Luận văn Thạc sĩ Hệ thống thông tin: Biểu diễn dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10

Chia sẻ: Matroinho | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn “Biểu diễn dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10” là áp dụng phương pháp phân tích trực quan trên dữ liệu học tập của học sinh để giúp cho phụ huynh hiểu được năng lực và xu hướng phát triển của con em mình bằng cách nhìn-hiểu đồ thị trực quan hóa dữ liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hệ thống thông tin: Biểu diễn dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10

UBND TỈNH BÌNH DƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT TRƢƠNG THỊ NGA BIỂU DIỄN TRỰC QUAN DỮ LIỆU LIÊN QUAN HỌC SINH DỰ TUYỂN LỚP 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ SỐ: 8480104 BÌNH DƢƠNG – 2019
UBND TỈNH BÌNH DƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT TRƢƠNG THỊ NGA BIỂU DIỄN TRỰC QUAN DỮ LIỆU LIÊN QUAN HỌC SINH DỰ TUYỂN LỚP 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ SỐ: 8480104 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ XUÂN TRƢỜNG BÌNH DƢƠNG – 2019
LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập tại trƣờng Đại học Thủ Dầu Một nhiều ngƣời đã giúp đỡ tôi. Nhân cơ hội này, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến tất cả những ngƣời đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong công việc học tập và hoàn thành luận văn. Đầu tiên, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn của mình đến Thầy TS. Lê Xuân Trƣờng đã không ngại hỗ trợ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn này. Tôi xin cảm ơn quý thầy cô giảng viên tại trƣờng Đại học Thủ Dầu Một đã truyền đạt những kiến thức quý báu, hỗ trợ cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng vừa qua. Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo trƣờng Trung học Phổ thông Lê Lợi đã tạo điều kiện cho tôi về dữ liệu học sinh Trung học Cơ sở cũng nhƣ đã tạo điều kiện cho tôi đi học và hoàn thành khóa học. Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn tới tất cả các bạn cùng lớp cao học 16 Hệ Thống Thông Tin của tôi. Các bạn đã động viên, hỗ trợ tôi lúc khó khăn. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và ngƣời chồng của tôi đã luôn bên cạnh hỗ trợ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn. i
TÓM TẮT Cùng với sự rộng mở của truyền thông internet, phân tích dữ liệu đã và đang phát triển nhƣ một khoa học nhằm khai phá tri thức hoặc rút trích thông tin từ dữ liệu. Hiện nay, nhiều nhà khoa học đã và đang thực hiện nhiều bài toán phân tích dữ liệu trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ chính trị, kinh tế, quân sự, giáo dục, y tế, v.v… Cả hai chiến lƣợc mô hình toán và trực quan hóa đều đƣợc các nhà khoa học vừa sử dụng để thực hiện các bài toán phân tích dữ liệu vừa phát triển các thuật toán, các qui trình, các phần mềm phân tích hoặc hỗ trợ phân tích dữ liệu. Trong chiến lƣợc phân tích trực quan, ngƣời và máy hợp tác với nhau để rút trích thông tin, khai phá tri thức từ dữ liệu. Nói cách khác, trong một hệ thống phân tích trực quan, con ngƣời (ngƣời dùng) là một hợp phần của hệ thống. Đề tài “Biểu diễn dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10” đặt ra cho luận văn này là áp dụng phƣơng pháp phân tích trực quan dữ liệu học tập của học sinh để giúp cho phụ huynh hiểu đƣợc năng lực và xu hƣớng phát triển của con em mình. Bài toán đƣợc đặt ra cho luận văn là phân tích bằng phƣơng pháp trực quan để rút trích thông tin từ dữ liệu kết quả học tập của học sinh. Luận văn đã biểu diễn tập dữ liệu kết quả học tập của 52 học sinh từ lớp 6 đến lớp 9 trên khối 3D, mỗi khối biểu diễn kết quả học tập của một học sinh. Phụ huynh của mỗi học sinh có thể nhìn vào khối 3D biểu diễn trực quan kết quả học tập của con em mình để rút trích thông tin về quá trình học tập của chúng bằng cách tự đặt ra câu hỏi (phân tích) và tự trả lời khi nhìn vào khối 3D. Các khối 3D biểu diễn trực quan kết quả học tập của học sinh cung cấp một công cụ hữu hiệu để phụ huynh nhận biết dễ dàng tình trạng học tập và xu hƣớng phát triển của con em mình. Đối với tập dữ liệu áp dụng trong luận văn, khối biểu diễn trực quan dữ liệu điểm của học sinh còn giúp phát hiện thêm một số thông tin mới: ii
