Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorGelbal, Selahattin
dc.contributor.authorToprak, Emre
dc.date.accessioned2017-03-29T06:36:21Z
dc.date.available2017-03-29T06:36:21Z
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-02-13
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/3309
dc.description.abstractThis study aims to compare the performance of artificial neural network, decision trees and discriminant analysis methods to classify student success. The performance of each method is investigated in different sample sizes when classifying into different numbered sub-groups. The participants of the study are all the students who took part in PISA 2012 mathematics test. The mathematics test scores and data from the questionnaires of all the students from all over the world who took part in PISA 2012 are used to compare student success. The study uses multilayer perceptron model to form the artificial neural network model, CHAID algorithm to apply the decision trees method and linear discriminant analysis. The six sub-groups are formed as Level1/Level2/Level3/Level4/Level5/Level6. Each performance level in PISA classification forms a sub-group. The three sub-groups are named as Below the Average, Average, and Above the Average. Below the Average group includes students from Level1 and Level2, Average group includes students from Level3 and Level4 and Above the Average group includes students from Level5 and Level6. When classifying into 2 sub-groups, students from Level1, Level2 and Level3 form Below the Average group and students from Level4, Level5 and Level6 form Above the Average group. The study reveals that the artificial neural network has the best performance in big, medium and small sample sizes when classifying into six, three and two sub-groups. In the very small sample size which has homogeneous variance-covariance matrixes, discriminant analysis performs the best, while in the very small sample size which does not have homogeneous variance-covariance matrixes, it is the discriminant analysis which performs the best when classifying into six sub-groups and artificial neural network performs the best when classifying into two and three sub-groups. The performance of the methods in the very small sample size which has homogeneous variance-covariance matrixes is better than that of the very small sample size which does not have homogeneous variance-covariance matrixes. Considering the performance of the methods with respect to sample size, it can be concluded that as the sample size gets smaller, the performance of decision trees method gets worse, whereas the performance of discriminant analysis method improves. When it comes to artificial neural network method, no correlation of this kind is found. Because the artificial neural network method divides the data into two groups, the education set and test set, in each application, the method performs differently in each application under the same circumstances. The findings of the study suggest that in artificial neural network method applications, it is better to carry out as many trials as possible in order to achieve the highest performance. It is also found that big sample sizes enable a better performance when the decision trees method is used. Finally, in discriminant analysis applications, working with a small sample size and homogeneous variance-covariance matrixes improves the performance of the method twice as much.tr_TR
