Tóm tắt Luận văn Xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN KHẮC NHẬT XÂY DỰNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ HỌC TẬP HỖN HỢP Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật Phần mềm Mã số: 60480103 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ HUYỀN CHÂU Hà Nội – 2016 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin “Xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp” là sản phẩm nghiên cứu và phát triển của riêng cá nhân tôi dưới sự giúp đỡ rất lớn của Giảng viên hướng dẫn là TS. Nguyễn Thị Huyền Châu, không sao chép của người khác. Những điều được trình bày trong toàn bộ nội dung của luận văn này hoặc là của chính cá nhân tôi, hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình. Hà Nội, tháng 11 năm 2016 Học viên Nguyễn Khắc Nhật 3 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 5 Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 1.1 Đánh giá các phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập hiện tại và lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp 7 1.1.1 Phương pháp dạy học truyền thống 7 1.1.2 Phương pháp học tập trực tuyến 7 1.1.3 Phương pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning) 8 1.1.4 Một số đặc điểm của mô hình học tập hỗn hợp 8 1.2 Tìm hiểu một số nền tảng hỗ trợ học tập trực tuyến và hỗn hợp hiện có 9 1.2.1 Google Classroom 10 1.2.2 Edmodo 10 1.2.3 Coursera 10 1.2.4 Lynda 11 1.2.5 Udemy 11 1.2.6 Edumall 11 1.2.7 Kyna 11 1.3 Một số lý thuyết quan trọng về học tập và đào tạo 12 1.3.1 Học tập trải nghiệm và vòng học tập Kolb 12 1.3.2 Thuyết kiến tạo trong học tập 13 1.3.3 Mô hình thiết kế động viên ARCS của Keller 13 Chương 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ 14 2.1 Tổng quan về phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập mới 14 2.2 Cấu trúc tổ chức của lớp học 14 2.3 Tổ chức nội dung học tập 15 2.4 Cá nhân hóa hoạt động học tập 15 2.5 Giao tiếp và tương tác 15 2.6 Theo dõi tiến độ học tập 15 2.7 Các công cụ hỗ trợ 16 4 2.7.1 Ghi chép 16 2.7.2 Bản đồ tư duy (mind map) 16 2.7.3 Các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến 17 Chương 3. CÀI ĐẶT HỆ THỐNG 18 3.1 Kiến trúc hệ thống 18 3.1.1 Áp dụng mô hình client-server 18 3.1.2 Sử dụng RESTful Webservice 19 3.1.3 Bảo mật và phân quyền 19 3.2 Công nghệ sử dụng 20 3.2.1 Sử dụng ngôn ngữ lập trình Javascript 20 3.2.2 Sử dụng Node.js ở phía server 20 3.2.3 Sử dụng express.js framework 20 3.2.4 Sử dụng AngularJS ở phía client 20 3.2.5 Sử dụng MongoDB để lưu trữ dữ liệu 20 3.2.6 Sử dụng các module mã nguồn mở 21 3.3 Sử dụng PivotalTracker để quản lý dự án 21 3.4 Cài đặt chi tiết các module của hệ thống 21 3.4.1 Quản lý người dùng 21 3.4.2 Tổ chức lớp học 21 3.4.3 Quản lý nội dung học tập 21 3.4.4 Theo dõi 22 3.4.5 Giao tiếp 22 3.4.6 Các công cụ hỗ trợ 22 Chương 4. Kết quả đạt được và Phương hướng phát triển 23 4.1 Kết quả đạt được 23 4.2 Phương hướng phát triển tiếp theo 23 5 LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển của Công nghệ thông tin đã tạo ra những thay đổi lớn trong nhiều lĩnh vực của xã hội như kinh tế, văn hóa, y tế, giải trí Đối với lĩnh vực giáo dục, Công nghệ thông tin ngày càng chứng tỏ được vai trò không thể thiếu của mình trong cả công tác quản lý cũng như đào tạo. Những người làm giáo dục trên thế giới đã và đang tìm kiếm, thử nghiệm và triển khai nhiều mô hình học tập khác nhau với mục đích là hướng đến kết quả học tập cao nhất. Ngoài mô hình dạy học truyền thống ở trên lớp thì ngày nay đã có thêm nhiều mô hình khác dần trở nên phổ biến, chẳng hạn như: Lớp học trực tuyến (Online course), Khóa học Mở Trực tuyến Đại chúng (MOOC - Massive Open Online Course), Học tập hỗn hợp (Blended Learning), Học tập Đảo ngược (Flipped Teaching) Phương pháp đào tạo truyền thống và phương pháp học trực tuyến đều có những ưu điểm và nhược điểm của riêng mình, học tập hỗn hợp cố gắng tận dụng và kết hợp các ưu điểm của hai phương pháp đó vào trong một phương pháp duy