- Có khoảng 50% các em học sinh học yếu đồng thời môn Ngoại ngữ và môn Văn. - Có khoảng 12% học sinh có học lực tăng nhảy vọt đều tất cả các môn từ lớp 7. - Có khoảng 25% học sinh có kết quả học tập đều đối với tất cả các môn, 15% đều giỏi, 6% đều khá, và 4% đều trung bình. Kết quả này cần đƣợc triển khai trên tập dữ liệu lớn hơn, nếu kết quả đƣợc lặp lại thì có thể xem nhƣ đó là qui luật và những ngƣời quản lý giáo dục có thể áp dụng để làm chính sách, tổ chức giảng dạy, hoặc nghiên cứu phƣơng pháp giảng dạy phù hợp. iii
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... i TÓM TẮT ......................................................................................................................... ii MỤC LỤC ....................................................................................................................... iv DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ ........................................................................................ vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... viii Chương 1 GIỚI THIỆU ................................................................................................................... 1 1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 3 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................................... 3 1.4 Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................ 4 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 4 1.7 Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................. 5 1.8 Cấu trúc luận văn .................................................................................................. 5 Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TRỰC QUAN DỮ LIỆU .. 7 2.1 Biểu diễn trực quan dữ liệu ................................................................................... 7 2.1.1 Dữ liệu ........................................................................................................... 7 2.1.2 Trực quan hóa ............................................................................................... 10 2.2 Tính trực quan ..................................................................................................... 10 2.3 Phân tích trực quan ............................................................................................. 11 2.3.1 Khái niệm ..................................................................................................... 11 2.3.2 Phân tích trực quan ...................................................................................... 12 2.4 Tiêu chuẩn xếp loại học lực của học sinh ........................................................... 15 2.5 Hình khối không gian – thời gian ....................................................................... 16 2.5.1 Giới thiệu ..................................................................................................... 16 2.5.2 Khối không gian – thời gian nhiều chiều ..................................................... 17 Chương 3 KHỐI TRỰC QUAN BIỂU DIỄN DỮ LIỆU HỌC SINH........................................ 18 iv
