Luận án đại học công nghệ - 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 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 Chuyên ngành Mã số : Công nghệ Thông tin : Kỹ thuật Phần mềm 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” sản phẩm nghiên cứu phát triển riêng cá nhân giúp đỡ lớn Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Thị Huyền Châu, không chép người khác Những điều trình bày tồn nội dung luận văn cá nhân tôi, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, tháng 11 năm 2016 Học viên Nguyễn Khắc Nhật i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến cô giáo TS Nguyễn Thị Huyền Châu – người nhiệt tình nhận lời hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Khơng có hướng dẫn bảo tơi khơng thể hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội – người cung cấp cho kiến thức quý báu, hữu ích cần thiết học tập thực tiễn Các giảng thầy cô với nhiệt tình tâm huyết giúp cho tơi có tảng tri thức phục vụ cho trình học tập nghiên cứu để thực luận văn Tôi xin cảm ơn tới người thân gia đình tơi – người bên cạnh, tạo điều kiện, hỗ trợ động viên tơi nhiều q trình học tập thực luận văn Tôi xin cảm ơn bạn bè khóa chia sẻ giúp đỡ suốt thời gian vừa qua Và cuối cùng, xin cảm ơn bạn bè công ty chia sẻ, cổ vũ trân trọng nỗ lực dành cho luận văn Mặc dù dành nhiều cố gắng để thực luận văn cách tốt khả mình, nhiên khơng tránh khỏi số thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp q thầy bạn Hà Nội, tháng 11 năm 2016 Học viên Nguyễn Khắc Nhật i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .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 .1 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Đánh giá phương pháp hệ thống hỗ trợ học tập lựa chọn mơ hình học tập hỗn hợp 1.1.1 Phương pháp dạy học truyền thống 1.1.2 Phương pháp học tập trực tuyến 1.1.3 Phương pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning) .8 1.1.4 Các mức độ giai đoạn mơ hình học tập hỗn hợp 1.2 Tìm hiểu số tảng hỗ trợ học tập trực tuyến hỗn hợp có 12 1.2.1 Google Classroom 12 1.2.2 Edmodo 13 1.2.3 Coursera .14 1.2.4 Lynda 14 1.2.5 Udemy 15 1.2.6 Edumall 16 1.2.7 Kyna 16 1.3 Một số lý thuyết quan trọng học tập đào tạo 16 1.3.1 Học tập trải nghiệm vòng học tập Kolb 16 1.3.2 Thuyết kiến tạo học tập .18 1.3.3 Mơ hình thiết kế động viên ARCS Keller 18 Tóm lược Chương 19 Chương PHÂN TÍCH THIẾT KẾ 20 2.1 Tổng quan phương pháp hệ thống hỗ trợ học tập 20 2.1.1 Lựa chọn mơ hình học tập hỗn hợp 20 2.1.2 Giai đoạn thiết kế khóa học 21 2.1.3 Giai đoạn triển khai khóa học 21 2.1.4 Theo dõi đánh giá 21 2.1.5 Sơ đồ ca sử dụng tổng quan hệ thống 21 2.2 Cấu trúc tổ chức lớp học .22 2.3 Tổ chức nội dung học tập 23 2.4 Cá nhân hóa hoạt động học tập 25 i 2.5 Giao tiếp tương tác 27 2.6 Theo dõi tiến độ học tập .29 2.7 Các công cụ hỗ trợ 30 2.7.1 Ghi chép .30 2.7.2 Bản đồ tư (mind map) 31 2.7.3 Các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến 32 Tóm lược Chương 33 Chương CÀI ĐẶT HỆ THỐNG 34 3.1 Kiến trúc hệ thống 34 3.1.1 Áp dụng mơ hình client-server 34 3.1.2 Sử dụng RESTful Webservice 35 3.1.3 Bảo mật phân quyền 36 3.2 Công nghệ sử dụng .37 3.2.1 Sử dụng ngơn ngữ lập trình Javascript .37 3.2.2 Sử dụng Node.js phía server 38 3.2.3 Sử dụng express.js framework 38 3.2.4 Sử dụng AngularJS phía client 39 3.2.5 Sử dụng MongoDB để lưu trữ liệu .40 3.2.6 Sử dụng module mã nguồn mở 41 3.3 Sử dụng PivotalTracker để quản lý dự án .43 3.4 Cài đặt chi tiết module hệ thống 43 3.4.1 Quản lý người dùng 43 3.4.2 Tổ chức lớp học 44 3.4.3 Quản lý nội dung học tập 46 3.4.4 Theo dõi .48 3.4.5 Giao tiếp .49 3.4.6 Các công cụ hỗ trợ .49 Tóm lược Chương 52 Chương KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53 4.1 Kết đạt 53 4.2 Phương hướng phát triển 54 Tóm lược Chương 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 MOOC Massive Open Online Courses (Khóa học Trực tuyến Đại chúng Mở) LMS Learning Management System (Hệ thống Quản lý Học tập) ARCS Attention-Relevance-Confidence-Satisfaction MEAN MongoDB-Express.js-AngularJS-Node.js v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ STT Số hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 10 11 Hình 3.4 Hình 3.5 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 24 25 26 27 28 29 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Tên hình vẽ Mức thơng tin tính hiệu phương pháp giao tiếp Các không gian diễn hoạt động học tập Mơ hình giảng dạy theo định hướng hỗn hợp Chu trình học tập Kolb Sơ đồ ca sử dụng tổng quan hệ thống Cấu trúc ghi chép