ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------

NGUYỄN CAO ĐỨC

ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHÂN TẠO
ĐỂ TƯ VẤN GIÁO DỤC HƯỚNG NGHIỆP
CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ
HUYỆN BỐ TRẠCH
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số:
8480101

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH KHOA HỌC MÁY TÍNH

Đà Nẵng – Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: Ts. Đậu Mạnh Hoàn

Phản biện 1: Ts. Ninh Khánh Duy
Phản biện 2: Ts. Trần Văn Cường

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ ngành Khoa học Máy tính họp tại Trường Đại học Bách khoa
vào ngày 25 tháng 8 năm 2019

tương lai trong đời sống của mỗi con người. Có nghề nghiệp phù hợp với
cá nhân, điều kiện môi trường xã hội thì con người mới có cuộc sống ổn
định, mới làm ra của cải vật chất cho bản thân và xã hội. Ngày nay việc lựa
chọn nghề nghiệp là một vấn đề trăn trở của các em học sinh và của các bậc
phụ huynh khi con em đến tuổi trưởng thành. Vì vậy, Bộ giáo dục và Đào
tạo đã đưa hoạt động giáo dục hướng nghiệp vào nhà trường từ rất sớm với
mục đích giúp cho các em học sinh nhận thức đúng đắn về nghề nghiệp, có
định hướng lựa chọn được cho mình một nghề phù hợp với bản thân đồng
thời đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Việc giáo dục nghề nghiệp tốt trong
nhà trường còn góp phần vào việc phân luồng nguồn lao động và sử dụng
hợp lí nguồn lao động trẻ một cách hiệu quả để thúc đẩy kinh tế, xã hội đất
nước phát triển bền vững. Xác định được vai trò to lớn đó của giáo dục


2
hướng nghiệp đối với học sinh, ngày 19 tháng 3 năm 1981, Hội đồng Chính
phủ đã ban hành quyết định 126/CP về công tác hướng nghiệp trong trường
phổ thông và việc sử dụng học sinh các cấp phổ thông cơ sở và phổ thông
trung học tốt nghiệp ra trường. Trong đó đã nêu rõ: “Coi trọng công tác
hướng nghiệp và phân luồng học sinh trung học, chuẩn bị cho thanh niên,
thiếu niên đi vào lao động nghề nghiệp phù hợp với sự chuyển dịch cơ cấu
kinh tế trong cả nước và từng địa phương” [24].
Nước ta đang bước vào giai đoạn đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện
đại hóa trong bối cảnh khoa học – công nghệ phát triển như vũ bão. Sự phát
triển kinh tế - xã hội đặt ra yêu cầu nền giáo dục Việt Nam phải tạo ra lớp
người lao động mới có khả năng làm chủ được khoa học – công nghệ hiện
đại. Nghị quyết TW8 về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục – đào tạo chỉ
rõ: “Đẩy mạnh phân luồng sau trung học cơ sở; định hướng nghề nghiệp ở
trung học phổ thông”, “ đảm bảo cho học sinh có trình độ trung học cơ sở
(hết lớp 9) có tri thức phổ thông nền tảng, đáp ứng phân luồng mạnh sau

đề án giáo dục hướng nghiệp hiện nay của Bộ Giáo dục và Đào tạo là quan
trọng, thông qua dữ liệu từ phụ huynh và học sinh để từ đó có thể sử dụng
các thông tin đó để phục vụ cho công việc tư vấn định hướng cho học sinh
và các hoạt động trong giáo dục là hết sức cần thiết và cấp bách. Vì vậy đề
tài “ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHÂN TẠO ĐỂ TƯ VẤN GIÁO DỤC
HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH THCS HUYỆN BỐ TRẠCH” là cần
thiết và có ý nghĩa về mặt lý thuyết và thực tiễn.
2. Mục đích và ý nghĩa của đề tài
2.1. Mục đích
+ Nghiên cứu các phương pháp, các kỹ thuật khai phá dữ liệu.
+ Sử dụng kỹ thuật học máy để xử lý bài toán tư vấn trong giáo dục
hướng nghiệp cho học sinh.
+ Nghiên cứu giáo dục hướng nghiệp đối với học sinh trung học cơ
sở từ đó xây dựng ứng dụng Demo tư vấn phân luồng cho học sinh trên địa
bàn Huyện Bố Trạch.
2.2. Ý nghĩa khoa học
+ Qua quá trình nghiên cứu sẽ nắm bắt được các kỹ thuật khai phá
dữ liệu, qua đó vận dụng để khai thác dữ liệu từ các nguồn thông tin thu
thập được, thông qua dữ liệu để tư vấn cho phụ huynh và học sinh đối với
việc lựa chọn giáo dục hướng nghiệp tốt hơn.
+ Rút ra được các kết luận có ý nghĩa trong quá trình nghiên cứu bài toán .
2.3. Ý nghĩa thực tiễn
+ Thu thập được dữ liệu của học sinh đối với việc lựa chọn nghề
nghiệp trong giáo dục hướng nghiệp hiện nay của học sinh THCS Huyện
Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình. Từ đó xây dựng ứng dụng tư vấn phân luồng
cho học sinh THCS trên địa bàn Huyện Bố Trạch.