3.1 Giới thiệu ............................................................................................................ 18 3.2 Biến dữ liệu liên quan học sinh .......................................................................... 18 3.3 Biến trực quan ..................................................................................................... 21 3.4 Khối nhiều chiều biểu diễn dữ liệu học sinh ...................................................... 22 3.5 Kết luận ............................................................................................................... 25 Chương 4 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU ................................................................................................ 26 HỌC TẬP CỦA HỌC SINH ...................................................................................... 26 4.1 Phân tích dữ liệu ................................................................................................. 26 4.1.1 Qui trình phân tích ....................................................................................... 26 4.1.2 Câu hỏi phân tích ......................................................................................... 27 4.1.3 Phân loại câu hỏi phân tích .......................................................................... 27 4.2 Phân tích dữ liệu học sinh ................................................................................... 28 4.2.1 Câu hỏi sơ cấp .............................................................................................. 28 4.2.2 Câu hỏi toàn cục .......................................................................................... 28 4.2.3 Câu hỏi quan hệ ........................................................................................... 28 4.3 Phân tích trực quan dữ liệu học sinh ................................................................... 29 Chương 5 KẾT LUẬN .................................................................................................................... 34 5.1 Kết luận ............................................................................................................... 34 5.2 Hƣớng phát triển ................................................................................................. 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 36 PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 37 v
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Bảng phân loại dữ liệu dựa vào thuộc tính............................................. 8 Bảng 2.2 Bảng xếp loại học lực của học sinh dựa theo điểm trung bình môn học ................................................................................................................. 15 Bảng 3.3 Bảng dữ liệu thể hiện điểm trung bình của từng học sinh trong 4 năm học sau khi loại bỏ một số dữ liệu ............................................................. 19 Bảng 4.4 Bảng điểm của học sinh Nguyễn Văn Thanh sau khi đã loại bỏ một số dữ liệu không cần thiết dùng cho phân tích dữ liệu .................................. 29 Bảng Bảng dữ liệu kết quả học tập của một số học sinh THCS trƣờng THPT Lê Lợi theo từng năm học sau khi đã loại bỏ một số dữ liệu ......................... 37 vi
