Applied System Innovation· 2026Q1
Ortaöğretimde Erken Akademik Performans Tahmini: Basit Makine Öğrenmesi Modelleri Yeterli mi?
Early Academic Performance Prediction in Secondary Education: Are Simple Machine Learning Models Enough?
- 0atıf
- Q1SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
Doğrusal regresyon modelleri, istikrarlı sınıf dinamiklerinin yarattığı doğrusal bir zamansal yapı nedeniyle, ortaöğretimde nihai notları tahmin etmede karmaşık Rastgele Orman modelleriyle eşleşmekte veya onları geride bırakmaktadır (R²=0.857'ye karşılık R²=0.740).
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- Doğrusal regresyon modelleri, ortaöğretimde nihai not tahmini için Rastgele Orman modelleriyle tutarlı bir şekilde eşleşmekte veya onları geride bırakmaktadır (R²=0.857'ye karşılık R²=0.740).
- Temel notlar, öğretim sürekliliği ve grup kompozisyonu gibi istikrarlı sınıf dinamikleri, daha basit modelleri destekleyen doğrusal bir zamansal yapı oluşturur.
- Rastgele Orman sınıflandırıcıları, geçen sınıflar için yüksek F1 skorları (0.972) elde eder ve risk altındaki sınıfların tespiti için XGBoost'tan daha iyi performans gösterir (F1=0.69'a karşılık 0.57).
- 2019/2020 sınıfı, acil durum değerlendirmeleri nedeniyle anormal sonuçlar göstermiştir; bu durum normal koşullar altındaki genelleme hesabını çürütmez.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Most predictive approaches in educational data mining rely on complex models whose opacity limits practical adoption by classroom teachers, creating a gap between model sophistication and classroom usability. This gap is particularly acute at the class-group level, where institutional gradebook data are routinely aggregated for teacher-level planning but rarely modelled with an explicit account of when model complexity is actually justified. This paper addresses that gap: its novelty is to provide a structural explanation, grounded in group-level academic dynamics, for why linear models are highly competitive, rather than merely adequate, for this type of data, and to test this account empirically. An eight-year longitudinal dataset (2013/2014–2020/2021) from a Spanish secondary school—1070 class-group records across 32 subjects—was used to compare linear regression and Random Forest for final grade prediction, a Random Forest classifier against an XGBoost classifier for academic risk detection, and SHAP (SHapley Additive exPlanations)-based explainability, validated through Leave-One-Course-Out (LOCO) cross-validation. Within this dataset, linear regression consistently matches or outperforms Random Forest in both scenarios (R2 = 0.857 with two assessments; R2 = 0.740 with one), explained by stable cohort dynamics—baseline grades, teaching continuity, group composition—that produce a linear temporal structure (Spearman ρ > 0.81) leaving little predictive return for ensemble complexity in this setting. For the passing class, the Random Forest classifier achieves F1 = 0.972 with high inter-cohort stability (LOCO F1 ∈ [0.944, 0.984]); for the minority at-risk class, it outperforms XGBoost (F1 = 0.69 vs. 0.57), a gap consistent with the benefit of explicit class-imbalance handling, though fully disentangling this from a possible ensemble-family effect is left for future work. The 2019/2020 cohort is statistically anomalous (Mann–Whitney U, p < 0.001), reflecting an exogenous shift in the grade-generating process under emergency evaluation rather than evidence against the linearity account under normal conditions. Simple, transparent models operating on routinely collected gradebook data deliver actionable early-warning signals within the digital competence of most practising teachers; group-level prediction additionally protects student identity by ensuring no individual is labelled at-risk, combining predictive utility with ethical design.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Applied System Innovation, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Bilgisayar Bilimi Uygulamaları
Computer Science ApplicationsComputer Science