Khai phá luật kết hợp mờ giải quyết bài toán: Ảnh hưởng của quá trình học tập ở phổ thông trung học đến kết quả kỳ thi Đại học - Cao đẳng

K y u công trình khoa h c 2015 – Ph n I<br /> <br /> KHAI PHÁ LUẬT KẾT HỢP MỜ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN:<br /> ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH HỌC TẬP Ở PHỔ THÔNG<br /> TRUNG HỌC ĐẾN KẾT QUẢ KỲ THI ĐẠI HỌC - CAO ĐẲNG<br /> ThS. Trần Tuấn Toàn1; PGS. TS. Nguyễn Thiện Luận2; ThS. Lê Minh Tuấn3;<br /> ThS. Nguyễn Văn Côn4; ThS. Vũ Lệ Hằng5; KTs. Phan Huy Bình6;<br /> Tóm tắt: Trên cơ sở dữ liệu học tập của 15000 học sinh PTTH của một số trường trên<br /> các địa bàn Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh, Hòa Bình, Thanh Hóa,… và kết quả của 3,6 triệu lượt<br /> thí sinh thi đại học, cao đẳng, chúng tôi đã áp dụng và cải tiến mô hình, thuật toán khai phá<br /> dữ liệu để trích rút các luật kết hợp mờ. Các luật này cho phép đánh giá ảnh hưởng của quá<br /> trình học tập, giảng dạy ở cấp PTTH đến kết quả tuyển chọn vào Đại học, Cao đẳng trong<br /> những năm qua.<br /> Từ khóa: tư vấn, tuyển sinh, tốt nghiệp phổ thông trung học, luật kết hợp mờ.<br /> 1. Mở đầu<br /> Trong thế kỷ 21 vấn đề lựa chọn ngành, bậc học và quá trình đào tạo trở thành một<br /> trong những vấn đề quan trọng bậc nhất không những ở cấp độ quốc gia mà mang tính toàn<br /> cầu, không chỉ ở các nước chậm phát triển, đang phát triển mà ngay cả những nước phát triển.<br /> Việc định hình nghề nghiệp, việc làm trong tương lai cho mỗi thanh niên liên quan mật thiết<br /> đến sự phát triển của xã hội, đến nền giáo dục quốc gia và phụ thuộc vào khả năng và phẩm<br /> chất của từng thành viên.<br /> Các nghiên cứu được trình bày ở đây là những kết quả bước đầu trong quá trình chúng<br /> tôi thực hiện dự án khoa học đưa ứng dụng lý thuyết Mờ vào thực tiễn “Lập trang web: Tư<br /> vấn, hỗ trợ lựa chọn ngành nghề đào tạo và việc làm”.<br /> Bài báo chia làm 6 phần, phần mở đầu nêu tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước,<br /> tính cấp thiết của bài toán cần giải quyết. Trong 2 phần tiếp theo chúng tôi đưa ra định hướng<br /> và mục tiêu nghiên cứu. Phần 4 xây dựng thuật toán tư vấn dự báo kết quả thi tốt nghiệp phổ<br /> thông và thi đại học, cao đẳng. Kết quả triển khai thực tế và kết luận được trình bày trong 2<br /> phần cuối.<br /> 1.1. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước<br /> Để xác định năng lực, kỹ năng và trình độ cần có của một thanh niên trong thế kỷ 21,<br /> năm 2012 Canada đã đề xuất chiến lược mang tầm quốc gia “Tầm nhìn trong thế kỷ 21 của<br /> nền giáo dục quốc gia Canada” ([7]), tháng 11 năm 2006 tại Jamaica tổ chức hội nghị báo cáo<br /> tổng kết dự án về “Đánh giá năng lực dựa trên giáo dục đào tạo” ([5]). Ở Mỹ nhiều nhà quản<br /> lý giáo dục cũng đưa ra các nghiên cứu mang tầm chiến lược như Stephen R. Porter ([6]),…<br /> Về sản phẩm mang tính tư vấn, hỗ trợ, hiện nay cũng rất đa dạng phong phú với các<br /> hình thức chủ yếu là cung cấp thông tin, đánh giá năng lực và tư vấn trực tuyến. Phương thức<br /> đánh giá, tư vấn dạng này thường dựa rất ít vào các thông tin về quá trình học tập (điểm số)<br /> 1Phòng<br /> <br /> CNTT, Đại học Thăng Long, toan.trantuan@gmail.com;<br /> Khoa Toán-Tin, Đại học Thăng Long, nthienluan@yahoo.com<br /> 3<br /> Khoa CNTT, Đại học Nội vụ;letuan104@gmail.com<br /> 4<br /> Khoa CNTT, Đại học Thành Đô,nguyenvancon2@gmail.com<br /> 5<br /> Khoa Kinh tế Quản lý, Đại học Thăng Long, hangvl@gmail.com; 6 bhphan88@gmail.com<br /> 2<br /> <br /> Trư ng Đ i h c Thăng Long<br /> <br /> 132<br /> <br /> K y u công trình khoa h c 2015 – Ph n I<br /> <br /> cũng như kỹ năng mềm của các đối tượng cần tư vấn. Trang www.SelectRightDegree.com<br /> cung cấp rất nhiều thông tin về các cơ sở đào tạo đại học và cao đẳng ở các nước đang phát<br /> triển Mỹ, Canada, Úc,...cùng với danh mục các ngành nghề đào tạo, việc làm và các điều kiện<br /> nhập học và học bổng. Trang http://www.princetonreview.com ngoài việc cung cấp các thông<br /> tin về đào tạo tại các trường đại học của Mỹ cũng đưa ra những thông tin tư vấn việc chọn<br /> trường dựa vào kết quả trắc nghiệm và kỳ thi SAT. Phần lớn các trang web đều mang tính cung<br /> cấp thông tin về một cơ sở đào tạo cụ thể, đưa ra những phân tích và lý do để xin nhập học vào cơ<br /> sở đó, những thông tin này ít nhiều mang tính quảng cáo mời chào người học.<br /> 1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước<br /> Ở trong nước, việc nghiên cứu về vấn đề về năng lực của học sinh trước, trong và sau<br /> quá trình đào tạo của học sinh chưa nhiều, nghiên cứu mà chúng tôi có trong tay là của tác giả<br /> Lê Thị Hằng ([2]) nhưng các số liệu chưa mang tính đặc trưng. Một số công trình mang tính<br /> cá nhân về đánh giá kỹ năng mềm cũng được công bố, nhưng chưa nhiều ([1]). Gần đây Viện<br /> Khoa học giáo dục Việt Nam phối hợp với bộ Lao động Thương binh và Xã hội và tổ chức<br /> Lao động quốc tế ILO (International Labour Organization) công bố Bộ tài liệu hướng nghiệp,<br /> sáng tạo. Bộ GD vàĐT thẩm định vào tháng 8/2014 để thí điểm mở rộng. Bộ tài liệu bao gồm<br /> sách bài tập học sinh, sách hướng dẫn giáo viên, bộ sách tra cứu thông tin nghề nghiệp và bộ<br /> đồ dùng dạy học được kỳ vọng giúp học sinh hiểu rõ hơn về lựa chọn nghề nghiệp tương lai,<br /> triển vọng việc làm, ưu nhược điểm bản thân, từ đó đưa ra quyết định với đầy đủ thông tin.<br /> Tại<br /> Việt<br /> Nam,<br /> hiện<br /> nay<br /> có<br /> các<br /> trang<br /> http://www.huongnghiepviet.com;http://www.huongnghiep24h.net đưa ra công cụ hỗ trợ bằng<br /> việc chọn các câu hỏi trắc nghiệm về ý thích, năng lực của thí sinh, từ đó căn cứ vào nghiên<br /> cứu John Holland và các chuyên gia để đưa ra các định hướng chọn nghề.<br /> Điểm qua một số kết quả nghiên cứu và sản phẩm về định hướng mà kết quả nghiên<br /> cứu hướng tới, chúng tôi có một số nhận định sau:<br /> <br /> - Vấn đề đánh giá quá trình học tập và kỹ năng mềm của học sinh trong những năm<br /> học THPT là một vấn đề thời sự không chỉ trong nước mà mang tầm quốc tế;<br /> - Quá trình tư vấn, hỗ trợ cho học sinh căn cứ vào kết quả học tập ở THPT kết hợp với<br /> một số kỹ năng mềm để đưa ra định hướng trong việc lựa chọn ngành học, cấp học chưa được<br /> đặt ra và nghiên cứu;<br /> - Hiện nay, phương án đổi mới thi cử vào các trường đại học và cao đẳng của bộ Giáo<br /> dục và Đào tạo đang được triển khai, trong đó các kết quả học tập trong những năm THPT<br /> đóng vai trò ngày càng quan trọng hơn. Với số lượng lớn các dữ liệu được thu thập và đánh<br /> giá sẽ mang lại hiệu quả cao.