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mô hình phân tích dữ liệu: dữ liệu đƣợc chuyển đổi thành thông tin và tri thức bằng phƣơng pháp mô hình hoặc trực quan nhờ con ngƣời ........... 2 Hình 2.2 Mối quan hệ các thành phần dữ liệu của một đối tƣợng ........................ 7 Hình 2.3 Khung trực quan hóa ........................................................................... 12 Hình 2.4 Phân tích dữ liệu học sinh giúp phụ huynh định hƣớng cho con em ... 13 Hình 3.5 Hệ tọa độ 3 chiều Oxyz biểu diễn 3 biến dữ liệu ................................. 22 Hình 3.6 Biểu đồ 2D biểu diễn kết quả của một học sinh trong 4 năm học THCS ................................................................................................................... 24 Hình 3.7 Biểu đồ 3D biểu diễn kết quả của một học sinh trong 4 năm học THCS ................................................................................................................... 30 Hình Biểu đồ biểu diễn 52 học sinh THCS ........................................................ 43 vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải L6 Lớp 6 L7 Lớp 7 L8 Lớp 8 L9 Lớp 9 THCS Trung học Cơ sở THPT Trung học Phổ thông Ng.ngữ Ngoại ngữ GDCD Giáo dục công dân C.Nghệ Công nghệ viii
Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Học tập luôn là vấn đề đƣợc quan tâm hàng đầu của phụ huynh. Định hƣớng tƣơng lai cho con em phù hợp với năng lực sẵn có để bồi dƣỡng thêm là vấn đề đƣợc nhiều phụ huynh quan tâm từ lúc các em còn học cấp 2. Trên thực tế, năng lực của học sinh bộc lộ theo nhiều cách và thay đổi theo thời gian. Trong đó, kết quả học tập có thể là một nguồn dữ liệu để đánh giá năng lực nội tại của mỗi học sinh. Kết quả học tập tại trƣờng là một bảng dữ liệu gồm nhiều cột thể hiện dữ liệu về điểm số của các em trong quá trình học tập theo từng năm học. Bảng dữ liệu kết quả học tập đƣợc thể hiện dữ liệu một cách rời rạc theo từng năm học trong một cấp học. Khi nhìn vào bảng điểm không phải phụ huynh nào cũng biết bảng điểm này có ý nghĩa ra sao? Biết đƣợc xu hƣớng phát triển của các em nhƣ thế nào? Để từ đó đƣa ra định hƣớng giúp con mình phát triển một số môn học theo khả năng của con mình, giúp con có những kiến thức vững chắc trên con đƣờng học tập. Đánh giá năng lực của một học sinh Trung học Cơ sở (THCS), chúng ta nên đánh giá cả bốn năm học THCS. Kết quả trong một bảng điểm của một năm học chỉ đánh giá học sinh đó học giỏi, học khá, học trung bình hay học yếu môn học nào trong năm học đó. Nếu dựa vào bảng điểm trong một năm học để đánh giá em học sinh đó giỏi môn này khá môn kia thì chƣa chính xác, trong cuộc sống sẽ có nhiều vấn đề ảnh hƣởng đến kết quả học tập của các em nhƣ gia đình, hoàn cảnh, bạn bè, ……Nhƣ vậy để đánh giá chính xác về học lực các môn của các em trong cấp 2 chúng ta cần đánh giá trong các năm học THCS. Mỗi học sinh khi hoàn thành cấp 2 thì các em sẽ bƣớc tiếp chƣơng trình phổ thông (cấp 3) trừ trƣờng hợp không theo học cấp 3. Khi mới bắt đầu vào cấp 3, các em thƣờng 1
chƣa xác định đƣợc mình sẽ theo học ngành gì, cần ôn luyện môn gì để sau khi tốt nghiệp cấp 3 sẽ có đủ tự tin theo học các ngành nghề mình thích. Thực tế, nếu các em đến năm lớp 11 hay năm lớp 12 mới xác định điều mình cần làm thì có thể em đã bỏ qua một số năm ôn luyện kiến thức. Hiểu đƣợc dữ liệu để định hƣớng cho con em mình là cần thiết vì khi các em tham gia thi tuyển các ngành hay xét tuyển vào một trƣờng nào đó thì kiến thức không chỉ giới hạn ở năm cuối cấp học mà liên quan cả một quá trình học tập. Mô hình phân tích trực quan đƣợc áp dụng để hỗ trợ phân tích dữ liệu học sinh dự tuyển lớp 10. Dữ liệu đƣợc rút trích thành thông tin và tri thức bằng phƣơng pháp trực quan hóa. Phƣơng pháp mô hình (model) là phƣơng pháp dùng mô hình toán để rút trích thông tin và tri thức từ dữ liệu. Phƣơng pháp trực quan (visualization) là phƣơng pháp mà thông tin và tri thức đƣợc trích xuất nhờ máy tính và kết hợp sự hiểu biết của con ngƣời bằng cách nhìn và hiểu. Trong luận văn này, phƣơng pháp đƣợc sử dụng là phƣơng pháp trực quan. Hình 1.1 Mô hình phân tích dữ liệu: dữ liệu được chuyển đổi thành thông tin và tri thức bằng phương pháp mô hình hoặc trực quan nhờ con người [1] Mỗi năm, mỗi học sinh nhận đƣợc một bảng điểm tổng hợp kết quả cuối năm học. Bảng điểm đƣợc trƣờng phát về cho phụ huynh là bảng điểm đƣợc thể hiện theo từng năm học, lớp 6, lớp 7, lớp 8, lớp 9. Khi nhìn vào từng bảng điểm 2
