Luận án Xây dựng mô hình tư vấn học tập trên hệ thống đào tạo trực tuyến dựa trên cộng đồng người dùng đa tiêu chí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN --------------------------------- Bùi Xuân Huy Xây dựng mô hình tư vấn học tập trên hệ thống ñào tạo trực tuyến dựa trên cộng ñồng người dùng ña tiêu chí LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ HÀ NỘI – 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN --------------------------------- Bùi Xuân Huy Xây dựng mô hình tư vấn học tập trên hệ thống ñào tạo trực tuyến dựa trên cộng ñồng người dùng ña tiêu chí Chuyên ngành: Hệ thống thông tin quản lý Mã số: 9340405 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Nguyễn An Tế 2. PGS.TS. Trần Thị Song Minh HÀ NỘI – 2024 i LỜI CAM ĐOAN Tôi đã đọc và hiểu về các hành vi vi phạm sự trung thực trong học thuật. Tôi cam kết bằng danh dự cá nhân rằng luận án tiến sĩ này do tôi tự thực hiện và không vi phạm yêu cầu về sự trung thực trong học thuật. “Nghi ên Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Nghiên cứu sinh Bùi Xuân Huy ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, nghiên cứu sinh xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn An Tế và PGS TS Trần Thị Song Minh đã hỗ trợ, hướng dẫn và đồng hành trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu. Xin cảm ơn Ban giám hiệu, Viện Đào tạo Sau đại học - trường Đại học Kinh tế TP. Hồ Chí Minh và trường Đại học Kinh tế Quốc dân đã tạo điều kiện để chương trình hợp tác đào tạo tiến sĩ ngành Hệ thống thông tin quản lý được diễn ra thuận lợi. Xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Tin học kinh tế trước kia và Viện Công nghệ thông tin và Kinh tế số - trường Đại học Kinh tế Quốc dân đã trang bị cho nghiên cứu sinh những kiến thức chuyên ngành nâng cao và khả năng nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực Hệ thống thông thông tin quản lý. Xin cảm ơn các đồng nghiệp trong Khoa Công nghệ thông tin kinh doanh - trường Đại học Kinh tế TP. Hồ Chí Minh đã gánh vác một phần công việc và đặc biệt là gia đình, bạn bè thân thiết đã luôn quan tâm, động viên nghiên cứu sinh trong những lúc khó khăn nhất. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Nghiên cứu sinh Bùi Xuân Huy iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... ix PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 1. Cơ sở hình thành đề tài .......................................................................................... 1 1.1. Bối cảnh chung ................................................................................................... 1 1.2. Bối cảnh của ngành giáo dục .............................................................................. 2 1.3. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng ........................................................................ 4 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 5 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 6 4. Câu hỏi nghiên cứu ................................................................................................. 6 5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 7 6. Khung nghiên cứu tổng quát ................................................................................. 7 7. Những đóng góp mới của luận án ......................................................................... 8 8. Bố cục của luận án .................................................................................................. 8 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ..................................... 10 1.1. Phương pháp thực hiện ..................................................................................... 10 1.2. Kết quả thực hiện............................................................................................... 11 1.2.1. Tư vấn học tập trên hệ thống đào tạo trực tuyến được xây dựng theo cách tiếp cận quản lý học tập ........................................................................................... 11 1.2.2. Tư vấn học tập trên hệ thống đào tạo trực tuyến được xây dựng theo cách tiếp cận học tập được cá nhân hóa ........................................................................... 12 1.2.3. Các nghiên cứu về tư vấn dựa trên nội dung ................................................. 14 1.2.4. Các nghiên cứu về tư vấn dựa trên sự cộng tác ............................................. 16 1.2.5. Các nghiên cứu về tư vấn sử dụng phương pháp lai ..................................... 20 1.2.6. Các nghiên cứu trong nước ........................................................................... 24 iv 1.3. Các khoảng trống tri thức ................................................................................. 