Xây dựng hệ thống tư vấn hỗ trợ học sinh chọn ban tại trường trung học phổ thông võ văn kiệt

Trong mấy năm gần đây, ở trường trung học phổ thông có tổ chức phân ban cho học sinh để học sinh có thể học theo các khối thi đại học.. Cho nên tôi chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống tư vấn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÝ THỊ KIỀU OANH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG TƯ VẤN HỖ TRỢ

HỌC SINH CHỌN BAN TẠI TRƯỜNG

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÕ VĂN KIỆT

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60.48.01.01

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THANH BÌNH

Phản biện 1: TS TRƯƠNG NGỌC CHÂU

Phản biện 2: PGS.TS HOÀNG XUÂN HIỆP

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Khoa học máy tính họp tại Trường Đại

học Trà Vinh vào ngày 16 tháng 09 năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách

khoa

- Thư viện Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Bách khoa –

Đại học Đà Nẵng

lý nhân viên và giáo viên trong trường học, … Bên cạnh đó, hiện nay, nhu cầu tìm kiếm các thông tin hữu ích trong các nguồn dữ liệu lớn đang là xu hướng phát triển mạnh mẽ Các ứng dụng công nghệ thông tin với cơ sở dữ liệu khổng lồ góp phần không nhỏ trong tất cả các lĩnh vực đời sống xã hội mang lại nguồn lợi lớn cho người dùng Việc khai thác nguồn thông tin từ các cơ sở dữ liệu lớn không chỉ dựa vào những phương pháp truyền thống, mà còn vận dụng từ những kỹ thuật, phương pháp phân tích tổng hợp thông tin Lượng thông tin quyết định tuy nhỏ nhưng là phần cốt lõi, có giá trị cao trong các tiến trình ra quyết định Khai phá dữ liệu là quá trình trích lọc những tri thức hoặc những mẫu tin tiềm ẩn và hữu ích từ những

sự kiện rời rạc

Trong mấy năm gần đây, ở trường trung học phổ thông có tổ chức phân ban cho học sinh để học sinh có thể học theo các khối thi đại học Theo đó, học sinh có thể chọn theo ban mà mình yêu thích

hay theo nguyện vọng để thi đại học Công việc gặp nhiều khó khăn khi học sinh thay đổi ban mình đã lựa chọn, nguyên nhân chính là do các em không biết chọn ban nào là phù hợp Các em có nhiều vấn đề thắc mắc và đặt ra nhiều câu hỏi để bổ sung kiến thức vào việc chọn ban phù hợp với ngành nghề mà các em yêu thích hay theo xu hướng phát triển xã hội Mặc dù xã hội rất phát triển, Internet không xa lạ gì với các em, nhưng các em không biết xem trang nào là đúng (vì quá nhiều trang, mỗi trang thông tin khác nhau) Vì vậy, các em cần được

tư vấn trước khi chọn ban Việc mở các buổi tư vấn rất khó khăn và mất nhiều thời gian, không có giáo viên làm công tác này, cũng rất khó để trả lời hết các câu hỏi của các em học sinh

Vì thế, tôi có một giải pháp để giảm bớt sự lo lắng và bỡ ngỡ cho học sinh, đồng thời giảm khó khăn cho người quản lý việc chọn ban của học sinh, đó là có thể tư vấn cho học sinh chọn ban bằng một

hệ thống tự động Cho nên tôi chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống tư vấn hỗ trợ học sinh chọn ban tại trường trung học phổ thông Võ Văn Kiệt” để phục vụ học sinh và cán bộ quản lý về việc chọn ban ở

đầu mỗi năm học

2 Mục đích và ý nghĩa đề tài

a Mục đích

Bước đầu nghiên cứu một số cơ sở lý thuyết khai phá dữ liệu

để hỗ trợ phần nào giúp các học sinh có thể chọn đúng ban phù hợp khi đăng kí vào lớp mới, giúp các bạn học sinh hiểu rõ hơn về việc chọn ban, từ đó chọn được ban học phù hợp với khả năng và ngành nghề sau này, chủ động trong xây dựng kế hoạch học Đề tài cũng

