Luận án thạc sĩ xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp - Nguyễn Khắc Nhật, ĐH Công nghệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN KHẮC NHẬT XÂY DỰNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ HỌC TẬP HỖN HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2016 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ HUYỀN CHÂU Hà Nội – 2016 i 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 i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến cô giáo TS. Nguyễn Thị Huyền Châu – người đã nhiệt tình nhận lời hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Không có những hướng dẫn và chỉ bảo của cô thì tôi đã không thể hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội – những người đã cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu, hữu ích và cần thiết trong học tập và thực tiễn. Các bài giảng của thầy cô cùng với sự nhiệt tình và tâm huyết đã giúp cho tôi có những nền tảng tri thức phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn tới những người thân trong gia đình tôi – những người đã luôn ở bên cạnh, tạo điều kiện, hỗ trợ và động viên tôi rất nhiều trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn.

Tôi xin cảm ơn những bạn bè cùng khóa đã chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua. Và cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn bè của tôi trong công ty đã chia sẻ, cổ vũ và trân trọng những nỗ lực của tôi dành cho luận văn này. Mặc dù tôi đã dành nhiều cố gắng để thực hiện luận văn này một cách tốt nhất trong khả năng của mình, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi một số thiếu sót, tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn. Hà Nội, tháng 11 năm 2016 Học viên Nguyễn Khắc Nhật i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii MỤC LỤC.iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.vi LỜI MỞ ĐẦU. Đánh giá các phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập hiện tại và lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp. Phương pháp dạy học truyền thống. Phương pháp học tập trực tuyến.

Phương pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning). Các mức độ và giai đoạn của mô hình học tập hỗn hợp. Tìm hiểu một số nền tảng hỗ trợ học tập trực tuyến và hỗn hợp hiện có. Một số lý thuyết quan trọng về học tập và đào tạo.

Học tập trải nghiệm và vòng học tập Kolb. Thuyết kiến tạo trong học tập. Mô hình thiết kế động viên ARCS của Keller. 18 Tóm lược Chương 1.

PHÂN TÍCH THIẾT KẾ. Tổng quan về phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập mới. Lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp. Giai đoạn thiết kế khóa học.

Giai đoạn triển khai khóa học. Theo dõi và đánh giá. Sơ đồ ca sử dụng tổng quan của hệ thống. Cấu trúc tổ chức của lớp học.

Tổ chức nội dung học tập. Cá nhân hóa hoạt động học tập. Giao tiếp và tương tác. Theo dõi tiến độ học tập.

Các công cụ hỗ trợ. Các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến. 32 Tóm lược Chương 2. CÀI ĐẶT HỆ THỐNG.

Kiến trúc hệ thống. Áp dụng mô hình client-server. Sử dụng RESTful Webservice. Bảo mật và phân quyền.

Công nghệ sử dụng. Sử dụng ngôn ngữ lập trình Javascript. Sử dụng Node.js ở phía server. Sử dụng express.

Sử dụng AngularJS ở phía client. Sử dụng MongoDB để lưu trữ dữ liệu. Sử dụng các module mã nguồn mở. Sử dụng PivotalTracker để quản lý dự án.

Cài đặt chi tiết các module của hệ thống. Quản lý người dùng. Tổ chức lớp học. Quản lý nội dung học tập.

Các công cụ hỗ trợ. 49 Tóm lược Chương 3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Kết quả đạt được.

