luận văn hay đại học sư phạm mô hình hệ thống E Learning các hệ thống tổ chức thi, kiểm tra và đánh giá kiến thức phân tích ưu nhược điểm của các hệ thống và đề xuất một hệ thống tối ưu.

luận văn hay đại học sư phạm mô hình hệ thống E Learning, các hệ thống tổ chức thi, kiểm tra và đánh giá kiến thức; phân tích ưu nhược điểm của các hệ thống và đề xuất một hệ thống tối ưu 1.1 Thực trạng và những vấn đề đặt ra Hiện nay, việc đưa các ứng dụng công nghệ thông tin vào trong quá trình dạy học nói riêng và quá trình giáo dục nói chung đã và đang trở thành một nhu cầu tất yếu của xã hội hiện đại. Ứng dụng công nghệ thông tin giúp việc dạy và học diễn ra dễ dàng, trực quan và mang lại nhiều hiệu quả tích cực. E Learning là một phương tiện cũng là một giải pháp hữu hiệu giải quyết nhu cầu học tập và giao tiếp chung của cả cộng đồng và nhu cầu cụ thể của từng cá nhân. Những lợi ích mà E Learning mang lại cho con người là rất lớn như: giúp người dạy và người học rút ngắn được khoảng cách về địa lý, tiết kiệm thời gian và chi phí đi lại phục vụ cho việc tham gia lớp học thực tế, hơn nữa còn giải quyết được các khó khăn liên quan đến việc tổ chức lớp học (thời gian, địa điểm diễn tổ chức lớp học, giáo viên…). Nói tóm lại, E Learning mang lại cơ hội học tập và tiếp cận tri thức lớn hơn cho học sinh. Hiện nay, trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng các công cụ E Learning rất phổ biến, tuy nhiên chưa thực sự hoàn thiện. Liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài, đã có công trình và hệ thống ứng dụng như sau: Xét một số hệ thống E Learning phổ biến trên thế giới như: eLecta Live, IntoWeb, Virtual Blackboard, Moodle, và trang học trực tuyến Hocmai.vn của Việt Nam với khóa luận (E Learning FIT) với các tiêu chí cụ thể gồm: chia sẻ tài liệu học tập sống, bảng tương tác thông minh giữa giáo viên với học sinh, hệ thống kiểm tra đánh giá, hệ thống xây dựng dựa trên nền tảng Web, quá trình giảng dạy tương tác theo phương pháp conference giữa học sinh với giáo viên và với các bạn khác trong lớp học ta thu được kết quả ở bảng 1.1: Bảng 1.1: So sánh một số hệ thống E Learning phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới Sản phẩm Chia sẻ tài liệu giảng sống Bảng tương tác theo thời gian thực Hệ thống kiểm tra đánh giá Dựa trên nền tảng Web Giảng dạy tương tác theo phương pháp conference eLecta Live v v IntoWeb v v Virtual Blackboard v v v Moodle v v v Hocmai.vn v v v v Khóa luận ( E – Learning FIT ) v v v v v Từ kết quả khảo sát cho thấy hầu hết các hệ thống E Learning hiện nay vẫn chưa hoàn thiện và thiếu xót ở một mặt nào đó, kiến cho người dùng chưa thực sự hài lòng khi sử dụng và làm cho quá trình dạy và học chưa có được kết quả tốt nhất. 1.2 Phương hướng giải quyết Với ý tưởng xây dựng một hệ thống E Learning kế thừa các tính năng hữu ích từ các hệ thống trước đó và tích hợp thêm nhiều chức năng mới nhằm đem lại sự tiện lợi và thỏa mãn thu cầu của người dùng. Khóa luận đặt ra những mục tiêu hướng tới xây dựng E Learning FIT như một lớp học thông minh có thể thực hiện: Quá trình dạy và học giữa giáo viên và học sinh được diễn ra trong thời gian thực. Giáo viên upload trước các tài liệu liên quan đến nội dung bài học đề học sinh download về tìm hiểu và tham khảo trước. Học sinh theo dõi giáo viên giảng bài thông qua bảng tương tác diễn ra trong thời gian thực. Học sinh xem trước