Hệ thống học trực tuyến cho học sinh phổ thông trên nền tảng đám mây

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1 Vấn đềCông nghệ thông tin đang đóng một vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển của tất cả các nước trên thế giới. Một cách cường điệu hơn thì công nghệ thông tin đang làm thay đổi cả thế giới với một tốc độ chóng mặt. Thế giới giờ đây không còn khoảng cách. Chúng ta có thể trò chuyện với một người cách chúng ta nửa vòng trái đất, tìm hiểu văn hóa các nước mà không phải bỏ công sức để đi đến các nước đó, khoảng cách giữa các dân tộc được rút ngắn. Công việc kinh doanh trở nên dễ dàng hơn với sự giúp đỡ của các phần mềm quản lý, phần mềm hỗ trợ. Mọi người trao đổi buôn bán dễ dàng hơn chỉ với các thao tác đơn giản, gỡ bỏ rào cản khoảng cách. Nhiều quốc gia trên thế giới đã và đang xây dựng chính phủ điện tử để có thể điều hành, quản lý đất nước tốt hơn. Lĩnh vực y tế và khoa học kỹ thuật nhờ sự hỗ trợ mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã có những thành tựu vô cùng lớn.Ở Việt Nam, công nghệ thông tin ngày càng phổ biến. Nhà nước đã và đang áp dụng công nghệ thông tin vào công tác quản lý, cũng như phục vụ người dân. Gần như tất cả hệ thống các bệnh viện đang ứng dụng công nghệ thông tin vào việc điều hành, công tác khám và chữa bệnh. Người dân giờ đây có thể tiếp cận được với nhiều kiến thức, tin tức, sự kiện trên toàn thế giới một cách nhanh chóng. Giáo dục đang có những bước đầu triển khai công nghệ thông tin vào việc giảng dạy và học tập. Ngày càng có nhiều công ty và tập đoàn nước ngoài đầu tư vào Việt Nam ở lĩnh vực công nghệ thông tin. Hiện nay nhà nước đã và đang có những sự quan tâm cần thiết và chính sách hỗ trợ 1 1 để phát triển mạnh ngành công nghệ thông tin của nước nhà để theo kịp với sự phát triển của thế giới.Sự phát triển mạnh của công nghệ thông tin đang là một vấn đề dành được nhiều sự quan tâm, nhưng vẫn còn một vấn đề được quan tâm không kém đó là giáo dục. Một đất nước muốn phát triển mạnh, sánh vai với những nước khác thì phải có những nhân tài. Mà để có những nhân tài tốt thì chúng ta cần có nền giáo dục tốt. Nhà nước và xã hội luôn luôn dành sự quan tâm đặc biệt đến giáo dục, luôn tìm cách để nâng cao chất lượng giáo dục để tạo ra những con người càng ngày càng tài năng. Và để giải quyết bài toán trên người ta đã đưa ra giải pháp tin học hóa giáo dục. Đây là giải pháp phù hợp và thiết thực, ứng dụng công nghệ thông tin để nâng cao chất lượng giáo dục, đồng thời đáp ứng được chính sách phát triển công nghệ thông tin mà Nhà nước đã đặt ra.Nhằm góp sức giải quyết bài toán tin học hóa giáo dục của đất nước, nhóm chúng em đã xây dựng “Hệ thống học trực tuyến cho học sinh phổ thông trên nền tảng đám mây”. Mục tiêu của hệ thống là phải giải quyết được vấn đề hỗ trợ việc học toán cho học sinh lớp 12.1.2 Tại sao phải giải quyết vấn đề đó?Sự ra đời của “Hệ thống học trực tuyến cho học sinh phổ thông trên nền tảng đám mây” sẽ góp phần giải quyết một số vấn đề sau:− Không có một môi trường học tập sinh động, có âm thanh, hình ảnh, có những minh họa trực quan.− Thời gian học ở trên lớp tương đối ngắn, tuy nhiên học sinh lại có vô vàng những thắc mắc. Những thắc mắc này thường không được giải quyết vì những lý do như do số lượng học sinh quá đông trong khi chỉ có một giáo viên,… Do 2 2 đó, học sinh cần một nơi để trao đổi thảo luận, nêu lên những thắc mắc của mình với các học sinh khác.− Học sinh không có nơi để ôn luyện kiến thức đã học.− Học sinh không có thói quen tự học, tự nghiên cứu. Theo một số thống kê thì rất nhiều học sinh không thích nghi được với môi trường đại học, vì thiếu khả năng tự học và tự nghiên cứu.