BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN LỘC THẮNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ NGHIÊP VỤ Ở CÁC TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ Chuyên ngành: Lý luận phương pháp dạy học LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM KỸ THUẬT Chuyên sâu: Sư phạm Kỹ thuật Điện tử NGƢỜI HƢỚNG DẪN PGS-TS NGÔ TỨ THÀNH Hà Nội, tháng năm 2016 MỤC LỤC Trang DANH MỤC BẢNG , BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ .7 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 10 Giả thuyết khoa học .11 Nhiệm vụ nghiên cứu .11 Bố cục đề tài 11 Chƣơng Tổng quan điện toán đám mây giáo dục 13 1.1 Một số khái niệm kiến trúc điện toán đám mây 13 1.2 Kiến trúc mơ hình giáo dục dịch vụ (EAAS) 15 1.2.1 Chức kiến trúc EaaS 15 1.2.2 Các dịch vụ kiến trúc EaaS 16 1.2.3 Nhiệm vụ thành viên chuyển giáo dục truyền thống sang giáo dục đám mây 19 1.3 Các sản phẩm khoa học công bố ứng dụng điện toán đám mây lĩnh vực giáo dục 19 1.3.1 Cloud-based storage (Lưu trữ dựa đám mây) 19 1.3.2 Virtual Hands-on Laboratories (VHLs) -Phịng thí nghiệm ảo 20 1.3.3 Software as a Service (SaaS) : Phần mềm hoạt động dịch vụ 21 1.3.4 Platform as a Service (PaaS) : tảng dịch vụ 21 1.3.5 Infrastructure as a Service (IaaS) : Cơ sở hạ tầng dịch vụ 22 1.4 Kiến trúc e-learning dựa điện toán đám mây 23 1.4.1 Kiến trúc 23 1.4.2 Lợi ích từ kiến trúc e-learning đám mây 25 1.5 Mơ hình kiến trúc điện tốn đám mây giáo dục 26 1.5.1 Lý phải xây dựng hệ thống giáo dục tảng điện tốn đám mây 26 1.5.2 Mơ hình kiến trúc điện toán đám mây giáo dục [4] 29 Chƣơng 2: Công nghệ AppEngine Google 32 2.1 Nền tảng dịch vụ Google App Engine [5] 32 2.1.1 Giới thiệu 32 2.1.2 Kiến trúc hoạt động 33 2.1.3 Các thành phần chức 35 2.1.3.1 Môi trường thực thi (runtime environment) 35 2.1.3.2 Các file server tĩnh (static file servers) 36 2.1.3.3 Kho liệu (datastore) 36 2.1 3.4 Các dịch vụ (services) 38 2.1.3.5 Tài khoản Google (google accounts) 39 2.1.3.6 Các cơng cụ lập trình (programming tools) 39 2.4 Hạn chế App Engine 41 2.5 Các dịch vụ Google App Engine 41 2.6 Google Cloud SQL Google Cloud Storage 42 2.6.1 Google Cloud SQL 42 2.6.2 Google Cloud Storage 44 Chƣơng 3:Phân tích thiết kế,xây dựng hệ thống chia sẻ file 47 3.1 Mô tả 47 3.2 Mơ hình hóa yêu cầu 47 3.2.1 Các actor hệ thống 47 3.2.2 Đặc tả ca sử dụng (Usecases) 48 3.2.2.1 Biểu usecase 48 3.2.2.2 Usecase 1: Gửi file cho lớp 49 3.2.2.3 Usecase 2:Quản lý lớp 51 3.2.2.5 Usecase 4: Sinh viên xin gia nhập lớp 54 3.2.2.6 Usecase 5: Download tài liệu 55 3.2.2.7 Usecase 6: SV gửi 57 3.2.2.8 sinh viên 58 3.2.2.9 Usecase 8: Khá sinh viên 59 3.3 Phân tích hệ thống 60 3.3.1 Usecase Gửi file cho lớp 60 3.3.3 61 3.3.4 Sinh viên xin gia nhập lớp 62 3.3.5 Sinh viên download 3.3.6 Sinh viên gửi liệu 62 tập 63 3.3.7 Sinh viên 63 3.3.8 Sinh viên 64 3.4 Thiết kế hệ thống 64 3.4.1 Thiết kế lớp thực thể 64 3.4.2 Thiết kế lớp tầng DataAccess 65 3.4.4 thành phần 66 3.4.5 triển khai 66 3.4.6 Thiết kế thuật toán upload download file 67 3.4.6.1 Upload file 67 3.4.6.2 Download file 67 3.4.7 Thiết kế sở liệu 68 3.4.7.1 File giảng 68 3.4.7.2 Giảng viên 69 3.4.7.3 Sinh viên 70 3.4.7.4 Khách 70 3.4.7.5 Lớp học 71 