4
3. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài

liên quan đến bài toán. Nghiên cứu công cụ xử lý và việc ứng dụng công cụ
cho bài toán.


5
5.1. Phương pháp lý thuyết
+ Phương pháp nghiên cứu tài liệu về các vấn đề có liên quan đến đề
tài, nghiên cứu các công trình đã được công bố liên quan đến đề tài, phân
tích và tổng hợp. Nghiên cứu các kỹ thuật có liên quan đến bài toán, nghiên
cứu công cụ xử lý và hỗ trợ giải quyết bài toán.
+ Phương pháp thống kê: Thống kê dữ liệu thu thập được trong quá
trình xử lý.
+ Phương pháp phân tích và thiết kế: Phân tích các đối tượng cần
nghiên cứu để giải quyết các vấn đề liên quan và thiết kế dữ liệu, thiết kế
quy trình xử lý dữ liệu.
+ Phương pháp mô hình hóa: Mô hình hóa dữ liệu, mô hình hóa quy
trình xử lý để thực hiện tư vấn trong bài toán.
5.2. Phương pháp thực nghiệm
Nghiên cứu và khai thác các công cụ, các phần mềm hỗ trợ quá trình
biên tập dữ liệu, khảo sát dữ liệu và đánh giá.
Xây dựng chương trình Demo tư vấn cho phụ huynh và học sinh lựa
chọn định hướng giáo dục hướng nghiệp hiện nay của Bộ Giáo dục và Đào
tạo.
Kiểm tra, thử nghiệm, nhận xét và đánh giá kết quả.
6. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm ba chương:
Chương 1: Khai phá dữ liệu và những vấn đề liên quan.
Chương 2: Nghiên cứu về Giáo dục hướng nghiệp trong trường
THCS và mạng nơron nhân tạo
Chương 3: Xây dựng ứng dụng tư vấn giáo dục hướng nghiệp cho

đường sắt, đường biển và nhất là có các tuyến đường giao thông huyết
mạch chạy qua là đường Hồ Chí Minh, quốc lộ 1A, đường sắt Bắc - Nam
và các tỉnh lộ tạo thành mạng lưới giao thông ngang - dọc tương đối hoàn
chỉnh.
2.2.2. Thực trạng giáo dục hướng nghiệp trên địa bàn Huyện Bố trạch
Kết quả tuyển sinh vào lớp 10 THPT vẫn còn nhiều học sinh có chất
lượng học tập thấp, mức độ đầu tư, động cơ học tập còn hạn chế. Số lượng


7
vào trung cấp chuyên nghiệp, trường dạy nghề còn ít. Nhiều học sinh chưa
nhận thức đúng cho hướng đi trong tương lai của mình, nhiều học sinh có
học lực kém nhưng việc vận động các em HS sau khi tốt nghiệp THCS đến
học nghề tại trung tâm là rất khó. Một số em ở miền núi lại không theo học
nghề mà phần lớn sau khi học xong THCS đều ở nhà làm nương rẫy với bố
mẹ, rồi lập gia đình sớm. Một số khác rời quê hương đi làm ăn xa với nghề
tự do. Chỉ tiêu tuyển sinh vào lớp 10 hằng năm trên địa bàn huyện gần như
tương đương với số HS tốt nghiệp THCS. Như vậy rõ ràng, các em sẽ lựa
chọn thi vào lớp 10 trường THPT. Nếu các em không học trường công lập
thì vẫn có thể học tại các trường tư thục, chỉ những trường hợp điểm quá
thấp, không thể đỗ thì các em mới chuyển sang học bổ túc hoặc học nghề.
Khảo sát một số trường THCS trên địa bàn huyện, công tác phân luồng HS
còn dựa vào điểm số. Đây cũng là một nguyên nhân quan trọng khiến số
HS lựa chọn học nghề sau khi tốt nghiệp THCS chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ.
Bởi lẽ, việc dựa vào điểm số để phân luồng đối tượng vô tình tạo nên sự
mặc cảm trong tâm lý phụ huynh và HS. Cụ thể, khi tiến hành phân luồng,
giáo viên thường chú ý vào nhóm đối tượng là HS có lực học yếu, hổng
kiến thức căn bản, khó có khả năng đỗ khi thi vào trường THPT để đi học
tại các cơ sở GDNN đào tạo trình độ trung cấp, cao đẳng. Điều này không
sai nhưng lại tạo cho phụ huynh và HS một mặc cảm nhất định.