các slide của bài giảng. Ghi lại và lưu trữ quá trình giảng dạy của giáo viên dưới dạng video. Học sinh và giáo viên có thể trao đổi với nhau thông qua các thiết bị hỗ trợ như voice, Webcam, camera… Giữa các học sinh trong lớp có thể tiến hành thảo luận, trao đổi nhóm. Hệ thống đánh giá kết quả học tập của học sinh thông qua các bài kiểm tra. Quá trình làm bài kiểm tra của học sinh diễn ra dưới sự giám sát của giáo viên. Mặc dù là giảng dạy thông qua các kênh giao tiếp từ xa nhưng hệ thống mới sẽ đem lại môi trường giảng dạy và học tập tốt nhất cho người dùng như một lớp học thực tế : Ngôn ngữ giao tiếp tự nhiên: vì quá trình giảng dạy diễn ra trong thời gian thực nên giáo viên vẫn sử dụng các phương tiện là ngôn ngữ nói và viết kết hợp với các giáo cụ trực quan như slide bài giảng, video, các công cụ học tập thí nghiệm khác đối với ngành học khoa học tự nhiên…để thể hiện nội dung bài giảng. Nội dung bài giảng sẽ được truyền tải đến người học một các trân thực nhờ sự hỗ trợ của các thiết bị như loa, video, voice, camera… Kết hợp giảng dạy với quản lý lớp học. Đảm bảo chất lượng dạy học: dù là học trực tuyến nhưng giáo viên vẫn có thể biết được chất lượng giảng dạy bằng cách đưa ra các câu hỏi tương tác trực tiếp cho học sinh trong quá trình học. Bên cạnh đó, học sinh cũng có thể gửi những thắc mắc, phản hồi về nội dung bài học cho giáo viên để giáo viên giải thích lại.   CHƯƠNG 2 MÔ TẢ TỔNG THỂ HỆ THỐNG  Chương 2 mô tả toàn cảnh hệ thống, các yêu cầu về công nghệ ứng dụng, kỹ thuật lập trình trong quá trình phát triển và cài đặt hệ thống. Sự phát triển như vũ bão của Internet đã biến cả thế giới rộng lớn thành một ngôi làng nhỏ bé, khoảng cách địa lý không còn là trở ngại để cho mọi người trên khắp thế giới có thể nhìn thấy nhau, giao tiếp, truyền đạt thông tin cho nhau. Trong những năm gần đây khái niệm về mạng xã hội và số lượng người dùng tham gia mạng xã hội như Facebook, Twitter hay Google + … ra tăng chóng mặt và có tác động sâu vào đời sống con người. Ban đầu tưởng chừng như khái niệm mạng xã hội không liên quan đến Elearing. Nhưng nếu biết cách ứng dụng và phát triển mô hình mạng xã hội theo hướng giáo dục ta sẽ xây dựng được một hệ thống đào tạo trực tuyến thu hút được số lượng lớn người quan tâm đặc biệt là đối với lứa tuổi học sinh, sinh viên. Ngoài ra một ý tưởng nữa là tổ chức E Learning trong thời gian thực. Tức là tổ chức đào tạo theo mô hình lớp học thông minh. Lớp học thông minh, diễn ra trong môi trường ảo, học sinh và giáo viên giao tiếp với nhau thông qua các thiết bị truyền thông được kết nối mạng. Lớp học thông minh khác với lớp học thực tế là người dạy và người học không cần phải ở cùng một địa điểm mà quá trình dạy và học vẫn diễn ra bình thường như lớp học thực tế. Bên cạnh đó, với sự hỗ trợ của công nghệ quá trình giảng bài của giáo viên có thể được ghi lại và lưu trữ, giúp cho học sinh xem lại để hiểu bài tốt hơn. Để tham gia vào lớp học thông minh như vậy đòi hỏi, học sinh và giáo viên phải tự trang bị các phương tiện hỗ trợ như: máy tính cá nhân, camera, voice … nhằm đem lại chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất. Hiện trạng, các hệ thống đào tạo trực tuyến thường bị đánh giá thấp trong việc kiểm tra chất lượng học và tiếp thu bài của học sinh. Nhưng đối với mô hình lớp học thông minh diễn ra trong thời gian thực có tính chất tương tác cao giữa người dạy và