Phương hướng phát triển tiếp theo. 54 Tóm lược Chương 4.55 TÀI LIỆU THAM KHẢO.56 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Thuật ngữ viết tắt Thuật ngữ đầy đủ 1 MOOC Massive Open Online Courses (Khóa học Trực tuyến Đại chúng Mở) 2 LMS Learning Management System (Hệ thống Quản lý Học tập) 3 ARCS Attention-Relevance-Confidence-Satisfaction 4 MEAN MongoDB-Express.js-AngularJS-Node.js v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ STT Số hiệu Tên hình vẽ 1 Hình 1.1 Mức thông tin và tính hiệu quả của các phương pháp giao tiếp 2 Hình 1.2 Các không gian diễn ra hoạt động học tập 3 Hình 1.3 Mô hình giảng dạy theo định hướng hỗn hợp 4 Hình 1.4 Chu trình học tập Kolb 5 Hình 2.1 Sơ đồ ca sử dụng tổng quan của hệ thống 6 Hình 2.2 Cấu trúc của một bản ghi chép theo mô hình Cornell 7 Hình 3.1 Thiết kế kiến trúc của hệ thống 8 Hình 3.2 Sơ đồ hoạt động của cơ chế bảo mật dựa trên Token.3 Khởi động và định tuyến API trong một ứng dụng Express.4 Các thành phần của AngularJS 11 Hình 3.5 File Schema định nghĩa cấu trúc của tài liệu lưu trữ thông tin người dùng trong MongoDB 12 Hình 3.6 Danh sách các module được sử dụng ở phía server 13 Hình 3.7 Danh sách các module được sử dụng ở phía client 14 Hình 3.8 Trang quản trị dự án trên PivotalTracker 15 Hình 3.9 Trang đăng ký người dùng 16 Hình 3.10 Schema quy định cấu trúc của một lớp học 17 Hình 3.11 Chức năng quản lý mã đăng ký vào lớp học 18 Hình 3.12 Các thông báo trong trang chủ của một lớp học 19 Hình 3.13 Lộ trình học tập của một lớp 20 Hình 3.14 Giáo viên quản lý một lộ trình học tập 21 Hình 3.15 Trang lộ trình học tập tùy biến của học sinh 22 Hình 3.16 Tiến độ học tập tổng quan của học sinh 23 Hình 3.17 Chi tiết tiến độ học tập của học sinh, phân biệt giữa hạng mục đã hoàn thành và chưa hoàn thành 24 Hình 3.18 Trao đổi trực tiếp giữa các thành viên trong lớp 25 Hình 3.19 Xem hoặc tải về tập tin đính kèm ở một thông báo 26 Hình 3.20 Danh sách các ghi chép 27 Hình 3.21 Trang ghi chép 28 Hình 3.22 Trang xem video 29 Hình 3.23 Trang trả lời câu hỏi 1 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)… Một vấn đề lớn mà các trường học hiện nay đang phải đối mặt đó là tỉ lệ học sinh bỏ học cao.

Nguyên nhân chính của hiện tượng này đến từ việc thiếu động lực học tập của học sinh. Điều này chỉ có thể giải quyết bằng một biện pháp tổng thể với các hành động đến từ nhiều phía. Trong đó, việc lựa chọn một phương pháp đào tạo bao gồm cả thiết kế và chuyển giao các khóa học đóng vai trò quan trọng. 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.

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp đào tạo truyền thống đó là cung cấp một kênh giao tiếp trực tiếp giữa giáo viên với sinh viên và giữa sinh viên với sinh viên. Đây là một kênh giao tiếp có hiệu quả và giúp ích cho việc nâng cao động lực học tập của sinh viên. Tuy nhiên, phương pháp đào tạo truyền thống cũng bộc lộ nhiều nhược điểm, trong đó có thể kể đến như thời gian học tập cố định, học viên và giáo viên phải di chuyển, số lượng sinh viên của một lớp bị hạn chế, kiến thức nền tảng và khả năng học tập của mỗi sinh viên là khác nhau gây ra sự phân hóa trong lớp học. Trong khi đó, phương pháp học tập trực tuyến mang lại sự thay đổi lớn lao trong việc tiếp cận các tài nguyên giáo dục trong những năm gần đây nhờ những ưu điểm vượt trội.

Các khóa học trực tuyến có thời gian linh hoạt hơn và sinh viên không phải di chuyển, sinh viên có thể tự do sắp xếp thời gian và nhịp độ học tập của mình một cách phù hợp nhất. Học tập trực tuyến có thể phục vụ hàng nghìn thậm chí hàng triệu sinh viên mà giáo viên không mất thêm nhiều 2 công sức. Và nếu tính về khía cạnh tài chính thì các khóa học trực tuyến cũng ít tốn kém chi phí hơn. Tuy nhiên, phương pháp học tập này cũng bộc lộ nhiều nhược điểm, trong đó có thể kể đến tỉ lệ hoàn thành khóa học rất thấp do thiếu động lực học tập, trải nghiệm học tập không cao so với phương pháp học tập truyền thống, đòi hỏi sinh viên phải có tính tự chủ lớn.

Trong tình hình đó, học tập hỗn hợp đã ra đời, 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.