nhất. Học tập hỗn hợp là hình thức học tập mà ở đó việc học được xảy ra trong không gian kết hợp giữa phương pháp đào tạo truyền thống với các công nghệ máy tính và Internet. Đã có nhiều nơi triển khai phương pháp học tập hỗn hợp ở từng cấp học khác nhau, kết quả đạt được là rất khả quan, nhờ đó học tập hỗn hợp đang ngày càng trở nên phổ biến hơn. Tuy nhiên, việc triển khai học tập hỗn hợp sẽ rất khó khăn nếu chúng ta không có được một hệ thống công nghệ hỗ trợ. Luận văn này có mục đích nghiên cứu và xây dựng một hệ thống hỗ trợ triển khai phương pháp học tập hỗn hợp. Hệ thống sẽ giúp cho việc triển khai học tập hỗn hợp ở các trường học trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn. Để có thể áp dụng học tập hỗn hợp thành công trong một cơ sở đào tạo, ngoài việc cần phải nắm vững ý nghĩa của phương pháp sư phạm đằng nền tảng thì chúng ta cần phải có một hệ thống để hỗ trợ triển khai. Như vậy, luận văn này có mục đích xây dựng một nền tảng đầy đủ để triển khai học tập hỗn hợp trong các cơ sở đào tạo. Nền tảng này sẽ mang lại lợi ích cho cả giáo viên lẫn học sinh. Đối với giáo viên, nó sẽ giúp nâng cao chất lượng giảng dạy, năng suất lao động mà không mất nhiều công sức. Đối với sinh viên, nó sẽ 6 giúp nâng cao chất lượng học tập, phù hợp với khả năng và không gây buồn chán. Mục tiêu và phương pháp: 1. Nghiên cứu các lý thuyết giáo dục chủ đạo và các phương pháp học tập đang được sử dụng phổ biến hiện nay. 2. Rà soát và đánh giá các ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp học tập cũng như hệ thống hỗ trợ hiện tại. 3. Thiết kế, đánh giá và chọn lọc các đặc điểm và tính năng của phương pháp cũng như hệ thống mới. 4. Xây dựng một hệ thống toàn diện và đầy đủ các công cụ để hỗ trợ giáo viên và học sinh trong tất cả các hoạt động học tập, kể cả trong và ngoài lớp học. 5. Đánh giá kết quả đạt được và lập kế hoạch triển khai hệ thống. Nội dung của đề tài bao gồm những mục chính sau: Chương 1 - Cơ sở lý thuyết: Chương này có mục đích nghiên cứu các lý tuyết giáo dục chủ đạo và các phương pháp học tập đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Chương 2 - Phân tích thiết kế: Chương này đề xuất một thiết kế của hệ thống mới trong đó đảm bảo tuân thủ và triển khai các nguyên tắc nền móng đã được đề cập trong chương trước. Chương 3 - Cài đặt: Chương này trình bày kiến trúc tổng quan của hệ thống, các công nghệ được sử dụng cũng như các thiết kế chi tiết của tất cả các tính năng của hệ thống. Chương 4 – Kết quả đạt được và phương hướng phát triển: Chương này trình bày và đánh giá những kết quả đạt được trong việc nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp. 7 Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương này có mục đích nghiên cứu và phân tích các lý thuyết và phương pháp chủ đạo có ảnh hưởng lớn tới việc thiết kế và chuyển giao các khóa học hiện nay. 1.1 Đánh giá các phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập hiện tại và lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp Để có thể đề xuất phát triển một hệ thống hỗ trợ học tập mới phù hợp, việc tìm hiểu và nghiên cứu các phương pháp đào tạo và mô hình dạy học phổ biến hiện nay là rất quan trọng. Phần này sẽ trình bày về cách thức hoạt động cũng như các ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp dạy học là: truyền thống, trực tuyến và hỗn hợp. 1.1.1 Phương pháp dạy học truyền thống Ở phương pháp học tập truyền thống, học sinh đến lớp học theo lịch biểu đã được sắp xếp để thực hiện các hoạt động học tập với giáo viên và các học sinh khác. Ngoài thời gian ở trên lớp thì học sinh có thể dành thêm thời gian ở nhà để hoàn thành một số nhiệm vụ được giao hoặc tự học theo định hướng của mình. Phương pháp học tập truyền thống cũng bộc lộ nhiều nhược điểm, trong đó có thể kể đến khía cạnh cá nhân hóa hoạt động học tập và chi phí tổ chức. 1.1.2 Phương pháp học tập trực tuyến Học tập trực tuyến là phương pháp học tập được triển khai hoàn toàn dựa trên nền tảng công nghệ thông tin và Internet[7]. Phương pháp học tập trực tuyến cũng có một số nhược điểm ảnh hưởng đến hiệu quả học tập nếu không được thiết kế tốt. Có thể kể đến một số nhược điểm của phương pháp này như tỉ lệ bỏ học cao[12] và nhiều khó khăn cho học sinh khi phải tự điều chỉnh hoạt động học tập. Theo một nghiên cứu được thực hiện bởi Christensen năm 2013 thì tỉ lệ hoàn thành các khóa học trực tuyến chỉ đạt con số 5%[13]. 