trình dạy nghề đã được phê duyệt. Các môn học, mô đun học ở các trình độ đào tạo của các lớp thuộc từng nghề của từng khoa do phòng đào tạo bố trí lịch học theo đúng tiến độ và chương trình dạy nghề.
Việc kiểm tra trong quá trình học tập là một phần quan trong việc đánh giá điểm của HSSV được thực hiện theo Quy chế thi, kiểm tra và công nhận tốt nghiệp của Bộ Lao động thương binh và Xã hội [2]. Kiểm tra trong quá trình học tập được đánh giá qua kiểm tra định kỳ,điều kiện dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun và kiểm tra kết thúc môn học, mô đun.
* Kiểm tra định kỳ như sau:
+ Kiểm tra định kỳ được thực hiện theo kế hoạch được quy định trong chương trình môn học, mô-đun.
+ Kiểm tra định kỳ lý thuyết được thực hiện theo hình thức viết trong thời gian từ 45 - 90 phút; Kiểm tra định kỳ thực hành được thực hiện theo hình thức thực hành một bài tập kỹ năng trong thời gian từ 2- 4 giờ.
+ Việc ra đề kiểm tra, đáp án và chấm bài kiểm tra định kỳ do giáo viên trực tiếp giảng dạy thực hiện.
+ Người học nghề phải tham dự đầy đủ các bài kiểm tra định kỳ. Trường hợp người học nghề không dự kiểm tra định kỳ thì được được giáo viên trực tiếp giảng dạy bố trí kiểm tra định kỳ bổ sung.
+ Người học nghề có điểm trung bình cộng các điểm kiểm tra định kỳ dưới 5,0 điểm thì được giáo viên trực tiếp giảng dạy xem xét, bố trí kiểm tra lần thứ hai một số bài kiểm tra định kỳ có điểm dưới 5,0 điểm.
+ Đối với bài kiểm tra định kỳ được kiểm tra hai lần thì lấy điểm cao nhất của hai lần kiểm tra để tính điểm trung bình cộng các điểm kiểm tra định kỳ và điểm tổng kết môn học, mô-đun. Điểm kiểm tra định kỳ được tính hệ số 2 trong điểm tổng kết môn học, mô-đun.
* Điều kiện dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun
- Người học nghề được dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun khi có đầy đủ các điều kiện sau:
+ Tham dự ít nhất 80% thời gian quy định của học lý thuyết trong chương trình môn học, mô-đun;
+ Tham gia đầy đủ thời gian rèn luyện kỹ năng thực hành được quy định trong chương trình môn học, mô-đun;
+ Đủ số điểm kiểm tra định kỳ theo quy định và có điểm trung bình cộng các điểm kiểm tra định kỳ đạt từ 5,0 điểm trở lên.
- Người học nghề không đủ điều kiện dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun được giải quyết như sau:
+ Đối với người học nghề có số thời gian nghỉ học lý thuyết dưới 30% thời gian quy định thì phải tham gia học bổ sung khối lượng học tập còn thiếu.
+ Đối với người học nghề có thời gian không tham gia rèn luyện kỹ năng thực hành dưới 15% thời gian quy định thì phải tham gia rèn luyện kỹ năng thực hành bổ sung đầy đủ các bài tập rèn luyện kỹ năng thực hành của môn học, mô-đun. Trưởng
khoa, trưởng bộ môn bố trí giáo viên phụ đạo, kiểm tra bổ sung để người học nghề đáp ứng được các điều kiện trên.
- Người học nghề không đáp ứng được các điều kiện quy định trên phải đăng ký học lại môn học, mô-đun đó trong các khoá học sau.
* Kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun
- Kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun được thực hiện cho tất cả các môn học, mô-đun trong chương trình dạy nghề.
- Kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun được tổ chức hai lần.
+ Lần kiểm tra thứ nhất được thực hiện đối với những người học nghề có đủ điều kiện theo quy định về điều kiện dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun;
+ Lần kiểm tra thứ hai dành cho người học nghề có điểm kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun lần thứ nhất dưới 5,0 điểm; người học nghề không đảm bảo các điều kiện dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun, sau khi đáp ứng đủ điều kiện và người học nghề có đủ điều kiện dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun lần thứ nhất nhưng chưa tham dự kiểm tra. Thời điểm tổ chức kiểm tra kết thúc môn học, mô- đun lần hai cách thời điểm kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun lần thứ nhất tối thiểu là 2 tuần.