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER KABUL ve ONAY ii ETİK BEYANNAMESİ iv TEŞEKKÜR v ÖZ vi ABSTRACT viii İÇİNDEKİLER x TABLOLAR DİZİNİ xiv ŞEKİLLER DİZİNİ xviii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ xix 1. GİRİŞ 1 1.1. Problem Durumu 1 1.2. Araştırmanın Amacı ve Önemi 7 1.3. Problem Cümlesi 8 1.3.1. Alt Problemler 8 1.4. Sayıltılar: 10 1.5. Sınırlılıklar: 10 1.6. Tanımlar: 10 1.7. Araştırmanın Kuramsal Temeli 11 1.7.1. Yapay Sinir Ağları 11 1.7.1.1. Biyolojik Sinir Hücresi ve Yapay Sinir Hücresi Benzerliği 15 1.7.1.2. Yapay Sinir Ağlarının Genel Yapısı 19 1.7.1.3. Yapay Sinir Ağlarında Öğrenme 20 1.7.1.4. Yapay Sinir Ağlarında Öğrenme Kuralları 20 1.7.1.4.1. Hebb Kuralı 21 1.7.1.4.2. Hopfield Kuralı 22 1.7.1.4.3. Delta Kuralı 22 1.7.1.4.4. Kohonen Öğrenme Kuralı 22 1.7.1.5. Yapay Sinir Ağlarının Sınıflandırılması 22 1.7.1.5.1. İleri Beslemeli Yapay Sinir Ağları 24 1.7.1.5.2. Geri Beslemeli Yapay Sinir Ağları 24 1.7.2. Karar Ağaçları 25 1.7.2.1. Karar Ağaçlarının Avantajları ve Dezavantajları 28 1.7.2.2. Karar Ağacı Algoritmaları 29 1.7.2.2.1. ID3 Algoritması 30 1.7.2.2.2. C4.5 Algoritması 30 1.7.2.2.3. C5.0 Algoritması 30 1.7.2.2.4. SLIQ Algoritması 30 1.7.2.2.5. SPRINT Algoritması 31 1.7.2.2.6. CART Algoritması 31 1.7.2.2.7. CHAID Algoritması 32 1.7.3. Ayırma Analizi 34 1.7.3.1. Ayırma Analizinin Amaçları 35 1.7.3.2. Ayırma Analizinin Sayıltıları 37 1.7.3.3. Doğrusal Ayırma Analizi 39 1.7.3.4. Karesel Ayırma Analizi 40 2. İLGİLİ ARAŞTIRMALAR 41 2.1. İlgili Araştırmalar Özet 46 3. YÖNTEM 47 3.1. Araştırmanın Türü 47 3.2. Çalışma Evreni 47 3.3. Veri Toplama Araçları 51 3.4. Veri Toplama Araçlarının Uygulanışı 52 3.5. Verilerin İşlenmesi ve Çözümlenmesi 52 3.5.1. Eksik veri durumu 52 3.5.2. Örneklem büyüklüğü 53 3.5.3. Normal dağılım 53 3.5.4. Değişken seçimi 55 3.5.5. Varyans-kovaryans matrislerinin homojenliği 55 3.5.6. Uç değerler 56 3.5.7. Çoklu bağlantı 56 4. BULGULAR VE TARTIŞMA 60 4.1. Araştırmanın Birinci Alt Problemine İlişkin Bulgular ve Yorumlar 60 4.2. Araştırmanın İkinci Alt Problemine İlişkin Bulgular ve Yorumlar 71 4.3. Araştırmanın Üçüncü Alt Problemine İlişkin Bulgular ve Yorumlar 83 4.4. Araştırmanın Dördüncü Alt Problemine İlişkin Bulgular ve Yorumlar 92 4.5. Araştırmanın Beşinci Alt Problemine İlişkin Bulgular ve Yorumlar 116 5. SONUÇ ve ÖNERİLER 126 5.1. Sonuçlar 126 5.2. Öneriler 134 5.2.1. Araştırmaya dönük öneriler 134 5.2.2. Araştırmacılar için öneriler 135 KAYNAKÇA 137 EKLER DİZİNİ 147 EK 1. ORJİNALLİK RAPORU 148 EK 2. Değişkenlerin büyük örneklemdeki dağılımlarına ilişkin histogram grafikleri 150 EK 3. Değişkenlerin orta büyüklükteki örneklemdeki dağılımlarına ilişkin histogram grafikleri 151 EK 4. Değişkenlerin küçük örneklemdeki dağılımlarına ilişkin histogram grafikleri 152 EK 5. Değişkenlerin çok küçük ve homojenliği sağlanmış örneklemdeki dağılımlarına ilişkin histogram grafikleri 153 EK 6. Değişkenlerin çok küçük ve homojenliği sağlanmamış örneklemdeki dağılımlarına ilişkin histogram grafikleri 154 EK 7. Büyük örneklemdeki değişkenlere ilişkin çarpıklık ve basıklık değerleri ile değerlerin standart hatalarına bölünmesiyle elde edilen z değerleri 155 EK 8. Orta büyüklükteki örneklemdeki değişkenlere ilişkin çarpıklık ve basıklık değerleri ile değerlerin standart hatalarına bölünmesiyle elde edilen z değerleri 156 EK 9. Küçük örneklemdeki değişkenlere ilişkin çarpıklık ve basıklık değerleri ile değerlerin