8 1.1.3 Phương pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning) Học tập hỗn hợp là phương pháp triển khai hoạt động học tập bằng cách kết hợp giữa môi trường trực tuyến và môi trường giao tiếp trực tiếp[14]. Với phương pháp này, hoạt động học tập diễn ra ở ba không gian khác nhau, bao gồm: (1) trên lớp, (2) ở nhà, và (3) trên hệ thống trực tuyến. Hiệu quả học tập của học sinh phụ thuộc vào hiệu quả học tập ở từng không gian như đã kể trên[15]. Việc thiết kế các hoạt động học tập xuyên suốt các không gian học tập này cũng giúp làm tăng được động lực và hiệu quả học tập[17] của học sinh. Như vậy, chúng ta có thể thấy học tập hỗn hợp là một hình thức đào tạo có rất nhiều ưu điểm và có thể giúp giải quyết những khó khăn mà các trung tâm đào tạo hiện nay đang gặp phải. Đây là một lựa chọn tốt cho hướng phát triển tiếp theo nhằm mở rộng dịch vụ đào tạo, nâng cao chất lượng và giảm chi phí và hướng đến hiệu quả học tập cao hơn. 1.1.4 Một số đặc điểm của mô hình học tập hỗn hợp Mô hình học tập hỗn hợp có thể được áp dụng ở các mức độ khác nhau, Graham[16] đã quan sát và liệt kê bốn mức độ bao gồm: (1) Mức hoạt động, (2) mức khóa học, (3) mức chương trình và (4) mức tổ chức. Trong đó, việc áp dụng học tập hỗn hợp ở mức khóa học là diễn ra phổ biến nhất. Về khía cạnh trình tự của các hoạt động thiết kế và chuyển giao nội dung học tập thì mô hình hỗn hợp bao gồm các giai đoạn sau[18]: phân tích, thiết kế, phát triển, triển khai, thực thi, đánh giá và rà soát. Hình 3 trình bày mô hình thiết kế và chuyển giao khóa học theo hướng hỗn hợp được đề xuất. 9 Hình 3: Mô hình giảng dạy theo định hướng hỗn hợp Đây là một mô hình khá toàn diện và đã được chứng thực tính hiệu quả trên thực tế, nó sẽ là mô hình nền tảng để xây dựng hệ thống được đề xuất trong luận văn này. 1.2 Tìm hiểu một số nền tảng hỗ trợ học tập trực tuyến và hỗn hợp hiện có Hiện nay trên thị trường đã có khá nhiều nền tảng hỗ trợ việc triển khai các khóa học trực tuyến và hỗn hợp. Phần này sẽ liệt kê và phân tích cách thức vận hành, các ưu điểm cũng như nhược điểm của một số nền tảng nổi bật. 10 1.2.1 Google Classroom Google Classroom là một Hệ thống Quản lý Học tập (Learning Management System - LMS) được công ty Google giới thiệu vào tháng 5 năm 2014. Tuy ra đời muộn hơn so với phần lớn các nền tảng khác nhưng nó lại nhận được sự chào đón khá lớn từ người dùng. Nhìn chung, Google Classroom là nơi tích hợp các công cụ khác nhau của Google để phục vụ cho việc dạy học. Hiện tại Google Classroom vẫn còn khá đơn giản và vẫn chưa phải là một hệ thống đủ mạnh và đầy đủ để quản trị lớp học, đặc biệt là các lớp học triển khai dưới dạng hỗn hợp. 1.2.2 Edmodo Edmodo là một Hệ thống Quản lý Học tập được phát triển theo hướng mạng xã hội học tập (Social Learning Platform), với số lượng người dùng hiện nay đã lên đến hơn 70 triệu người[19], bao gồm cả giáo viên, học sinh và phụ huynh. Giao diện của Edmodo được đánh giá là khá giống với Facebook và một số mạng xã hội khác hiện nay. Tuy nhiên, Edmodo cũng có một số nhược điểm khiến cho việc áp dụng vào trong phương pháp học tập hỗn hợp gặp khó khăn. Chẳng hạn, Edmodo không có tính năng để thiết kế và tổ chức nội dung của một khóa học, không có tính năng cá nhân hóa mục tiêu và hoạt động học tập cho học sinh. 1.2.3 Coursera Coursera là một công ty công nghệ giáo dục cung cấp các khóa học trực tuyến đại chúng mở (MOOC). Coursera cộng tác với các trường đại học và một số tổ chức giáo dục khác để xây dựng các khóa học trực tuyến về nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghệ, y