rời rạc, phụ huynh khó có thể nhận định đúng về năng lực của con mình. Phụ huynh muốn đánh giá năng lực của con mình trong các năm học THCS một cách đúng hơn nhƣ gợi ý các môn học mà con mình có khả năng để bồi dƣỡng nâng cao kiến thức, đánh giá về học lực của các môn học giữa năm này so với năm khác. Đề tài “Biểu diễn trực quan dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10” đƣợc nghiên cứu để đề xuất phƣơng pháp đánh giá xu hƣớng năng lực của học sinh dựa trên đồ thị trực quan hóa bảng điểm. Đồ thị trực quan trình bày diễn biến kết quả học tập của học sinh từng môn học, tƣơng quan kết quả học tập giữa các môn học hay nhóm môn học. Đồ thị trực quan giúp phụ huynh hiểu về con em mình bằng cách tự đặt câu hỏi và tự trả lời những câu hỏi về năng lực, về xu hƣớng phát triển của con em mình bằng cách nhìn-hiểu biểu đồ biểu diễn dữ liệu. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của luận văn “Biểu diễn dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10” là áp dụng phƣơng pháp phân tích trực quan trên dữ liệu học tập của học sinh để giúp cho phụ huynh hiểu đƣợc năng lực và xu hƣớng phát triển của con em mình bằng cách nhìn-hiểu đồ thị trực quan hóa dữ liệu. 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu - Bảng điểm của học sinh - Đồ thị biểu diễn 1.4 Phạm vi nghiên cứu Bảng điểm của 52 học sinh cấp 2 tại trƣờng Trung học Phổ thông (THPT) Lê Lợi từ năm học 2014-2015 đến năm học 2017-2018. 3
1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu  Thu thập dữ liệu: dữ liệu đƣợc lấy từ trang https://mccuusseusitessgdbinhduong.vnedu.vn/v3/ (vnedu.vn) của trƣờng THPT Lê Lợi huyện Bắc Tân Uyên, tỉnh Bình Dƣơng, từ năm học 2014-2015 đến năm học 2017-2018 của học sinh THCS.  Xác định các biến: biến môn học gồm các phần tử toán, vật lý, sinh học, văn học, lịch sử, địa lý, ngoại ngữ, giáo dục công dân, công nghệ; biến thời gian gồm các phần tử là năm học L6, L7, L8, L9; biến điểm gồm các phần tử là điểm số của các môn học.  Biểu diễn dữ liệu trên khối trực quan: khối trực quan gồm 3 trục: trục biểu diễn biến môn học, trục biểu diễn biến thời gian, trục biểu diễn biến điểm.  Xây dựng các câu hỏi phân tích: với tƣ cách là phụ huynh, chúng tôi xây dựng một số câu hỏi liên quan đến kết quả học tập của học sinh. Khối trực quan biểu diễn dữ liệu học tập của học sinh hỗ trợ trả lời những câu hỏi này. 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu  Phương pháp thu thập dữ liệu: phƣơng pháp này đƣợc dùng để thu thập kết quả học tập của học sinh lớp 6, 7, 8, 9 tại trƣờng Trung học Phổ thông Lê Lợi.  Phương pháp hình học: phƣơng pháp này đƣợc dùng để biểu diễn điểm số từng môn học nhƣ toán, vật lý, sinh học, văn học, lịch sử, địa lý, ngoại ngữ, giáo dục công dân, công nghệ của học sinh Trung học Cơ sở trên khối trực quan nhiều chiều. 4
 Phương pháp phân tích: phƣơng pháp này đƣợc dùng để trả lời các câu hỏi đánh giá năng lực của học sinh.  