+ Đối với người học nghề không tham dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun lần thứ nhất, có lý do chính đáng thì khi tham dự kiểm tra kết thúc môn học, mô- đun lần thứ hai có kết quả dưới 5,0 điểm được đăng ký kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun bổ sung một lần nữa khi nhà trường có tổ chức kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun đó tại kỳ kiểm tra khác.
+ Đối với người học nghề không tham dự kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun lần thứ nhất, không có lý do chính đáng thì chỉ được phép kiểm tra một lần trong lần kiểm tra thứ hai.
- Kế hoạch kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun do phòng đào tạo phối hợp với các khoa, bộ môn xây dựng trên cơ sở kế hoạch đào tạo của khoá học và phải được thông báo cho người học nghề biết khi bắt đầu tổ chức thực hiện chương trình môn học, mô-đun đó.
- Kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun được thực hiện theo một hoặc kết hợp hai hình thức trong các hình thức sau: hình thức kiểm tra vấn đáp có thời gian cho 1 thí sinh là 40 phút chuẩn bị và 20 phút trả lời; hình thức kiểm tra viết trong thời gian từ 60 - 120 phút; hình thức kiểm tra thực hành bài tập kỹ năng tổng hợp có thời gian thực hiện từ 4-8 giờ.
- Đề kiểm tra, đáp án và thang điểm chấm kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun do trưởng khoa hoặc trưởng bộ môn tổ chức biên soạn và phê duyệt.
- Việc chấm bài kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun do hai giáo viên được trưởng khoa hoặc trưởng bộ môn chỉ định thực hiện. Quy trình chấm được thực hiện theo quy định trong nội quy thi, kiểm tra và công nhận tốt nghiệp của trường.
- Người học nghề sau hai lần kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun mà vẫn có điểm kiểm tra dưới 5,0 điểm phải học lại môn học, mô-đun đó trong các khoá học sau.
- Điểm kiểm tra kết thúc môn học, mô-đun được tính hệ số 3 trong điểm tổng kết môn học, mô-đun.
Sau khi thi kiểm tra kết thúc môn học, mô đun giáo viên tập hợp kết quả học tập của HSSV các lớp, các nghề của các khoa ghi điểm kiểm tra định kỳ và điểm thi kết thúc môn học, mô đun, điểm tổng hợp môn vào sổ tay giáo viên và sổ lên lớp nộp về phòng đào tạo theo đúng quy định, phòng đào tạo sẽ tổng hợp, nhập điểm vào file Excel điểm thi kết thúc và điểm tổng kết các môn của từng lớp để lưu trữ và đánh giá kết quả học tập của HSSV toàn trường ở từng nghề theo từng khóa học.
Luận văn lấy số liệu được thống kê từ file Excel điểm thi kết thúc môn học, mô đun của 18 môn trong chương trình đào tạo nghề của 06 lớp với tổng số 182 học sinh nghề Vận hành máy xúc hệ trung cấp nghề khóa 35 của trường Cao đẳng nghề LICOGI.
Bằng cách tổng hợp số lượng học sinh có điểm thi kết thúc môn theo từng nhóm điểm từ điểm dưới 5 đến điểm 9 ở từng môn trên tổng số 182 học sinh để tính điểm trung bình các nhóm điểm ở từng môn.
Ví dụ: Trong 182 học sinh nghề Vận hành máy xúc ở môn Chính trị có tổng số 13 học sinh có điểm dưới 5 thì tỷ lệ điểm dưới 5 sẽ là 13/182 = 0,07
Theo cách tính này lần lượt tính được bảng thống kê tỷ lệ các nhóm điểm từ dưới 5 đến 9 của từng môn học, mô đun như ở bảng 3.1
Từ bảng dữ liệu 3.1 sẽ sử dụng mô hình mạng Kohonen để khảo sát, thống kê và đánh giá tính chất các môn theo kết quả học tập của học sinh bằng phương pháp trực quan qua đó có thể có những nhận xét về tình hình học tập của học sinh sinh viên trong từng môn và đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao chất lượng day nghề cho nhà trường.
