SKKN Xây dựng chương trình phân lớp môn Tự chọn tại Trường Phổ Thông

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 
PHÂN LỚP MÔN TỰ CHỌN 
TẠI TRƯỜNG PHỔ THÔNG 
MỤC LỤC 
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: ....................................................................................3 
II. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: .....................................4 
III. NỘI DUNG ĐỀ TÀI .......................................................................................4 
1. Cài đặt ứng dụng ...........................................................................................4 
2. Cơ sở dữ liệu .................................................................................................4 
3. Thuật toán tìm tập rút gọn .............................................................................6 
4. Thuật toán xây dựng cây quyết định ............................................................ 10 
5. Sử dụng chương trình .................................................................................. 15 
5.1 Màn hình giao diện của chương trình ................................................... 15 
5.2 Chức năng mở dữ liệu .......................................................................... 15 
5.3 Chức năng tìm tập rút gọn ................................................................... 16 
5.4 Chức năng tạo và hiển thị cây quyết định............................................. 17 
5.5 Luật quyết định tương ứng với cơ sở dữ liệu........................................ 18 
5.6 Chức năng phân lớp năng khiếu học sinh ............................................. 19 
IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................................................................ 20 
V. BÀI HỌC KINH NGHIỆM ............................................................................ 21 
VI. KẾT LUẬN................................................................................................... 22 
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 22 
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 
Việc đưa ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy trong các cấp bậc học 
đã và đang được quan tâm đầu tư khá lớn từ phía lãnh đạo ngành. Xuất phát từ các 
văn bản chỉ đạo của Đảng và nhà nước nhất là chỉ thị 58-CT/UW của Bộ Chính Trị 
ngày 07 tháng 10 năm 2000 về việc đẩy mạnh ứng dụng CNTT phục vụ sự nghiệp 
Công nghiệp hóa và Hiện đại hóa đã chỉ rõ trọng tâm của ngành giáo dục là đào tạo 
nguồn nhân lực về CNTT và đẩy mạnh ứng dụng CNTT trong công tác giáo dục và 
đào tạo, đây là nhiệm vụ mà Thủ tướng Chính phủ đã giao cho ngành giáo dục 
thông qua quyết định số 81/2001/QĐ-TTg; 
Hiện nay các trường học đã và đang trang bị rất nhiều các thiết bị và phần 
mềm phục vụ việc giảng dạy cũng như quản lý một số lĩnh vực hoạt động của 
trường. Các giáo viên đã được đào tạo, tập huấn và tự học để đáp ứng việc vận 
dụng thiết bị và phần mềm trong giảng dạy và đã đầu tư khá nhiều vào việc ứng 
dụng công nghệ thông tin trong soạn giảng và kiểm tra đánh giá học sinh. Các cán 
bộ quản lý của trường cũng đã được tập huấn sử dụng nhiều phần mềm để đưa áp 
dụng công nghệ thông tin vào quản lý một số lĩnh vực hoạt động của trường như : 
quản lý nhân sự , quản lý học sinh, quản lý thư viện, quản lý sắp xếp thời khóa 
biểu, quản lý tài chánh, quản lý tài sản công . . . 
Theo chỉ đạo phân phối chuyên môn của Bộ Giáo dục và Đào tạo, các em 
học sinh bậc Trung học cơ sở và Trung học phổ thông có tiết qui định cho môn học 
‘’ Tự chọn’’ theo năng khiếu. Các tiết học này các em sẽ được đăng ký học môn 
mà các em có năng lực và hứng thú nhất. Với cách tiệp cận là làm thế nào để hỗ trợ 
Ban giám hiệu của trường có thể đưa ra gợi ý cho các em học sinh chọn môn học 
tự chọn phù hợp với năng khiếu của các em một cách khách quan dựa trên các cơ 
sở khoa học là hết sức có ý nghĩa và cần thiết. 