học, khoa học xã hội, toán học, kinh doanh v.v.. Chỉ có các đối tác của Coursera mới đưa được khóa học lên nền tảng này, do đó hiện tại chưa thể áp dụng phổ biến trong các tổ chức giáo dục khác. 11 1.2.4 Lynda Lynda là một nền tảng cung cấp các khóa học trực tuyến ra đời vào năm 1995. Các khóa học của Lynda thường tập trung vào giảng dạy các kỹ năng của các lĩnh vực như phần mềm, kinh doanh và sáng tạo. Lynda là một dịch vụ có thu phí. 1.2.5 Udemy Udemy là một nền tảng học tập trực tuyến được thành lập vào năm 2010[20] và hiện có hơn 12 triệu học viên với hơn 40 nghìn khóa học rất phong phú về lĩnh vực. Nếu coi Coursera là một nền tảng có nhiều khóa học chất lượng từ các trường Đại học uy tín thì Udemy là một nơi dành cho các chuyên gia ở bất cứ lĩnh vực nào. Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng các tính năng của Udemy nhằm phục vụ cho mô hình học tập trực tuyến là chủ yếu, đó thiếu các tính năng để hỗ trợ cho các hoạt động khác trong học tập hỗn hợp. 1.2.6 Edumall Edumall là một “siêu thị”[21] các khóa học trực tuyến ngắn hạn được biết đến rộng rãi tại Việt Nam. Mô hình hoạt động của Edumall cũng tương tự như Udemy nhưng chỉ giới hạn trong thị trường tiếng Việt. Xét về mặt tính năng, nền tảng này hỗ trợ cho các khóa học trực tuyến nhưng không phù hợp cho các lớp học hỗn hợp. Ngoài ra, đây là một nền tảng đóng và mới được đầu tư, do vậy hướng phát triển trong tương lai vẫn còn là một ẩn số. 1.2.7 Kyna Kyna là một nền tảng học tập trực tuyến tiếng Việt đang phát triển khá nhanh trong thời gian gần đây. Hiện tại Kyna đã có hơn 250 nghìn học viên[22] với hơn 250 khóa học thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau. Nhưng, cũng giống như Udemy và Edumall, Kyna là một nền tảng học tập trực tuyến và không phù hợp để triển khai trong các lớp học hỗn hợp. 12 Ngoài các nền tảng đang được sử dụng phổ biến ở trên thế giới và ở Việt Nam như đã kể ở trên, hiện nay còn có khá nhiều các nền tảng hỗ trợ học tập khác như: edX, moodle, claroline v.v.. Việc tìm hiểu cách thức vận hành cũng như các tính năng của các nền tảng này đều đã được thực hiện nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết và hiện trạng thực tế cho việc thiết kế và xây dựng hệ thống trong khuôn khổ của luận văn này. Phần tiếp theo của luận văn sẽ đề cập đến một số lý thuyết có ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động dạy, học, và thiết kế các khóa học. 1.3 Một số lý thuyết quan trọng về học tập và đào tạo Song song với việc có được hiểu biết về các phương pháp đào tạo cũng như những tính năng quan trọng của một hệ thống hỗ trợ học tập, việc tìm hiểu về những lý thuyết nền tảng quan trọng trong thiết kế và chuyển giao lớp học cũng là một yếu tố giúp xây dựng được một hệ thống mới đáp ứng được mục tiêu đề ra. 1.3.1 Học tập trải nghiệm và vòng học tập Kolb Học tập trải nghiệm (experiential learning) là một học thuyết nhấn mạnh rằng việc xây dựng tri thức của học sinh phải được thông qua trải nghiệm thực tế, dựa trên những nền tảng kiến thức vốn có. Học thuyết này thể hiện sự khác biệt trong quan điểm so với trường phái học tập hàn lâm (academic learning) khi trường phái này cho rằng việc học tập hoàn toàn có thể thực hiện được dựa trên việc nghiên cứu các lý thuyết, khái niệm mà không cần trải nghiệm thực tế. Dựa trên các quan điểm của Kolb, hệ thống hỗ trợ giảng dạy được thiết kế để cung cấp đầy đủ các công cụ nhằm giúp học sinh có được trải nghiệm học tập tốt nhất. Chẳng hạn, hệ thống cho phép cá nhân hóa hoạt động học tập dưới nhiều mức độ khác nhau, phù hợp với nền tảng của từng học sinh; hệ thống cung cấp các tính năng để học sinh thực hiện thao tác phản tỉnh, ví dụ như ghi chép, viết các bài phản tỉnh, thực hiện các bài đánh giá, v.v.. 13 1.3.2 Thuyết kiến tạo trong học tập Thuyết kiến tạo (constructivism) trong học tập là một cách tiếp cận trong giảng dạy và học tập cho rằng con người tự chủ động xây dựng tri thức cho bản thân dựa trên nền tảng tri thức hiện có của