I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   2 0 3 2 ~ 20 4 3   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 7 . i 3 . pp 203 2 - 20 4 3           2032     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   M ultif a cet ed  a pp ro a ch f o r anticipa ting lea rner  per forma nce  using  para meter  weig htag e and en sem ble alg o rithm  fusio n       Sh a bn a m   Ara   S J a ha g irda r,   T a nu j a   Ra m a cha nd ra ia h   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t e r   S c i e n c e   a n d   En g i n e e r i n g ,   U V C E,   B a n g a l o r e   U n i v e r si t y ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   29 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct   8 ,  202 4   Acc ep ted   Oct   28 ,   2 0 2 4       An ti c ip a ti n g   stu d e n t  p e rfo rm a n c e   h a s  g a rn e re d   sig n ifi c a n t   a tt e n ti o n   i n   e d u c a ti o n   re se a rc h   fo r  o ffe rin g   e a rly   in si g h ts t h a t  e n a b le t ime ly   i n t e rv e n ti o n s   a n d   p e rso n a li z e d   su p p o r t,   u l ti m a tely   imp ro v in g   stu d e n t  su c c e ss   a n d   re ten ti o n   ra tes .   Th is  re se a rc h   fo c u se s   o n   e n h a n c in g   t h e   a c c u ra c y   a n d   e ffi c ien c y   o f   stu d e n t   p e rf o rm a n c e   p re d icti o n   m o d e ls  b y   e m p l o y in g   a   h y b rid   e n se m b le   fra m e wo rk   th a t   in teg ra tes   we ig h ted   fe a tu re   se lec ti o n   wit h   m e t a - lea rn e r - b a se d   a p p ro a c h e s.  A  we ig h ted   f e a tu re   se lec ti o n   m e th o d   wa s  e m p lo y e d   to   p rio ri ti z e   th e   m o st  in f lu e n t ial  o f  t h e   2 3   p a ra m e ters   in   th e   d a tas e t,   e n h a n c i n g   p re d ictio n   a c c u ra c y   wh il e   re d u c in g   th e   c o m p u tati o n a l  b u rd e n .   Th e se   p a ra m e ters   we re   th e n   u se d   to   b u i ld   a   h y b r id   e n se m b le  m o d e l   b y   c o m b in i n g   b a se   lea rn e rs  with   m e ta - lea rn e rs,  sy ste m a ti c a ll y   tu n e d   u sin g   h y p e r p a ra m e ter   o p ti m iza ti o n .   Th is ap p ro a c h   a ime d   to   fu rt h e r  imp r o v e   p re d ictio n   a c c u ra c y   b y   fu sin g   m u lt i p le b a se   lea rn e rs,  lev e ra g in g   t h e   stre n g th s  o f  d iffere n t  a lg o rit h m s   fo r  m o re   a c c u ra te  p re d ictio n s.  Th e   p ro p o se d   h y b rid   m o d e l  wa s  v a li d a te d   a c ro ss   d iffere n t  fe a tu re s  se le c ted   b a se d   o n   fe a tu re   imp o rta n c e   u sin g   ra n d o m   fo re st  (RF ).   An   a c c u ra c y   o f  9 8 . 3 8 %   wa s  a c h iev e d   wh e n   a ll   2 3   fe a tu re s  we re   c o n sid e re d   a n d   a n   a c c u ra c y   o f  9 7 . 1 3   %   wa s  a c h iev e d   wh e n   t h e   to p   1 0   fe a tu re s  we re   u se d .   Th e   re se a rc h   h ig h li g h ts  th e   si g n ifi c a n c e   o f   e a rly   p re d ictio n   f o r  p ro m p t  i n terv e n ti o n   a n d   d e m o n stra tes   h o w  fe a tu re   we ig h ti n g   c a n   b o o st mo d e l  e ffica c y .   K ey w o r d s :   E n s em b le  alg o r ith m   Featu r e  im p o r tan ce   Me ta - lear n er   Par am eter   weig h tin g   Stu d en t p er f o r m an ce   p r e d ictio n   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sh ab n am   Ar a  S Jah ag ir d ar     Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   UVCE,   B an g alo r e  Un iv er s ity     B an g alo r e,   I n d ia     E m ail:  s h ab n am . jah ag i r d ar @ g m ail. co m         1.   I NT RO D UCT I O N   T h er e   h as  b ee n   a  tr em e n d o u s   g r o wth   in   t h e  ad o p tio n   o f   o n lin e  lear n in g   p latf o r m s   p r i m ar ily   d r iv e n   b y   th e  ea s e  o f   ac ce s s ib ilit y   to   th ese  co u r s es  an d   also   d u e  t o   th e  C OVI D - 19   p an d em ic.   W h ile  th is   s h if t  h as   g r ea tly   b en ef ited   s tu d en ts   a n d   f ac u lty   alik e ,   it  also   p r es en ts   ch allen g es  s u ch   as  m ain tain in g   lea r n er   en g ag em e n t  an d   m o tiv atio n   t h r o u g h o u t  th e  c o u r s e.   Hen ce   g ain in g   i n s ig h ts   in   to   f ac to r s   th at  af f ec t  lear n er s ’   p er f o r m an ce   a n d   p r o v id in g   ea r ly   in ter v e n tio n   is   r eq u ir e d   b y   ed u ca to r s   t o   id e n tify   th e   s tu d en ts   wh o   ar e   a t  r is k   o f   d r o p p in g   o u t o f   t h ese  co u r s es o r   u n d e r p er f o r m in g   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h e  liter atu r e  r ev iew  ex p lo r es   th e  ex is tin g   r esear ch   o n   p r ed ictiv e  m o d els  in   ed u ca tio n ,   f o cu s in g   o n   th e  ef f icac y   o f   p ar am eter   weig h in g   a n d   en s em b le   alg o r ith m s .   I t   ex am i n es  v ar io u s   s tu d ies   th at  h a v e  in v esti g ated   f ac to r s   in f lu en cin g   lear n er   p er f o r m an ce   an d   th e   s u cc ess   o f   ea r ly   in ter v en tio n   s tr ateg ies  in   o n lin e  lear n in g   en v ir o n m e n ts .   T h e  ap p licatio n   o f   v ar i o u s   class if ic atio n   m o d els  was  em p h asized   to   f o r ec ast  s tu d en t  p er f o r m an ce ,   h ig h lig h tin g   th e  im p o r tan ce   o f   f ea tu r e   s elec tio n   an d   t h e  in f lu en ce   o f   v ar io u s   attr ib u tes   o n   p r ed ictio n   ac cu r ac y   [ 3 ] .   T h e   in teg r atio n   o f   ex p lain ab le  ar tific ial  in tellig en ce   ( XAI )   was  ex p lo r ed   with   p r ed ictiv e  m o d els,   o f f e r in g   a  n o v el  p er s p ec tiv e   o n   h o w  th es e  tech n o lo g ies   ca n   n o t  o n ly   p r ed ict  o u tc o m es  b u t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu ltif a ce ted   a p p r o a c h   fo r   a n t icip a tin g   lea r n er p erfo r ma n ce   …  ( S h a b n a m  A r a   S   Ja h a g ir d a r )   2033   also   p r o v id e  ac tio n ab le  in s ig h ts   th r o u g h   p r escr ip tiv e  a n aly tics   [ 4 ] .   A  co m p ar ativ e  an aly s is   o f   d if f er en t  p r ed ictiv e  m o d els  was  p r o v id ed   in   th e  co n tex t  o f   p u b lic  s ch o o ls   in   B r az il,  u n d er s co r in g   th e  ef f ec tiv en ess   o f   en s em b l e  m eth o d s   in   im p r o v i n g   p r e d ictio n   ac c u r ac y   [ 5 ] .   A  s y s tem atic  r ev iew  was  co n d u cted   o f   p r ed ictiv e   m o d elin g   tech n iq u es,  id en tify in g   k ey   tr en d s   an d   ch allen g es   in   th e  f ield ,   p ar ticu lar ly   th e  v ar iab ilit y   in   m o d el   p er f o r m an ce   ac r o s s   d if f er en t  ed u ca tio n al  co n tex ts   [ 6 ] .   L astl y   in v esti g atio n   o f   th e  u s e  o f   m ac h in e  lear n in g   ( ML )   alg o r ith m s   f o r   f o r ec asti n g   s tu d en t  p e r f o r m an ce ,   d em o n s tr atin g   th at  m o d els  in co r p o r atin g   a  b r o ad e r   s et  o f   f ea tu r es,  in clu d in g   b eh av io r al  an d   d em o g r ap h ic  d ata,   ten d   to   y ield   m o r e  ac cu r at e  p r ed ict io n s   [ 7 ] .   C o llectiv ely ,   th ese  s tu d ies  u n d er s co r e  th e  p o ten tial  o f   p r e d i ctiv e  m o d elin g   in   ed u ca tio n ,   wh ile  also   p o in tin g   to   th e  n ee d   f o r   m o r e   s o p h is ticated   tech n iq u es,  s u ch   as  en s em b le  lear n in g   an d   XAI ,   to   en h an ce   m o d el   p er f o r m an ce   an d   u s ab ilit y   in   r ea l - wo r ld   ed u ca tio n al  s ettin g s .   T h e  in teg r atio n   o f   p r ed ictiv e  m o d elin g   in   ed u ca tio n al  en v ir o n m en ts   h as  g ar n er ed   s u b s tan tial  atten tio n   in   r ec en t  y ea r s ,   with   a  p a r ticu lar   f o cu s   o n   e n h an ci n g   m o d el  ac c u r ac y   th r o u g h   f e atu r e  s elec tio n   an d   p ar am eter   weig h tag e .   