مقایسه کارایی مدل شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی در پیش‌بینی عملکرد تحصیلی در آموزش عالی: شخصی‌سازی یادگیری و پیش‌بینی نیازهای آموزشی (مطالعه موردی: دانشجویان دانشگاه پیام نور مشهد)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم تربیتی، دانشگاه پیام نور مشهد، ایران

2 مدرس گروه علوم تربیتی،دانشگاه فرهنگیان ، مازندران،نوشهر

10.22091/jrim.2025.13050.1295

چکیده

مقاله حاضر با هدف بررسی کاربرد مدل‌های هوش مصنوعی در برنامه‌ریزی آموزشی و پیش‌بینی عملکرد تحصیلی دانشجویان و بهینه‌سازی یادگیری شخصی‌سازی‌شده انجام شده است. مقایسه میان شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی به‌منظور شناسایی مدل بهینه در تحلیل داده‌های آموزشی صورت گرفته است. این پژوهش از نوع کمی و با روش تحقیق تحلیلی-مقایسه‌ای انجام شده است. داده‌های آموزشی از سامانه‌های مدیریت یادگیری استخراج و برای تحلیل آن‌ها از رگرسیون خطی و شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است. شاخص‌های ضریب تعیین ، میانگین خطای مطلق و ریشه میانگین مربعات خطا به‌منظور ارزیابی دقت و تعمیم‌پذیری مدل‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌اند. یافته‌ها نشان داد که شبکه عصبی (با ضریب تعیین 88/0) در مرحله آزمون، دقت بالاتری نسبت به رگرسیون خطی (با ضریب تعیین 75/0) دارد و توانسته روابط پیچیده بین متغیرهای آموزشی را بهتر شناسایی کند و نشان‌دهنده دقت بیشتر این مدل در پیش‌بینی عملکرد تحصیلی دانشجویان و بهینه‌سازی برنامه‌ریزی آموزشی است. این پژوهش نشان می‌دهد که شبکه‌های عصبی مصنوعی به‌عنوان ابزارهای تحلیلی قدرتمند، توانایی بالایی در بهینه‌سازی فرآیندهای برنامه‌ریزی آموزشی دارند. با این حال، استفاده مؤثر از این مدل‌ها نیازمند داده‌های کافی، تنظیمات بهینه و زیرساخت‌های محاسباتی مناسب است. پیشنهاد می‌شود که دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزشی از مدل‌های یادگیری ماشینی در تحلیل کلان داده‌های آموزشی بهره ببرند و سامانه‌های مدیریت یادگیری را با فناوری‌های مبتنی بر هوش مصنوعی تجهیز کنند. همچنین، افزایش آگاهی و آموزش اساتید درباره کاربردهای هوش مصنوعی در برنامه‌ریزی آموزشی و یادگیری شخصی‌سازی‌شده می‌تواند به بهبود کیفیت آموزش و کاهش نرخ افت تحصیلی کمک کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparing the effectiveness of artificial neural network models and linear regression in predicting academic performance in higher education: personalizing learning and predicting educational needs (Case study: Students of Payam Noor University of Ma

نویسندگان [English]

  • Masoumeh ilami 1
  • somaye ghazi 2
1 Assistant Professor, Department of Educational Sciences, Payam Noor University, Mashhad, Iran
2 Lecturer, Department of Educational Sciences, Farhangian University, Mazandaran Province
چکیده [English]

This study aims to evaluate the efficiency of artificial intelligence models in educational planning and predicting students' academic performance, as well as optimizing personalized learning. A comparison between Artificial Neural Networks (ANN) and Linear Regression (LR) was conducted to identify the optimal model for analyzing educational data.This quantitative research was conducted using an analytical-comparative method. Educational data were extracted from Learning Management Systems (LMS), and both Linear Regression (LR) and Artificial Neural Networks (ANN) were utilized for analysis. Indicators such as the coefficient of determination (R²), Mean Absolute Error (MAE), and Root Mean Square Error (RMSE) were examined to assess the accuracy and generalizability of the models.The findings revealed that the neural network, with a coefficient of determination (R² = 0.88) in the testing phase, exhibited higher accuracy compared to linear regression (R² = 0.75). The neural network was better at identifying complex relationships among educational variables, demonstrating its superior accuracy in predicting students' academic performance and optimizing educational planning.This study demonstrates that artificial neural networks are powerful analytical tools with significant potential for optimizing educational planning processes. However, effective utilization of these models requires sufficient data, optimal configurations, and appropriate computational infrastructure. It is recommended that universities and educational institutions leverage machine learning models for analyzing large-scale educational data and equip educational planning systems with AI-based technologies. Additionally, increasing awareness and training educators about the applications of AI in educational planning and personalized learning can enhance the quality of education and reduce academic dropout rates.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Artificial neural network
  • academic performance
  • personalized learning
  • future needs
  • educational planning
  • higher education