khảo sát là 1000 học sinh. Kết quả khảo sát sẽ được tiến hành xử lý theo
quy trình trong chương 3.
2.3. Mạng nơron và ứng dụng trong bài toán tư vấn giáo dục hướng
nghiệp
2.3.1. Giới thiệu về mạng nơron nhân tạo
2.3.2. Một số tính chất và đặc trưng cơ bản của mạng nơron
- Là hệ phi tuyến: Mạng nơron có khả năng to lớn trong lĩnh vực
nhận dạng và điều khiển các đối tượng phi tuyến.
- Là hệ xử lý song song: Mạng nơron có cấu trúc song song, do đó có
tốc độ tính toán rất cao phù hợp với lĩnh vực dự báo và tư vấn.
- Là hệ học và thích nghi: Mạng được luyện từ các số liệu đã có, có
khả năng tự tự học và thích nghi với dữ liệu mới. Là hệ nhiều biến: tham số
hoạt động có nhiều đầu vào và nhiều đầu ra.
- Hệ thống gồm một tập các đơn vị xử lý đó là các noron nhân tạo.
- Giữa các đơn vị có liên kết thông qua một giá trị trọng số nào đó.
- Một luật lan truyền quyết định cách tính tín hiệu ra của từng đơn vị
từ đầu vào của nó.


9
- Hàm kích hoạt, hay hàm chuyển (activation function, transfer
function), xác định mức độ kích hoạt khác dựa trên mức độ kích hoạt hiện
tại.
2.3.3. Tổ chức của mạng nơron (Neural)
Mô hình mạng nơron gồm có ba thành phần chính:
+ Kiến trúc
+ Hàm chi phí
+ Thuật toán tìm kiếm
2.3.4. Cấu trúc của mạng nơron (Neural)
2.3.5. Phương thức hoạt động của mạng nơron và quá trình huấn

số
I.

Kết quả học tập cuối khóa

50%

II. Nguyện vọng bản thân

10%

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn

40%

1

Môi trường giáo dục gia đình

2

Nguyện vọng của bố mẹ

3

Vị trí xã hội của bố, mẹ đem lại

4

Môi trường giáo dục nhà trường

mềm sẽ tính toán và xác định nhu cầu cần tư vấn hướng nghiệp cho học sinh
theo hai lựa chọn là tiếp tục học lên trên hay là học nghề.
Cơ sở của việc tư vấn giáo dục hướng nghiệp đó là nắm bắt các đặc
điểm của bản thân học sinh từ đó trợ giúp học sinh ra quyết định chọn hướng đi
tiếp theo cho tương lai một cách tốt nhất. Trên cơ sở các lựa chọn thông tin phù
hợp với bản thân về điều kiện, hoàn cảnh gia đình với sự lựa chọn nghề trong
tương lai, các thông tin đánh giá về bản thân đối với nghề nghiệp sẽ trợ giúp
học sinh xác định sự phù hợp trong việc chọn nghề của mình.


11
3.1.2. Mô hình tổng quát của bài toán
Trên cơ sở các thông tin trên bài toán chúng tôi xây dựng mô hình tư
vấn cho bài toán hướng nghiệp học sinh THCS như sau:

Hình 3.1. Mô hình bài toán tư vấn hướng nghiệp cho học sinh
Các thành phần tham gia bài toán gồm có:
- Cơ sở dữ liệu luyện học
- Phần mềm tư vấn
- Dữ liệu đặc trưng của học sinh
- Kết quả tư vấn
3.2. Kỹ thuật xử lý bài toán
3.2.1. Lựa chọn kỹ thuật
Để thực hiện yêu cầu của bài toán, đầu tiên chúng tôi tiến hành khảo
sát thông tin từ học sinh để làm dữ liệu mẫu sau đó sử dụng mạng nơron
nhân tạo để xử lý bài toán.
3.2.2. Luyện học sử dụng mạng nơron nhân tạo
Quá trình luyện học mạng nơron nhân tạo được diễn ra theo sơ đồ
sau, trong đó quá trình được lặp đi lặp lại với số lần lặp đủ lớn (max epoch)
bảo đảm sai số giữa kết quả của hệ thống và kết quả thực tế dưới mức cho

