MAKİNE ÖĞRENMESİ İLE ÖĞRENCİ BAŞARI DURUMUNUN TAHMİN EDİLMESİ

Abstract

Bu çalışmada, öğrenci başarısının tahmin edilmesi amacıyla Kaggle platformundan beş farklı veri seti kullanılmıştır. Veri seti 1, 6607 gözlem ve 20 değişken; Veri seti 2, 10.000 gözlem ve 15 değişken; Veri seti 3, 1388 gözlem ve 5 değişken; Veri seti 4, 10.000 gözlem ve 6 değişken; Veri seti 5 ise 2392 gözlem ve 15 değişken içermektedir. Veri setleri üzerinde eksik ve aykırı değer analizi gerçekleştirilmiş, gerekli düzeltmeler yapılmıştır. Kategorik değişkenler label encoding yöntemiyle sayısal formata dönüştürülmüş, ardından korelasyon analizi yapılarak düşük korelasyona sahip değişkenler çıkarılmıştır. Ridge, Lineer, Lasso, Random Forest ve Destek Vektör Regresyonu (DVR) algoritmaları kullanılarak 10 kat çapraz doğrulama ile modellerin performansları belirleme katsayısı (R²), ortalama mutlak hata (MAE) ve kök ortalama kare hata (RMSE) metrikleri üzerinden değerlendirilmiştir. Standartlaştırma işlemi Z-skor yöntemiyle uygulanarak modeller tekrar eğitilmiş, hiperparametre optimizasyonu ise GridSearchCV ile gerçekleştirilmiştir. En iyi sonuçlar veri seti 1’de Random Forest algoritmasıyla (R²: 0.9553, MAE: 0.5586, RMSE: 0.7211), veri seti 2’de DVR ile (R²: 0.9407, MAE: 3.6525, RMSE: 4.2676), veri seti 3’te Random Forest ile (R²: 0.9940, MAE: 0.5378, RMSE: 0.7358), veri seti 4’te DVR ile (R²: 0.9999, MAE: 0.0762, RMSE: 0.1858) ve veri seti 5’te Lineer Regresyon ile (R²: 1.000, MAE: 0.000, RMSE: 0.000) elde edilmiştir. Son aşamada, öğrenci başarısının tahmin edilmesini sağlayan modelin gerçek veriler üzerinde nasıl çalıştığını gözlemlemek amacıyla bir web uygulaması geliştirilmiştir. Bu uygulama, öğrencilere özel başarı tahminleri sunarak kişiselleştirilmiş eğitim süreçlerinde karar destek mekanizması olarak kullanılabilirliğini göstermiştir. Çalışma sonucunda, veri ön işleme, model seçimi ve optimizasyon adımlarının tahmin doğruluğunu önemli ölçüde artırdığı ve makine öğrenimi modellerinin öğrenci başarısını yüksek doğrulukla tahmin edebildiği ortaya konmuştur.