Để xác định được năng khiếu của một học sinh phụ thuộc rất nhiều yếu tố 
ảnh hưởng như : Điểm các môn học, lứa tuổi, tâm lý, giới tính, khu vực sống, hoàn 
cảnh gia đình . . . Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu việc đề xuất từ điểm trung bình 
các môn học lựa chọn ra các môn có ảnh hưởng đến phân lớp năng khiếu của học 
sinh thông qua cây quyết định đã nghiên cứu tìm ra các luật quyết định (phân lớp) 
năng khiếu của học sinh. 
Lý thuyết tập thô được xây dựng trên nền tảng toán học vững chắc giúp 
cung cấp những công cụ hữu ích để giải quyết những bài toán phân lớp dữ liệu và 
khai phá luật,...Với đặc tính có thể xử lý được những dữ liệu mơ hồ, không chắc 
chắn và khả năng loại bỏ các thuộc tính dư thừa dựa trên thuật toán tìm tập rút gọn 
làm cho tập thô tỏ ra rất hữu ích trong việc giải quyết những bài toán thực tế. Từ 
những bảng dữ liệu lớn với dữ liệu dư thừa, không hoàn hảo, dữ liệu liên tục, hay 
dữ liệu dưới dạng ký hiệu lý thuyết tập thô cho phép khai phá tri thức từ những 
khối dữ liệu này nhằm phát hiện những luật tiềm ẩn từ khối dữ liệu này. Vì những 
lý do trên nên chọn đề tài “ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PHÂN LỚP MÔN 
TỰ CHỌN TẠI TRƯỜNG PHỔ THÔNG ”. 
II. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 
1. Thuận lợi 
- Việc tổ chức các tiết học môn tự chọn theo năng khiếu của học sinh tại các 
trường Trung học cơ sở, Trung học phổ thông là việc làm hàng năm nên về cơ bản 
công tác nghiệp vụ đã được các bộ phận, cá nhân liên quan đã có kinh nghiệm 
trong việc triển khai thực hiện. 
- Theo chỉ đạo phân phối chuyên môn của Bộ Giáo dục và Đào tạo, các em 
học sinh bậc Trung học cơ sở và Trung học phổ thông có tiết qui định cho môn học 
‘’ Tự chọn’’ theo năng khiếu. Các tiết học này các em sẽ được đăng ký học môn 
mà các em có năng lực và hứng thú nhất. 
- Việc thông tin, báo cáo giữa Bộ với Sở và giữa Sở với các đơn vị và các 
trường được thực hiện thông suốt và kịp thời qua đó đã giúp cho việc triển khai 
được nhiều thuận lợi. 
2. Khó khăn 
Để xác định được năng khiếu của một học sinh phụ thuộc rất nhiều yếu tố 
ảnh hưởng như : Điểm các môn học, lứa tuổi, tâm lý, giới tính, khu vực sống, hoàn 
cảnh gia đình... 
III. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 
Phần này sẽ mô tả một ứng dụng cài đặt thuật toán tìm tập rút gọn và thuật 
toán xây dựng cây quyết định ID3 để phân lớp năng khiếu. 