− Giảm bớt vấn nạn dạy thêm học thêm. Nhờ có hệ thống này học sinh có thể tự học, tự tìm hướng giải quyết các bài toán, các thắc mắc mà không cần phải đi học học thêm. Và như một quy luật tất yếu, khi cầu giảm thì cung cũng sẽ giảm. Nạn dạy thêm học thêm một cách tràn lan đang làm nhức nhối xã hội có thể được giảm bớt.“Hệ thống học trực tuyến cho học sinh phổ thông trên nền tảng đám mây” có thể hỗ trợ cho rất nhiều môn học khác, tuy nhiên nhóm chúng em muốn tập trung vào giải quyết môn toán, đặc biệt là môn toán 12 là vì môn toán là môn học giữ một vai trò quan trọng trong hệ thống giáo dục. Học toán giúp học sinh tăng khả năng tư duy, khả năng lập luận logic. Học sinh học môn toán sẽ dễ thích nghi khi tham gia vào các ngành như: kinh tế, vật lý, hóa học, tin học, … vì các ngành này đều có liên quan không ít thì nhiều đến toán học. Đây là môn bắt buộc trong kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông và bắt buộc trong một số khối thi đại học (khối A, khối B, khối D, khối V,…). Hệ thống này sẽ giúp cho học sinh cuối cấp ôn luyện tốt hơn cho các kỳ thi.1.3 Đã có ai, giải pháp nào cho vấn đề đó?Trước khi thực hiện dự án, chúng tôi đã tìm hiểu một số hệ thống khác đang được triển khai và sử dụng ở Việt Nam. Các hệ thống này có cùng một mục đích, cũng là mục đích của dự án là hỗ trợ học tập cho học sinh nói chung và môn toán nói riêng.Các hệ thống đã được khảo sát− Website Thư Viện Giáo Án Điện Tử ViOLET : http :// violet . vn .3 3 − Website Bài Giảng Môn Toán THPT : http :// toancapba . com .− Website Học – Học Nữa – Học Mãi : http :// hocmai . vn .− Website Dạy Toán – Học Toán : http :// thaydo . net .− Thư viện điện tử.Sau khi đã thực hiện tìm hiểu, đăng ký và sử dụng thử lần lượt 5 hệ thống hỗ trợ học tập trên, chúng tôi đã tổng hợp được các đặc điểm chung, cũng như tổng hợp danh sách chức năng của các hệ thống trên qua bảng sau:Bảng 1.1 – Tổng hợp chức năng các hệ thống khácCHỨC NĂNG ViO TCB HoM THD TVDTLý thuyết sách giáo khoaY Y Y N NBài tập sách giáo khoaN N N N NTóm tắt lý thuyết sách giáo khoaY Y Y N NVideo học lý thuyếtY Y Y N NLàm bài tập trắc nghiệm trên hệ thốngN N Y N NHướng dẫn giải bài tậpY N Y N NTổng hợp các dạng toánY N Y Y YChuyên đềY N Y Y YTổng hợp đề thi tốt nghiệpY N Y Y YTổng hợp đề thi đại họcY N Y Y YTổng hợp các đề thi học sinh giỏiN N N Y NCộng cụ hỗ trợ học toánN N N Y* NChú thích :− ViO: Website “Thư Viện Giáo Án Điện Tử ViOLET”. Địa chỉ: http :// violet . vn / main − TCB: Website “Bài Giảng Môn Toán THPT”. Địa chỉ: http :// toancapba . com − HoM: Website “Học, Học Nữa, Học Mãi”. Địa chỉ: http :// hocmai . vn 4 4 − THD: Website “Dạy Toán – Học Toán”. Địa chỉ: http :// thaydo . net − Y: có chức năng, nội dung nhưng không đầy đủ.− Y*: có nhưng không hổ trợ làm trực tiếp trên hệ thống.− F: có chức năng, nội dung đầy đủ theo chương trình sách giáo khoa.− N: không có chức năng, nội dung.1.4 Phương pháp chung để giải quyết vấn đềVề chức năngQua quá trình tìm hiểu và khảo sát về các hệ thống hỗ trợ học tập trực tuyến nói chung và cho môn toán nói riêng, nhóm chúng em đã nhận thấy rằng, về bản chất thì hầu hết các hệ thống chỉ khác cách học bình thường của học sinh ở chỗ là tài liệu được số hóa. Ví dụ: các tài liệu lý thuyết, bài tập, bài giảng được chuyển thành file với các định dạng như file “.doc”, “.pdf” ., video quay trực tiếp bài giảng của giáo viên dạy với phấn và bảng . Những tập tin này được đưa lên hệ thống cho học sinh (người dùng) tham khảo, và người dùng khi sử dụng hệ thống thì bản chất chính là tìm xem cái tài liệu này. Như vậy, hệ thống có thu hút được người dùng hay không phụ thuộc rất nhiều vào nội dung của tài liệu, đôi khi phụ thuộc vào danh tiếng của giáo