3.4.7.6 Đăng 71 3.4.7.7 Bài tập 72 3.4.7.8 Yêu cầu nhập lớp 73 3.4.7.9 File tập 73 3.4.7.10 Bài giảng lớp 75 3.4.8 Thiết kế giao diện 75 3.5.2 Kết nhận qua phương pháp chuyên gia 85 3.5.2.1 Đối tượng khảo sát lấy ý kiến .85 3.5.2.2 Nội dung khảo sát .86 3.5.2.3 Kết khảo sát 86 3.5.3 Kết đạt 87 TỔNG KẾT 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 LỜI CẢM ƠN Viện sư phạm kỹ thuật, Viện thành luận văn Đặc biệt, với lòng biết ơn sâu sắc, tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo cao học Sư phạm kỹ thuật khóa 2013B tạo điều kiện, giúp đỡ, cộng tác, động viên, chia sẻ để tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp bạn đọc để luận văn hoàn thiện Tác giả xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Lộc Thắng LỜI CAM ĐOAN nghiên thể phương tiện thông tin Hà nội, tháng 03 năm 2016 Học viên Nguyễn Lộc Thắng DANH MỤC BẢNG , BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1: Kiến trúc điện toán đám mây 14 Hình 2: Thành phần điện toán đám mây 14 Hình 3: Kiến trúc EaaS 18 Hình 4: Kiến trúc hệ thống e-learning dựa “mây” 23 Hình 5: Mơ hình sử dụng dịch vụ kiến trúc e-learning đám mây 24 Hình Chế độ tương tác kiến trúc e-learning đám mây 26 Hình Năm thành phần biến đổi Giáo dục 27 Hình 8a & 8b: Mơ hình kiến trúc điện tốn đám mây giáo dục 30 Hình Kiến trúc hoạt động Google App Engine 33 Hình 10: Các API Google App Engine 41 Cloud SQL 43 Hình 12: Thao tác Cloud SQL 44 sử dụng 48 Bảng 3.2.2.2: Gửi file cho lớp .49 Bảng 3.2.2.3:Quản lớp 51 nộp 53 Bảng 3.2.2.5:Sinh viên xin gia nhập lớp 54 Bảng 3.2.2.6:Download Bảng 3.2.2.7:Sinh viên gửi liệu 55 57 sinh viên 58 sinh viên 59 cho lớp 60 61 nộp 61 nhập lớp 62 liệu 62 gửi 63 sinh viên .63 sinh viên 64 thực thể 64 tầng DataAccess 65 gói 65 phần 66 triển khai 66 3.4.6.1:Upload file 67 3.4.6.2:Download file 67 liệu 68 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày mơ hình giáo dục truyền thống dường lạc hậu đứng trước thách thức phải thay đổi Với bùng nổ khoa học công nghệ, thông tin cung cấp nhiều từ nhiều trực tuyến với đời nhiều nhà cung cấp dịch vụ Nhiệm vụ đặt để người học tiếp khác nhau.Xây dựng hệ thống sử dụng sở giáo dục cách ảo hóa tài nguyên, liệu nguyên để giải toán sử dụng tài nguyên sẵn có.Nhờ ảo hóa, cung cấp để người dùng linh hoạt thử nghiệm với cơng nghệ cao có mà giúp người dùng dễ dàng tiếp cận với tài nguyên sẵn có Điện biết đến cách mạng thứ ba sau máy tính internet Cụ thể điện liệu phân tán nhiệm vụ phân tán nhiều máy tính khơng phải máy nội hay máy chủ xa Nói cách máy tính cá nhân, điện thoại di động thiết bị khác, điện tốn đám mây tích hợp chúng đưa chúng lên đám mây cơng cộng cho người dùng điện tốn đám mây xây dựng hệ thống quản lý nghiệp vụ trường cao đẳng nghề” Trong trình giảng dạy khoa Điện tử - Trường Cao đẳng nghề số 4-BQP tác giả nhận thấy giáo viên sử dụng phươ phương pháp dạy học để qua tác động tích cực đến phương pháp tiếp thu kiến 3.4.8.6 Thông báo đăng ký thành công 3.4.8.7 Giảng viên đổi mật 78 3.4.8.8 Giảng viên đăng nhập 3.4.8.9 Tạo lớp 79 3.4.8.10 Cập nhật lớp 3.4.8.11 Ra tập cho lớp 80 3.4.8.12 Sinh viên đăng nhập 3.4.8.13 Sinh viên đổi mật 81 82 3.4.8.14 Giao diện sinh viên download 3.5 Tính