1. Cài đặt ứng dụng 
 Ứng dụng này được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình visual C# (trên nền 
tảng công nghệ Microsoft .Net 2010) chạy trên môi trường Window với cơ sở dữ 
liệu Microsoft Access 2010. Ứng dụng này tập trung vào xây dựng thuật toán tìm 
tập rút gọn dựa vào ma trận phân biệt được của lý thuyết tập thô để tìm ra các 
thuộc tính điểm có ảnh hưởng cao đến phân lớp năng khiếu của học sinh. Thực 
hiện đưa các thuộc tính của tập rút gọn này vào thuật toán cây quyết định ID3. Từ 
cây quyết định này hay các luật quyết định trích ra từ các cây quyết định tiến hành 
việc phân lớp năng khiếu học sinh cho môn tự chọn để hỗ trợ Ban giám hiệu của 
trường có thể đưa ra gợi ý cho các em học sinh chọn môn học tự chọn phù hợp với 
năng khiếu của các em một cách khách quan dựa trên các cơ sở khoa học 
2. Cơ sở dữ liệu 
Trong quá trình thực nghiệm, luận văn sử dụng bảng dữ liệu là bảng điểm 
tổng hợp học kỳ, cả năm của học sinh trong năm 2011 và 2012 trích từ một số 
trường THCS của Tỉnh Đồng Nai (bao gồm trường nội ô thành phố, trường ở 
huyện, có trường điểm, trường đạt chuẩn và trường chưa đạt chuẩn) 
Bảng điểm tổng hợp có các thuộc tính và giá trị của các thuộc tính được cho 
trong bảng sau : 
Bảng 1: Danh sách các thuộc tính của bảng điểm tổng hợp 
STT Tên thuộc tính Giá trị Giải thích 
1 TO 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Toán 
của học sinh 
2 LY 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Lý của học sinh 
3 HO 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Hóa của học sinh 
4 SH 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Sinh của học sinh 
5 NV 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Văn của học sinh 
6 SU 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Sử của học sinh 
7 DI 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Địa của học sinh 
8 AV 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Anh văn của học sinh 
9 CD 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình môn Công dân của học sinh 
10 CN 0.0 đến 10.0 
Điểm trung bình môn Công 
nghệ 
của học sinh 
11 AN 
0.0 đến 10.0 
Hoặc 
G,K,TB,Y 
Điểm trung bình/đánh giá 
môn Âm nhạc của học sinh 
12 MT 
0.0 đến 10.0 
Hoặc 
G,K,TB,Y 
Điểm trung bình/đánh giá 
môn Mỹ thuật của học sinh 
13 TD 
0.0 đến 10.0 
Hoặc 
G,K,TB,Y 
Điểm trung bình/đánh giá 
môn Thể dục của học sinh 
14 TBM 0.0 đến 10.0 Điểm trung bình các môn của học sinh 
15 NangKhieu Tên môn học 
(năng khiếu) 
Môn năng khiếu của học sinh 
3. Thuật toán tìm tập rút gọn 
Nói chung mọi thuật toán xác định các đối tượng của tập thô đều có thể dựa 
vào ma trận phân biệt được. Tuy vậy, các thuật toán này thường đòi hỏi một độ 
phức tạp rất lớn về thời gian và không gian lưu trữ. Để khắc phục nhược điểm đó, 
thuật toán đề cập ở đây cũng dựa vào ý nghĩa của ma trận phân biệt được nhưng 
không cần phải lưu trữ ma trận. Thay vào đó, thuật toán xác định số cặp đối tượng 
phân biệt được đối với từng thuộc tính điều kiện. 
Cho B  C, cj C \ B và X  U. Ta kí hiệu wBX(cj ) là số cặp đối tượng của 
X bằng nhau trên B nhưng khác nhau tại thuộc tính cj. Tức là 
 jw cXB = Card({(u,v) X2 | u(B)=v(B) và u(cj) ≠ v(cj)}) 
Tương tự 
 w XB D = Card({(u,v) X2 | u(B)=v(B) và u(D) ≠ v(D)}) 
Khi B= hai đại lượng trên được viết một cách đơn giản là wX(cj) và wX(D). 
Chẳng hạn wX(cj)= Card({(u,v) X2 | u(cj) ≠ v(cj)}) 
Khi X=U ta viết các kí hiệu trên lần lượt là wB(cj) và wB(D), còn khi X=U và 
B= ta viết các kí hiệu trên lần lượt là w(cj) và w(D) 
 Nếu RC là một rút gọn của C thì mọi cặp đối tượng bằng nhau trên R cũng 
bằng nhau trên D, hay nói cách khác wR(D)=0. 
Tính hợp lý của thuật toán này dựa trên cơ sở khẳng định sau. 
Mệnh đề 1 Cho XU, giả sử INDX(D) = {X1, X2, . . . ,Xm}với Card(X)= x, 
Card(Xi)=xi 
Khi đó: 
1
m
ii
x x
  
và wX(D)=
2 2
1
1
2
m
x j i
i j i
x x x x
  
Mệnh đề 2 [1] Giả sử XU, RC và INDX(R) = {X1, X2, . . . ,Xk}. Khi đó 
(a) w XB D = 1w XB D + 2w XB D + . . . + w