3.2.2. Phân tích dữ liệu
Dữ liệu để phân cụm môn học, mô đun là bảng thống kê tỷ lệ điểm thi kết thúc của 18 môn học, mô đun trong chương trình đào tạo nghề của 06 lớp với tổng số 182 học sinh Vận hành máy xúc khóa 35 hệ trung cấp nghề của trường Cao đẳng nghề LICOGI. Trong bảng thống kê có 10 nhóm điểm được thu thập và tính toán số liệu bao gồm các học sinh có nhóm điểm thi dưới 5; điểm 5; điểm 6; điểm 6,5; điểm 7; điểm 7,5; điểm 8; điểm 8,5; điểm 9 của các môn. Tỷ lệ của các nhóm điểm của các môn được thống kê theo các cột như số liệu thống kê phân cụm môn học, môđun được mô tả trong bảng 3.1. Sử dụng phương pháp trực quan U-Matrix dựa vào khoảng cách giữa các Nơron để xác định ranh giới giữa các cụm dữ liệu là tỷ lệ của các môn để phân thành các nhóm môn học, mô đun khác nhau, để đánh giá mức độ khó, dễ, phù hợp cho từng nhóm môn học, mô đun và từ đó có những định hướng, phướng pháp giảng dạy cần thiết đối với từng môn học, mô đun.
Dữ liệu để phân cụm học sinh theo kết quả thi kết thúc của môn học, mô đun trong khóa học được lấy từ bảng thống kê kết quả thi kết thúc các môn học, mô đun của 30 học sinh lớp TC Máy xúc 1, hệ Trung cấp nghề khóa 35 trường Cao đẳng nghề LICOGI được mô tả trong bảng 3.2. Mỗi học sinh khác nhau có khả năng khác nhau trong việc học các môn học, mô đun. Một học sinh có thể học giỏi môn này nhưng lại kém ở môn học, mô đun khác. Sử dụng phương pháp trực quan U-Matrix căn cứ vào khoảng cách giữa các nơron để làm căn cứ xác định ranh giới giữa các
cụm dữ liệu điểm thi kết thúc môn của học sinh theo các môn để phân thành các nhóm học sinh khác nhau. Với các học sinh được phân bổ vào các nhóm, chúng ta có thể phân các nhóm mức độ học của học sinh là yếu-kém, trung bình- trung bình khá, khá, giỏi và áp dụng các chính sách phân biệt cho các nhóm này. Mục đích của các chính sách này là nhằm nâng cao khả năng các học sinh yếu sẽ vào các lớp cá biệt. Học sinh được phân bổ vào các nhóm kém là những học sinh có khả năng cao sẽ thi kém ở kỳ thi tốt nghiệp, học sinh này phải có khả năng lớn tham gia vào các lớp học phụ đạo. Với học sinh ở nhóm mức độ trung bình - trung bình khás sẽ có ít khả năng phải tham gia vào lớp học phụ đạo, học sinh ở nhóm mức độ khá, giỏi thì không có cần phải tham vào lớp học phụ đạo. Từ đó xác định được bản đồ ranh giới giữa các nhóm như hình 3.4.
1 MH01 Chính trị 0.071428571 0.021978022 0 0.48901099 0.049450549 0.32967033 0 0.038461538 0 0 2 MH02 Pháp luật 0.082417582 0.016483516 0 0.44505495 0.027472527 0.412087912 0 0.016483516 0 0 3 MH03 Tiếng anh 0.076923077 0.192307692 0 0.47252747 0.049450549 0.197802198 0.010989011 0 0 0 4 MH04 Tin học CB 0.043956044 0.087912088 0.010989011 0.26923077 0.027472527 0.39010989 0.016483516 0.153846154 0 0 5 MH05 GDTC 0 0 0 0.32967033 0 0.615384615 0 0.054945055 0 0 6 MH06 GDQP 0 0 0 0.32417582 0 0.653846154 0 0.021978022 0 0 7 MH07 An toàn 0.076923077 0 0 0.49450549 0.054945055 0.346153846 0.021978022 0.005494505 0 0 8 MH08 Vật liệu 0.076923077 0.082417582 0 0.41208791 0.010989011 0.412087912 0.005494505 0 0 0 9 MH09 Vẽ KT 0.065934066 0.197802198 0.010989011 0.33516484 0.071428571 0.241758242 0.005494505 0.071428571 0 0 10 MH10 Cơ KT 0.082417582 0.137362637 0.027472527 0.26373626 0.10989011 0.236263736 0.06043956 0.076923077 0 0.005494505 11 MH11 Động cơ 0.032967033 0.241758242 0.098901099 0.30769231 0.10989011 0.17032967 0.038461538 0 0 0 12 MH12 Thuỷ lực 0.021978022 0.186813187 0 0.5989011 0 0.192307692 0 0 0 0