Phương pháp tra cứu tài liệu: phƣơng pháp này đƣợc dùng để nghiên cứu các tài liệu liên quan. 1.7 Ý nghĩa của đề tài Ý nghĩa về khoa học: luận văn “Biểu diễn trực quan dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10” áp dụng phƣơng pháp phân tích trực quan dữ liệu học tập để đánh giá xu hƣớng năng lực của từng học sinh và tìm ra những thông tin phục vụ cho ngành giáo dục. Ý nghĩa về mặt xã hội: luận văn giúp cho phụ huynh hiểu đƣợc ý nghĩa của kết quả học tập và đánh giá xu hƣớng năng lực của từng học sinh. Khi nhìn vào biểu đồ biểu diễn trực quan kết quả học tập, phụ huynh còn hiểu đƣợc diễn biến xu hƣớng năng lực của học sinh, hiểu rõ hơn về kết quả học tập của con mình. Kết quả phân tích trực quan còn phát hiện một thông tin mới là có đến 50% học sinh trong tập dữ liệu học yếu đều 2 môn Văn và Ngoại ngữ. Cần xác định đây có phải là kết quả đúng cho mọi tập dữ liệu không. Nếu đúng vậy thì ngành giáo dục nên nghiên cứu để có chính sách và phƣơng pháp giảng dạy thích hợp. Ý nghĩa thực tiễn: luận văn đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế cho phụ huynh là đánh giá xu hƣớng phát triển môn học của con em họ và giúp phụ huynh nhìn nhận rõ hơn về kết quả học tập. 1.8 Cấu trúc luận văn Cấu trúc của luận văn biểu diễn trực quan dữ liệu liên quan học sinh dự tuyển lớp 10 có cấu trúc nhƣ sau: 5
 Chương 1. Giới thiệu lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa xã hội, ý nghĩa thực tiễn và cấu trúc luận văn.  Chương 2. Tổng quan về các phƣơng pháp biểu diễn trực quan dữ liệu. Trong chƣơng này giới thiệu một số khái niệm về dữ liệu, về trực quan, các tính chất về trực quan. Một số khái niệm về phân tích trực quan và khung trực quan hóa.  Chương 3. Khối trực quan biểu diễn dữ liệu học sinh. Trong chƣơng này, chúng tôi giới thiệu các biến dữ liệu liên quan đến kết quả học tập của học sinh. Xây dựng đƣợc biến trực quan, xây dựng khối nhiều chiều biểu diễn dữ liệu học sinh bằng hình khối.  Chương 4. Phân tích dữ liệu học sinh. Trình bày các qui trình phân tích, đƣa ra câu hỏi phân tích và phân loại các câu hỏi. Từ các câu hỏi phân tích trực quan dữ liệu học sinh, sau đó trả lời câu hỏi giúp ngƣời phân tích (phụ huynh) hiểu đƣợc ý nghĩa kết quả học tập của học sinh và có một số nhận xét khi quan sát bằng biểu đồ.  Chương 5: Kết luận. Đánh giá kết quả đã thực hiện và đề xuất hƣớng phát triển của đề tài. 6
Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TRỰC QUAN DỮ LIỆU 2.1 Biểu diễn trực quan dữ liệu 2.1.1 Dữ liệu Dữ liệu là các giá trị đƣợc thu thập từ các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp. Dữ liệu còn đƣợc thu thập, đo đạc, báo cáo, phân tích, trực quan bằng hình ảnh hoặc công cụ phân tích khác. Tùy vào từng thuộc tính, ngƣời phân tích sẽ sử dụng loại dữ liệu phù hợp với các thuộc tính đó. Mục đích của việc phân loại dữ liệu là dùng để định hƣớng việc phân tích cũng nhƣ giúp cho việc thu thập dữ liệu đƣợc rõ ràng hơn. Các thành phần dữ liệu của một đối tƣợng gồm: đối tƣợng (What), không gian (Where) và thời gian (When) đƣợc định nghĩa bởi Peuquet (1994) [2]. Mọi sự vật, hiện tƣợng trong tự nhiên đều có thể đƣợc mô tả dựa trên cơ sở bộ ba thành phần what, when, where và mối quan hệ giữa chúng đƣợc thể hiện hình 2.2 Hình 2.2 Mối quan hệ các thành phần dữ liệu của một đối tượng [2] Trên cơ sở bộ ba thành phần where, what, when của Peuquet (1994), ba loại câu hỏi đƣợc đƣa ra là [2]:  When + Where What: Mô tả đối tƣợng hoặc tập đối tƣợng tồn tại ở 1 vị trí hoặc tập vị ví xác định tại 1 thời gian hoặc tập thời gian xác định. 7
 When + What Where: Mô tả vị trí hoặc tập vị trí hiện hữu của đối tƣợng hoặc tập đối tƣợng tại thời gian hoặc tập thời gian xác định.  Where + What  When: Mô tả thời gian hoặc tập thời gian tại đó một đối tƣợng hoặc một tập đối tƣợng hiện hữu ở tại một vị trí hoặc tập vị trí xác định. Phân loại dữ liệu dựa vào các thuộc tính đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Bảng 2.1 Bảng phân loại dữ liệu dựa vào thuộc tính [3,4] Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Phép toán thứ tự định danh khoảng cách tỉ lệ cơ bản (Ordinal) (Nominal) (Inteval) (Ratio) ÷     × +     - >     < =     ≠ Trong phân tích dữ liệu, dữ liệu có nhiều cách để phân loại. Tuy nhiên, sử dụng phân loại nào trong nghiên cứu là do dạng phân tích trong thực tiễn. Mỗi loại dữ liệu đều gắn với các thuộc tính khác nhau, có mối quan hệ đối với mỗi tình huống trong thực tế. Do đó, mỗi loại có ý nghĩa không giống nhau trong quan sát và nghiên cứu. Các loại dữ liệu đƣợc sử dụng trong luận văn là dữ liệu định danh, dữ liệu thứ tự, dữ liệu khoảng cách, dữ liệu tỉ lệ. Các dữ liệu có tính chất nhƣ sau: 8