mình[27]. Lý thuyết này chỉ ra rằng việc học tốt nhất cần diễn ra một cách tự thân chứ không phải dựa trên sự chuyển giao tri thức từ người này sang người khác. Lý thuyết này đã nhận được sự quan tâm và cổ súy của nhiều nhà tâm lý học và giáo dục học nổi tiếng như Jean Piaget, Vygosky, John Dewey, v.v.. Với nhận thức về tầm quan trọng của học sinh trong việc tự xây dựng nên kiến thức của mình, hệ thống được phát triển trong luận văn này cố gắng cung cấp những tính năng phù hợp nhất cho giáo viên và sinh viên để tạo điều kiện cho việc tự học. Chẳng hạn, mỗi khóa học đều có các mục tiêu học tập rõ ràng, học sinh luôn biết trước được lộ trình học tập của từng khóa học, học sinh có thể tự đánh giá được kiến thức của mình trong từng giai đoạn học tập, v.v.. 1.3.3 Mô hình thiết kế động viên ARCS của Keller ARCS là một mô hình cụ thể để thiết kế các khóa học giàu tính động viên được đề xuất bởi Keller[27]. Mô hình này chỉ ra rằng, thiết kế của một khóa học sẽ đạt được tính động viên cao nếu có được bốn yếu tố: thu hút sự chú ý (Attention) của học sinh, liên quan (Relevance) đến nền tảng của bản thân học sinh, giúp cho học sinh cảm thấy tự tin (Confidence), và làm học sinh thấy thỏa mãn (Satisfaction)[27]. Dựa trên sự hiểu biết về mô hình ARCS, hệ thống được xây dựng trong luận văn này cố gắng cung cấp các tính năng giúp giáo viên thiết kế được các khóa học giàu tính động viên thông qua việc nâng cao bốn tiêu chí như Keller đã chỉ ra. 14 Chương 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ Dựa trên những kết quả nghiên cứu ở chương trước, chương này sẽ lựa chọn và đề xuất một thiết kế của hệ thống hỗ trợ học tập mới theo cách tiếp cận hỗn hợp. Hệ thống mới sẽ được phát triển theo hướng thúc đẩy thiết kế các khóa học giàu trải nghiệm, tạo môi trường thuận lợi cho việc tự học của học sinh và mang lại những trải nghiệm học tập tốt nhất nhằm nâng cao hiệu quả học tập. 2.1 Tổng quan về phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập mới Hệ thống hỗ trợ học tập mới sẽ được thiết kế và xây dựng dựa trên mô hình dạy học hỗn hợp đã được đề cập trong chương trước[19], bao gồm các giai đoạn: phân tích, thiết kế, phát triển, triển khai, thực thi, đánh giá và rà soát. Trong mô hình này, các giai đoạn phân tích, thiết kế, phát triển khóa học phụ thuộc nhiều vào giáo viên và chuyên môn của môn học, do đó, hệ thống sẽ cung cấp các hướng dẫn, các gợi ý, các quy định tối thiểu cần thiết để hỗ trợ giáo viên trong các giai đoạn này. Với cấu trúc và các tính năng hỗ trợ như vậy, hệ thống hướng đến việc tạo điều kiện thuận lợi nhất cho việc thiết kế nên các khóa học giàu tính động viên, hỗ trợ liên tục trong quá trình diễn ra hoạt động học tập, thúc đẩy và hỗ trợ việc tự học, tự xây dựng kiến thức với một chu trình học tập đầy đủ và hiệu quả. Chi tiết về các tính năng của hệ thống sẽ được đề cập trong các phần tiếp theo của luận văn. 2.2 Cấu trúc tổ chức của lớp học Các lớp học là đơn vị cơ bản nhất của hệ thống, ở đó diễn ra các hoạt động học tập. Mỗi lớp học bao gồm các vai trò, nội dung học tập và các hoạt động học tập diễn ra liên tục. Có hai vai trò tham gia vào trong một lớp học, bao gồm giáo viên và học sinh. Giáo viên có nhiệm vụ khởi tạo lớp học, thiết kế và xây dựng khóa học, duy trì các hoạt động học tập và cung cấp các hỗ trợ cần thiết. Học sinh tham giao lớp học có thể truy xuất các tài nguyên, tùy chỉnh nội dung học tập, tham 15 gia vào các trao đổi, tự theo dõi tiến độ học tập và sử dụng các công cụ hỗ trợ trong suốt quá trình học tập. 2.3 Tổ chức nội dung học tập Nội dung học tập trong từng lớp học được tổ chức hướng đến sự rõ ràng, đơn giản, dễ dàng truy xuất và theo dõi. Nội dung học tập trong một lớp được gọi là một lộ trình học tập (learning path) bao gồm nhiều hạng mục học tập (learning item). Mỗi hạng mục học tập có các mục tiêu, tài nguyên và các hoạt động tương ứng. Khi khởi tạo một lớp mới, giáo viên có thể sử dụng những lộ trình học tập sẵn có hoặc tạo ra một lộ trình học tập