T h is   r ev i ew  s y n th esizes f in d in g s   f r o m   k ey   s tu d ies th at  h av e  em p lo y e d   th ese  m eth o d s   to   p r ed ict  ac ad em ic  p er f o r m an c e.   T h e  u s e  o f   m u ltis o u r ce ,   m u ltife atu r ed   b eh a v io r al  d ata  to   p r ed ict  ac ad em ic   p er f o r m an ce .   T h e  r esear ch er s   em p lo y ed   a n   en s em b le  o f   ML   alg o r ith m s   to   an al y ze   d ata  f r o m   v ar io u s   s o u r ce s ,   in clu d in g   s tu d en t  d e m o g r a p h i cs,  o n lin e  ac tiv ities ,   an d   p h y s ical  b eh av io r s .   T h e  s tu d y   f o u n d   th at  in co r p o r atin g   d iv er s e  f ea tu r es  f r o m   m u ltip le  s o u r ce s   s ig n if ican tly   im p r o v e s   th e  p r ed ictio n   ac cu r ac y   o f   a ca d em ic  o u tco m e.   T h is   h ig h lig h ts   th e   im p o r tan c e  o f   c o n s id er in g   a  wid e   r an g e  o f   f ea tu r es  wh en   d ev elo p in g   p r ed ictiv e  m o d els  in   ed u ca tio n   [ 8 ] .   I m p r o v in g   d r o p o u t   f o r ec asti n g   d u r in g   th e   C OVI D - 1 9   p a n d em ic  u s in g   f ea tu r e   s elec tio n   tech n iq u es a n d   a  m u ltil ay er   p e r ce p tr o n   n e u r al  n etwo r k   h as p r o v en   ef f ec ti v e  in   en h an cin g   m o d el  p er f o r m an ce ,   p ar ticu lar ly   i n   a   ch allen g i n g   co n tex t  lik e   a  p an d e m ic.   B y   ca r ef u lly   s elec tin g   th e  m o s t  r elev an t  f ea tu r es,  th e   ac cu r ac y   o f   d r o p o u t  p r e d ictio n s   was  s ig n if ican tly   im p r o v ed ,   u n d er s co r i n g   th e  ess en t ial  r o le  o f   f ea t u r e   s elec tio n   in   p r ed ictiv e  m o d elin g   [ 9 ] .   A  s y s tem atic  r ev iew  o f   ML   ap p licatio n s   in   d ete r m in in g   th e  attr ib u tes   th at  in f lu en ce   ac a d em ic  p e r f o r m a n ce   was  co n d u cted .   T h e  r ev iew  i d en tifie d   k e y   f ac to r s   s u ch   as   s o cio ec o n o m ic  s tatu s ,   atten d a n ce ,   an d   en g ag em e n t  as   cr itical  p r ed icto r s .   T h e  s tu d y   also   e m p h asized   th e  n ee d   f o r   m o r e  r esear ch   o n   th e  a p p li ca tio n   o f   f ea t u r e  s elec tio n   m et h o d s   to   r ef i n e  th ese  p r e d icto r s   f u r th er ,   s u g g esti n g   th at  a  f o cu s   o n   p ar a m eter   wei g h tag e  co u ld   y ield   ev en   m o r e  ac cu r ate  m o d els [ 1 0 ] .   T h e  ch allen g e  o f   im p r o v in g   tim e  co m p lex ity   an d   ac c u r ac y   in   ML   alg o r ith m s   was  ad d r ess ed   b y   s elec tin g   to p   ' k '   f ea tu r es  wit h   th e  h i g h est  weig h ts   f r o m   in tr icate   d atasets .   T h e  s tu d y   d em o n s tr ated   th at   f o cu s in g   o n   a  s m aller   s u b s et  o f   h ig h l y   weig h te d   f ea t u r es  ca n   r esu lt   in   n o tab le   en h a n c em en ts   in   b o th   th e   ef f icien cy   an d   p r ec is io n   o f   p r ed ictiv e  m o d els.   T h is   ap p r o ac h   is   p ar ticu lar ly   r elev an t  in   e d u ca tio n al  s ettin g s   wh er e  d atasets   ar e  o f ten   c o m p lex   an d   f ea t u r e - r ic h   [ 1 1 ] .   A  cr itical  f ea tu r e   s elec tio n   m eth o d   em p l o y in g   en s em b l e  m eta - b ased   m o d els  was  p r o p o s ed   to   p r ed ict  m u lticlas s   o u tco m es.  T h eir   s tu d y   s h o wed   th at   co m b in in g   m u ltip le  m o d els  an d   f o cu s in g   o n   cr itical  f ea tu r es  ca n   lead   t o   m o r e   ac c u r ate  p r ed ictio n s ,   p ar ticu lar ly   i n   s ce n ar io s   in v o l v in g   m u lticlas s   class if icat io n .   T h is   f in d i n g   is   c r u cial  f o r   e d u ca tio n al  c o n tex ts   wh er e  o u tco m es c an   b e  v ar ied   an d   co m p lex   [ 1 2 ] .   Var io u s   m ea s u r es  o f   f ea tu r e   im p o r tan ce   wer e  e v alu ated   to   ex p lain   class if icatio n   m o d els .   T h eir   r esear ch   h ig h lig h ted   th e  d if f er en ce s   in   h o w  d if f e r en t  alg o r ith m s   ass ess   f ea tu r e  i m p o r tan ce   a n d   th e   im p licatio n s   th is   h as  f o r   m o d el  in ter p r etab ilit y .   Un d e r s tan d in g   f ea t u r e  im p o r tan ce   is   ess en tial  f o r   ed u ca to r s   an d   p o licy m ak e r s   wh o   n ee d   to   in ter p r et   an d   ac t  o n   m o d e l  p r ed ictio n s   [ 1 3 ] .   A  f lex ib le   f ea tu r e   s elec tio n   ap p r o ac h   was  d e v elo p ed   f o r   p r ed ictin g   s tu d e n t  p er f o r m a n c e  in   o n lin e  c o u r s es.  T h eir   s tu d y   em p h asized   th e   n ee d   f o r   a d ap tab le  m eth o d s   th at  ca n   h a n d le  t h e  u n iq u e  c h allen g es  o f   o n lin e   ed u ca tio n .   B y   em p lo y in g   a   f lex ib le  f ea tu r e  s elec tio n   s tr ateg y ,   th e y   wer e   ab le   to   im p r o v e   th e   ac cu r ac y   o f   t h eir   p r ed ictiv e  m o d els,   d em o n s tr atin g   t h e  im p o r tan ce   o f   ad ap ta b ilit y   in   f ea tu r e  s elec tio n   [ 1 4 ] .   A  co m p r eh e n s iv e  s u r v e y   o f   f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u es  s p an n in g   o v er   m o r e   th an   two   d ec ad es  o f   r esear ch   was  p r o v id ed .   T h ey   h ig h lig h ted   th e  e v o lu tio n   o f   th ese  tech n iq u es  an d   th eir   in cr ea s in g   r elev an ce   in   ML   ap p licatio n s ,   in cl u d in g   e d u ca tio n al  d ata  m in in g .   T h e  s u r v ey   s u g g ested   th at  o n g o in g   ad v a n ce m en ts   in   f ea tu r e  s elec tio n   m eth o d s   will c o n tin u e  to   p lay   a  cr itical  r o le   in   en h an cin g   p r ed ictiv e  m o d e llin g   [ 1 5 ] .   An o th er   ex ten s iv e  r ev iew  f o cu s ed   o n   f ea tu r e  s elec tio n   ac r o s s   v ar io u s   f ield s   o f   ML .   T h eir   f i n d in g s   u n d er s co r e d   th e   im p o r tan ce   o f   f ea tu r e  s elec tio n   in   im p r o v in g   m o d el  ac cu r a cy   an d   r e d u cin g   co m p u tatio n al  co m p lex ity .   T h e  s tu d y   also   h ig h lig h ted   th e  n e ed   f o r   d o m ai n - s p ec if ic  f ea tu r e  s elec tio n   tech n iq u es,  p ar ticu lar ly   in   ed u ca tio n ,   wh er e  th e  r elev a n ce   o f   f ea tu r e s   ca n   v ar y   wid el y   [ 1 6 ] .   T ab le  1   s h o ws  co m p ar is o n   o f   tech n iq u es  f o r   lear n er s ’   p er f o r m an ce   p r ed ictio n .   Ov er all,   th e s e  s tu d ies   d em o n s tr ate  th e   s ig n if ican t  i m p ac t  th at  f ea tu r e  s elec tio n   a n d   p a r am eter   weig h tag e  ca n   h av e  o n   th e   ac cu r ac y   f ea tu r es,  r esear ch e r s   ca n   d e v elo p   m o r e   ac cu r ate   an d   in t er p r etab le  m o d els,  u ltima tely   lead in g   to   b etter   ed u ca tio n al  o u tco m es.  T h is   r ev iew  u n d er s co r es  th e  c r itical  r o le  th at  f ea tu r e  s elec tio n   an d   p a r am ete r   weig h tag e  p la y   in   en h an cin g   p r ed ictiv e  m o d elin g   ac cu r ac y   i n   ed u ca tio n al  c o n tex ts .   I t  also   h ig h lig h ts   th e   n ee d   f o r   co n tin u ed   r esear ch   in   th is   ar ea   to   r ef in e   th ese  tech n iq u es  f u r th er   an d   ap p l y   th em   to   a  b r o ad e r   r an g e  o f   ed u ca tio n al  s ce n ar io s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   2 0 3 2 - 20 4 3   2034   T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   tech n i q u es f o r   lea r n er s ’   p e r f o r m an c e  p r ed ictio n   A u t h o r   M e t h o d o l o g y   u se d   F o c u s  o f   r e s e a r c h   K e y   f i n d i n g s   Li mi t a t i o n s   R a y   e t   a l .   [ 1 7 ]   En se mb l e   met h o d s   a n d   d e e p   l e a r n i n g   mo d e l s   A c a d e mi c   p e r f o r m a n c e   p r e d i c t i o n   En se mb l e   met h o d s   i mp r o v e   a c c u r a c y   i n   p r e d i c t i n g   a c a d e m i c   p e r f o r m a n c e .   M o r e   d i v e r se   d a t a se t s  a r e   n e e d e d   f o r   b r o a d e r   a p p l i c a b i l i t y .   A f sh a r   e t   a l .   [ 1 8 ]   En se mb l e   o f   m e t a - l e a r n e r s   R a n k i n g   a n d   c o m b i n i n g   p r e d i c t i v e   mo d e l s   En se mb l e   t e c h n i q u e s   r e d u c e   p r e d i c t i o n   v a r i a n c e ,   i mp r o v i n g   o v e r a l l   p e r f o r ma n c e .   La c k   o f   l a b e l e d   d a t a   a f f e c t s   t h e   r o b u s t n e ss  o f   t h e   p r e d i c t i o n s.   Li   e t   a l .   [ 1 9 ]   I n t e l l i g e n t   f u z z y   r e g r e ss i o n   c l a ss i f i c a t i o n   ( I F R C )   mo d e l   w i t h   e n sem b l e   t e c h n i q u e s   P r e d i c t i n g   s t u d e n t   p e r f o r m a n c e   i n   m u si c   e d u c a t i o n   R o b u st   f r a mew o r k   p r o v i d e d   b y   e n s e mb l e   t e c h n i q u e s s i g n i f i c a n t l y   e n h a n c e s  p r e d i c t i o n   a c c u r a c y .   F o c u ses   sp e c i f i c a l l y   o n   mu si c   e d u c a t i o n ,   l i m i t i n g   i t s   g e n e r a l i z a b i l i t y .   N i y o g i s u b i z o   e t   a l .   [ 2 0 ]   Tw o - l a y e r   e n sem b l e   a p p r o a c h   u si n g   S t a c k e d   G e n e r a l i z a t i o n   P r e d i c t i n g   s t u d e n t   d r o p o u t   i n   u n i v e r s i t y   c l a ss e s   Th e   t w o - l a y e r   e n sem b l e   mo d e l   w i t h   st a c k e d   g e n e r a l i z a t i o n   a c c u r a t e l y   p r e d i c t s s t u d e n t   d r o p o u t .   Th e   mo d e l 's  c o mp l e x i t y   mi g h t   l i mi t   i t s  sca l a b i l i t y   t o   l a r g e r   d a t a s e t s   o r   d i f f e r e n t   e d u c a t i o n a l   c o n t e x t s.   A l su l a m i   e t   a l .   [ 2 1 ]   En se mb l e   t e c h n i q u e s   i n c l u d i n g   R F ,   X G B o o st ,   a n d   l i g h t   g r a d i e n t - b o o s t i n g   mac h i n e   ( Li g h t G B M )   mo d e l s   En h a n c i n g   t h e   p r e d i c t i o n   a c c u r a c y   o f   e - l e a r n i n g   s t u d e n t   p e r f o r m a n c e   Li g h t G B M   s h o w s   t h e   b e s t   p e r f o r m a n c e   i n   p r e d i c t i n g   e - l e a r n i n g   st u d e n t   o u t c o mes .   Th e   st u d y   i s  l i m i t e d   t o   a   sp e c i f i c   e - l e a r n i n g   p l a t f o r m ,   w h i c h   ma y   a f f e c t   t h e   g e n e r a l i z a b i l i t y   o f   t h e   r e su l t s.   Al - A meri  e t   a l .   [ 2 2 ]   En se mb l e   mo d e l   w i t h   mu l t i m e d i a - b a s e d   b i g   d a t a   A c a d e mi c   s u c c e ss  p r e d i c t i o n   u si n g   mu l t i m e d i a   d a t a   f r o m   l e a r n i n g   ma n a g e me n t   sy st e m (L M S )   En se mb l e   mo d e l   s h o w s   h i g h   a c c u r a c y   i n   p r e d i c t i n g   s t u d e n t   su c c e ss.   R e q u i r e s  a   l a r g e   a mo u n t   o f   m u l t i m e d i a   d a t a ,   w h i c h   ma y   n o t   a l w a y s  b e   a v a i l a b l e .   P e k   e t   a l .   [ 2 3 ]   M L  m o d e l s  i n c l u d i n g   R F ,   S V M ,   a n d   d e c i si o n   t r e e   ( D T)   I d e n t i f y i n g   a t - r i s k   st u d e n t s   a n d   mi n i mi z i n g   f a i l u r e   M L  t e c h n i q u e s   e f f e c t i v e l y   r e d u c e   st u d e n t   f a i l u r e   r a t e s   b y   e a r l y   i d e n t i f i c a t i o n ,   w i t h   R F   b e i n g   t h e   m o st   su c c e ssf u l .   Th e   st u d y   mi g h t   m i ss  f a c t o r s,  c a u si n g   i n a c c u r a t e   p r e d i c t i o n s .   Zh a n g   e t   a l .   [ 2 4 ]   En se mb l e   mo d e l   c o m b i n i n g   D T ,   R F ,   a n d   G B   P r e d i c t i n g   s t u d e n t   a c h i e v e me n t s   i n   l e a r n i n g   P o r t u g u e s e   En se mb l e   mo d e l s,  e sp e c i a l l y   g r a d i e n t   b o o s t i n g ,   e x c e l   i n   p r e d i c t i n g   a c h i e v e me n t s .   Th e   st u d y   i s  l i m i t e d   t o   l a n g u a g e   l e a r n i n g ,   w h i c h   may   l i mi t   t h e   g e n e r a l i z a b i l i t y   o f   t h e   f i n d i n g s   t o   o t h e r   su b j e c t s .   B a k y a l a k s h m i   e t   a l .   [ 2 5 ]   M u l t i - v i e w   d e e p   l e a r n i n g   w i t h   e n s e mb l e   t e c h n i q u e s   P r e d i c t i n g   s t u d e n t   p e r f o r m a n c e   a n d   i d e n t i f y i n g   h i g h - r i s k   st u d e n t s   M u l t i - v i e w   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h  i n c r e a s e s a c c u r a c y   i n   e a r l y   i d e n t i f i c a t i o n   o f   h i g h - r i sk   st u d e n t s.   Li mi t e d   t o   e d u c a t i o n a l   set t i n g s ,   ma y   n o t   a p p l y   t o   o t h e r   d o m a i n s.   Te o h   e t   a l .   [ 2 6 ]   En se mb l e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s  i n c l u d i n g   b a g g i n g ,   b o o st i n g ,   a n d   s t a c k i n g   P r e d i c t i n g   s t u d e n t   p e r f o r m a n c e   i n   v i d e o - b a s e d   l e a r n i n g   e n v i r o n m e n t   En se mb l e   l e a r n i n g   w i t h   B o o st i n g   i n c r e a ses   a c c u r a c y   i n   v i d e o - b a se d   p e r f o r m a n c e   p r e d i c t i o n .   Th e   st u d y   f o c u s e s s o l e l y   o n   v i d e o - b a s e d   l e a r n i n g ,   w h i c h   ma y   n o t   r e f l e c t   o t h e r   f o r ms  o f   l e a r n i n g .       T h e   liter atu r e  r e v iew  r ev ea ls   s ev er al  cr itical  g ap s   th at   r em ai n   u n a d d r ess ed   in   c u r r e n t  r esea r ch .   T h ese  g ap s   h ig h lig h t  o p p o r tu n ities   f o r   f u r t h er   ex p lo r atio n   t o   en h a n ce   th e  ac cu r ac y   an d   a p p lica b ilit y   o f   p r e d ictiv e  m o d els  in   e d u ca tio n .   Alth o u g h   th er e   h as  b ee n   s o m e   wo r k   t h at  h as  b ee n   d o n e  o n   th e  im p a ct  o f   f ac to r s   s u ch   as   s tu d en t  d em o g r ap h ics,  o n lin e  ac tiv ities   an d   lear n in g   s ty les  o n   s tu d en t  p e r f o r m an ce   p r e d i ctio n   b u t  th er e  is   a  lack   o f   in - d ep th   an aly s is   o n   h o w  th ese  f ac to r s   im p ac t  th e   p r ed ictio n   o u tco m e   o n   a n   in d iv id u al  b asis .   T h is   em p h asizes  th e  n ee d   f o r   m o r e  r esear ch   o n   th e   ap p licatio n   o f   f ea tu r e  s elec tio n   m eth o d s   to   r e f in e  th ese   p r ed icto r s   f u r th er ,   s u g g esti n g   t h at  a  f o cu s   o n   p a r am eter   weig h tag e  co u l d   y ield   e v en   m o r e  a cc u r ate  m o d els.   W h ile  en s em b le  tech n iq u es  h a v e  p r o v en   ef f e ctiv e  in   p r e d ictin g   s tu d en t  p e r f o r m an ce ,   th e r e  is   lim ited   o r   n o   r esear ch   o n   t h e  im p ac t   o f   co m b in in g   th ese  tech n iq u es  with   m eta - lear n er s .   T h e  p o ten tial  f o r   m eta - lear n er s   to   f u r th er   en h an ce   th e  p r ed ictiv e  p o wer   an d   r o b u s tn ess   o f   en s em b le  m o d els  r em ain s   u n d er ex p l o r ed ,   r ep r esen tin g   a  s ig n if ican t  g ap   in   th e  cu r r en t  liter atu r e.   