Trong nghiên cứu này, kỹ thuật học máy mạng nơron nhân tạo được
sử dụng cho hệ thống luyện học cho phân loại hướng nghiệp từ cơ sở dữ
liệu luyện học, trong đó mỗi thực thể (dữ liệu mẫu của một học sinh) được
đại diện bằng 17 tiêu chí, kết quả tư vấn gồm 2 trạng thái học tiếp lên và
học nghề. Cấu trúc mạng nơ ron như sau:
- Số lớp: 03 lớp (01 lớp vào, 01 lớp ẩn, 01 lớp ra)
- Input: 17 nút, mỗi nút tương ứng tiêu chí thuộc bảng tiêu chí 3.1,
các tiêu chí được chuẩn hóa giá trị thực thuộc [0, 10].
- Output: 02 nút tương ứng 02 kết quả đầu ra, giá trị đầu ra sẽ thuộc
[0, 1], tổng giá trị 2 nút đầu ra luôn bằng 1.0, giá trị đầu ra nào được nhận
giá trị lớn hơn, hệ thống sẽ tư vấn theo kết quả đó. Trong bài toán này, nút
đầu ra output 1 tương ứng giá trị “TIẾP TỤC HỌC LÊN”, nút đầu ra output
2 tương ứng giá trị “HỌC NGHỀ”.
- Hidden: 09 nút, số lớp ẩn và số nút trong mỗi lớp ẩn càng lớn thì
độ phức tạp càng cao. Tuy nhiên, khi độ phức tạp của nơron nhân tạo lớn,
số liệu luyện học và giá trị input, output không phức tạp thì hệ thống dễ dấn
đến khó phân lớp hoặc hiện tượng quá khớp. Trong bài toán này, chúng tôi
xây dựng mạng nơron sử dụng 01 lớp ẩn (được đánh giá hiệu quả khi số
lượng input và output không phức tạp), quá trình thử nghiệm với nhiều cấu
trúc chúng tôi xác định được với 09 nút ẩn cho thời gian luyện học, cho
việc thực hiện đoán nhận và cho hiệu quả tốt nhất.

Hình 3.4: Cấu trúc mạng nơron
Giá trị x nút lớp sau được tính theo công thức:
𝑥 =∑
𝑤
×𝑥

3.3


Bảng 3.2. Trọng số của tiêu chí sử dụng trong phần mềm
TT
I.

Những yếu tố liên quan
Kết quả học tập cuối khóa

Trọng
số

Chuẩn hóa trọng
số

0.5

0.5 (50%)

II. Nguyện Vọng bản thân

0.1

0.1 (10%)

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lựa
chọn

0.4

0.4 (40%)


0.02

Môi trường giáo dục gia đình
Nguyện vọng của bố mẹ
Vị trí xã hội của bố, mẹ đem lại
Môi trường giáo dục nhà trường
Thầy cô giáo
Ngày hội hướng nghiệp
Định hướng giá trị nghề nghiệp của cá nhân
Năng lực cá nhân
Bạn bè
Giá trị xã hội của nghề nghiệp
Nhu cầu nghề nghiệp của xã hội
Chính sách phát triển KT-XH
Cơ hội tiếp cận với nghề nghiệp
Truyền thông đại chúng
Tài liệu tuyên truyền trong Nhà trường

0.085714286×40%
0.085714286×40%
0.085714286×40%
0.057142857×40%
0.057142857×40%
0.028571429×40%
0.085714286×40%
0.085714286×40%
0.028571429×40%
0.057142857×40%
0.085714286×40%
0.085714286×40%

giá theo bảng 3.1.
Quản trị: người quản trị thực hiện sử dụng phần mềm, có thể nạp số
liệu luyện học, trọng số, thay đổi các giá trị của hệ thống.
3.4.2. Danh sách ca sử dụng
- U1: Đăng nhập: tác nhân thực hiện đăng nhập hệ thống
- U2: Thoát: tác nhân thoát khỏi hệ thống
- U3: Tư vấn: học sinh thực hiện tư vấn hướng nghiệp
- U4: Quản lý dữ liệu luyện học: quản trị viên thực hiện quản lý dữ
liệu luyện học
- U5: Quản lý trọng số: quản trị viên thực hiện quản lý trọng số tiêu
chí
- U6: Luyện học: quản trị viên thực hiện luyện học lại cho hệ thống
- U7: Xem hệ số mạng nơ ron: quản trị viên xem hệ số mạng nơ ron
sau luyện học