standart hatalarına bölünmesiyle elde edilen z değerleri 157 EK 10. Çok küçük ve homojenliği sağlanmış örneklemdeki değişkenlere ilişkin çarpıklık ve basıklık değerleri ile değerlerin standart hatalarına bölünmesiyle elde edilen z değerleri 158 EK 11. Çok küçük ve homojenliği sağlanmamış örneklemdeki değişkenlere ilişkin çarpıklık ve basıklık değerleri ile değerlerin standart hatalarına bölünmesiyle elde edilen z değerleri 159 EK 12. Değişkenlerin büyük örneklemdeki korelasyonları 160 EK 13. Değişkenlerin orta büyüklükteki örneklemdeki korelasyonları 161 EK 14. Değişkenlerin küçük örneklemdeki korelasyonları 162 EK 15. Değişkenlerin çok küçük ve homojenliği sağlanmış örneklemdeki korelasyonları 163 EK 16. Değişkenlerin çok küçük ve homojenliği sağlanmamış örneklemdeki korelasyonları 164 EK 17. Değişkenlerin farklı örneklem büyüklüklerinde sahip oldukları tolerance, VIF ve CI değerleri 165 EK 18. Büyük örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada yapay sinir ağlarına ait sonuçlar 166 EK 19. Orta büyüklükteki örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada yapay sinir ağlarına ait sonuçlar 167 EK 20. Küçük örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada yapay sinir ağlarına ait sonuçlar 168 EK 21. Çok küçük ve varyans-kovaryans matrislerinde homojenliği sağlanmış örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada yapay sinir ağlarına ait sonuçlar 169 EK 22. Çok küçük ve varyans-kovaryans matrislerinde homojenliği sağlanmamış örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada yapay sinir ağlarına ait sonuçlar 170 EK 23. Büyük örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada karar ağaçlarına ait sonuçlar 171 EK 24. Orta büyüklükteki örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada karar ağaçlarına ait sonuçlar 172 EK 25. Küçük örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada karar ağaçlarına ait sonuçlar 173 EK 26. Çok küçük ve varyans-kovaryans matrislerinde homojenliği sağlanmış örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada karar ağaçlarına ait sonuçlar 174 EK 27. Çok küçük ve varyans-kovaryans matrislerinde homojenliği sağlanmamış örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada karar ağaçlarına ait sonuçlar 175 EK 28. Büyük örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada ayırma analizine ait sonuçlar 176 EK 29. Orta büyüklükteki örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada ayırma analizine ait sonuçlar 177 EK 30. Küçük örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada ayırma analizine ait sonuçlar 178 EK 31. Çok küçük ve varyans-kovaryans matrislerinde homojenliği sağlanmış örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada ayırma analizine ait sonuçlar 179 EK 32. Çok küçük ve varyans-kovaryans matrislerinde homojenliği sağlanmamış örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada ayırma analizine ait sonuçlar 180 EK 33. Etik Komisyon İzin Muafiyet Formu 181 ÖZGEÇMİŞ 182tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherEğitim Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/closedAccesstr_TR
dc.subjectYapay sinir ağıtr_TR
dc.subjectkarar ağaçları
dc.subjectayırma analizi
dc.subjectPISA
dc.subjectöğrenci başarısı