khả thi đề tài 3.5.1 Tính lý thuyết xây dựng dựa dịch vụ c 83 giảng dạy thơng qua kịp thời đạo nâng cao chất lượng trường giáo dục mang lại lợi ích sau đây: - cao chất lượng cho trường Thơng qua dịch vụ giáo dục này, trường hồn thiện hơn, thể lãnh qua việc tự đánh giá thẩm định chất lượng dịch vụ mang lại, đảm bảo công đẳng cấp trường tham gia hệ thống giáo dục bối cảnh hội nhập quốc tế… - Các dịch vụ đám mây quản lý giáo dục công cụ phục vụ cho trường việc khẳng định thương hiệu Thơng qua dịch vụ này, trường cơng bố chất lượng, phát triển, thành tựu trường xã hội như: sinh viên, học sinh, giảng v lực 84 - Các dịch vụ đóng vai trị cầu nối trường với mà thông qua trường đóng góp ý kiến vào khung mẫu chung việc nâng cao chất lượng giáo dục Việt Nam - Việc trường sử dụng dịch vụ giáo dục tạo thuận lợi để Bộ giám sát, kiểm tra, đánh giá chất lượng trường cách dễ dàng nhanh chóng tự động vào hệ thống thông tin thiết kế theo khn mẫu chung Ngồi ra, Bộ Giáo Dục phân tích, tổng hợp, đánh giá quan trọng hỗ trợ đạo trường đại học việc quản lý nâng cao chất lượng Các dịch vụ giáo dục nhân tố thúc đẩy tích cực trình đổi quản lý quản lý ngành giáo dục nước ta Kết tin lớn, chủ trương Bộ yêu cầu sở giáo dục phải thực cơng khai: cơng khai tài chính, cơng khai chất lượng giáo dục công khai tổ chức nhân Tôi tin giải pháp xây dựng đám mây quản lý giáo dục giải pháp mang lại nhiều lợi ích to lớn, phù hợp với xu hướng quản lý giáo dục cầu nối, hội cho Giáo Dục Việt Nam vươn lên thời kỳ hội nhập sâu, rộng với giới Đây hình thức tốt nhằm giải thiểu chi phí q trình phát triển ứng dụng công nghệ thông tin cho ngành giáo dục Việt Nam 3.5.2 Kết nhận đƣợc qua phƣơng pháp chuyên gia 3.5.2.1 Đối tƣợng khảo sát lấy ý kiến thầy cô khoa điện-điện tử- điện lạnh trường cao đẳng nghề số 4-BQP - Các học viên lớp điện công nghiệp k16 85 3.5.2.2 Nội dung khảo sát Tác giả tham khảo ý kiến chuyên gia tác dụng tính khả thi việc ứng dụng cơng nghệ điện tốn đám mây mà tác giả xây dựng vào việc quản trường việc đưa hệ thống chia sẻ file trao đổi tài liệu dạy học 3.5.2.3 Kết khảo sát Nội dung câu hỏi Không Ý ý kiến ý kiến khác Đảm bảo tính khoa học, 10/10 0 0 2/10 Ứng dụng phù hợp với sở vật chất 100% cơng nghệ trường? điện tốn Dễ sử dụng trình đám mây ứng dụng? vào dục, 8/10 80% 20% giáo 10/10 tương tác cho người học? 0 0 1/10 100% vận dụng hệ thống Chủ động quản lý 9/10 chia sẻ file lớp,quản lý tài liệu,bài tập 90% vào 10% việc giáo viên? quản lý trao đổi tài Tiết kiệm kinh phí cho nhà 9/10 1/10 trường? 90% 10% 86 0 liệu dạy Khả thi việc áp dụng vào học 8/10 2/10 thực tế? 80% 20% Có tính trực quan cao? 10/10 0 0 100% Bảng kết khảo sát lấy ý kiến chuyên gia việc vận dụng hệ thống chia sẻ file vào quản lý trao đổi tài liệu nhà trường Qua kết khảo sát phiếu hỏi trao đổi trực tiếp với chuyên gia, nêu lên số nhận xét sau đây: - Vận dụng cơng cực, ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ vào việc đổi phương pháp dạy học mà phù hợp với xu hướng tiếp cận dạy học đại, dạy học tiên tiến - Sử dụng hệ thống c quản lý lớp t yếu 3.5.3 Kết đạt đƣợc Giải pháp ứng dụng điện toán đám mây giáo dục phù hợp lợi ích to lớn mà mang lại việc quản lý trường cao đẳng nghề số 