T o   ad d r ess   th e  id en tifie d   g ap s   in   th e  liter atu r e,   o u r   r esear ch   f o cu s ed   o n   a  two - f o l d   ap p r o ac h .   Firstl y ,   we  co n d u cted   a  co m p r e h en s iv e  an aly s is   o f   th e  im p ac t  o f   u s in g   weig h ted   p ar am eter s   o n   s tu d en t  p er f o r m a n ce   with in   e n s em b le  p r ed ictio n   m o d els.  B y   in teg r atin g   th ese   v ar iab les  in to   th e  p r ed ictiv e  m o d els,  we  aim e d   to   en h a n ce   th e  in ter p r etab ilit y   o f   t h e  p r e d ictio n s   an d   p r o v id e   ac tio n ab le  in s ig h ts   th at  ca n   g u id e  m o r e  e f f ec tiv e  ed u ca tio n al  in ter v en tio n s .   Seco n d ly ,   we   ex p lo r ed   t h e  n o v el  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu ltif a ce ted   a p p r o a c h   fo r   a n t icip a tin g   lea r n er p erfo r ma n ce   …  ( S h a b n a m  A r a   S   Ja h a g ir d a r )   2035   in teg r atio n   o f   m eta - lea r n er s   with   en s em b le  tech n iq u es  to   in v esti g ate  th eir   p o ten tial  in   im p r o v i n g   p r e d ictio n   ac cu r ac y   an d   r o b u s tn ess .   T h is   in v o lv es  th e  d ev elo p m e n t  an d   test in g   o f   h y b r id   m o d els  th at  co m b in e  v ar io u s   en s em b le  m eth o d s   with   m eta - lear n er s ,   s u ch   as  s tack in g   an d   b len d in g .   Ou r   r esear ch   will  em p lo y   a  r ig o r o u s   ex p er im en tal  d esig n ,   u tili zin g   cr o s s - v alid atio n   tech n iq u es a n d   p er f o r m an ce   m etr ics to   ass ess   th e  ef f ec tiv en ess   o f   th ese  h y b r id   m o d els  co m p ar ed   to   tr ad itio n al  en s em b le  m eth o d s .   T h is   ap p r o ac h   n o t  o n ly   f ills   th e  ex is tin g   g ap s   b u t  also   co n tr ib u tes  to   th e  ad v an ce m en t   o f   p r ed ic tiv e  an aly tics   in   ed u ca tio n   b y   o f f er in g   m o r e   co m p r eh e n s iv e  an d   p o wer f u l  m o d els f o r   p r ed ictin g   s tu d en t  p er f o r m an ce .       2.   M E T H O D   2 . 1 .   Resea rc h  d esig n   T h is   r esear ch   u tili ze s   a  q u an ti tativ e  ap p r o ac h   t o   ex am i n e  th e  ef f ec tiv en ess   o f   p a r am eter   weig h tag e   an d   e n s em b le   alg o r ith m   f u s i o n   in   p r ed ictin g   lear n er   p er f o r m an ce .   T h e   r esear ch   m eth o d   in v o lv es  u tili zin g   h is to r ical  lear n er   d ata  to   d ev elo p   an d   v alid ate   p r e d ictiv e  m o d els.  E ac h   s tep   is   m eticu l o u s ly   d esig n e d   to   en s u r e  r o b u s tn ess   an d   ac cu r a cy   in   th e   p r ed ictiv e   m o d el.   T h e  p r o ce s s   wo r k f lo w  is   d e p icted   in   Fig u r e   1 ,   illu s tr atin g   th e  s eq u en tial  s te p s   f r o m   d ata  co llectio n   to   th e  f in al  p r ed ictio n   an d   ev a lu at io n .   T h e  wo r k f lo w   b eg in s   with   d ataset  ac q u is itio n   an d   p r ep r o ce s s in g ,   e n s u r in g   th e  d ata  is   clea n   a n d   ap p r o p r i ately   s tr u ctu r ed   f o r   an aly s is .   T h e  s tu d y   f o cu s es  o n   th e  id en tific atio n   an d   ev alu atio n   o f   k ey   f ea tu r es  in f lu en cin g   lear n er   p er f o r m an ce ,   em p l o y in g   s tat is tical  tech n iq u es  an d   ML   a lg o r ith m s .   T o   en s u r e  r o b u s t   m o d el  ev alu atio n ,   s tr atif ied   1 0 - f o l d   cr o s s - v alid at io n   was  ap p lied ,   an d   h y p er p ar am eter   tu n in g   was  co n d u cted   to   o p tim ize  m o d el   p er f o r m an ce .   T h e  en s em b le  m o d el,   b u ilt  u s in g   a  v o tin g   te ch n iq u e,   i n teg r ates  p r e d ictio n s   f r o m   m u ltip le  b ase  lear n er s ,   aim in g   to   im p r o v e  a cc u r ac y   an d   r eliab ilit y .   W e  p r o v id e  a  d etailed   e x p lan atio n   o f   ea ch   p h ase  o f   th e  m eth o d o l o g y ,   e n s u r in g   th at  ev er y   asp ec t  is   th o r o u g h ly   c o v er ed   to   f ac ilit ate  r ep licatio n   a n d   v alid atio n   o f   o u r   a p p r o ac h .           Fig u r e  1 .   Pro ce s s   f lo wch a r t       2 . 2 .   Da t a   Co llect io n   T h e  d ataset  u tili ze d   in   th is   s tu d y   was  co llected   f r o m   th e  G o v er n m en t   Po ly tech n ic   o f   Kar n atak a  s tate   an d   en co m p ass es  a  co m p r e h en s iv e  s et  o f   f ea tu r es  ai m ed   at  ca p tu r i n g   v a r io u s   asp ec ts   o f   lear n er s '  d em o g r a p h ics,  b eh a v io r ,   an d   p ar ticip atio n   o n   th e  o n lin e   p latf o r m .   A  s tr atif ied   s am p lin g   m eth o d   was  em p lo y ed   t o   en s u r e  d iv er s e  r ep r esen tatio n   ac r o s s   d if f er en t   p er f o r m an ce   lev els,  in co r p o r atin g   d ata  co llected   f r o m   b o th   L MS  an d   o f f lin e  s o u r ce s ,   r esu ltin g   i n   a  co m p r e h en s iv e  d ataset  co m p r is in g   1 , 0 0 2   s tu d e n t  r ec o r d s   with   2 3   d is tin ct  ch ar ac ter is tics .   T h is   r esear ch   ad o p ts   a  cr o s s - s ec tio n al  ap p r o ac h ,   u tili zin g   d ata  co llected   o v er   a  s in g le  ac ad em ic   y ea r   to   b u il d   an d   v alid ate   p r e d ictiv e  m o d els.  T h is   r ig o r o u s   d ata   co llecti o n   p r o ce s s   p r o v id es  a  s o lid   f o u n d atio n   f o r   t h e  s u b s eq u en t a n al y s is .   T h e  f ea tu r es  as in   T ab le  2   wer e  c o n s id er ed   f o r   an al y s is .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   2 0 3 2 - 20 4 3   2036   T ab le  2 .   Data s et  d escr ip tio n   A t t r i b u t e   D e scri p t i o n   S S LC   m e d i u m   o f   st u d y   M e d i u m  o f   s t u d y   i n   t h e   S e c o n d a r y   S c h o o l .   W e e k l y   l o g i n   f r e q u e n c y   Th e   n u m b e r   o f   t i m e s a   st u d e n t   l o g s   i n   p e r   w e e k .   D u r a t i o n   o f   o n l i n e   l e c t u r e   v i e w i n g   Th e   a v e r a g e   t i me   sp e n t   w a t c h i n g   o n l i n e   l e c t u r e s.   Ti me   S p e n t   o n   o n l i n e   a ssi g n me n t s   To t a l   t i me  sp e n t   o n   c o m p l e t i n g   o n l i n e   a ssi g n me n t s .   B a si c   c o m p u t e r   sk i l l s   P r o f i c i e n c y   i n   b a si c   c o m p u t e r   s k i l l s.   P h y s i c a l   a c t i v i t y   F r e q u e n c y   o f   e n g a g e me n t   i n   p h y s i c a l   a c t i v i t i e s .   R e si d i n g   r e g i o n   t y p e   Ty p e   o f   r e g i o n   w h e r e   t h e   st u d e n t   r e s i d e s.   F a mi l y   y e a r l y   i n c o me   A n n u a l   i n c o m e   o f   t h e   st u d e n t 's   f a mi l y .   D i e t   D i e t a r y   h a b i t s  o f   t h e   s t u d e n t s.   S l e e p   d u r a t i o n   A v e r a g e   d u r a t i o n   o f   sl e e p   p e r   d a y .   Li b r a r y   v i s i t s   F r e q u e n c y   o f   v i si t s  t o   t h e   l i b r a r y .   S martp h o n e   u sa g e   f o r   s t u d y   p u r p o ses   F r e q u e n c y   o f   u s i n g   a   s mart p h o n e   f o r   st u d y   p u r p o s e s.   P a r t i c i p a t i o n   i n   t e a m a c t i v i t i e s   o n l i n e   I n v o l v e m e n t   i n   c o l l a b o r a t i v e   t e a m a c t i v i t i e s  o n l i n e .   V i d e o   p a u s e   f r e q u e n c y   Th e   n u m b e r   o f   t i m e s a   st u d e n t   p a u s e s   v i d e o   w h i l e   w a t c h i n g   a   l e c t u r e .   F r e q u e n c y   o f   v i d e o   r e p e t i t i o n   H o w   o f t e n   s t u d e n t s re p e a t   t h e   v i d e o   l e c t u r e .   A c t i v i t i e s  c o m p l e t e d   P r o p o r t i o n   o f   a ss i g n e d   a c t i v i t i e s  c o m p l e t e d .   