mới. Các lộ trình học tập này có thể được điều chỉnh liên tục dựa vào những quan sát và hiểu biết mới của giáo viên trong suốt quá trình diễn ra lớp học. 2.4 Cá nhân hóa hoạt động học tập Cá nhân hóa học tập tức là cung cấp cho học sinh nhiều lựa chọn về mục tiêu học tập, trải nghiệm, hỗ trợ phù hợp với các mong muốn, sự quan tâm, nền tảng của từng cá nhân[31]. Cá nhân hóa hoạt động học tập là cách tiếp cận khác với cách truyền thống là “một chương trình cho tất cả” (one-size-fits-all). Như đã đề cập trong Chương 1, cá nhân hóa hoạt động học tập là một thành tố quan trọng để nâng cao hiệu quả học tập. Do đó, hệ thống mới sẽ hỗ trợ việc cá nhân hóa dưới nhiều cấp độ khác nhau. 2.5 Giao tiếp và tương tác Để tạo môi trường học tập liên tục, minh bạch hóa thông tin và gia tăng tính tương tác trong lớp học thì hệ thống cung cấp các kênh tương tác khác nhau, bao gồm các thông báo và kênh trao đổi riêng. Ngoài hai kênh giao tiếp chính là thông báo (annoucement) và trao đổi trực tuyến, học sinh có thể quan sát tiến độ học tập của nhau. Đây là hình thức minh bạch hóa thông tin và thúc đẩy học tập nhóm, gián tiếp nâng cao tính động viên trong học tập. 2.6 Theo dõi tiến độ học tập Tiến độ học tập là một thông tin rất hữu ích giúp cho việc điều chỉnh các hoạt động học tập cũng như hỗ trợ quá trình tự học. Việc chủ động nắm bắt 16 tiến độ học tập là một cơ chế tự kiểm soát trong học tập, giúp cho quá trình tự học đạt được hiệu quả cao hơn. Từ phía người dạy, giáo viên có thể biết được tỉ lệ hoàn thành nội dung học tập của từng học sinh, biết được những nội dung nào đang được quan tâm nhiều nhất, nội dung nào cần được cải tiến. Từ phía người học, học sinh có thể tự biết được tiến độ học tập của mình và của những người khác trong lớp. Khi học sinh hoàn thành một nội dung trong một hạng mục học tập (chẳng hạn là video hay quiz) thì hệ thống tự ghi nhận trạng thái này và thể hiện ở trên lộ trình học tập của học sinh đó. 2.7 Các công cụ hỗ trợ Các công cụ hỗ trợ học tập là một phần quan trọng không thể thiếu của bất cứ hệ thống hỗ trợ học tập nào. Nhằm tạo ra một môi trường đầy đủ phục vụ cho việc học tập, hệ thống được thiết kế để dễ dàng tích hợp các công cụ hỗ trợ học tập. Trong quá trình triển khai hệ thống, nếu có nhu cầu cài đặt thêm các công cụ hỗ trợ mới thì hệ thống cũng cho phép làm điều này. 2.7.1 Ghi chép Có rất nhiều kỹ thuật ghi chép khác nhau, có thể kể đến như: ghi chép tuyến tính (linear note-taking), bản đồ tư duy (mind mapping), bản đồ mô hình (model mapping), hệ thống ghi chép Cornell (Cornel note-taking system) trong đó hệ thống ghi chép Cornell được đánh giá cao về tính hiệu quả và đơn giản[32]. Cấu trúc của một bản ghi chép theo mô hình Cornell bao gồm ba phần: (1) phần bên trái thể hiện các từ khóa, các ý chính, các ý tưởng quan trọng, (2) phần bên phải thể hiện chi tiết của các mục ở bên trái, và (3) phần dưới cùng ghi lại tóm lược về nội dung đã học[32]. 2.7.2 Bản đồ tư duy (mind map) Ngoài tính năng ghi chép dựa trên mô hình Cornell thì hệ thống còn hỗ trợ ghi chép theo bản đồ tư duy. Hình thức ghi chép này tổ chức thông tin dưới dạng sơ đồ trực quan, khoa học giúp nâng cao hiệu quả ghi nhớ[33] cũng như rà soát thông tin. 17 2.7.3 Các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến Để hỗ trợ cho học sinh dễ dàng truy xuất thông tin từ các tài liệu, hệ thống sử dụng các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến để học sinh không phải cài đặt các phần mềm khác. Tính năng này không chỉ mang lại trải nghiệm học tập tốt mà còn giúp học sinh tránh mất tập trung khi phải sử dụng các phần mềm khác. Các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến sẽ hỗ trợ hầu hết các loại tập tin thông dụng như .doc, .docx, .xsl, .xslx, .pdf 18 Chương 3. CÀI ĐẶT HỆ THỐNG Chương 2 của luận văn đã thể hiện thiết kế tổng quan cũng như các thành phần chính của hệ thống. Ở chương 3, luận văn sẽ trình bày về khía cạnh cài đặt của hệ thống, bao gồm kiến trúc, các công nghệ và