17
3.4.3. Biểu đồ ca sử dụng

Hình 3.6. Biểu đồ ca sử dụng
3.4.4. Lớp và quan hệ giữa các lớp
a. Xác định lớp
- Training: lớp dữ liệu luyện học
- Wtraining (Weight Training): lớp trọng số (mô tả tại Bảng 3)
- Weighting: lớp lưu trữ hệ số tri thức mạng nơron
- Account: lớp người dùng
b. Quan hệ giữa các lớp
3.4.5. Biểu đồ trạng thái
a. Biểu đồ trạng thái Học sinh nhận tư vấn
b. Biểu đồ trạng thái Quản trị viên thực hiện luyện học cho hệ thống


Hình 3.14: Các tiêu chí giá trị tương ứng tại Bảng 3.1.

Hình 3.15: Màn hình huấn luyện hệ thống
Trong màn hình Traning trên, 90% dữ liệu mẫu được sử dụng
luyện học cho hệ thống, số vòng lặp tối đa (max epoch), sai số huấn luyện


20
(epsilon) được nhập theo từng lần thử (trong kết quả thử nghiệm trình bày
03 lần thử)

Hình 3.16: Màn hình tư vấn hướng nghiệp cho học sinh


21
b. Thống kê kết quả
Bảng 3.4: Kết quả huấn luyện của bài toán
Nội dung
Số mẫu (training 90%, test

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần4

900


0.0082

0.0004

Thời gian training

115s

220s

397s

1,503s

Điều kiện dừng training

max

max

max

max epoch

epoch

epoch

error

cho thấy tối ưu hàm sai số đánh giá bị nghẽn. Giá trị kiểm thử có sai số
không cải thiện nhiều, trong nhiều trường hợp tương tự, khi huấn luyện sai
số quá nhỏ và số vòng lặp quá lớn dễ dẫn đến vấn đề quá khớp (overfit),
hiện tượng này làm cho kết quả đoán nhận, phân lớp bị rối loạn.
Kết quả cho thấy, thử nghiệm với bộ số liệu 1.000 mẫu, trong đó
90% sử dụng luyện học và 10% sử dụng cho kiểm thử cho lại kết quả thống
kê với những giá trị đánh giá khác nhau thể hiện thuật toán phản ánh được
đúng quy luật của phương pháp phân lớp, mà đặc trưng là phương pháp
phân lớp theo mạng nơron nhân tạo.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. Kết luận
Giáo dục hướng nghiệp là hoạt động có vai trò quan trọng trong việc
phân loại lao động ở mỗi quốc gia. Trong đó tư vấn nghề là một trong
những con đường giáo dục hướng nghiệp hiện đại được nhiều nước trên thế
giới khai thác có hiệu quả. Đối với nước ta việc sử dụng con đường tư vấn
nghề còn ít và chưa được khai thác một cách triệt để trong giáo dục hướng
nghiệp cho học sinh phổ thông. Qua quá trình nghiên cứu lý thuyết về giáo
dục hướng nghiệp chúng tôi đã xem hoạt động tư vấn nghề với sự hỗ trợ
của phần mềm như là một con đường giáo dục hướng nghiệp độc lập. Hoạt
động tư vấn nghề có mục tiêu và có nội dung riêng, được tiến hành qua các
tiêu chí cho trước theo một quy trình nhất định, quá trình này đảm bảo cho
hoạt động tư vấn nghề phát huy hết những ưu thế của nó và đáp ứng được
mục tiêu của giáo dục hướng nghiệp trong nhà trường THCS.
Hiện nay hoạt động giáo dục hướng nghiệp trong nhà trường THCS
trên địa bàn huyện Bố Trạch được thực hiện bằng 5 con đường phổ biến là
thông qua các giờ học môn Hoạt động giáo dục hướng nghiệp. Tuy nhiên,
hiệu quả mang lại trong hoạt động giáo dục hướng nghiệp qua các con
đường này là chưa cao, và đặc biệt là chưa phân luồng được học sinh sau
khi kết thúc cấp học. Vì vậy chúng tôi đã mạnh dạn nghiên cứu và sử dụng


hướng nghiệp. Tuy nhiên, kết quả tư vấn còn ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố
khác nhau như trọng số ảnh hưởng của các tiêu chí phụ thuộc vùng miền,
phụ thuộc mục tiêu của mỗi đơn vị, phụ thuộc môi trường và yếu tố ngoại
cảnh xã hội tác động vào. Chính vì vậy, đóng góp của đề tài là cung cấp
một cách tiếp cận cho việc giải quyết bài toán hướng nghiệp hiện nay.