25 1.4. Tổng kết Chương 1 ............................................................................................ 26 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................... 27 2.1. Ba chiều quan trọng của hệ thống thông tin ................................................... 27 2.2. Quá trình ra quyết định và hệ hỗ trợ ra quyết định ...................................... 28 2.2.1. Phân loại hệ hỗ ra trợ quyết định................................................................... 29 2.2.2. Kiến trúc hệ hỗ trợ ra quyết định................................................................... 31 2.3. Tổng quan về hệ thống tư vấn thông tin .......................................................... 32 2.3.1. Tư vấn dựa trên nội dung .............................................................................. 32 2.3.2. Tư vấn dựa trên sự cộng tác .......................................................................... 33 2.3.3. Các phương pháp khác và cách tiếp cận lai .................................................. 34 2.3.4. Cộng đồng người dùng đa tiêu chí trong hệ thống tư vấn thông tin ............. 35 2.3.5. Quản trị hồ sơ người dùng trong hệ thống tư vấn thông tin .......................... 37 2.3.6. Cấu trúc hồ sơ người học trong hệ thống tư vấn học tập .............................. 40 2.4. Đánh giá hiệu quả của hệ thống thông tin ....................................................... 40 2.5. Đánh giá hệ thống tư vấn thông tin.................................................................. 42 2.6. Khung phân tích học tập trong giáo dục đại học ............................................ 43 2.7. Tổng kết Chương 2 ............................................................................................ 47 CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH .......................................................................... 48 3.1. Mô hình phổ biến của hệ thống đào tạo trực tuyến ở các cơ sở giáo dục đại học Việt Nam hiện nay ............................................................................................. 48 3.2. Đặc điểm của cộng đồng người học trực tuyến ............................................... 50 3.3. Mô hình tư vấn học tập trên hệ thống đào tạo trực tuyến dựa trên cộng đồng người dùng (cụ thể là người học) đa tiêu chí ................................................ 51 3.3.1. Mô hình hỗ trợ ra quyết định trong hoạt động học tập.................................. 51 3.3.2. Mô hình tích hợp phân hệ tư vấn học tập ...................................................... 54 3.3.3. Mô hình kiến trúc-chức năng ........................................................................ 55 3.4. Tổng kết Chương 3 ............................................................................................ 67 CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH ............................................................... 68 4.1. Mô tả dữ liệu thực nghiệm ................................................................................ 68 4.2. Thiết kế thực nghiệm ......................................................................................... 71 v 4.2.1. Tiền xử lý dữ liệu .......................................................................................... 71 4.2.2. Biểu diễn cấu trúc và xây dựng hồ sơ người học .......................................... 72 4.2.3. Thành lập cộng đồng người học .................................................................... 73 4.2.4. Xây dựng các phân hệ tư vấn học tập............................................................ 77 4.3. Kết quả thực nghiệm ......................................................................................... 86 4.3.1. Kết quả biểu diễn cấu trúc và xây dựng hồ sơ người học ............................. 86 4.3.2. Kết quả thực nghiệm thành lập cộng đồng người học................................... 89 4.3.3. Kết quả thực nghiệm tư vấn cách thức học tập ............................................. 90 4.3.4. Kết quả thực nghiệm tư vấn đăng ký môn học.............................................. 95 4.4. Tổng kết Chương 4 ............................................................................................ 96 CHƯƠNG 5 CÁC KHUYẾN NGHỊ .......................................................................... 97 5.1. Các khuyến nghị triển khai ............................................................................... 97 5.1.1. Về mặt tổ chức ............................................................................................... 97 5.1.2. Về mặt quản lý .............................................................................................. 