Le c t u r e s   w a t c h e d   Th e   p e r c e n t a g e   o f   t o t a l   l e c t u r e s wa t c h e d .   A c c e ss   t o   in t e r n e t   A v a i l a b i l i t y   o f   i n t e r n e t   c o n n e c t i v i t y .   Ea se  o f   o n l i n e   c o mm u n i c a t i o n   w i t h   t e a c h e r s   P e r c e i v e d   e a s e   o f   c o mm u n i c a t i o n   w i t h   t e a c h e r s  o n l i n e .   Lo g i n   t o   po r t a l   D o e s s t u d e n t s  l o g   i n   t o   p o r t a l   d a i l y .   En g a g e m e n t   i n   o n l i n e   f o r u ms   A c t i v e   p a r t i c i p a t i o n   i n   o n l i n e   d i s c u s si o n   f o r u ms.   P e r c e i v e d   Ea s e   o f   o n l i n e   l e a r n i n g   S t u d e n t   p e r c e p t i o n   o f   t h e   e a s e   o f   o n l i n e   l e a r n i n g .   I n t e r a c t i o n   w i t h   p e e r s  i n   o n l i n e   f o r u m s   Le v e l   o f   e n g a g e me n t   w i t h   p e e r s  i n   o n l i n e   f o r u ms .       2 . 3 .   Da t a   p re pro ce s s ing     Data   p r ep r o ce s s in g   is   a  p iv o tal  p h ase  in   th e  ML   p ip elin e,   cr u cial  f o r   en s u r in g   th e  d ataset's  q u ality   an d   r eliab ilit y   b e f o r e  m o d el  d ev elo p m en t.   I n   th is   s tu d y ,   a  r i g o r o u s   p r ep r o ce s s in g   ap p r o ac h   was  u n d er tak e n   to   ad d r ess   ch allen g es  s u ch   as  d at a  in co n s is ten cy ,   m is s in g   v alu e s ,   an d   class   im b alan ce s .   T o   h a n d le  m is s in g   d ata,   eig h t  r ec o r d s   with   s ig n if ican t   m is s in g   v alu es  wer e  eli m in a ted ,   wh ile  f o u r   r ec o r d s   with   p ar tial  m is s in g   d ata   wer e  co r r ec ted   u s in g   m ea n   im p u tatio n .   Fo r   ca teg o r ical  v ar iab les,  b o th   o r d in al  an d   lab el  en c o d in g   tech n iq u es  wer e  em p lo y e d .   Or d in al  en co d in g   was  ap p lied   to   f ea tu r es  with   an   in h er e n t  o r d er ,   s u c h   as  ' Fam il y   Yea r ly   I n co m e, '   ' Acc ess   to   I n ter n et, '   an d   ' Per ce iv ed   E ase  o f   On l in e  L ea r n in g , '   th er eb y   p r ese r v in g   t h e  n at u r al  r a n k in g   o f   th ese  ca teg o r ies.  C o n v er s ely ,   lab el   en co d in g   w as  u s ed   f o r   n o m in al   v ar ia b les  with o u t  in tr in s ic  o r d er ,   in cl u d in g   ' SS L C   Me d iu m   o f   Stu d y , '   ' R e s id in g   R eg io n   T y p e, '   'B asic  C o m p u ter   Sk ills , '   an d   ' Diet. '   Ad d itio n ally ,   th e  tar g et  v ar iab le  ' Gr ad e'   was o r d in ally   en c o d ed   t o   f ac il itate  th e  p r ed ictio n   task   b y   tr a n s f o r m in g   class   lab els in to   n u m er ical  v alu es.   T o   ad d r ess   class   im b alan ce ,   p ar ticu lar ly   wi th in   th e   ' Gr ad e'   clas s es,  r an d o m   o v er s am p lin g   was   im p lem en ted .   T h is   m eth o d   i n v o lv e d   r ep licatin g   i n s tan ce s   f r o m   t h e  m in o r ity   class es  t o   eq u alize   th e  class   d is tr ib u tio n ,   en s u r in g   ea c h   cl ass   co n tain ed   3 9 8   in s tan ce s .   T h is   s tep   was  cr itical  in   p r e v en tin g   m o d el  b ias   to war d s   th e  m ajo r ity   class   an d   p r o m o tin g   f air n ess   in   th e  tr ain in g   p r o ce s s .   T h e  f in al  p r e - p r o ce s s ed   d ataset,   in co r p o r atin g   b o th   o r d in al  an d   lab el  en co d in g ,   p r o v id ed   a  r o b u s t f o u n d atio n   f o r   b u ild i n g   a cc u r ate  an d   r eliab le   ML   m o d els.     2 . 4 .   Ana ly s is     2 . 4 . 1 .  P a ra m et er   weig ht a g e  c a lcula t io n   I n   th is   r esear ch ,   th e  R F  alg o r i th m   was  em p lo y ed   to   ass ig n   weig h ts   to   th e  2 3   f ea tu r es  co n s id er ed   f o r   p r ed ictin g   lear n er   p e r f o r m an c e.   R F  was  ch o s en   f o r   its   s tr o n g   p r e d ictiv e  ca p ab ilit ies  an d   its   ab ilit y   to   ev alu ate   th e  r ele v an ce   o f   ea ch   f ea tu r e   in   r elatio n   to   t h e  tar g et   v ar i ab le,   wh ich   was  th e   lear n e r s '  ‘G r ad e ’ .   T h is   d u al   f u n ctio n ality   o f   p r ed ictio n   a n d   f ea tu r e  im p o r tan ce   m ad e  it a   v alu ab le  to o l i n   th e  s tu d y .   -   T r ain in g   R F  cla s s if ier :  T h e  p r o ce s s   b eg an   with   th e   co n s tr u ctio n   o f   a  R F  m o d el  u s in g   th e  p r e - p r o ce s s ed   d ataset.   T h e  m o d el   co m p r is es  m u ltip le  DT ,   ea c h   tr ai n ed   o n   a  d if f er e n t  s u b s et  o f   th e  d ata  th r o u g h   b o o ts tr ap p in g ;  wh ile  r an d o m l y   s elec tin g   at  ea ch   s p lit,  a  s u b s et  o f   f ea tu r es  is   s e lecte d   to   p r o m o te  d iv er s ity   am o n g   th e  tr ee s .   T h is   ap p r o ac h   r ed u ce s   th e  lik elih o o d   o f   o v er f itti n g   an d   in cr ea s es  th e  g en er aliza b ilit y   o f   th e  m o d el.   Giv en   a  d ataset    =  {( ₁ ,  ₁) ,   ( ₂ ,  ₂ ) ,   …,   ( n ,  n )}   r ep r esen ted   in s tan ce s   wh er e  ᵢ   d e n o ted   f ea tu r e  v ec to r s   an d   ᵢ   s ig n if ie d   co r r esp o n d in g   lab els.,   we  f ir s t c o n s tr u ct  a  R F m o d el  F.   -   Featu r e  im p o r tan ce   ca lcu latio n : Fo r   ea ch   f ea tu r e  ⱼ   ( f o r   j=1 , 2   …. 2 3 ) ,   its   im p o r tan ce   s co r e   ⱼ  d eter m in ed   b ased   o n   th e   r ed u ctio n   in   im p u r ity   it c o n tr i b u tes ac r o s s   al l tr ee s   in   th e  f o r est as in   ( 1 ) .   T h e  f ea tu r e  im p o r tan ce   s co r e   o f   t h e  in d iv i d u al  p ar am ete r s   is   as sh o wn   in   Fig u r e  2 .     = 1 ∑ ∑   ( ) ∈ = 1   ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu ltif a ce ted   a p p r o a c h   fo r   a n t icip a tin g   lea r n er p erfo r ma n ce   …  ( S h a b n a m  A r a   S   Ja h a g ir d a r )   2037   W h er e  Δ I m p u r ity ( t)   is   th e  d ec r ea s e  in   im p u r ity   at  n o d e   t w h en   s p litt in g   o n   f ea tu r e  x j   an d   B   is   th e  n u m b er   o f   tr ee s   in   th e  f o r est.   -   Ass ig n in g   W eig h ts :  T h e  co m p u ted   weig h ts   w j   ar e  s u b s eq u en tly   in co r p o r ate d   in to   th e   e n s em b le  m o d el,   wh er e  th ey   in f lu e n ce   th e  p r e d i ctio n   p r o ce s s   b y   p r i o r itizin g   m o r e  in f lu e n tial f ea tu r es.  T h e  weig h ted   f ea tu r e  v ec to r   x w   f o r   an   o b s er v atio n   is   d ef in ed   as  in   ( 2 ) .   T h e  f in al  p r ed ictiv e  m o d el  th e n   o p er ates  o n   th ese  weig h ted   f ea tu r es,  e n h an cin g   b o th   ac cu r ac y   an d   in ter p r etab i lity   b y   ac co u n tin g   f o r   t h e  v ar y in g   im p o r tan ce   o f   ea ch   f ea tu r e.     x w  = {w 1 ⋅ x 1 ,   w 2 ⋅ x 2 , …, w p ⋅ x p }   ( 2 )     W h er e  p   is   th e  n u m b er   o f   p ar a m eter s .           Fig u r e  2 .   Featu r e   I m p o r tan ce   Sco r e       2 . 4 . 2 .  H y brid  ens em ble m o d el   I n   th is   s tu d y ,   we  im p le m en te d   a  m u lti - lev el  en s em b le  lear n in g   ap p r o ac h   as  d ep icted   in   Fig u r e  3 ,   wh er e  b ase  lear n er s   wer e  f ir s t  tr ain ed   in d ep e n d en tly ,   an d   th e ir   p r ed ictio n s   wer e  s u b s eq u en t ly   co m b in ed   u s in g   a  m eta - lear n er .   T h is   h ier ar ch i ca l  m o d el  s tr u ctu r e   is   d esig n e d   to   lev er ag e   th e  s tr en g th s   o f   d if f er en t  alg o r ith m s ,   r ed u cin g   th e  v a r ian ce   an d   b ia s   in h er en t  in   in d iv id u al  m o d e ls ,   an d   th er eb y   im p r o v in g   th e   o v er all  p r ed ictiv e   p er f o r m an ce .   