người học, giáo viên có thể trực tiếp đưa ra các câu hỏi phản ứng nhanh yêu cầu học sinh trả lời ngay trong quá trình giảng dạy. Đồng thời, sau mỗi bài học hoặc trong quá trình học, giáo viên có thể thiết kế các bài kiểm tra dưới hình thức trắc nghiệm. Học sinh sẽ làm bài kiểm tra dưới sự giám sát của giáo viên (thông qua hỗ trợ hình ảnh từ camera) để đảm bảo tính khách quan và trung thực. Đối với mô hình lớp học thông minh, lớp học có thể được mở rộng với số lượng học sinh lớn hơn chứ không phải là tương tác theo hình thức 1 thầy, 1 trò. Quá trình giảng dạy sẽ diễn ra dưới dạng “conference” giữa học sinh với giáo viên và giữa học sinh với nhau, trong đó giáo viên đóng vai trò chủ đạo dẫn dắt toàn bộ hoạt động của lớp học. 2.1 Mô tả hệ thống Hệ thống đào tạo và đánh giá tương tác theo thời gian thực (E – Learning FIT) hướng tới hai đối tượng chính tham gia vào các lớp học thông minh gồm giáo viên và học sinh. Để tham gia vào hệ thống người dùng phải đăng ký một tài khoản (account). Người dùng sử dụng tài khoản đó để đăng nhập vào hệ thống. Hệ thống sẽ quản lý người dùng thông qua các thông tin cá nhân được khai báo khi đăng ký account. Đồng thời, người dùng cũng có thể cập nhật hoặc chỉnh sửa các thông tin cá nhân của mình. Hệ thống bao gồm nhiều lớp học thuộc nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau. Mỗi lớp học có thể được tạo ra bởi bất cứ người dùng nào, và mặc định người tạo ra lớp học đóng vai trò là giáo viên của chính lớp học đó. Khi tạo lớp học người dùng chú ý đến tên gọi cho lớp học đó, bởi tên gọi của lớp học sẽ trở thành từ khóa để các User khác trong hệ thống có thể tìm kiếm một các dễ dàng. Đối với đối tượng người dùng muốn tham gia vào một lớp học bất kỳ có thể tìm kiếm lớp học đó thông từ khóa liên quan đến tên lớp học. Sau đó, người dùng phải gửi yêu cầu tham gia lớp học đến giáo viên quản lý lớp học đó. Giáo viên khi nhận được yêu cầu muốn tham gia lớp học từ người dùng khác có thể chấp nhận hoặc từ chối yêu cầu. Ngoài ra giáo viên còn có thể gửi yêu cầu mời tham gia lớp học đến các User khác và đợi phản hồi từ các User đó. Người dùng khi được chấp nhận hoặc chấp nhận tham gia lớp học do một người khác tạo ra, sẽ đóng vai trò là học sinh trong lớp học đó. Giáo viên đóng vai trò chính trong lớp học, giáo viên là người quyết định đến nội dung bài học, thời khóa biểu, lịch kiểm tra. Tất cả thông tin về lớp học sẽ được giáo viên mô tả đầy đủ, học sinh có thể theo dõi các thông tin đó bằng cách truy cập vào lớp học. Theo thời khóa biểu giáo viên sắp xếp, đến giờ học học sinh phải chuẩn bị các đồ dùng, thiết bị học tập cần thiết sau đó ngồi trước máy tính có kết nối Internet và trang bị voice, Webcam để sẵn sàng tham gia vào lớp học. Để tạo điều kiện cho học sinh có thể chuẩn bị tốt cho nội dung bài học, giáo viên có thể upload các tài liệu liên quan lên hệ thống. Học sinh có thể vào lớp học và download về tham khảo trước. Quá trình dạy và học diễn ra tương tác trong thời gian thực, mặc dù có khoảng cách về địa lý nhưng học sinh và giáo viên có thể nhìn thấy nhau, giao tiếp với nhau như ở trong lớp học thực tế. Giáo viên tiến hành hoạt động giảng dạy, học sinh tiếp thu kiến thức từ nhiều kênh thông tin gồm: bài giảng trực tiếp từ giáo viên, các video, slide bài giảng …Trong quá trình học, nếu có thắc mắc học sinh có thể hỏi trực tiếp giáo viên và ngược lại giáo viên có thể