98 5.1.3. Về mặt công nghệ .......................................................................................... 98 5.2. Khuyến nghị về giải pháp đánh giá hiệu quả hệ thống .................................. 99 5.3. Tổng kết Chương 5 .......................................................................................... 102 PHẦN KẾT LUẬN .................................................................................................... 103 1. Tổng kết quá trình nghiên cứu .......................................................................... 103 2. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................... 103 3. Hạn chế và hướng phát triển ............................................................................. 104 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ........................ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 107 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 121 Dữ liệu môn học ...................................................................................................... 121 Dữ liệu điểm cuối kỳ ............................................................................................... 121 Dữ liệu sinh viên ...................................................................................................... 121 Dữ liệu lịch sử hoạt động trên khóa học trực tuyến ............................................ 122 Dữ liệu điểm đánh giá quá trình trên khóa học trực tuyến ................................ 122 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo API Application Programming Interface Các phương thức, giao thức kết nối với các ứng dụng và thư viện BI Business Intelligence Trí tuệ kinh doanh CDSS Collaborative Decision Support System Hệ hỗ trợ ra quyết định cộng tác DAHE Integrated Framework for Data Analytics in Higher Education Khung tích hợp phân tích dữ liệu học tập bậc đại học DFD Data Flow Diagram Sơ đồ luồng dữ liệu DSRM Design Science Research Methodology Phương pháp luận nghiên cứu khoa học thiết kế DSS Decision Support System Hệ hỗ trợ ra quyết định eCMBLC Elearning consult model based on learner community Mô hình tư vấn học tập trên hệ thống đào tạo trực tuyến dựa trên cộng đồng người học ETL Extract transform load Công cụ trích xuất chuyển đổi và tải dữ liệu GDSS Group Decision Support System Hệ hỗ trợ ra quyết định theo nhóm LALC Learning Analytics Life Cycle Vòng đời phân tích học tập LMS Learning management system Hệ thống quản lý học tập OLAP On-line Analytical Processing Xử lý phân tích trực tuyến PLS Personalized learning system Hệ thống học tập cá nhân hóa PRISMA Preferred reporting items for sytematic reviews and meta-analyses Phương pháp phân loại tổng hợp tài liệu nghiên cứu SSE The sum of the squared Euclidean distances Tổng bình phương khoảng cách vii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Khung nghiên cứu tổng quát của luận án ........................................................... 7 Hình 1.1: Quá trình tìm kiếm và tổng hợp tài liệu theo phương pháp PRISMA .......... 10 Hình 1.2: Khung phân loại các nghiên cứu ................................................................... 13 Hình 2.1: Ba chiều của hệ thống thông tin .................................................................... 28 Hình 2.2: Phân loại các hệ hỗ trợ ra quyết định ............................................................ 30 Hình 2.3: Kiến trúc của hệ hỗ trợ ra quyết định ............................................................ 32 Hình 2.4: Phương pháp tiếp cận lai ............................................................................... 35 Hình 2.5: Mô hình cộng đồng người dùng đa tiêu chí trong hệ thống tư vấn thông tin ...................................................................................................................... 36 Hình 2.6: Quản trị hồ sơ người dùng trong hệ thống tư vấn ......................................... 37 Hình 2.7: Mô hình đánh giá hiệu quả của hệ thống thông tin ....................................... 41 Hình 2.8: Khung phân tích học tập LALC .................................................................... 44 Hình 2.9: Khung tích hợp phân tích dữ liệu trong giáo dục đại học (DAHE) .............. 45 Hình 3.1: Mô hình phổ biến của hệ thống đào tạo trực tuyến ở các cơ sở giáo dục đại học Việt Nam hiện nay ................................................................................. 49 Hình 3.2: Quá trình ra quyết định của người học .......................................................... 52 Hình 3.3: Mô hình hỗ trợ ra quyết định trong hoạt động học tập.................................. 53 Hình 3.4: Mô hình tích hợp phân hệ tư vấn học tập ...................................................... 