T h e   en s em b le   p r ed ictio n   p r o ce s s   b eg a n   b y   s elec tin g   a  d i v er s e  s et  o f   b ase   lear n er s ,   ea ch   o f   wh ich   ca p tu r es  d if f e r en t  asp e cts  o f   th e  d ata  d is tr ib u tio n .   T h e  b ase  lear n er s   u s ed   in   th is   s tu d y   in clu d ed   K - n e a re st n e ig h b o rs  ( KNN) ,   R F,  SVM,   g r ad ien t b o o s tin g   ( GB ) ,   DT ,   an d   eXtr em e  g r ad ien t  b o o s t  ( XGB).           Fig u r e  3 .   E n s em b le  m o d el  with   v o tin g   ap p r o ac h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   2 0 3 2 - 20 4 3   2038   As  o u tlin ed   in   Alg o r ith m   1 ,   we  s elec ted   s ix   d iv er s e  b ase  lear n er s   to   ca p tu r e  d if f er en t  as p ec ts   o f   th e   d ata  d is tr ib u tio n .   E ac h   b ase   lear n er   was  tr ain ed   o n   th e   tr ain in g   d ataset  D train   an d   o p tim ized   th r o u g h   h y p er p ar am eter   t u n in g   u s in g   cr o s s - v alid atio n   to   m ax im iz e  in d iv id u al  p er f o r m an ce .   T h e  p r ed ictio n s   f r o m   ea ch   b ase  lear n e r   o n   a  h o ld - o u t  v alid atio n   s et  D val   wer e  s to r ed ,   f o r m in g   th e   b asis   o f   a   n ew  d ataset  D meta ,  wh er e  ea ch   p r ed ictio n   v ec to r   f r o m   th e  b ase  lear n er s   b ec o m es a   f ea tu r e.     Alg o r ith m   1 .   B ase  lear n er   tr ai n in g   Fo r  ea ch   ba se   le ar ne r   L i   where  i   ra ng es   fr om   1   to   6  (c or re sp on di ng   to   R F,   SV M,   KN N,   GB ,  XGB, and DT):   -   Train  L i   on the training dataset  D train .   -   Optimize  L i   by   tu ni ng   it s   hy pe r parameters  θ i   us in g   cr os s - validation  to   maxi mize  its  individual performance.    -   St or e  th e  tr ai ne d  mo de l   M i   al on g  wi th   it s   pr ed ic t io ns   on   a  ho ld - ou t   va li d at io n  se t  D val.   Collect  predictions  from  all  base  learners  on  D val   to   cr ea te   a  ne w  da ta se t   D meta ,  wh er e  ea ch   prediction vector from the base learners becomes a feature in  D meta .     T h e  s ec o n d   le v el  o f   th e   en s em b le  s tr u ctu r e ,   d escr ib ed   in   Alg o r ith m   2 ,   in v o lv es  a   m e ta - lear n er ,   wh ich   is   tr ain ed   o n   D meta   to   le ar n   th e  o p tim al  co m b in atio n   o f   th e  b ase  lear n er s ’   p r e d ictio n s .   I n   th is   s tu d y ,   we   ex p lo r ed   m u ltip le  alg o r ith m s   as  m eta - lear n er s ,   in clu d in g   R F,  SVM,   K NN,   G B ,   XG B ,   an d   DT ,   to   d eter m in e   wh ich   co m b i n atio n   wo u ld   y iel d   th e  b est p r e d ictiv e  p er f o r m a n ce .     Alg o r ith m   2 .   Me ta - lear n er   t r ain in g   Construct  the  meta  da ta set  D meta   as   de sc ri be d  in   al go ri th m  1,   wi th   e ac h  ob se rv at io n  representing the output from all base learners for a given input.   For each meta learner  M meta   (corresponding to RF, SVM, KNN, GB, XGB, DT):   -   Train  M meta   on  D meta   using the selected algorithm.    -   Th e  me ta   le ar ne r  le ar ns   a  fu nc ti on   f meta (x)   =  ∑   6 = 1   L i (x) ,   where  α i   ar e  th e   coefficients (weights) assigned to each base learner’s prediction  ( ) .   -   Optimize  α i   to   mi ni mi ze   pr ed ic ti on   er ro r,   ef f ec ti ve ly   fu si ng   th e  ba se   learners' predictions in a way that maximizes overall accuracy.     Hy p er p ar a m eter   tu n in g   was  s y s tem atica lly   ap p lied   to   b o t h   t h e  b ase  lear n e r s   an d   th e  m eta   lear n er s   to   en s u r e  o p tim al  p er f o r m a n ce   a cr o s s   th e  en s em b le.   Du r in g   t h e  h y p e r p ar am eter   t u n in g   f o r   th e  b ase  lear n er   a   g r id   s ea r ch   co m b in ed   with   k - f o ld   cr o s s - v alid atio n   was  em p lo y ed   f o r   ea ch   b ase  lear n e r   to   ex p lo r e   a  r a n g e  o f   h y p er p ar am eter   v alu es,  aim in g   to   m in im ize  cr o s s - v alid atio n   er r o r   an d   e n s u r e  t h at  ea ch   m o d el  was  n eith er   o v er f itti n g   n o r   u n d er f itti n g   t h e  d ata.   W h er e  as  in   t h e  ca s e  o f   m eta  lear n er s ,   h y p er p a r am eter s   wer e  tu n ed   t o   o p tim ize  th eir   ab ilit y   to   co m b in e  th e  b ase  lear n er s '   o u tp u ts   ef f ec tiv ely .   T h is   in clu d ed   tu n i n g   p ar am ete r s   s u ch   as  th e  d e p th   o f   t r ee s   in   R F  an d   DT ,   th e  m a r g in   p ar a m eter   ‘ C ’   in   SVM,   an d   th e   lear n i n g   r ate  in   GB   an d   XGB.   T h e  s p ec if ic  h y p er p ar am eter s   u s ed   f o r   ea ch   class if ier   ar e  d etailed   in   T ab le  3 ,   r ef lectin g   th e  ca r ef u l  tu n i n g   p r o ce s s   u n d er ta k en   to   ac h iev e  o p tim al  m o d el  p er f o r m an ce .       T ab le  3 .   Hy p er p ar a m eter   c o n f ig u r atio n   C l a s si f i e r s   H y p e r p a r a me t e r s   RF   ( n _ e st i ma t o r s= 1 0 0 ,   m a x _ d e p t h = 2 0 ,   m i n _ sam p l e s _ l e a f = 1 ,   mi n _ s a m p l e s_ s p l i t = 2 ,   r a n d o m_ s t a t e   =   4 2 ,   m a x _ f e a t u r e s='s q r t ' ,   c r i t e r i o n = ' g i n i ')   VM   ( C = 5 0 0 ,   k e r n e l = 'r b f ',  g a mm a = 1 0 0 ,   c l a ss_ w e i g h t = 'b a l a n c e d ',  p r o b a b i l i t y = Tr u e )   DT   ( max _ d e p t h = 2 0 ,   m i n _ sam p l e s _ sp l i t = 2 ,   m i n _ s a m p l e s _ l e a f = 1 ,   c r i t e r i o n = 'g i n i ',  r a n d o m _ s t a t e = 4 2 )   K N N   ( l e a f _ si z e = 1 0 ,   n _ n e i g h b o r s= 3 ,   w e i g h t s='d i st a n c e ')   GB   ( max _ d e p t h = 4 ,   n _ e s t i m a t o r s= 2 0 0 ,   su b sam p l e = 0 . 8 )   XGB   ( max _ d e p t h = 1 0 ,   c o l sam p l e _ b y t r e e = 0 . 6 ,   g a mm a = 0 . 1 ,   l e a r n i n g _ r a t e = 0 . 1 ,   n _ e st i m a t o r s= 2 0 0 ,   su b s a m p l e = 1 . 0 )   M e t a - Le a r n e r   ( e st i m a t o r s= b a s e _ l e a r n e r s,  v o t i n g = ' h a r d ')   {b a s e _ l e a r n e r s=  ( R F ,   S V M ,   D T ,   K N N ,   G B ,   X G B ) ,   met a _ l e a r n e r = ( b a s e _ mo d e l ) }       2 . 5 .   P er f o rma nce  e v a lua t i o n   T h e  ef f ec tiv e n ess   o f   th e  f u s ed   en s em b le  m o d el  was  ass ess e d   b y   c o m p a r in g   its   p er f o r m a n ce   ag ain s t   in d iv id u al  b ase  lear n er s   an d   s im p ler   en s em b le  m eth o d s .   E v alu atio n   m etr ics,  in cl u d in g   a cc u r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e  as  d e f in e d   in   ( 3 ) ,   ( 4 ) ,   ( 5 ) ,   an d   ( 6 ) ,   we r e  u s ed   to   p r o v i d e  a  th o r o u g h   ass es s m en t  o f   th e  m o d el' s   p er f o r m a n ce .   E ac h   c lass if ier   was  tr ain ed ,   test ed   o n   th e   test   s et,   an d   ev alu ate d   u s in g   t h ese  k ey   p er f o r m an ce   m etr ics.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu ltif a ce ted   a p p r o a c h   fo r   a n t icip a tin g   lea r n er p erfo r ma n ce   …  ( S h a b n a m  A r a   S   Ja h a g ir d a r )   2039   A cc u r a cy =       +           ( 3 )     P r ec is io n =           +       ( 4 )     R ec a ll=      +       ( 5 )     F1 - S co r e  =   2 ×    +           ( 6 )     2 . 6 .   I m ple m ent a t io n  d et a ils   T h e  ex p er im en ts   f o r   th is   r ese ar ch   wer e   co n d u cte d   u s in g   G o o g le   C o lab ,   a n   in te r ac tiv e  e n v ir o n m e n t  th at  p r o v id es  ac ce s s   to   p o we r f u l  co m p u tatio n al  r eso u r ce s .   