viên soạn tài liệu hay giáo viên giảng dạy trong các video được đưa lên hệ thống.Như vậy, một hệ thống muốn hỗ trợ học sinh học tốt môn toán cần phải có một hệ thống công cụ hỗ trợ tính toán trực quan, sinh động, dễ sử dụng, lôi cuốn học sinh, bởi môn toán là môn học tương đối khô khan và khó hiểu.Tuy nhiên, để có thể xây dựng được một hệ thống tính toán đủ mạnh để hỗ trợ học sinh phổ thông thì trong giới hạn của một luận văn là không đủ. Trong mùa hè 2010, một thành viên trong nhóm chúng em đã tham gia cuộc thi mùa hè sáng tạo viết ứng dụng phần mềm nguồn mở với sản phẩm MathTutor, một công cụ hỗ trợ tính toán chạy trên desktop. Qua đó, có cơ hội tiếp xúc với một dự án 5 5 mã nguồn mở Symja với nhân tính toán tương đối mạnh, đủ để thực hiện được các tính toán cần thiết cho cấp phổ thông.Các chức năng hiện tại của Symja:− Tính toán số nguyên, số hữu tỷ, số thực, số phức.− Tính toán đa thức.− Vi phân.− Đại số tuyến tính.− Bắt mẫu trong lập trình.Với khả năng tính toán như vậy, symja hoàn toàn có thể tính toán được hầu hết các dạng toán đại số và giải tích ở cấp trung học phổ thông. Quan trọng hơn, dự án này chưa kết thúc mà vẫn còn đang được cộng đồng mã nguồn mở phát triển. Tuy nhiên, mã nguồn mở này đã và đang được phát triển về khả năng tính toán chứ không hướng về khả năng sử dụng cho người dùng cuối nên để thực hiện được các phép tính toán, người dùng cần phải nhớ cú pháp các hàm, các lệnh và kết quả cũng được xuất ra với cú pháp riêng. Điều này có thể gây khó khăn cho người dùng trong quá trình sử dụng.Như vậy, để dễ dàng hơn cho người sử dụng, chúng tôi có thể dùng khả năng tính toán của symja, từ đó phát triển thành một hệ thống gồm nhiều công cụ hỗ trợ tính toán được phân loại rõ ràng, giao diện và cách sử dụng phù hợp với người dùng cuối hơn (cụ thể là học sinh phổ thông).Về công nghệXác định sử dụng symja làm cơ sở để thực hiện tính toán, đồng nghĩa chúng tôi phải lựa chọn java làm nền tảng cũng như ngôn ngữ lập trình để thực hiện đề tài.Ngoài ra, thay vì xây dựng một ứng dụng chạy trên nền web bằng cách sử dụng JavaServer Pages (JSP) thông thường, chúng tôi đã lựa chọn dịch vụ đám mây của google để triển khai ứng dụng, Google App Engine. Đây là một môi trường tích hợp 6 6 đầy đủ và dễ mở rộng. Sử dụng Google App Engine SDK for Java và Google Web toolkit được tích hợp vào eclipse để phát triển ứng dụng.1.5 Các mục tiêu đạt được sau khi giải quyết vấn đề− Có kinh nghiệm phát triển và triển khai một ứng dụng trên một dịch vụ điện toán đám mây cụ thể.− Biết cách phát triển ý tưởng của bản thân dựa trên thế giới mã nguồn mở phong phú.− Xây dựng thành công hệ thống các công cụ tính toán chạy được, chạy đúng và ổn định trên quy mô nhỏ, góp phần đóng góp cho xã hội.− Xây dựng được hệ thống với hai ngôn ngữ Việt, Anh nhằm phục vụ cho người dùng trong nước, đồng thời đóng góp cho cộng đồng mã nguồn mở thế giới.1.6 Những vấn đề liên quan đến đề tài nhưng không thực hiệnSố lượng dạng toán ở cấp phổ thông tuy không chuyên sâu nhưng khá đa dạng. Trên cơ sở thời gian và năng lực của nhóm, chúng tôi chỉ tập trung vào các dạng toán ở lớp 12 và một phần các dạng toán thường gặp trong các đề thi đại học hàng năm.Trong các phần kiến thức toán phổ thông, hình học cũng là một phần quan trọng. Tuy nhiên, trong phạm vi dự án, nhóm chúng em không thực hiện phần này, chỉ thực hiện phần đại số và giải tích.7 7 . của Hệ thống học trực tuyến cho học sinh phổ thông trên nền tảng đám mây sẽ góp phần giải quyết một số vấn đề sau:− Không có một môi trường học tập sinh. hội có thể được giảm bớt. Hệ thống học trực tuyến cho học sinh phổ thông trên nền tảng đám mây có thể hỗ trợ cho rất nhiều môn học khác, tuy nhiên nhóm