theo mơ hình Cornell Thiết kế kiến trúc hệ thống Sơ đồ hoạt động chế bảo mật dựa Token Khởi động định tuyến API ứng dụng Express.js Các thành phần AngularJS File Schema định nghĩa cấu trúc tài liệu lưu trữ thông tin người dùng MongoDB Danh sách module sử dụng phía server Danh sách module sử dụng phía client Trang quản trị dự án PivotalTracker Trang đăng ký người dùng Schema quy định cấu trúc lớp học Chức quản lý mã đăng ký vào lớp học Các thông báo trang chủ lớp học Lộ trình học tập lớp Giáo viên quản lý lộ trình học tập Trang lộ trình học tập tùy biến học sinh Tiến độ học tập tổng quan học sinh Chi tiết tiến độ học tập học sinh, phân biệt hạng mục hoàn thành chưa hoàn thành Trao đổi trực tiếp thành viên lớp Xem tải tập tin đính kèm thông báo Danh sách ghi chép Trang ghi chép Trang xem video Trang trả lời câu hỏi LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển Công nghệ thông tin tạo thay đổi lớn nhiều lĩnh vực xã hội kinh tế, văn hóa, y tế, giải trí… Đối với lĩnh vực giáo dục, Cơng nghệ thơng tin ngày chứng tỏ vai trị khơng thể thiếu cơng tác quản lý đào tạo Những người làm giáo dục giới tìm kiếm, thử nghiệm triển khai nhiều mơ hình học tập khác với mục đích hướng đến kết học tập cao Ngồi mơ hình dạy học truyền thống lớp ngày có thêm nhiều mơ 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 trường học phải đối mặt tỉ lệ học sinh bỏ học cao Nguyên nhân tượng đến từ việc thiếu động lực học tập học sinh Điều giải biện pháp tổng thể với hành động đến từ nhiều phía Trong đó, việc lựa chọn phương pháp đào tạo bao gồm thiết kế chuyển giao khóa học đóng vai trị quan trọng Phương pháp đào tạo truyền thống phương pháp học trực tuyến có ưu điểm nhược điểm riêng mình, học tập hỗn hợp cố gắng tận dụng kết hợp ưu điểm hai phương pháp vào phương pháp Ưu điểm lớn phương pháp đào tạo truyền thống cung cấp kênh giao tiếp trực tiếp giáo viên với sinh viên sinh viên với sinh viên Đây kênh giao tiếp có hiệu giúp ích cho việc nâng cao động lực học tập sinh viên Tuy nhiên, phương pháp đào tạo truyền thống bộc lộ nhiều nhược điểm, kể đến thời gian học tập cố định, học viên giáo viên phải di chuyển, số lượng sinh viên lớp bị hạn chế, kiến thức tảng khả học tập sinh viên khác gây phân hóa lớp học Trong đó, phương pháp học tập trực tuyến mang lại thay đổi lớn lao việc tiếp cận tài nguyên giáo dục năm gần nhờ ưu điểm vượt trội Các khóa học trực tuyến có thời gian linh hoạt sinh viên di chuyển, sinh viên tự xếp thời gian nhịp độ học tập cách phù hợp Học tập trực tuyến phục vụ hàng nghìn chí hàng triệu sinh viên mà giáo viên khơng thêm nhiều cơng sức Và tính khía cạnh tài khóa học trực tuyến tốn chi phí Tuy nhiên, phương pháp học tập bộc lộ nhiều nhược điểm, kể đến tỉ lệ hồn thành khóa học thấp thiếu động lực học tập, trải nghiệm học tập không cao so với phương pháp học tập truyền thống, địi hỏi sinh viên phải có tính tự chủ lớn Trong tình hình đó, học tập hỗn hợp đời, hình thức học tập mà việc học xảy khơng gian kết hợp phương pháp đào tạo truyền thống với cơng nghệ máy tính Internet Đã có nhiều nơi triển khai phương pháp học tập hỗn hợp cấp học khác nhau, kết đạt khả quan, nhờ học tập hỗn hợp ngày trở nên phổ biến Tuy nhiên, việc triển khai học tập hỗn hợp khó khăn khơng có hệ thống cơng nghệ hỗ trợ Luận văn có mục đích nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ triển khai phương pháp học tập hỗn hợp Hệ thống giúp cho việc triển khai học tập hỗn hợp trường học trở nên dễ dàng hiệu Một phương pháp đào tạo đánh giá có hội thành cơng cao giải vấn đề mà gặp phải Thứ nhất, phương pháp phải gia tăng lượng thời gian mà sinh viên dành cho việc học Muốn làm việc ngồi thời gian lớp, giáo viên cần phải đảm bảo sinh viên dành thêm nhiều thời gian cho cơng việc tìm hiểu, nghiên cứu nhà, với chế để kiểm sốt hoạt động Thứ hai, phương pháp cần phải tối ưu hóa giá trị lượng thời gian lớp nhà Như vậy, khóa học, giáo viên cần phải phân tích, đánh giá xác định công việc mà thân giáo viên sinh viên giải lớp nhà để có thiết kế phù hợp Công việc phụ thuộc nhiều vào cá nhân giáo viên đối tượng sinh viên cụ thể nội dung môn học Thứ ba, thiết kế cách thức triển khai lớp học cần phải trọng nâng cao động lực học tập sinh viên Đây vấn đề đòi hỏi kết hợp nhiều nhân tố, việc áp dụng thuyết học tập trải nghiệm David Kolb định hướng đáng quan tâm Thứ tư, phương pháp cần hỗ trợ cá nhân hóa hoạt động học tập Hiện tại, theo đường chuẩn hóa hoạt động học tập, đó, tất sinh viên học chung giáo trình, chung giáo viên, chung thời gian biểu, phải học theo nhịp, phải giải