T h e  im p lem e n tatio n   was  ca r r ied   o u t   in   Py th o n   3 . 1 0 . 1 2   ( 6 4 - b it),   lev e r ag in g   a  r an g e  o f   well - estab lis h ed   ML   lib r ar ies,  in clu d in g   s cik it - lear n ,   T en s o r Flo w,   an d   XGBo o s t.  T h ese  lib r ar ies  wer e  u tili ze d   f o r   task s   s u ch   as  d a ta  p r ep r o ce s s i n g ,   m o d el  t r ain i n g ,   h y p er p ar am eter   tu n in g ,   an d   ev alu atio n .   T h e  clo u d - b ased   en v ir o n m en t   o f   C o lab   f ac ilit ated   s ea m less   ex ec u tio n   o f   co m p u tatio n ally   in ten s iv e   p r o ce s s es,  allo win g   f o r   ef f icien t   h an d lin g   o f   lar g e  d atasets   an d   co m p lex   m o d els.   Fu r th er m o r e ,   th e  in teg r atio n   o f   C o lab   with   Go o g le  Dr iv e  en s u r ed   th e  s ec u r e  s to r ag e  an d   ea s y   ac ce s s   o f   ex p er im en tal  d ata ,   en ab lin g   r e p r o d u cib ilit y   an d   c o llab o r ativ e  r esear ch   ef f o r ts .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  r esu lts   o f   th is   s tu d y   ar e  p r esen ted   to   ass ess   th e  ef f ec tiv en ess   o f   t h e  weig h ted   p ar am ete r   ap p r o ac h   an d   th e   m eta - lear n er - en h an ce d   en s em b le  f r am ewo r k   in   p r e d ictin g   lea r n er   p er f o r m an ce .   T h e   f o llo win g   s ec tio n   d is cu s s es  th e  p er f o r m a n ce   im p r o v e m en t s ,   co m p ar e s   t h em   with   ex is tin g   m o d els .  I t   also   h ig h lig h ts   th e  im p o r tan ce   o f   t h ese  f in d in g s   in   t h e  b r o ad er   f i eld   o f   ed u ca tio n al  d ata   m in in g .     3 . 1 .   Resul t s   T h e  in tr o d u ctio n   o f   p ar am et er   weig h ts   s ig n if ican tly   im p r o v ed   th e  p e r f o r m an ce   o f   th e   en s em b le  m o d el.   As  ca n   b e  s ee n   in   T ab le  4 ,   t h e  e n s em b le  with o u t  p a r am eter   weig h ts ,   t h e  m o d el  ac h iev ed   a n   ac c u r ac y   o f   8 6 . 6 8 %,  with   a  p r ec is io n   o f   8 6 . 5 5 %  an d   a  r ec all  o f   8 6 . 4 5 %.  W h ile  th ese  m etr ics   wer e  ac ce p tab le,   ce r tain   f ea tu r es  co n tr i b u ted   litt le  to   t h e  o v e r all  p r e d ictio n   ac cu r ac y ,   lead in g   to   an   in co n s is ten t  p er f o r m an ce   ac r o s s   d if f er en t  s tu d e n t  g r o u p s .   Af te r   in tr o d u cin g   p ar am eter   weig h ts ,   d er iv ed   u s in g   R F  f ea tu r e   im p o r tan ce   s co r es,   th e  en s em b le  m o d el' s   ac cu r ac y   im p r o v ed   to   9 2 . 9 1 %   a  r ela tiv e  in cr ea s e  o f   7 . 2 %.  Pre cisi o n   an d   r ec all  a ls o   in cr ea s ed   to   9 2 . 5 9 %  an d   9 2 . 5 0 %,  r esp ec tiv ely ,   s h o wca s in g   th e  m o d el' s   en h an ce d   a b ilit y   to   co r r ec tly   id en tif y   at - r is k   s tu d en ts   with o u t  s ac r if icin g   r ec all.   T h e  weig h te d   en s em b le' s   F1 - s co r e  f u r th er   d em o n s tr ated   a   s ig n if ican t  im p r o v em en t,   in c r ea s in g   f r o m   8 6 . 3 0 %  to   9 2 . 1 6 %,  in d icatin g   th at  t h e  m o d el  b etter   b alan ce d   p r ec is io n   an d   r ec all.   T h e  r esu lts   o f   th e  f ea tu r e   s elec tio n   an d   m eta - lear n er   c o m p a r is o n   p r o v id e   v alu ab le   in s ig h t s   in to   th e   im p ac t  o f   r e d u cin g   th e   n u m b e r   o f   f ea t u r es  an d   in te g r atin g   m eta - lear n er s   with in   an   en s e m b le  f r a m ewo r k .   Fo r   th is   we  d iv id ed   th e  to tal  s et  o f   f ea tu r es  in to   g r o u p s   o f   5 ,   1 0 ,   1 5 ,   2 0 ,   a n d   all  2 3 ,   to   o b s er v e   h o w  co m p u tatio n al   ef f icien cy   a n d   m o d el  p er f o r m an ce   ar e  a f f ec ted .   Fu r th er m o r e,   we  ev alu ated   ea ch   b ase  al g o r ith m   R F,   SVM,   KNN,   GB ,   XGB,  an d   DT   as  p o ten tial  m eta - lear n e r s ,   r ev ea l in g   wh ich   c o m b in atio n   o f   b as e  lear n er   a n d   m eta - lear n er   d eliv er e d   th e  m o s t  ac cu r ate  p r ed ictio n s   wh ile  m ain tain in g   co m p u tatio n al  ef f icie n cy .   T h e  f o llo win g   r esu lts   d em o n s tr ate  th e  s u p er i o r ity   o f   h y b r id   en s em b le  with   m eta  lear n er s   o v e r   th e  b asic e n s em b le  ap p r o ac h .     Fig u r e  4   illu s tr ates  a  c o m p ar is o n   b etwe en   m eta  an d   b asic  en s em b le  m o d el  f o r   t o p   ‘ 5 ’   an d   ‘ 1 0 ’   f ea t u r es.  As  s h o wn   in   Fig u r e   4 ( a )   th e   b asic   en s em b le   wh en   co m p a r ed   with   th e   h y b r id   m eta - lear n er   e n s em b le  f o r   t h e  to p   5   p ar am eter s   r e v ea ls   a  s ig n if ica n t  ac cu r ac y   im p r o v e m en t.  T h e  R F   an d   K N N   h y b r id s   s h o w   th e  h ig h est  g ai n s ,   ac h iev in g   9 2 . 7 3 %  ac cu r ac y   v er s u s   7 3 . 7 1 %   f o r   th e  b asic  en s em b le.   Similar ly ,   we  ca n   s ee   in   F ig u r e  4 ( b ) ,   f o r   th e  to p   1 0   p a r am eter s ,   th e  h y b r id   a p p r o ac h   co n tin u es  to   o u tp er f o r m ,   with   XGB   an d   S VM   h y b r id s   d eliv e r in g   th e  m o s t  n o t ab le  im p r o v em e n ts   with   ac cu r ac ies  o f   9 7 . 1 3 %  as  co m p ar ed   to   7 9 . 7 6 %  o f   th e  b asic  en s em b le   ap p r o ac h .       T ab le  4 .   Per f o r m an ce   co m p a r is o n   b etwe en   weig h ted   an d   n o n - weig h ted   e n s em b le  m o d els   M e t r i c   N o n - w e i g h t e d   e n se mb l e   W e i g h t e d   e n s e m b l e   I mp r o v e m e n t   ( %)   A c c u r a c y   8 6 . 6 8 %   9 2 . 9 1 %   7 . 2 %   P r e c i s i o n   8 6 . 5 5 %   9 2 . 5 9 %   6 . 9 %   R e c a l l   8 6 . 4 5 %   9 2 . 5 0 %   7 . 0 %   F1 - S c o r e   8 6 . 3 0 %   9 2 . 1 6 %   6 . 8 %     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 2 5 :   2 0 3 2 - 20 4 3   2040       ( a)   ( b )     Fig u r e  4 .   Me ta  v s   b asic e n s em b le  co m p ar is o n   ( a)   c o m p ar is o n   o f   to p   5   f ea tu r es  an d   ( b )   co m p ar is o n   o f   to p     1 0   f ea tu r es       Fig u r e  5   d ep icts   a  co m p ar is o n   b etwe en   m eta  an d   b asic  en s em b le  m o d el  f o r   to p   ‘ 1 5 ’   an d   ‘ 2 0 ’   f ea tu r es.  Fig u r e  5 ( a)   s h o ws   th e  ca s e  f o r   to p   1 5   p ar am ete r s ,   th e  h y b r id   e n s em b le  ap p r o ac h   m ain tain s   its   ad v an tag e,   with   th e   G B   an d   R F   h y b r id s   ac h iev in g   th e   m o s t  s ig n if ican t  ac cu r ac y   g ai n s ,   r ea ch in g   9 6 . 7 7 %   an d   9 6 . 5 9 % ,   co m p ar ed   to   7 7 . 8 9 %  f o r   t h e  b asic  e n s em b le.   As  th e  p ar am eter   s et  in cr ea s es  to   2 0   as  s ee n   in     F ig u r e  5 ( b ) ,   th e  tr e n d   p er s is ts ,   with   GB   an d   S VM   h y b r id s   co n tin u in g   to   o u tp e r f o r m   th e  b ase  en s em b le,   d eliv er in g   ac c u r ac ies o f   9 7 . 0 4 % a n d   9 7 . 0 1 %   v er s u s   7 9 . 6 0 %.   Fig u r e  6   d is p lay s   two   c o m p ar is o n s   b etwe en   m eta  a n d   b asic  en s em b le  m o d el  f o r   to p   ‘ 2 3 ’   an d   th eir   ex ec u tio n   tim e.   As  ca n   b e  s ee n   in   Fig u r e  6 ( a )   f o r   t h e  f u ll  s et  o f   2 3   p ar am eter s ,   th e  h y b r id   m eta - lear n er   m o d els  ag ain   o u ts h in e  t h e  b asic  en s em b le  a p p r o ac h .   T h e  G B   an d   S VM   h y b r i d s   s tan d   o u t,   ac h i ev in g   ac cu r ac ies  o f   9 8 . 38 %,  co m p a r ed   to   8 6 . 6 8 %   f o r   th e  b asic  en s em b le.   