 Dữ liệu định danh (Nominal) là loại dữ liệu dựa vào các thuộc tính mà dữ liệu không có sự hơn kém nhau, chỉ có khác biệt hay bằng nhau về thứ bậc. Các con số trong dữ liệu định danh không có mối quan hệ hơn kém nhau và không thực hiện đƣợc các phép tính toán cơ bản nhƣ cộng, trừ, nhân, chia. Trong luận văn, dữ liệu định danh đƣợc sử dụng để chỉ sự khác biệt nhau về môn học và đƣợc áp dụng cho biến môn học.  Dữ liệu thứ tự (Ordinal) là loại dữ liệu dựa vào các thuộc tính mà dữ liệu có sự so sánh hơn kém nhau, khác biệt nhau, bằng nhau. Giống nhƣ dữ liệu định danh, dữ liệu thứ tự không cho phép thực hiện các phép toán cơ bản nhƣ cộng, trừ, nhân, chia. Dữ liệu thứ tự đƣợc dùng trong nghiên cứu đo lƣờng thái độ, ý kiến, sở thích, nhận thức và quan điểm. Dữ liệu thứ tự dùng để thể hiện thứ tự trƣớc sau về thời gian và đƣợc áp dụng cho biến thời gian.  Dữ liệu khoảng cách (Interval) là loại dữ liệu dựa vào các thuộc tính mà dữ liệu có thể so sánh sự hơn kém nhau, khác biệt nhau, bằng nhau. Ngoài ra, dữ liệu khoảng cách còn thực hiện đƣợc một số phép tính toán cơ bản nhƣ cộng, trừ nhƣng không thực hiện đƣợc các phép tính nhân, chia.  Dữ liệu tỉ lệ (Ratio) là loại dữ liệu mang đầy đủ các tính chất của loại dữ liệu định danh, dữ liệu thứ tự, dữ liệu khoảng cách. Đây là loại dữ liệu thực hiện đầy đủ đƣợc các phép tính toán cơ bản nhƣ cộng, trừ, nhân, chia, so sánh sự khác biệt, bằng nhau giữa các thuộc tính. Đối với loại dữ liệu này, nó cho phép so sánh sự khác biệt về tỉ lệ giữa các giá trị của dữ liệu, xác định xếp hạng thứ tự, so sánh khoảng cách. Dữ liệu tỉ lệ đƣợc sử dụng để tính toán cộng, trừ, nhân, chia, so sánh các điểm số với nhau và đƣợc áp dụng trong biến điểm. 9
2.1.2 Trực quan hóa Trực quan hóa là chuyển đổi dữ liệu thành dạng hình ảnh [1]. Trực quan hóa là công cụ cần thiết để hiểu rõ về dữ liệu. Trực quan hóa với mục đích mô tả, phát triển các ý tƣởng chƣa biết trƣớc đó để giúp con ngƣời thu nhận các thông tin bổ ích, các thông tin tiềm ẩn trong dữ liệu thông qua thị giác và bộ não con ngƣời. Thị giác giúp chúng ta tiếp nhận thông tin từ những mô hình trực quan, bộ não sẽ xử lý giúp chúng ta có đƣợc thông tin hữu ích từ những hình ảnh minh họa. Trực quan hóa dữ liệu là các kỹ thuật đƣợc sử dụng để chuyển đổi dữ liệu thành các đối tƣợng trực quan trên màn hình nhƣ các điểm, đƣờng hoặc các thanh đồ họa [5]. Mục tiêu chính của trực quan hóa dữ liệu là hỗ trợ ngƣời dùng rút trích thông tin hoặc khai phá tri thức từ dữ liệu bằng cách dùng thị giác cảm nhận thông tin hoặc tri thức từ hình ảnh, đồ thị biểu diễn dữ liệu. Trong phân tích trực quan, ngƣời dùng sử dụng các công cụ đồ họa để rút trích thông tin cần thiết bằng kiến thức và kỹ năng sẵn có của mình. 2.2 Tính trực quan Một đồ thị có tính trực quan phải đảm bảo đƣợc 5 tính chất sau: tính thứ tự, tính chọn lọc, tính phối hợp, tính định lƣợng, tính giá trị [6]. Trong đó:  Tính thứ tự: một đồ thị có tính thứ tự khi ngƣời sử dụng đồ thị trực quan có thể biết đƣợc các giá trị trƣớc sau, trên dƣới, trái phải.  Tính chọn lọc: một đồ thị có tính chọn lọc khi ngƣời sử dụng đồ thị trực quan có thể nhận biết sự khác nhau trên đồ thị, lấy ra đƣợc một đặc trƣng nào đó.  Tính phối hợp: một đồ thị có tính phối hợp khi ngƣời sử dụng đồ thị trực quan có thể nhóm những thông tin có mối quan hệ giống nhau một cách dễ dàng. 10