55 Hình 3.5: Mô hình kiến trúc-chức năng của hệ thống tư vấn học tập ........................... 56 Hình 3.6: Cơ chế hoạt động của chức năng tư vấn đăng ký môn học ........................... 63 Hình 3.7: Cơ chế hoạt động của chức năng tư vấn cách thức học tập .......................... 64 Hình 3.8: Cơ chế hoạt động của chức năng tư vấn đăng ký môn học kết hợp với tư vấn cách thức học tập .......................................................................................... 65 Hình 4.1: Quy trình thực nghiệm nghiên cứu của luận án ............................................ 71 Hình 4.2: Quy trình xây dựng và cập nhật hồ sơ người học ......................................... 72 Hình 4.3: Phương pháp khuỷu tay xác định số cụm (K) tốt nhất .................................. 74 Hình 4.4: Phương pháp Silhouette Analysis xác định số cụm K tốt nhất ..................... 75 Hình 4.5: Quy trình thử nghiệm phân hệ tư vấn cách thức học tập .............................. 78 Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn chỉ số AOC và ROC trong thuật toán phân lớp .................. 80 Hình 4.7: Mô hình cơ chế hoạt động của phân hệ tư vấn đăng ký môn học và cách thức học tập .......................................................................................................... 82 viii Hình 4.8: So sánh kết quả thực nghiệm các thuật toán tư vấn ...................................... 96 Hình 5.1: Mô hình đánh giá hiệu quả .......................................................................... 100 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tổng hợp các nghiên cứu về tư vấn dựa trên nội dung ................................. 15 Bảng 1.2: Bảng tổng hợp các nghiên cứu về tư vấn dựa trên sự cộng tác .................... 18 Bảng 1.3: Bảng tổng hợp các nghiên cứu về hệ thống tư vấn sử dụng phương pháp lai .................................................................................................................... 22 Bảng 2.1: Phân loại hệ hỗ trợ ra quyết định .................................................................. 29 Bảng 2.2: Vector biểu diễn hồ sơ đặc trưng của người dùng u đối với các thể loại sách .................................................................................................................... 33 Bảng 2.3: Vector biểu diễn đặc trưng của hai quyển sách A và B ................................ 33 Bảng 2.4: Ma trận đánh giá ........................................................................................... 34 Bảng 2.5: Các định nghĩa được đề xuất cho phân tích dữ liệu trong giáo dục đại học 46 Bảng 2.6: Ví dụ về phân tích ở mỗi cấp độ ứng dụng của DAHE. ............................... 46 Bảng 3.1: Cấu trúc hồ sơ đặc trưng của người học ....................................................... 57 Bảng 3.2: Các phương pháp lựa chọn kết quả tư vấn khi khi nhận được nhiều kết quả tư vấn khác nhau ........................................................................................ 66 Bảng 4.1: Mô tả dữ liệu thực nghiệm ............................................................................ 68 Bảng 4.2: Cấu trúc tập tin danh mục các môn học ........................................................ 69 Bảng 4.3: Cấu trúc tập tin dữ liệu điểm cuối kỳ ............................................................ 69 Bảng 4.4: Cấu trúc tập tin danh sách người học ............................................................ 70 Bảng 4.5: Cấu trúc tập tin lịch sử hoạt động của người học ......................................... 70 Bảng 4.6: Cấu trúc tập tin kết quả đánh giá quá trình học tập của người học............... 70 Bảng 4.7: Minh họa về kết quả phân loại cách thức học tập cho môn học Cơ sở dữ liệu .................................................................................................................... 78 Bảng 4.8: Các phương pháp huấn luyện dữ liệu ........................................................... 79 Bảng 4.9: Ma trận nhầm lẫn .......................................................................................... 79 Bảng 4.10: Bảng mức độ ưa thích môn học được ánh xạ từ thang điểm chữ ............... 82 Bảng 4.11: Ma trận đánh giá môn học .......................................................................... 83 Bảng 4.12: Ma trận đánh giá môn học sau khi chuẩn hóa ............................................. 83 Bảng 4.13: Cấu trúc hồ sơ người học của hệ thống đào tạo trực tuyến tại trường Đại học Kinh tế Quốc dân ................................................................................ 88 x Bảng 4.14: Minh họa về hồ s