Ov er all,   ac r o s s   all  p ar am eter   s ets,  th e  h y b r id   m eta - m o d el  c o n s is ten tly   d eliv e r ed   f ar   s u p er io r   p er f o r m an ce ,   h ig h li g h tin g   its   ef f ec tiv en ess   in   en h an cin g   p r ed ictio n   ac cu r ac y   co m p ar ed   to   th e  b asic  en s em b le  m o d el.   T h e  g r a p h   in   Fig u r e  6 ( b )   illu s tr ates   h o w  r ed u cin g   th e  f ea tu r e  co u n t th r o u g h   weig h te d   f ea tu r e  s elec tio n   s ig n if ican tly   d ec r ea s es c o m p u tatio n al  tim e  f o r   all   alg o r ith m s .   Fo r   in s tan c e,   th e   tim e  d r o p s   f r o m   3 7 . 6 5   s ec o n d s   with   2 3   f ea tu r es  t o   2 9 . 3 5   s ec o n d s   with   1 0   f ea tu r es,  h ig h lig h tin g   th e   ef f i cien cy   o f   u s in g   f ewe r ,   m o r e  r elev an t  p ar am eter s   in   ac ce le r atin g   th e  p r e d ictio n   p r o ce s s .           ( a)   ( b )     Fig u r e  5 .   Me ta  v s   b asic e n s em b le  co m p ar is o n   ( a)   c o m p ar is o n   o f   to p   1 5   f ea tu r es  a n d   ( b )   co m p ar is o n   o f   to p     2 0   f ea tu r es     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu ltif a ce ted   a p p r o a c h   fo r   a n t icip a tin g   lea r n er p erfo r ma n ce   …  ( S h a b n a m  A r a   S   Ja h a g ir d a r )   2041       ( a)   ( b )     Fig u r e  6 .   Per f o r m an c e  an d   ex ec u tio n   tim e  co m p ar is o n   o f   m eta  an d   b asic e n s em b le  m o d el s   ( a)   m eta  v s   b asic  en s em b le  co m p a r is o n   f o r   2 3   f ea tu r es  an d   ( b )   co m p ar is o n   o f   ex ec u tio n   tim e       3 . 2 .   Dis cus s io ns   T h e  weig h ted   p a r am eter   ap p r o ac h   em p lo y ed   in   th is   s tu d y   p r o v id ed   a  s u b s tan tial  im p r o v e m en t  o v er   th e  tr ad itio n al   n o n - weig h ted   en s em b le   m o d els.   T h is   is   c lear ly   ev id e n t  with   th e   n o n - weig h ted   en s em b le  m o d el' s   ac cu r ac y   o f   8 6 . 6 8 %   c o m p ar ed   to   with   th e   weig h ted   en s em b le' s   ac cu r ac y   o f   9 2 . 9 1 %.  B u ild in g   o n   th e   f o u n d atio n   o f   weig h ted   p ar a m eter s ,   th e  in teg r atio n   o f   h y b r id   m eta - lear n e r s   f u r th er   b o o s ted   th e  m o d el' s   p er f o r m an ce   as  co m p a r ed   to   t h e  b asic  en s em b le  ap p r o ac h .  Fo r   in s tan ce ,   wh en   u tili zin g   t h e  to p   5   p ar am eter s ,   th e  h y b r id   m o d el  s h o wed   a  c o n s id er ab le  ac c u r ac y   in cr ea s e ,   with   R F  an d   K NN   h y b r id s   ac h iev in g   9 2 . 7 3 %,  co m p ar ed   to   th e   b asic  en s em b le' s   7 3 . 71 %.  T h is   tr en d   p e r s is ts   ev en   with   lar g er   p ar am et er   s ets,  s u ch   as  2 3   p ar am eter s ,   wh e r e  h y b r id   m o d els  r ea ch e d   a n   im p r ess iv e   9 8 . 38 %,  f u r th e r   r ein f o r cin g   th e   s u p er io r   p er f o r m an ce   o f   th e  h y b r id   e n s em b le .   An o th er   n o tab le   b en e f i t  o f   ass ig n in g   weig h ts   to   f ea t u r es  is   th e  ab ilit y   to   r ed u ce   th e  ex ec u tio n   tim e  b y   p r io r itizin g   th e  k ey   f ea t u r es.  Fo r   in s tan ce ,   as  s ee n   in   F ig u r e  6 ( b ) ,   SVM  t ak es  2 9 . 3 5   s ec o n d s   f o r   ex ec u tio n   u n d er   1 0   f ea tu r e  s ets ,  wh er ea s   th e  s am e   m o d el  tak es  3 7 . 6 5   s ec o n d s   f o r   a  f u ll   f ea tu r e  s et  o f   2 3   p ar am eter s .   W h en   we  lo o k   at  th e  ac cu r ac y   p o in t  o f   v iew,   th e  SVM   m o d el  g iv es  an   ac cu r ac y   o f   9 7 . 1 3 %  f o r   th e  1 0 - f ea tu r e   s et  wh ich   m ar g in ally   in cr ea s es  to   9 8 . 3 8 %  f o r   2 3 -   f ea tu r e  s et.   B u t  th er e  i s   2 1 . 2 4 % in c r ea s e  in   ex ec u tio n   tim e  with   n o   s ig n if ican t  g ain   i n   ac cu r ac y   lev els.   W h en   co m p a r ed   t o   p r io r   s tu d ies,  th is   r esear ch   p r esen ts   n o tab le   im p r o v em e n ts .   Fo r   ex am p le,   r esear ch er s   in   [ 1 7 ] ,  [2 1]   e x p lo r ed   e n s em b le  tech n iq u es  f o r   ac ad em ic  p er f o r m an ce   p r ed ictio n ,   y et  th ei r   ap p r o ac h es  d id   n o t  f u lly   in te g r ate  th e  m eta - lear n i n g   lay er .   T h is   s tu d y ' s   h y b r id   m eth o d   with   b o th   b ase  an d   m eta  lear n er s   en h an ce s   m o d el   ac cu r ac y   b ey o n d   th ese  tr ad itio n al  en s em b le s .   Mo r eo v er ,   N i y o g i s u b i z o   e t   a l .   [ 2 0 ]   in tr o d u ce d   a   two - lay e r   e n s em b le  f o r   d r o p o u t   p r e d ictio n ,   wh ich   alig n s   with   th e   s tack ed   g e n er aliza tio n   u s ed   in   th is   s tu d y .   Ho wev er ,   th e  in cl u s io n   o f   p a r am eter   weig h tin g ,   as  in   th is   r esear ch ,   ad d s   an   ad d itio n al  lay er   o f   p r ec is io n ,   r e d u cin g   co m p u tati o n al  co s ts   wh ile  m ain tain in g   h ig h   ac cu r ac y ,   m a k in g   it  a  m o r e  ef f icien t  an d   s ca lab le  s o lu tio n .   Desp ite  th e s e  s tr en g th s ,   a  lim itatio n   o f   th e  s tu d y   lies   in   th e  ab s en ce   o f   lo n g itu d i n al  d ata,   wh ich   co u ld   f u r t h er   v alid ate  t h e  m o d el’ s   p er f o r m an ce   o v er   m u ltip le  ac ad em ic  y ea r s .   T h e  p u r p o s e  o f   t h is   wo r k   was  to   im p r o v e  th e  p r ed icti v e  p o wer   o f   ML   m o d els  f o r   s tu d en t  p er f o r m an ce   b y   in teg r atin g   w eig h ted   p ar am eter s   an d   a   h y b r id   en s em b le   with   m eta - lear n er s .  T h e  r esu lts   o f   th is   s tu d y   clea r ly   d em o n s tr at e  th e  ef f ec tiv en ess   o f   em p lo y in g   weig h ted   f ea t u r es  in   im p r o v in g   p r e d ictio n   ac cu r ac y .   B y   ass ig n in g   weig h ts   to   f ea tu r es  b ased   o n   th ei r   im p o r tan ce ,   th e  m o d el  f o c u s ed   m o r e  o n   th e   p ar am eter s   th at  h a d   th e   m o s t  s ig n if ican t  im p ac t  o n   s tu d en t   p er f o r m an ce .   T h i s   ap p r o ac h   r ed u ce d   n o is e  f r o m   less   r elev an t  f ea tu r es,  r esu lti n g   in   en h a n ce d   ac c u r ac y   ac r o s s   all  m o d els.  Mo r e o v er ,   th e  u s e  o f   weig h ted   f ea tu r es  n o t  o n ly   im p r o v ed   p r ed ictiv e  p er f o r m a n ce   b u t   also   allo wed   f o r   m o r e  c o m p u tatio n al  ef f icien c y .   B y   r ed u cin g   th e  f ea t u r e   s et  f r o m   2 3   to   s m aller ,   h ig h - im p ac t  s u b s ets  ( s u ch   as  th e   to p   5   o r   1 0   f ea t u r es),   th e   co m p u tatio n al  tim e  was  s ig n if ican tly   r ed u ce d   wh ile  m a in tain in g   h ig h   ac cu r ac y .   T h e  h y b r id   e n s em b le   ap p r o ac h ,   wh ich   in co r p o r ates   m eta - lear n er s   p r o v id ed   an   a d d itio n al  lay e r   o f   im p r o v em e n t  o v er   tr ad itio n al   en s em b le  m o d els.  T h is   m eth o d   b en ef ite d   f r o m   th e  d iv er s ity   an d   c o m p lem e n tar y   s tr en g th s   o f   m u ltip le  b ase   lear n er s ,   im p r o v in g   th e  m o d el's  g en er aliza tio n   an d   p r e d i ctiv e  p o wer .   H y b r id   en s em b les  with   weig h ted   f ea tu r es  co n s is ten t ly   o u tp er f o r m ed   b asic  en s em b les,  d em o n s tr atin g   th eir   s u p er io r ity   in   tack lin g   co m p lex ,   non - lin ea r   r elatio n s h ip s   with in   th e  d ata.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.