<br /> Tình hình đào tạo và việc làm ở mỗi nước có những đặc thù riêng, vì vậy một sản<br /> phẩm cung cấp thông tin, tư vấn, hỗ trợ cho việc lựa chọn, ngành học, bậc học và việc làm<br /> căn cứ vào quá trình học tập và kỹ năng mềm phù hợp với đặc điểm của xã hội Việt Nam theo<br /> chúng tôi là rất cấp thiết.<br /> 2. Định hướng nghiên cứu<br /> Trong những năm gần đây do nhu cầu của xã hội, cuộc sống và gia đình, đa số các học<br /> sinh sau khi tốt nghiệp phổ thông trung học đều đăng ký dự các kỳ thi vào đại học, cao đẳng<br /> và chỉ sau đó mới tìm một cơ hội học tập và định hướng nghề nghiệp ở bậc trung cấp hay các<br /> Trư ng Đ i h c Thăng Long<br /> <br /> 133<br /> <br /> K y u công trình khoa h c 2015 – Ph n I<br /> <br /> trường nghề. Điều này gây lãng phí rất lớn cho nhiều gia đình, cộng đồng và xã hội vì những<br /> kỳ thi không đúng đối tượng, không đúng khả năng gây tốn kém không hiệu quả. Bộ Giáo dục<br /> và Đào tạo, các cơ quan chức năng và các phương tiện truyền thông đại chúng đã có nhiều<br /> cảnh báo, tuyên truyền, thâm chí đưa ra những biện pháp sàng lọc, định hướng nhiều khi cứng<br /> rắn, thậm chí cực đoan để phân luồng, nhưng kết quả đạt được còn rất hạn chế.<br /> Những bất cập đó sẽ được hạn chế nếu đi kèm với những biện pháp đã có, chúng ta<br /> đưa ra những kết quả nghiên cứu khoa học nghiêm túc, cụ thể để thuyết phục cộng đồng, gia<br /> đình và đến từng cá nhân có phương thức lựa chọn, định hướng cấp học, ngành học phù hợp<br /> với khả năng của mình.<br /> Kết quả nghiên cứuở đây cũng đưa ra các đánh giá phân loại, tỷ lệ ngành nghề trong<br /> nhu cầu sử dụng lao động trong một thời gian nhất định, giúp cho các đối tượng có một cách<br /> nhìn tổng quan rõ ràng hơn trong quá trình định hướng nghề nghiệp trong tương lai. Đồng<br /> thờicung cấp các thông tin về các cơ sở đào tạo nguồn nhân lực trong và ngoài nước, nhu cầu<br /> tuyển dụng và các phương thức sử dụng nguồn lao động qua đào tạo, các thông tin phản hồi<br /> từ các cơ sở sản xuất, kinh doanh và cá nhân người lao động về quá trình đào tạo. Cao hơn<br /> nữa tạo môi trường liên kết giữa quá trình đào tạo và sử dụng nguồn nhân lực<br /> 3. Mục tiêu nghiên cứu<br /> 3.1. Mục tiêu chung<br /> <br /> - Nghiên cứu, đề xuất một mô hình ứng dụng CNTT một cách khoa học, có độ tin cậy<br /> cao và có khả năng hoàn thiện sau một thời gian áp dụng. Trợ giúp học sinh, thí sinh, phụ<br /> huynh có được công cụ đánh giá khách quan trong việc lựa chọn ngành nghề đào tạo, tham<br /> gia kỳ thi quốc gia vào các trường đại học và cao đẳng;<br /> - Cung cấp tổng quan và chi tiết các thông tin về ngành nghề đào tạo của các cơ sở đào<br /> tạo và việc làm trong xã hội;<br /> - Góp phần tư vấn, hỗ trợ việc lựa chọn đúng ngành học, cấp học và việc làm phù hợp<br /> với khả năng của từng đối tượng.