đưa ra chương trình demo nhỏ minh họa việc xây dựng hệ thống hỗ

trường THPT Võ Văn Kiệt

3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Những kết quả nghiên cứu nhằm ứng dụng có hiệu quả cho công tác tư vấn quản lý chọn ban tại trường Trung học phổ thông Võ Văn Kiệt Để hoàn thành mục đích, ý tưởng đặt ra, cần nghiên cứu các nội dung như sau:

- Nghiên cứu thực trạng công tác tư vấn và quản lý chọn ban tại trường Trung học phổ thông Võ Văn Kiệt

- Nghiên cứu khai phá dữ liệu

- Nghiên cứu thuật toán Bayes trong phân lớp: nghiên cứu cách biểu diễn tri thức để xây dựng kho tri thức cho phù hợp với thuật

toán Bayes trong phân lớp (Naive Bayes classifiers)

- Phát biểu, phân tích và cài đặt cho bài toán đặt ra

- Đánh giá kết quả theo yêu cầu của đề tài

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Kho dữ liệu, phương thức quản lý

và vận hành kho dữ liệu Nghiên cứu kỹ thuật khám phá tri thức và

khai phá dữ liệu

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng, quản lý kho dữ liệu, khai phá dữ liệu trong công tác tư vấn chọn ban học của học sinh Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ hệ thống chọn ban cho học sinh trường trung học phổ thông Võ Văn Kiệt

5 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp lý thuyết

Dựa vào tri thức về khai phá dữ liệu và thuật toán suy diễn Bayes để xây dựng hệ thống tư vấn chọn ban trực tuyến trên mô hình khai phá dữ liệu Business Intelligence Development Studio Sử dụng các công cụ của hệ quản trị SQL Server trong Data Warehouse

b Phương pháp thực nghiệm

Dựa trên các nghiên cứu về lý thuyết để xây dựng ứng dụng

“Xây dựng hệ thống tư vấn hỗ trợ học sinh chọn ban tại trường trung học phổ thông Võ Văn Kiệt” Chạy ứng dụng thử nghiệm

trên máy đơn

6 Phương tiện, công cụ triển khai

- Microsoft SQL Server 2008

- Microsoft Visual Studio 2008

7 Bố cục của luận văn

Báo cáo luận văn được thể hiện trong 3 chương

Chương 1 Cơ sở lý thuyết: Chương này giới thiệu tổng quan

về kho dữ liệu, khám phá tri thức, khai phá dữ liệu và giới thiệu sơ

về phương pháp phân loại Nạve Bayes

Chương 2 Giải pháp hệ tư vấn hỗ trợ chọn ban: gồm các

phần như: giới thiệu về cơng tác tư vấn và chọn ban tại trường THPT

Võ Văn Kiệt, phát biểu bài tốn, giải pháp tổng thể, thiết kế chi tiết

hệ thống tư vấn

Chương 3 Cài đặt và thử nghiệm: gồm mơi trường cài đặt, dữ

liệu đầu vào, cài đặt hệ thống, kết quả thử nghiệm, đánh giá kết quả

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Từ khi ứng dụng công nghệ thông tin được sử dụng rộng rãi trên hệ thống máy tính, có một khối lượng lớn dữ liệu được lưu trữ

và xử lý trên máy tính Vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin hiện nay không chỉ là lưu trữ vận hành dữ liệu, mà còn là việc tổ chức các nguồn dữ liệu đó để rút trích thông tin và hỗ trợ ra quyết định Đây chính là một sự tiến hoá cần thiết cho các hệ thống thông tin