4.Dựa lý thuyết cơng nghệ điện tốn đám mây, đề tài xây dựng hệ thống chia sẻ file ứng dụng hệ thống công việc dạy học quản lý trường Trên thực tế, đề tài đạt kết sau: - Đã tìm hiểu cách thức hoạt động, cách lưu trữ liệu, sử dụng tài nguyên dùng chung phần cứng phần mềm cơng nghệ ảo hóa, cơng nghệ điện toán đám mây 87 - Hiểu quy chung - - Xây dựng sở liệu dựa trường người 88 TỔNG KẾT việc loại ch -sinh viên tra cứu, tìm kiếm nhanh chóng Qua tìm tịi nghiên cứu, học hỏi kinh nghiệm từ người trước nghiên cứu xây dựng hệ thống chia sẻ fil đầu tư kinh phí, đáp ứng nhu cầu tài liệu dạy-học trợ giúp cho việc tra cứu tài liệu học tập cán giảng viên, học sinh-sinh viên trường Cao đẳng Nghề số 4-BQP Mặc dù cố gắng nhiều, đưa hệ thống chia sẻ file hoàn chỉnh Hƣớng phát triển - Số hóa tồn tài liệu quan trọng quý có thư vi nước - Nâng cấp đường truyền mạng, tăng thêm số 89 lượng máy truy cập, tra cứu thư viện - Tiếp tục xây riêng 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Cơ điện toán đám mây”, https://www.ibm.co m/developerworks/vn/library/cl -clo udintro/ [2] “Các mơ hình dịch vụ điện toán đám mây”, https://www.ibm.co m/developerworks/vn/library/cl -clo udservices1iaas/, https://www.ibm.co m/developerworks/vn/library/cl -clo udservices2paas/ [3] “Tổng quan điện toán đám mây”, http://dinhnn.com/2014/07/28/gioi-thieutong-quan-ve-dien-ton-dm-my/ [4] Ngơ Tứ Thành, Ứng dụng điện tốn đám mây giáo dục- xu tất yếu, cập nhật ngày 17/10/2012 [5] Kyle Roche and Jeff Douglas, Beginning java google app engine, Xuất năm 2009 [6] Eugene Ciurana, Developing with google app engine, Xuất năm 2008 [7] Dan Sanderson, Programming Google App Engine, Xuất năm 2010 [8] Charles Severance, Using Google App Engine, Xuất năm 2009 [9] DavidChappell & Associates, Cloud Platform, 2008 [10] Simon Robinson, K.Scott Allen, Ollie Cornes, Jay Glynn, Zach Greenvoss, Burton Harvey, Christian Nagel, Morgan Skinner , Karli Watson Professional C# Nhà xuất bảnWrox Press Ltd.2002 2010 chí nghiên cứu người, tháng 4/2009 [13] Ngơ Tứ Thành Tạp chí phát triển KH & CN Tập 1, số 10, 2008 91 [15] https://developers.google.com/appengine/ [16] Số liệu thống kê Giáo dục (2009), Website moet.gov.vn [17] Điện tốn đám mây,xu hướng cơng nghệ Việt Nam, http://www.thongtin congnghe.com/article/ [18] Cloud Computing, what is it and what does it mean for education, John Powell, Principal Lecturer in Stragegy and Management, De Montfort University, Leicester, United KingDom [19] Cloud Computing in Education, Armado Fox, EECS – University of California, Berkeley, USA, March, 2009 92 ... hội Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu điện tốn đám mây lợi điện toán đám mây giáo dục Ứng dụng điện toán đám mây để xây dựng hệ thống chia sẻ với nhiều tài liệu học tập,nâng cao khả quản lý giáo viên,... cách máy tính cá nhân, điện thoại di động thiết bị khác, điện tốn đám mây tích hợp chúng đưa chúng lên đám mây công cộng cho người dùng điện toán đám mây xây dựng hệ thống quản lý nghiệp vụ trường. .. e-learning đám mây 25 1.5 Mơ hình kiến trúc điện tốn đám mây giáo dục 26 1.5.1 Lý phải xây dựng hệ thống giáo dục tảng điện tốn đám mây 26 1.5.2 Mơ hình kiến trúc điện toán đám mây giáo