<br /> 3.2. Mục tiêu cụ thể<br /> <br /> - Thiết kế, xây dựng phần mềm máy tính có khả năng tích lũy dữ liệu quá khứ và tư<br /> vấn cho học sinh các năm cuối phổ thông lựa chọn bậc học và ngành học;<br /> - Hướng tới cá nhân từng đối tượng để lựa chọn định hướng ngành nghề trên cơ sở các<br /> dữ liệu đã có trước đó;<br /> - Sử dụng các dữ liệu thu nhập được để xây dựng phần mềm test tuyển sinh cho các thí<br /> sinh thi vào các cơ sở đào tạo đại học, cao đẳng, nghề,..<br /> - Cung cấp các thông tin tra cứu về các cơ sở đào tạo trong cả nước và quốc tế;<br /> - Cung cấp các thông tin, dịch vụ liên quan đến đào tạo, chọn ngành nghề và tuyển<br /> dụng trên thị trường lao động;<br /> - Tiếp nhận thông tin điều tra, phản hồi của người lao động về quá trình đào tạo, phân<br /> tích đánh giá và đưa ra kết quả phân loại các cơ sở đào tạo.<br /> 4. Thuật toán tư vấn tuyển sinh<br /> 4.1. Tổ chức dữ liệu mờ kết quả học tập<br /> Áp dụng các thuật toán khai phá dữ liệu và luật kết hợp mờ (Fuzzy Association Rules<br /> Algorithm-FARA) [3] để tìm độ phổ biến và độ tin cậy của kết quả thi tốt nghiệp phổ thông,<br /> Trư ng Đ i h c Thăng Long<br /> <br /> 134<br /> <br /> K y u công trình khoa h c 2015 – Ph n I<br /> <br /> thi đại học và cao đẳng. Tổ chức cơ sở dữ liệuđiểm số học tập của học sinh thành các tập mục.<br /> Ví dụ:<br /> Lớp 10:<br /> TID<br /> <br /> Toán<br /> <br /> Lý<br /> <br /> Hóa<br /> <br /> Tin<br /> <br /> Ngoạin<br /> gữ<br /> <br /> Địa<br /> <br /> Sinh<br /> <br /> Văn<br /> <br /> Sử<br /> <br /> CN<br /> <br /> GDCD<br /> <br /> TD<br /> <br /> Ký<br /> hiệu<br /> <br /> j1<br /> <br /> j2<br /> <br /> j3<br /> <br /> j4<br /> <br /> j5<br /> <br /> j6<br /> <br /> j7<br /> <br /> j8<br /> <br /> j9<br /> <br /> j10<br /> <br /> j11<br /> <br /> j12<br /> <br /> 1<br /> <br /> 8.5<br /> <br /> 6.5<br /> <br /> 5.6<br /> <br /> 9<br /> <br /> 6.0<br /> <br /> 6.5<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 6.5<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 7.5<br /> <br /> 6.5<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> Lớp 11:<br /> TID<br /> <br /> Toán<br /> <br /> Lý<br /> <br /> Hóa<br /> <br /> Tin<br /> <br /> Ngoại<br /> ngữ<br /> <br /> Địa<br /> <br /> Sinh<br /> <br /> Văn<br /> <br /> Sử<br /> <br /> CN<br /> <br /> GDC<br /> D<br /> <br /> TD<br /> <br /> Ký<br /> hiệu<br /> <br /> k1<br /> <br /> k2<br /> <br /> k3<br /> <br /> k4<br /> <br /> k5<br /> <br /> k6<br /> <br /> k7<br /> <br /> k8<br /> <br /> k9<br /> <br /> k10<br /> <br /> k11<br /> <br /> k12<br /> <br /> 1<br /> <br /> 8.0<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 6.5<br /> <br /> 10<br /> <br /> 5.5<br /> <br /> 6.0<br /> <br /> 6.5<br /> <br /> 6.0<br /> <br /> 7.5<br /> <br /> 7.5<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 5.5<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> Lớp 12:<br /> <br /> Ngoại<br /> Địa<br /> ngữ<br /> <br /> Sinh<br /> <br /> Văn<br /> <br /> Sử<br /> <br /> CN<br /> <br /> GD<br /> CD<br /> <br /> TD<br /> <br /> Kết<br /> quả<br /> <br /> p6<br /> <br /> p7<br /> <br /> p8<br /> <br /> p9<br /> <br /> p1<br /> <br /> p11<br /> <br /> p12<br /> <br /> p13<br /> <br /> 5.0<br /> <br /> 6.0<br /> <br /> 7.5<br /> <br /> 5.5<br /> <br /> 8.0<br /> <br /> 7.5<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 6.0<br /> <br /> 22,5<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> TID Toán<br /> <br /> Lý<br /> <br /> Hóa<br /> <br /> Tin<br /> <br /> Ký<br /> hiệu<br /> <br /> p1<br /> <br /> p2<br /> <br /> p3<br /> <br /> p4<br /> <br /> p5<br /> <br /> 1<br /> <br /> 8.0<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 6.0<br /> <br /> 9<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> Tính điểm trung có nhân hệ số:<br /> <br /> qi =<br /> <br /> ji + 2 × k i + 3 × p i<br /> 6<br /> <br /> (1)<br /> <br /> Phân loại theo điểm số cho điểm trung của 3 năm lớp 10, 11, 12, ở đây ta dùng số mờ<br /> tam giác để biểu diễn:<br /> TB = [5.0, 7.0]; Khá = [6.5, 8.0]; G = [>7.5]. Sau đó tính giá trị hàm liên thuộc theo<br /> dạng số mờ tam giác [3], [4]<br /> <br /> Trư ng Đ i h c Thăng Long<br /> <br /> 135<br /> <br /> K y u công trình khoa h c 2015 – Ph n I<br /> <br /> Trung bình (TB)<br /> <br /> Khá (K)<br /> <br /> Giỏi (G)<br /> <br /> 1<br /> <br /> 5.0<br /> <br /> 6.0<br /> <br /> 7.0<br /> <br /> 7.2<br /> <br /> 7.5<br /> <br /> 8.0<br /> <br /> 9.0<br /> <br /> 10.0<br /> <br /> Công thức tính hàm liên thuộc với x là điểm tổng kết trung bình của các năm học.<br /> Đánh giá mức độ trung bình (TB):<br /> x − 5<br /> <br /> µ TB ( x ) = 7 − x<br />  0<br /> <br /> <br /> khi<br /> khi<br /> khi<br /> <br /> 5.0 ≤ x ≤ 6.0<br /> 6.0 ≤ x ≤ 7.0<br /> x < 5.0 và x > 7.0<br /> <br /> khi<br /> <br /> 6.5 ≤ x ≤ 7.25<br /> <br /> khi<br /> <br /> 7.25 ≤ x ≤ 8.0<br /> <br /> (2)<br /> <br /> Đánh giá mức độ khá (K):<br />  x - 6.5<br />  0.75<br /> <br />  8.0 − x<br /> µ K ( x) = <br />  0.75<br />  0<br /> <br /> <br /> <br /> khi<br /> <br /> (3)<br /> <br /> x < 6.5 và x > 8.0<br /> <br /> Đánh giá mức độ giỏi (G):<br /> 2<br /> 3 x − 5<br /> <br /> µ G ( x) = 1<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> khi<br /> <br /> 7.5 ≤ x ≤ 9.0<br /> <br /> khi<br /> <br /> 9.0 ≤ x ≤ 10<br /> <br /> khi<br /> <br /> x < 7. 5<br /> <br /> (4)<br /> <br /> Chuyển đổi CSDL về dạng mờ, ví dụ:<br /> <br /> µ q (.)<br /> <br /> µ q (.)<br /> <br /> 1<br /> <br /> TID<br /> <br /> µ q (.)<br /> <br /> 2<br /> <br /> µ q (.)<br /> <br /> 3<br /> <br /> ...<br /> <br /> 8<br /> <br /> TB<br /> <br /> K<br /> <br /> G<br /> <br /> TB<br /> <br /> K<br /> <br /> G<br /> <br /> K<br /> <br /> G<br /> <br /> TB<br /> <br /> K<br /> <br /> G<br /> <br /> TB<br /> <br /> ...<br /> <br /> 1<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0.94<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0.7<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0.7<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0.6<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0.5<br /> <br /> ...<br /> <br /> 2<br /> <br /> …<br /> <br /> …<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> N<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> ...<br /> <br /> p13<br /> <br /> ...<br /> <br /> Trư ng Đ i h c Thăng Long<br /> <br /> 1<br /> <br /> 136<br /> <br />