1.1 Kho dữ liệu

1.1.1 Tổng quan về kho dữ liệu

1.1.2 Mục đích của kho dữ liệu

1.1.3 Đặc tính của kho dữ liệu

1.1.4 Quy trình xây dựng kho dữ liệu và các vấn đề liên quan

1.1.4.1 Kho dữ liệu và cơ sở dữ liệu

1.1.4.2 Kiến trúc kho dữ liệu

1.2 Khám phá tri thức và khai phá dữ liệu

1.2.1 Tổng quan về khai phá tri thức và khai phá dữ liệu

1.2.2 Quá trình khám phá tri thức

1.2.3 Quá trình khai phá dữ liệu

1.2.4 Các kỹ thuật khai phá dữ liệu

1.3 Giới thiệu công cụ xây dựng mô hình khai phá dữ liệu

Business Intelligence Development Studio (BIDS) của Microsoft

1.4 Giới thiệu phương pháp phân lớp Nạve Bayes

1.4.1 Vận dụng các phương pháp tốn học để phân lớp dữ liệu 1.4.2 Phương pháp phân lớp Nạve Bayes

1.4.3 Thuật tốn Nạve Bayes

1.4.3.1 Mơ hình phân lớp Nạve Bayes

1.4.3.2 Thuật tốn Nạve Bayes

1.4.3.3 Các bước thực hiện thuật tốn phân lớp Nạve Bayes

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP HỆ TƯ VẤN HỖ TRỢ

CHỌN BAN

Trong những năm gần đây sự phát triển của công nghệ thông tin trong nền giáo dục, đã đem lại nhiều lợi ích to lớn cho nền giáo dục toàn cầu Thông qua ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác dạy và học, nền giáo dục đã mới rất nhanh chóng và đạt được nhiều kết quả khả quan

Hưởng ứng với sự phát triển đó, tôi đã mạnh dạn tạo một hệ thống hỗ trợ tư vấn chọn ban cho ngôi trường tôi đang công tác, trường THPT Võ Văn Kiệt – thị trấn Vũng Liêm – tỉnh Vĩnh Long

Để hình thành được hệ thống tư vấn tôi có các giải pháp hệ tư vấn hỗ trợ chọn ban như sau:

2.1 Giới thiệu về công tác tư vấn và chọn ban tại trường THPT

Võ Văn Kiệt

Trường trung học phổ thông (THPT) Võ Văn Kiệt – thị trấn Vũng Liêm – tỉnh Vĩnh Long được thành lập năm 2008 Trường có nhiệm vụ tuyển sinh vào lớp 10, được phụ trách giảng dạy khối 10,

11, 12 Mỗi năm cứ vào khoảng tháng 5, trường THPT Võ Văn Kiệt thông báo đến các em học sinh khối 10 và 11 về việc chọn ban cho năm học tiếp theo, còn các em học sinh lớp 9 thì sẽ thực hiện công việc này sau khi đậu kỳ thi tuyển sinh vào trường Học sinh tự chọn ban mà ít được tư vấn trước, nên một số là chọn không đúng, dẫn đến việc đang học thì chuyển ban, nhiều trường hợp chuyển ban trễ (đã học một vài tháng), vì thế không thể giải quyết cho các em được Cho nên học lực của các em này chưa đạt kết quả tốt

Cho đến hiện tại thì trường chưa mở được buổi tư vấn nào cho học sinh, đa phần là các em học sinh sẽ tự đi hỏi người thân, giáo viên và bạn bè nếu có thắc mắc Các học sinh hầu hết không được tư vấn trước khi chọn ban, một số ít được cha mẹ, người thân khuyên học ban mà họ cho là đúng, và rất nhiều học sinh là chọn theo bạn

bè, một số khác thì trực tiếp tìm thầy cô để trả lời các câu hỏi mà các

em thắc mắc Gần đây, trường có website, nhưng website chỉ đăng nội dung về kết quả học tập, một số kế hoạch của trường, của tổ bộ môn, hình ảnh hoạt động của trường, … chưa có hệ thống tư vấn nào giúp học sinh lựa chọn ban học

