Lưu Hoài Sang * , Nguyễn Thanh Hải , Trần Thanh Điện Nguyễn Thái Nghe

* Tác giả liên hệ (lhsang@ctu.edu.vn)

Abstract

Student performance prediction is one of the most concerned issues in the field of education and training. The prediction of courses results enables students to select courses appropriately. Moreover, this helps education managers and lecturers to indicate the students who should be monitored and supported to complete the courses with good results. Therefore, the student performance prediction is expected to reduce formal warnings and expulsions from universities due to students’ poor performance. In this study, a method was proposed to predict student performance using deep learning techniques exploring and mining data from universities’ student information system. From collected data, the data was analyzed and pre-processed before fetching them into a multi-layer perceptron to do prediction tasks. The obtained results from the proposed model reveal rather accurate forecasts; hence, the model is expected to apply in practical cases.
Keywords: Data mining, deep learning, machine learning, student's performance

Tóm tắt

Dự báo kết quả học tập là một chủ đề đang được quan tâm trong lĩnh vực giáo dục đào tạo. Dự báo sớm kết quả học tập có thể giúp sinh viên lựa chọn học phần phù hợp với năng lực cá nhân, giúp nhà quản lý và giảng viên xác định được những sinh viên cần được quan tâm hỗ trợ nhiều hơn để hoàn thành tốt học phần, giảm tình trạng cảnh báo học vụ hoặc buộc thôi học do kết quả học tập kém, từ đó tiết kiệm được thời gian chi phí cho cả sinh viên, gia đình, nhà trường và xã hội. Bài viết này đề xuất một phương pháp dự báo kết quả học tập của sinh viên bằng kỹ thuật học sâu nhằm khai thác cơ sở dữ liệu trong hệ thống quản lý sinh viên tại các trường đại học. Dữ liệu sau khi thu thập được phân tích, tiền xử lý dữ liệu, thiết kế và huấn luyện mạng nơ-ron đa tầng. Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đề xuất cho kết quả dự đoán khá chính xác và hoàn toàn khả thi để áp dụng vào thực tế.
Từ khóa: Học máy, Học sâu, Khai thác dữ liệu, Mạng nơ-ron truyền thẳng đa tầng

Article Details

Tài liệu tham khảo

Altabrawee, H., Ali, O. A. J. and Ajmi, S. Q., 2019. Predicting students’ performance using machine learning techniques. Journal of University of Babylon for Pure and Applied Sciences, 27(1): 194-205.

Đại học Cần Thơ, 2020. Hệ thống thông tin quản lý, ngày truy cập 12/5/2020. Địa chỉ: https://htql.ctu.edu.vn/.

Fu, M., Qu, H., Yi, Z., Lu, L. and Liu, Y., 2019. A novel deep learning-based collaborative filtering model for recommendation system. IEEE Transactions on Cybernetics. 49(3): 1084-1096.

Guo, B., Zhang, R., Xu, G., Shi, C. and Yang, L., 2015. Predicting Students Performance in Educational Data Mining. 2015 International Symposium on Educational Technology (ISET), pp. 125-128.

Hai, N. P., Sheu, T.-W. and Nagai, M., 2015. Dự báo kết quả học tập của học sinh dựa trên sự kết hợp phương pháp gần đúng Taylor và các mô hình xám. VNU Journal of Science: Education Research. 31 (2): 70-83.

Huynh-Ly, T.-N. and Thai-Nghe, N., 2013. Hệ thống dự đoán kết quả học tập của sinh viên sử dụng thư viện hệ thống gợi ý mã nguồn mở Mymedialite. Hội thảo Quốc gia lần thứ XVI "Một số vấn đề chọn lọc của Công nghệ thông tin và Truyền thông", Trường Đại học Cần Thơ.

Iqbal, Z., Qadir, J., Mian, A. and Kamiran, F., 2017. Machine Learning Based Student Grade Prediction: A Case Study. Computers and Society. DOI: arxiv.org/abs/1708.08744.

Khanal, S. S., Prasad, P. W. C., Alsadoon, A. and Maag, A., 2019. A systematic review: machine learning based recommendation systems for e-learning. Education and Information Technologies. DOI: 10.1007/s10639-019-10063-9

Koren, Y., Bell, R. and Volinsky, C., 2009. Matrix factorization techniques for recommender systems. Computer. (8): 30-37.

Nguyen Thai, N., Janecek, P. and Haddawy, P., 2007. A comparative analysis of techniques for predicting academic performance. 2007 37th Annual Frontiers InEducation Conference - Global Engineering: Knowledge Without Borders, Opportunities Without Passports, pp. T2G-7-T2G-12.

Srivastava, N., Hinton, G., Krizhevsky, A., Sutskever, I. and Salakhutdinov, R., 2014. Dropout: A Simple Way to Prevent Neural Networks from Overfitting. Journal of machine learning research. 15: 1929-1958.

Tanuar, E., Heryadi, Y., Lukas, Abbas, B. S. and Gaol, F. L., 2018. Using Machine Learning Techniques to Earlier Predict Student's Performance. 2018 Indonesian Association for Pattern Recognition International Conference (INAPR), pp. 85-89.

Thai-Nghe, N. and Schmidt-Thieme, L., 2015. Factorization forecasting approach for user modeling. Journal of Computer Science and Cybernetics. 31: 133-147.

Thai-Nghe, N., Horvath, T. and Schmidt-Thieme, L., 2011. Factorization Models for Forecasting Student Performance. Proceedings of the 4th International Conference on Educational Data Mining. Eindhoven, The Netherlands, pp. 11-20.

Zhang, L., Luo, T., Zhang, F. and Wu, Y., 2018. A Recommendation Model Based on Deep Neural Network. IEEE Access. 6: 9454-9463.