việc cài đặt từng tính năng cụ thể. 3.1 Kiến trúc hệ thống Hệ thống được xây dựng với định hướng đa nền tảng và sẵn sàng cho việc mở rộng. Việc lựa chọn một kiến trúc hệ thống phù hợp với định hướng đó là rất quan trọng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc cài đặt hiện tại cũng như phát triển sau này. 3.1.1 Áp dụng mô hình client-server Mô hình client-server cho phép phát triển các hệ thống có tính chất phân tán, rất phù hợp với yêu cầu của hệ thống hiện tại. Trong mô hình này, server (máy dịch vụ) có vai trò xử lý các yêu cầu nghiệp vụ, lưu trữ và chia sẻ các tài nguyên với các client (máy khách). Việc liên lạc giữa client và server được thực hiện thông qua dịch vụ web. Người dùng không trực tiếp làm việc với server mà thao tác thông qua client. Thiết kế kiến trúc tổng quan của hệ thống được thể hiện trong Hình 6. 19 Hình 6. Thiết kế kiến trúc của hệ thống 3.1.2 Sử dụng RESTful Webservice Quá trình giao tiếp giữa client và server diễn ra dựa vào kết nối Internet. Trên môi trường này, so với các giao thức khác, việc sử dụng dịch vụ web là phù hợp hơn cả. Trong các tiêu chuẩn của dịch vụ web thì RESTful có rất nhiều ưu điểm so với tiêu chuẩn truyền thống là SOAP (Simple Object Access Control). 3.1.3 Bảo mật và phân quyền Có nhiều lựa chọn để triển khai bảo mật cho các API, chẳng hạn như: HTTP Basic Authentication (Xác thực dựa trên HTTP), Digest Access Authentication (Xác thực dựa trên mã băm), OAuth, Token-based Authentication (Xác thực dựa trên Token) trong đó mô hình xác thực dựa trên Token là một lựa chọn hợp lý. 20 3.2 Công nghệ sử dụng Dựa trên thiết kế kiến trúc như đã đề cập ở trên, luận văn đã thực hiện tìm hiểu và đánh giá các công nghệ để đưa ra sự lựa chọn hợp lý. 3.2.1 Sử dụng ngôn ngữ lập trình Javascript Với tính đa năng của mình, Javascript được lựa chọn làm ngôn ngữ lập trình duy nhất để xây dựng hệ thống. Lợi ích đầu tiên khi lựa chọn Javascript đó là không cần trang bị thêm các kỹ năng liên quan đến một ngôn ngữ nào khác. Lợi ích tiếp theo là hiện nay có nhiều framework được xây dựng dựa trên Node.js giúp cho việc phát triển ở phía server trở nên khá dễ dàng. 3.2.2 Sử dụng Node.js ở phía server Như đã trình bày ở phần trên, Node.js là một framework giúp tạo ra các web server sử dụng ngôn ngữ lập trình Javascript. Việc lựa chọn Node.js dựa trên các ưu điểm của framework này. 3.2.3 Sử dụng express.js framework Express.js được sử dụng để xây dựng các ứng dụng web, các ứng dụng cung cấp API với phương châm tối giản (minimalist). Việc khởi động một ứng dụng Express.js và định tuyến các API là khá đơn giản và nhanh chóng. 3.2.4 Sử dụng AngularJS ở phía client Mặc dù trên thị trường hiện nay có rất nhiều các framework Javascript khác nhau hỗ trợ cho việc lập trình ở phía front-end, chẳng hạn như Backbone, Ember, jQuery, ReactJS nhưng AngularJS được sử dụng rất rộng rãi nhờ những tính năng ưu việt của mình. Phiên bản được sử dụng cho hệ thống hiện tại là 1.5.6. 3.2.5 Sử dụng MongoDB để lưu trữ dữ liệu Phiên bản MongoDB được sử dụng cho hệ thống hiện tại là 3.0.1. Việc lựa chọn các công nghệ cho hệ thống hiện tại được thực hiện chủ yếu dựa trên các ưu điểm của từng công nghệ. 21 3.2.6 Sử dụng các module mã nguồn mở Ngoài việc sử dụng bốn công nghệ chủ yếu là MongoDB, Express.js, AngularJS và Node.js thì hệ thống còn sử dụng thêm một số các module mã nguồn mở miễn phí khác. 3.3 Sử dụng PivotalTracker để quản lý dự án Trong quá trình phát triển hệ thống, việc quản lý các tính năng cũng như công việc được thực hiện thông qua hệ thống quản lý của PivotalTracker. Đây là một công cụ quản lý khá đơn giản, tiện lợi nhưng khá đầy đủ, đáp ứng được hầu hết các nhu cầu về quản trị như theo dõi, ước tính, lập kế hoạch 3.4 Cài đặt chi tiết các module của hệ thống Hệ thống được cài đặt theo từng module tách biệt, phần này sẽ trình bày lần lượt về việc cài đặt các module này. 3.4.1 Quản lý người dùng Có hai vai trò người dùng trong hệ thống là giáo viên và học sinh. Các thông tin