kiểm tra mức độ hiểu bài của học sinh bằng những câu hỏi phản ứng nhanh, yêu cầu học sinh trả lời ngay. Nội dung bài giảng còn có thể được giáo viên biểu diễn thông qua bảng tương tác thông minh. Giáo viên sẽ trình bày một số kiến thức trên bảng đó và chia sẻ nội dung bảng cho học sinh. Trong lớp học, không chỉ có hoạt động giao tiếp giữa giáo viên với học sinh, mà còn có cả hoạt động trao đổi bài và tranh luận giữa học sinh với nhau. Người dùng đóng vai trò là học sinh trong lớp học có thể quan sát được những người cùng tham gia lớp học với mình. Hình thức tổ chức lớp học giống như một cuộc hội thảo trực tuyến “conference” mà giáo viên đóng vai trò chính. Về kiểm tra, đánh giá: trong quá trình học, giáo viên thiết kế các bài kiểm tra, sắp xếp lịch kiểm tra và thông báo cho học sinh. Học sinh làm bài kiểm tra dưới sự giám sát của giáo viên thông qua hình ảnh từ camera phía client của học sinh truyền tải đến giáo viên để đảm bảo tính trung thực Người dùng tham gia hệ thống có thể tạo các chủ đề thảo luận, người tạo chủ đề sẽ đóng vai trò là tác giả có quyền quản lý về mặt nội dung chủ đề và thêm hoặc block người dùng tham gia chủ đề. Các User khác khi được tham gia chủ đề cũng có quyền thêm User cùng theo dõi chủ đề, từ chối theo dõi chủ đề. Người dùng cũng có thể tạo các blog viết về một vấn đề nào đó, tác giả của blog có quyền cho phép ai sẽ được xem và bình luận về blog của mình. Trong giáo dục hình thức học nhóm là một phương pháp tích cực phát huy hiệu quả tốt trong thực tế. Người dùng bất kỳ có thể tạo các nhóm, để cùng nhau bài luận, chia sẻ về các bài học và các vấn đề liên quan. Nhóm trưởng là người tạo nhóm có thể chỉnh sửa, xóa nhóm được tạo, gửi yêu cầu người dùng khác tham gia nhóm hoặc chấp nhận yêu cầu tham gia nhóm. Kế thừa tư tưởng của mô hình mạng xã hội, người dùng tham gia hệ thống này có thể theo dõi và giao tiếp với người dùng khác bằng kết bạn. Để kết bạn với một người dùng bất kỳ, đầu tiên phải tìm kiếm người dùng đó trong hệ thống, sau đó gửi yêu cầu kết bạn đến người dùng đó và đợi phản hồi. Người dùng bất kỳ, nhận được yêu cầu kết bạn từ một người khác có thể xem thông tin cá nhân của người đó và quyết định đồng ý hoặc từ chối kết bạn. Sau khi kết bạn, vì bất kỳ một lý do gì, người dùng cũng có thể hủy kết bạn. Người dùng có thể trông thấy trạng thái của tất cả các User trong danh sách bạn bè và có thể chat với bất kỳ bạn bè nào đang online. Hệ thống sẽ được vận hành và quản lý bởi người quản trị, admin hệ thống sẽ tác động vào cơ sở dữ liệu để quản lý người dùng, quản lý trạng thái (block unblock) của các chủ đề, bài kiểm tra, nhóm, blog. 2.2 Kỹ thuật công nghệ 2.2.1 Hệ điều hành và trình duyệt Web Hệ thống được xây dựng chạy trên hệ điều hành Window, Ubuntu hoặc Linux. Hệ thống đào tạo và đánh giá tương tác trong thời gian thực có thể chạy được trên các trình duyệt Web: Google Chrome, Mozilla FireFox 1.0 trở lên và Internet Explorer 5.0 trở lên. Lưu ý: Vì hệ thống được phát triển trên cơ sở các công cụ đều là mã nguồn mở (Xampp, ngôn ngữ PHP, MySQL, Red5 Server, Java server Tomcat ) nên cài trên hệ điều hành mã nguồn mở như Ubuntu sẽ dễ dàng, thuận tiện, và tính đồng nhất cao hơn. 2.2.2 Các phần mềm hỗ trợ phát triển hệ thống a. Xampp Xampp là một bộ công cụ mã nguồn mở dùng để tạo Server ảo hỗ trợ trong lập trình PHP. Xampp là một gói phần mềm tích hợp sẵn server Apache, MySQL