Đây là hệ thống tư vấn chọn ban đầu tiên của trường, học sinh sẽ được tư vấn trên website của trường Hệ thống sẽ hỗ trợ phần nào đến việc lo lắng, đắn đo của các em học sinh trước thềm năm học mới

2.2 Phát biểu bài toán tư vấn chọn ban

Công tác chọn ban từ trước đến nay tại trường THPT Võ Văn Kiệt, được thực hiện bằng cách giao cho học sinh tự ghi danh sách các bạn trong lớp hay giáo viên chủ nhiệm ghi lại danh sách chọn ban theo ban của các học sinh lớp mình rồi nộp cho ban giám hiệu trường Những năm học trước đây, trường THPT Võ Văn Kiệt chia ra bốn ban: A, B, C, D để đào tạo Bắt đầu từ năm học 2017-

2018, trường sẽ đào tạo học sinh theo hai ban:

- Ban khoa học tự nhiên: Rèn luyện nâng cao các môn: Lý, Hoá, Sinh

- Ban khoa học xã hội: Rèn luyện nâng cao các môn: Sử, Địa, Giáo dục công dân

Học sinh phải chọn các môn học sao cho vừa sức, theo sở thích, và thuận lợi cho việc thi vào các trường đại học sau này, thì các em phải chọn đúng ban học Trước thực tế như vậy, học sinh cần được tư vấn trước khi lựa chọn ban, để tránh việc chạy ban và học nhầm ban Vì thế, rất cần một hệ thống hỗ trợ tư vấn, cung cấp thông tin, góp phần giải đáp thắc mắc cho học sinh và phụ huynh

2.3 Phân tích bài toán

Với bài toán được đặt ra như trên, ta cần xây dựng CSDL gồm các bảng: danh sách học sinh, danh sách các ngành nghề, …

2.3.1 Yêu cầu chức năng

- Đăng nhập

- Hỗ trợ tư vấn học sinh chọn ban:

+ Tư vấn dựa trên điểm trung bình cuối năm các môn

+ Tư vấn dựa trên chọn một môn học yêu thích

+ Tư vấn dựa trên ngành nghề

- Đăng ký chọn ban

- Lưu trữ

- Thống kê

- Kết xuất

2.3.2 Yêu cầu phi chức năng

- Tính tiện dụng: Giao diện thân thiện dễ sử dụng

- Tính hiệu quả: Đảm bảo khả năng truy xuất nhanh đến các cửa sổ và khả năng kiểm soát lỗi tốt

- Tính tương thích: Hỗ trợ trình duyệt Internet Explorer 11 trở lên và các trình duyệt khác như Google Chrome, Opera, Mozilla Firefox, …

Hỗ trợ nhiều người dùng truy cập cùng lúc Mã hóa các thông tin cần được bảo mật (như mật khẩu của các học sinh)

2.3.2.1 Đối với tư vấn chọn ban

- Thao tác dễ dàng, đơn giản, chỉ cần học sinh có máy vi tính

và kết nối internet là có thể sử dụng được Đảm bảo cung cấp đầy đủ thông tin về công tác chọn ban của trường

- Xây dựng cơ chế tư vấn, giúp học sinh có thể chọn đúng ban học, phù hợp với khả năng, việc thi đại học hay ngành nghề sau này

2.3.2.2 Đối với việc chọn ban của học sinh

- Việc sử dụng đơn giản, dễ dàng, phù hợp với mọi người sử dụng

- Hệ thống đưa ra sự lựa chọn phù hợp cho học sinh về việc học như: đưa ra lời khuyên, đăng ký chọn ban, …

2.4 Giải pháp tổng thể

2.4.1 Ý tưởng

Trong bài báo cáo này, tôi thấy kết quả tư vấn chính là kết quả của quá trình thu thập thông tin kết hợp với việc phân tích thông tin đã thu thập được nên phương pháp Bayes là phương pháp thích hợp nhất cho hệ tư vấn chọn ban học Phương pháp này bắt đầu từ việc thu thập thông tin điểm trung bình cuối năm các môn hoặc môn học yêu thích vào bộ nhớ làm việc để thực hiện quá trình tư vấn Trong quá trình tư vấn, bộ máy suy diễn của hệ thống sẽ dựa trên các điểm trung bình hay môn học yêu thích đầu vào có được để thực hiện dựa trên thuật toán Bayes của máy suy diễn để tư vấn