người dùng được quản lý được thể hiện trong Hình 10. Khi đăng ký một tài khoản ở hệ thống, người dùng sẽ chọn vai trò của mình, mỗi người dùng chỉ có một vai trò duy nhất. 3.4.2 Tổ chức lớp học Lớp học là đơn vị tổ chức học tập cơ bản của hệ thống. Trong đó, mỗi lớp học có một danh sách các giáo viên và học sinh trực thuộc, cùng với đó là một lộ trình học tập dành riêng cho lớp đó. 3.4.3 Quản lý nội dung học tập Mỗi lớp học có một lộ trình học tập riêng. Giáo viên có thể thiết lập lộ trình học tập cho một lớp. Tất cả các thành viên của lớp đều có thể sử dụng lộ trình học tập này. Mỗi lộ trình học tập bao gồm nhiều hạng mục (hay còn gọi là section), mỗi hạng mục bao gồm nhiều nội dung khác nhau như video, quizz, tài liệu 22 3.4.4 Theo dõi Cơ chế theo dõi tiến độ học tập của học sinh được thể hiện ở hai mức độ là tổng quan và chi tiết. Ở mức tổng quan, giáo viên có thể biết được tỉ lệ phần trăm các hạng mục mà mỗi học sinh đã hoàn thành. Ở mức chi tiết, giáo viên có thể biết cụ thể từng hạng mục mà sinh viên đã hoàn thành, và những hạng mục chưa hoàn thành. 3.4.5 Giao tiếp Trong khuôn khổ của một lớp học, ngoài việc giao tiếp thông qua cơ chế thông báo thì hệ thống còn hỗ trợ tính năng trao đổi trực tuyến (online chat). Tất cả các thành viên của lớp học đều có thể nhắn tin cho nhau. 3.4.6 Các công cụ hỗ trợ Công cụ hỗ trợ đầu tiên được xây dựng đó là đọc các tài liệu trực tuyến. Các loại tài liệu được hỗ trợ bao gồm các loại tập tin văn phòng phổ biến như .doc, .docx, .xls, .xlsx Công cụ hỗ trợ tiếp theo đã được phát triển đó là ghi chép sử dụng cấu trúc Cornell. Công cụ hỗ trợ tiếp theo đó là trình xem video được tích hợp vào trong lộ trình học tập. Chức năng làm các bài quiz cũng là một công cụ nổi bật của hệ thống. 23 Chương 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong các chương trước, luận văn đã lần lượt thực hiện các nghiên cứu và đưa ra các phân tích thiết kế và cài đặt cho một hệ thống hỗ trợ học tập mới. Trong chương này, luận văn sẽ đánh giá các kết quả đạt được, đánh giá tiềm năng áp dụng trong thực tế cũng như phương hướng phát triển tiếp theo. 4.1 Kết quả đạt được Xét tổng quan, luận văn đã đạt được hai kết quả quan trọng bao gồm: (1) nghiên cứu và tổng hợp được những lý thuyết giáo dục và phương pháp đào tạo có ảnh hưởng hiện nay, giúp ích cho quá trình thiết kế cũng như giảng dạy trong các cơ sở đào tạo, và (2) xây dựng được một hệ thống có khả năng sử dụng ngay trong các cơ sở đào tạo để hỗ trợ cho phương pháp dạy học hỗn hợp. Xét về khía cạnh kỹ thuật, hệ thống mới được trang bị một số tính năng nổi bật như: hỗ trợ cá nhân hóa lộ trình học tập, hỗ trợ theo dõi tiến độ học tập, hỗ trợ đọc tài liệu trực tuyến, hỗ trợ trao đổi trực tiếp Xét về khía cạnh học tập và nghiên cứu, quá trình xây dựng hệ thống đã giúp cho tác giả có cơ hội thử nghiệm và áp dụng nhiều kỹ thuật và công nghệ tiên tiến trong phát triển phần mềm, chẳng hạn như: TDD, Docker, Vagrant, MEAN Stack, Agile/Scrum 4.2 Phương hướng phát triển tiếp theo Trong phương hướng phát triển tiếp theo của luận văn, có hai mảng công việc cần thực hiện, đó là: tiếp tục tìm hiểu và áp dụng các lý thuyết học tập và đào tạo tiên tiến vào trong thực tiễn, đồng thời làm mịn và tích hợp thêm nhiều tính năng hỗ trợ hơn nữa cho hệ thống. Một số lý thuyết, mô hình và phương pháp học tập và đào tạo có thể đưa vào nghiên cứu và áp dụng bao gồm: thang các cấp độ tư duy Bloom, thang các cấp độ kỹ năng Dreyfus, học qua dự án (project-based learning), học qua 24 vấn đề (problem-based learning), học qua trò chơi (gamification in learning), Một số tính năng có thể tích hợp thêm vào hệ thống bao gồm: hỗ trợ ghi chép trên video và tài liệu, chức năng giải đáp các khái niệm, gợi ý các nội dung học tập, cấu trúc lại lớp học, cho phép có các nhóm nhỏ trong từng lớp để hỗ trợ học tập và làm việc theo nhóm, thêm các module để tạo các bài học tương tác cho từng lĩnh vực khác nhau, thêm các tính năng liên quan đến gamification (trò chơi)