server, FTP Server, Mail server, PHP, Tomcat server (từ bản 1.8.1). Bên cạnh đó Xampp còn hỗ trợ công cụ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL bằng PhpMyAdmin và nhiều tiện ích khác. Hình 2.1: Bảng điểu khiển của Xampp b. NetBeans IDE NetBeans IDE là một công cụ hỗ trợ lập trình đa ngôn ngữ. Đây cũng là một phần mềm mã nguồn mở dễ dàng sử dụng. Trong quá trình phát triển hệ thống đào tạo và đánh giá tương tác theo thời gian thực chủ yếu bằng ngôn ngữ PHP, chúng ta có thể cài đặt NetBeans IDE for PHP development nhỏ gọn hơn bản đa ngôn ngữ. Hình 2.2: Giao diện lập trình ngôn ngữ PHP bằng NetBeans IDE 7.2.1 Ngoài NetBeans IDE ra còn có một số phần mềm hỗ trợ lập trình PHP như PHP Designer, Notepad++, Adobe Dreamweaver … c. Red5 Server Để hiện thực hóa tính tương tác giữa các thành viên trong lớp học (giữa giáo viên với học sinh, giữa các học sinh với nhau) giải pháp đưa ra sử dụng một Server Media như một thư viện các ứng dụng Flash hỗ trợ các chức năng đa phương tiện diễn ra trong thời gian thực. Hầu hết các hệ thống hiện nay đều sử dụng server media là Adobe Flash Server, tuy nhiên server Adobe Flash là một phần mềm độc quyền, sẽ làm phát sinh nhiều chi phí khi vận hành hệ thống. Vì vậy nên chọn Red5 Server là một máy chủ Flash RTMP mã nguồn mở được viết bằng ngôn ngữ Java hỗ trợ các dịch vụ hoàn toàn miễn phí như: Streaming audiovideo (FLVMP3) là dịch vụ truyền tải trực tiếp dữ liệu dạng âm thanh, hình ảnh thu được từ các thiết bị như Voice chat, camera có định dạng file .mp3 và .flv giữa các client được kết nối Internet thông qua sự điều phối của một Server media mà trong trường hợp này chính là Red5 Server. Recording client streaming (FLV) tức là ghi nhớ và lưu trữ lại các dữ liệu dạng âm thanh, hình ảnh… đã từng được truyền tải giữa các client chỉ hỗ trợ file có định dạng .flv . Live streaming publishing – đây là dịch vụ xuất dữ liệu dạng âm thanh, hình ảnh, video trực tiếp. Shared Objects – là dịch vụ chia sẻ dữ liệu giữa các client. Remoting – điều khiển và kết nối từ xa. Red5 server khi hoạt động có thể chiếm dụng một số Port mặc định là 5080, 8088, 1935, 9035. Server Red5 có thể cài đặt và hoạt động tốt trên các hệ điều hành mã nguồn mở như Ubuntu, Linux hoặc trên hệ điều hành Window. Khi cài đặt trên Window thông thường mặc định port cho Red5 là cổng 5080. Do Red5 được viết bằng ngôn ngữ Java nên cần có trước khi cài đặt server Red5 cần cài đặt trước đó một máy chủ chạy Java chính là Tomcat Server. Tomcat sẽ đóng vai trò triển khai các ứng dụng của Red5. Vì hệ thống phát triển bằng ngôn ngữ PHP trên Xampp nên ta có thể cài phiên bản Xampp hỗ trợ cả Tomcat server. Hình 2.3: Server Tomcat d. Eclipse Eclipse là phần mềm được sử dụng phổ biến để viết các chương trình bằng ngôn ngữ lập trình Java. Sở dĩ, cần dùng Eclipse trong quá trình xây dựng hệ thống này là vì hệ thống có phần kết nối với các ứng dụng Red5 application được viết bằng ngôn ngữ Java để thực hiện các chức năng đa phương tiện tương tác trong thời gian thực. Hình 2.4 : Eclipse dùng để phát triển ứng dụng Java 2.2.3 Yêu cầu phần cứng Để có thể tiến hành cài đặt và truy cập sử dụng hệ thống với vai trò như là học sinh và giáo viên thì cần có sự hỗ trợ phần cứng cần thiết bao gồm các thiết bị sau: Máy tính được kết nối Internet. Các thiết bị âm thanh : Mircophone, headphone . Các thiết bị hỗ trợ hình ảnh : Camera, Webcam.