A Hybrid ANFIS-Gradient Boosting Frameworks for Predicting Advanced Mathematics Student Performance

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 31

فایل این مقاله در 21 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJFS-22-6_010

تاریخ نمایه سازی: 16 دی 1404

چکیده مقاله:

This paper presents a new hybrid prediction framework for evaluating student performance in advanced mathematics, thus overcoming the inherent constraints of classic Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS). To improve predictive accuracy and model interpretability, our method combines ANFIS with advanced gradient boosting techniques, namely XGBoost and LightGBM. The proposed framework integrates fuzzy logic for input space partitioning with localized gradient boosting models as rule outcomes, effectively merging the interpretability of fuzzy systems with the strong non-linear modeling capabilities of machine learning. Comprehensive assessment reveals that both the ANFIS-XGBoost and ANFIS-LightGBM models substantially exceed the traditional ANFIS in various performance parameters. Feature selection, informed by SHAP analysis and XGBoost feature importance metrics, pinpointed essential predictors including the quality of previous mathematics education and core course grades. Enhancements in regression measures further highlight the effectiveness of the hybrid methodology. The findings indicate that the suggested framework provides a reliable and effective alternative for educational institutions to forecast student success, guide focused interventions, and enhance learning outcomes in advanced mathematical fields.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

Mahnaz Zarei

Department of Mathematics, CT. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.

Mohammad Sadegh Asgari

Department of Mathematics, CT. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.

Naser Ghafoori Adl

Department of Mathematics, CT. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • A. Abdi, A. Zandipayam, Prediction of academic performance based on ...
  • ۲۰۲۱.۹۰۲۰۰۳۰[۴] A. Alshanqiti, A. Namoun, Predicting student performance and its ...
  • T. J. V. Ark, E. Liebtag, N. McClennen, The power ...
  • R. S. J. D. Baker, K. Yacef, The state of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.edurev.۲۰۱۵.۰۱.۰۰۲[۸] P. Chakurkar, D. Vora, An integrated deep learning and ...
  • ۲۲۱۱۱/ijfs.۲۰۲۵.۵۲۱۳۷.۹۲۶۸[۹] T. Chen, C. Guestrin, XGBoost: A scalable tree boosting ...
  • ۲۰۲۰.۱۷۷۸۶۴۰[۱۵] J. Friedman, Greedy function approximation: A gradient boosting machine, ...
  • org/۱۰.۱۰۱۶/j.lindif.۲۰۱۶.۰۷.۰۱۲[۱۷] M. S. Hagger, K. Hamilton, Grit and self-discipline as ...
  • ۲۰۲۱.۸۳.۲۷۲.۲۸۰[۲۰] J. S. R. Jang, ANFIS: Adaptive-network-based fuzzy inference system, ...
  • D. Ko¸c, A. N. El¸ci, The effect of mathematical modeling ...
  • M. Priyadharshini, B. Vanathi, Enhance data security with efficient anomaly ...
  • T. S´anchez, R. Gilar-Corbi, J. L. Castej´on, J. Vidal, J. ...
  • org/۱۰.۳۳۸۹/fpsyg.۲۰۲۰.۰۰۲۳۳[۳۶] T. Shen, Y. Zhang, A performance prediction model for ...
  • C. Wang, L. Chang, T. Liu, Predicting student performance in ...
  • نمایش کامل مراجع