2.4.2 Hoạt động của hệ thống

2.3.2.1 Mô hình giải pháp

Hình 2.1 Mô hình của hệ thống

2.3.2.2 Mô tả chi tiết hoạt động của hệ thống

Hệ thống được bắt đầu khi học sinh nhập đúng họ và tên cùng với mã số học sinh Các em học sinh sẽ chọn có thể chọn các bảng chọn như: Tư vấn, chọn ban, thống kê, …

- Nếu học sinh chọn tư vấn: Các em sẽ chọn một trong ba phương án tư vấn:

+ Tư vấn theo điểm môn học: nhập điểm trung bình cuối năm các môn: Toán, lý, hoá, sinh, văn, sử, địa, giáo dục công dân

+ Tư vấn theo môn học yêu thích: chọn một môn học yêu thích: Toán, lý, hoá, sinh, văn, sử, địa, giáo dục công dân, tiếng anh, tin học, thể dục, quốc phòng, công nghệ

ĐĂNG NHẬP

TƯ VẤN THEO MÔN HỌC YÊU THÍCH

TƯ VẤN THEO NGÀNH NGHỀ

+ Tư vấn theo ngành nghề: chọn nhóm ngành, sau đó chọn ngành mà em muốn học sau này

Kết quả tư vấn sẽ được hiển thị ra màn hình

- Nếu các em chọn ban: Học sinh sẽ chọn một trong hai ban: khoa học tự nhiên hay khoa học xã hội, kết quả chọn ban sẽ được lưu lại

- Thống kê: Học sinh có thể xem kết quả chọn ban qua bảng chọn ban của các học sinh đã chọn ban theo khối

- Hệ thống sẽ kết thúc khi học sinh chọn thoát

2.5 Thiết kế chi tiết

2.5.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu

Tri thức sau khi thu thập và hiệu chỉnh sẽ được tổ chức dưới dạng database gồm các bảng như sau:

TB_DSHOCSINH (MSHS, HOTEN, LOP, BAN, NGAY, LOPMOI) TB_LUATĐTB (MA, TOAN, LY, HOA, SINH, VAN, SU, DIA, GDCD, KQTV)

TB_NHOM (Ma_Nhom, Ten_Nhom)

TB_NGANH (Ma_Nganh, Ten_Nganh, Ma_nhom, KQTV)

2.5.2 Thiết kế thuật toán

2.5.2.1 Sơ đồ thuật toán chi tiết tư vấn dựa trên điểm trung bình

môn

Hình 2.2 Sơ đồ thuật toán chi tiết tư vấn dựa trên điểm trung bình môn

2.5.2.2 Sơ đồ thuật toán chi tiết tư vấn dựa trên môn học yêu thích

Hình 2.3 Sơ

đồ thuật toán chi tiết tư vấn dựa trên môn học yêu thích

2.5.2.3 Sơ đồ thuật toán chi tiết tư vấn dựa trên ngành nghề

Hình 2.4 Sơ đồ thuật toán chi tiết tư vấn dựa trên ngành nghề

2.5.2.4 Học sinh chọn ban học

Đào tạo theo ban sẽ giúp học sinh hứng thú học tập hơn, các

em sẽ có cơ hội học môn học yêu thích với số tiết nhiều hơn, và thuận lợi hơn khi các em tham gia kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông

Sau khi được tư vấn, học sinh sẽ tự đăng kí chọn ban học phù hợp

KẾT LUẬN CHỌN BAN KHTN

CƠ SỞ TRI THỨC CHỨA CÁC LUẬT VỀ CÁCH CHỌN BAN

KẾT THÚC

SAI

KẾT LUẬN CHỌN BAN KHXH