dc.titleYapay Sinir Ağı, Karar Ağaçları ve Ayırma Analizi Yöntemleri ile PISA 2012 Matematik Başarılarının Sınıflandırılma Performanslarının Karşılaştırılmasıtr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetBu araştırmada yapay sinir ağı, karar ağaçları ve ayırma analizi yöntemlerinin öğrenci başarılarını sınıflandırma performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Yöntemlerin performansları farklı örneklem büyüklükleri ve farklı alt grup sayılarına sınıflama yapmada ele alınmıştır. Araştırmanın çalışma grubunu PISA 2012 matematik uygulamasına katılan tüm öğrenciler oluşturmaktadır. Öğrenci başarılarının karşılaştırılmasında PISA 2012 uygulamasına dünyanın farklı ülkelerinden katılan tüm öğrencilerin matematik testi ve anket sonuçlarından faydalanılmıştır. Araştırmada yapay sinir ağı modelinin oluşturulmasında çok katmanlı algılayıcı model, karar ağaçları yönteminin uygulanmasında CHAID algoritması ve ayırma analizi çeşitlerinden doğrusal ayırma analizi kullanılmıştır. 6 alt gruba yönelik sınıflama Düzey1/Düzey2/Düzey3/Düzey4/Düzey5/Düzey6 şeklinde yapılmıştır. PISA sınıflamasında yer alan her bir başarı düzeyi bir grup oluşturmuştur. 3 alt gruba yönelik sınıflama Alt Düzey/Orta Düzey/Üst Düzey şeklinde yapılmıştır. Alt düzey grubu PISA’da Düzey1 ve Düzey2’de yer alan öğrencilerden, orta düzey grubu PISA’da Düzey3 ve Düzey4’te yer alan öğrencilerden, üst düzey grubu PISA’da Düzey5 ve Düzey6’da yer alan öğrencilerden oluşmaktadır. 2 alt gruba yönelik sınıflama Alt Düzey/Üst Düzey şeklinde yapılmıştır. Alt düzey grubu PISA’da Düzey1, Düzey2 ve Düzey3’te yer alan öğrencilerden, üst düzey grubu PISA’da Düzey4, Düzey5 ve Düzey6’da yer alan öğrencilerden oluşmaktadır. Araştırma sonucunda 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada büyük, orta büyüklükteki ve küçük örneklemlerde en yüksek performansı gösteren yöntem yapay sinir ağı olmuştur. Varyans-kovaryans matrislerinde homojenliğin sağlandığı çok küçük örneklemde 6, 3 ve 2 alt gruba sınıflama yapmada en yüksek performansı gösteren yöntem ayırma analizi olurken; varyans-kovaryans matrislerinde homojenliğin sağlanmadığı çok küçük örneklemde en yüksek performansı gösteren yöntem 6 alt grup için ayırma analizi, 3 ve 2 alt grup için yapay sinir ağı olmuştur. Varyans-kovaryans matrislerinde homojenliğin sağlandığı çok küçük örneklemde yöntemlerin performansı, varyans-kovaryans matrislerinde homojenliğin sağlanmadığı örnekleme göre daha yüksek olmuştur. Yöntemlerin örneklem büyüklüklerine göre performansları ele alındığında örneklem büyüklüğü azaldıkça karar ağaçları yönteminin performansının düştüğü, ayırma analizi yönteminin performansının ise arttığı gözlenmiştir. Yapay sinir ağı açısından ise böyle doğrusal bir ilişki tespit edilmemiştir. Yapay sinir ağı her uygulamada verilerin bir kısmını eğitim seti, diğer bir kısmını test seti olarak ayırdığı için, yöntem aynı koşullardaki her uygulamada farklı performans göstermiştir. Araştırma sonuçları yapay sinir ağı ile yapılacak uygulamalarda mümkün olduğunca fazla deneme yapılmasının en yüksek performansı yakalama fırsatını artırdığını ortaya koymuştur. Bunun yanında karar ağaçlarıyla yapılacak uygulamalarda ise büyük örneklemlerle çalışılmasının yöntemin performansının yüksek olmasını sağladığı sonucuna ulaşılmıştır. Ayırma analizi ile yapılacak uygulamalarda ise küçük örneklemlerle çalışılmasının ve varyans-kovaryans matrislerinde homojenlik varsayımının karşılanmasının yöntemin performansını iki kata kadar artırdığı belirlenmiştir.tr_TR
dc.contributor.departmentEğitim Bilimleritr_TR
dc.contributor.authorIDTR31844tr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster