(Tóm tắt luận văn thạc sĩ) nghiên cứu và phát triển ứng dụng quản lý, phát hiện hành vi gian lận trong thi trực tuyến

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN VĂN HUY NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG QUẢN LÝ, PHÁT HIỆN HÀNH VI GIAN LẬN TRONG THI TRỰC TUYẾN CHUN NGÀNH: HỆ THỐNG THƠNG TIN Mã số: 8.48.01.04 TĨM TẮT ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ (Theo định hướng ứng dụng) Hà Nội – 2023 Đề án tốt nghiệp hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Đỗ Xuân Chợ (Ghi rõ học hàm, học vị) Phản biện 1: …………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………… Đề án tốt nghiệp bảo vệ trước Hội đồng chấm đề án tốt nghiệp thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu đề án tốt nghiệp tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hình thức thi viết trở nên quen thuộc với học sinh khắp nước Đây hình thức thi truyền thống sử dụng nhiều năm qua Tuy nhiên, từ sau dịch bệnh Covid-19 bùng phát, học sinh buộc phải chuyển sang học trực tuyến nhà, hình thức thi viết gặp nhiều khó khăn việc áp dụng Đó lý học thi trực tuyến trở thành quy trình quen thuộc nhà trường học sinh Cùng với việc tổ chức thi học kỳ, học phần, thi tốt nghiệp bảo vệ khóa luận tốt nghiệp trực tuyến, việc áp dụng hình thức có nhiều lợi ích việc giảng dạy thi cử cho học sinh giáo viên Tuy nhiên, hình thức thi trực tuyến theo cách truyền thống khơng thể đảm bảo tính cơng minh bạch Vì tại, giáo viên khơng thể kiểm sốt tồn số lượng học sinh hành vi gian lận thơng qua hình máy tính Điều dẫn đến việc kết thi khơng xác tính cơng bằng, trở thành vấn đề hàng đầu ngành giáo dục hệ thống thi trực tuyến Để giải khó khăn này, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp hiệu để quản lý phát hành vi tiêu cực thi trực tuyến trở nên cấp bách Ngoài việc nghiên cứu, việc phát triển ứng dụng tảng website phần quan trọng việc hỗ trợ phát hành vi gian lận tự động dựa quy tắc nghiên cứu Điều giúp giảm gánh nặng cho giáo viên cán coi thi, đồng thời đem lại hiệu quả, chất lượng tính công cho việc tổ chức thi trực tuyến Việc nghiên cứu, phát triển áp dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo để quản lý phát gian lận thi trực tuyến vô cấp thiết Qua đó, giúp giáo viên cán coi thi giảm bớt gánh nặng mang lại tính cơng bằng, hiệu chất lượng cho việc tổ chức thi trực tuyến Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1 Các phương pháp phát gian lận thi trực tuyến a Phân tích hành vi: Phương pháp dựa việc phân tích hành vi thí sinh q trình làm thi Các thông số tốc độ làm bài, thời gian phản ứng, mơ hình học tập thí sinh theo dõi so sánh với hành vi bình thường Nếu có bất thường, tốc độ làm nhanh có giống đáng ngờ thí sinh, hệ thống cảnh báo khả gian lận [1] b Giám sát webcam: Một phương pháp phổ biến sử dụng webcam để giám sát hành vi thí sinh q trình làm thi Điều giúp phát hành vi bất thường nhìn vào tài liệu ghi chú, sử dụng điện thoại di động nhờ đến giúp đỡ người khác làm thi c Phân tích ngơn ngữ tự nhiên: Phương pháp sử dụng thuật tốn xử lý ngơn ngữ tự nhiên để phân tích nội dung làm Các thuật tốn phát đoạn văn chép từ nguồn khác nhận diện từ ngữ có liên quan đến gian lận[2] d Hệ thống chống chép: Các hệ thống chống chép giúp phát việc chép nội dung từ nguồn bên làm thí sinh Các thuật tốn so sánh nội dung cấu trúc làm với nguồn tham khảo biết để xác định mức độ tương đồng e Phân tích liệu học tập: Phương pháp sử dụng thuật toán học máy để phân tích liệu học tập thí sinh Dựa mơ hình học tập, hệ thống phát mẫu không thường xuyên bất thường liệu đưa cảnh báo khả gian lận f Sử dụng trí tuệ nhân tạo: Sử dụng trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI) hệ thống quản lý phát gian lận thi trực tuyến mang lại nhiều lợi ích khả nâng cao hiệu phát gian lận 2.2 Kết luận Các hệ thống quản lý phát gian lận thi cử quan tâm nghiên cứu, phát triển ứng dụng rộng rãi thực tế Nhiệm vụ hệ thống quản lý phát hành vi gian lận bao gồm: - Quản lý tập luật (rules) nghiên cứu định nghĩa hành vi gian lận, có đánh giá mức độ ưu tiên rule theo mức độ vi phạm Thấp/Trung Bình/Cao Bên cạnh đó, rule cấu hình số lần phép vi phạm học sinh thi - Giám sát trình thi học sinh qua hình dashboard cho phép người quản trị (người giám sát thi) nhắc nhở trực tiếp học sinh thi thông qua WebSocket - Khi phát hành vi vi phạm ghi log, phân tích log đưa hành động - Gửi thông báo cho người giám sát hành vi vi phạm học sinh phát - Gửi cảnh báo tự động cho học sinh vi phạm hủy thi học sinh vi phạm số lần vi phạm mức độ nghiêm trọng (tùy theo cấu hình rule) Mục tiêu nghiên cứu Đề án nghiên cứu phát triển ứng dụng quản lý, phát gian lận thi trực tuyến tảng website nhằm đưa phương pháp phát gian lận phương pháp xử lý theo mốt số tập luật chống gian lận đề án nghiên cứu áp dụng phương pháp cho hệ thống chống gian lận lớn nhằm giảm áp lực, vất vả cho cán coi thi, nâng cao hiệu quả, chất lượng công cho việc tổ chức thi trực tuyến Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các hành vi gian lận thi cử, phương pháp phát quản lý hành vi Phạm vi nghiên cứu: Trên tảng mạng trực tuyến, sử dụng website Phương pháp nghiên cứu Đề án sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu định nghĩa hành vi vi phạm, phương pháp kỹ thuật phát gian lận Khảo sát số tính phát gian lận số hệ thống triển khai Thực nghiệm: Xây dựng phát triển thử nghiệm mơ hình giải pháp quản lý phát gian lận thi cử tảng website với trang: • Trang quản trị (dành cho người giám sát) • Trang làm thi (dành cho học sinh) PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GIAN LẬN TRONG THI TRỰC TUYẾN 1.1 Tổng quan gian lận thi trực tuyến * Khái quát gian lận thi trực tuyến: Sự phát triển cơng nghệ nhanh chóng việc áp dụng rộng rãi elearning khiến thứ trở nên tồi tệ Trong tổ chức giáo dục cố gắng thích nghi với thực tế học tập mới, thực nhiều giải pháp giám thị từ xa, sinh viên lại lợi dụng khơng chắn thiếu kinh nghiệm để tìm sơ hở đạt điểm cao mà không tốn nhiều thời gian công sức Một số hành vi gian lận thường gặp phải thi trực tuyến: • Mạo danh • Sử dụng cơng nghệ thiết bị hỗ trợ tiên tiến • Tìm kiếm câu trả lời trực tuyến • Chia sẻ nội dung kiểm tra • Gian lận “Trường cũ” • Tắt mạng q trình thi để nhờ hỗ trợ • Sao chép nội dung * Sự khác gian lận thi trực tuyến gian lận thi trường: Gian lận thi trực tuyến gian lận thi trường khác môi trường thi, giám sát, công nghệ hỗ trợ, quyền riêng tư phương pháp gian lận Trong thi trực tuyến, việc sử dụng cơng nghệ, tìm kiếm câu trả lời trực tuyến chia sẻ nội dung kiểm tra phổ biến Trong đó, thi trường, việc giám sát trực tiếp hình thức gian lận viết ghi chú, mạo danh phổ biến 1.2 Phương pháp phát giải pháp ngăn chặn gian lận 1.2.1 So sánh phương pháp phát truyền thống phương pháp sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo * Các phương pháp truyền thống để phát gian lận thi trực tuyến bao gồm: Quản lý hệ thống thi: Sử dụng phần mềm quản lý hệ thống thi để giám sát kiểm sốt quy trình thi Quy định hướng dẫn rõ ràng: Đưa quy định cụ thể hướng dẫn cho học sinh quy trình thi hành vi bị cấm Đánh giá học sinh: Sử dụng hình thức đánh giá đa dạng để đo lường hiệu suất học sinh Đổi đề thi: Tạo nhiều phiên đề thi khác để làm giảm khả gian lận Giám sát trực tuyến: Sử dụng webcam phần mềm giám sát để theo dõi hành vi học sinh * Các phương pháp dựa cơng nghệ trí tuệ nhân tạo để phát gian lận thi trực tuyến Các phương pháp dựa cơng nghệ trí tuệ nhân tạo để phát gian lận thi trực tuyến bao gồm: phân tích liệu thi, phân tích hành vi học sinh, phân tích ngơn ngữ tự nhiên, phát truy cập trái phép vào tài liệu, xác định giọng nói nhận dạng khuôn mặt, với hệ thống giám sát trực tuyến Các phương pháp sử dụng công nghệ thuật toán AI để xác định biểu gian lận hành vi bất thường học sinh trình thi 1.2.2 Các phương pháp phát giải pháp ngăn chặn gian lận * Hành vi 1: Mạo danh Mạo danh hành vi sai trái phổ biến đề thi trực tuyến, học sinh nhờ người khác làm kiểm tra thay cho Phương pháp cơng cụ phân tích ngăn chặn mạo danh bao gồm xác thực danh tính, theo dõi hành vi, phân tích liệu nhận dạng khn mặt Kết phân tích sử dụng để đánh giá mức độ mạo danh thí sinh đưa định kết thi áp dụng biện pháp phòng ngừa xử lý gian lận * Hành vi 2: Sử dụng công nghệ thiết bị hỗ trợ tiên tiến Học sinh sử dụng công nghệ thiết bị tiên tiến để gian lận thi cử, bao gồm chia sẻ hình sử dụng thiết bị khác để tìm kiếm thơng tin Phương pháp cơng cụ phân tích ngăn chặn sử dụng hệ thống giám sát webcam, phần mềm giám sát hình, cơng nghệ chống chép giám sát mạng liệu * Hành vi 3: Tìm kiếm câu trả lời trực tuyến Thí sinh tìm kiếm câu trả lời trực tuyến trình thi trực tuyến cách sử dụng máy tính thiết bị kết nối internet Phương pháp cơng cụ phân tích ngăn chặn bao gồm hệ thống giám sát mạng, cơng cụ phân tích từ khóa, máy học xử lý ngôn ngữ tự nhiên hệ thống so sánh đa nguồn * Hành vi 4: Chia sẻ nội dung kiểm tra Thí sinh chụp hình chia sẻ nội dung kiểm tra với người khác để nhờ họ giúp đỡ Phương pháp công cụ phân tích ngăn chặn bao gồm giám sát mạng, phân tích nội dung cơng nghệ mã hóa chữ ký số * Hành vi 5: Gian lận " Trường cũ" : Thí sinh sử dụng thơng tin kiến thức biết từ kỳ thi trước để gian lận q trình thi Phương pháp cơng cụ phân tích bao gồm tạo kiểm tra đa dạng, sử dụng hệ thống kiểm tra tiên tiến đưa biện pháp xử lý phạt * Hành vi 6: Tắt mạng q trình thi: Thí sinh tắt ngắt kết nối mạng để thực hành vi gian lận khác trình thi Phương pháp cơng cụ phân tích bao gồm giám sát mạng, thiết bị kiểm tra kết nối mạng quản lý quy định thi * Hành vi 7: Sao chép nội dung: Thí sinh chép nội dung từ nguồn khác từ người khác mà không phép Phương pháp cơng cụ phân tích bao gồm hạn chế quyền truy cập, giám sát hình ảnh hình, sử dụng phần mềm chống chép xây dựng câu hỏi độc lập 1.3 Các ảnh hưởng gian lận thi trực tuyến Mất công không công bằng: Gian lận tạo công không công người gian lận người làm việc chăm Người gian lận có hội đạt điểm cao cách không công bằng, làm sai lệch trình cạnh tranh Giảm khả đánh giá xác: Gian lận làm giảm khả đánh 11 2.1.2 Edu Now: Phần mềm chống gian lận thi online hệ thống thi trực tuyến EDU NOW Phần mềm chống gian lận thi online hệ thống thi trực tuyến EDU NOW giải pháp đột phá nhằm ngăn chặn phát hành vi gian lận trình thi trực tuyến Dưới tóm tắt phần mềm này: Giám sát trực tuyến: Phần mềm sử dụng công nghệ giám sát trực tuyến để quan sát hành vi thí sinh suốt q trình thi Nó theo dõi hoạt động hình, camera microphone thiết bị thí sinh để phát hành vi gian lận, chẳng hạn sử dụng tài liệu ngoài, chụp ảnh hình liên lạc với người khác Phân tích hành vi đáng ngờ: Phần mềm phân tích liệu hành vi thí sinh để tìm biểu đáng ngờ gian lận Nó sử dụng thuật tốn mơ hình học máy để phát mẫu khơng bình thường không tuân thủ quy tắc thi Nhận diện gian lận thơng qua AI: Phần mềm áp dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để nhận diện hình thức gian lận phổ biến thi trực tuyến Điều bao gồm việc xác định văn chép, nhận dạng giọng nói giả mạo, phát biểu khn mặt khơng xác xác định mẫu trả lời giống thí sinh Phân tích liệu xuất báo cáo: Phần mềm thu thập phân tích liệu từ q trình thi, bao gồm thời gian làm bài, số lượng câu trả lời yếu tố khác Kết phân tích biểu đồ hóa xuất báo cáo để giáo viên quản lý kiểm tra đánh giá mức độ gian lận thi Tích hợp biện pháp bảo mật: Phần mềm hỗ trợ tích hợp biện pháp bảo mật xác minh danh tính, chống truy cập trái phép mã hóa liệu để đảm bảo tính bảo mật riêng tư trình thi Phần mềm chống gian lận thi online hệ thống thi trực tuyến EDU NOW mang đến giải pháp toàn diện để ngăn chặn gian lận q trình thi trực tuyến Nó giúp tăng cường công bằng, độ tin cậy hiệu trình đánh giá, đồng thời thúc đẩy phát triển chất lượng giáo dục 12 2.1.3 ProctorU: Phần mềm giám sát thi trực tuyến ProctorU phần mềm giám sát thi trực tuyến phát triển để giúp tổ chức giáo dục trường học thực việc tổ chức kỳ thi trực tuyến cách an tồn, bảo mật cơng Dưới số thông tin phần mềm: Tác giả Triển khai: ProctorU thành lập Don Kassner Jarrod Morgan Hệ thống triển khai sử dụng rộng rãi nhiều trường đại học, tổ chức giáo dục tổ chức đào tạo trực tuyến khắp giới Chức tiêu biểu: ProctorU cung cấp dịch vụ giám sát thi trực tuyến cách sử dụng webcam microphone thí sinh để quản lý q trình thi Hệ thống có khả theo dõi ghi hình hành vi thí sinh suốt thời gian làm thi để kiểm tra tính hợp lệ cơng kết thi Phương pháp giám sát: ProctorU sử dụng công nghệ webcam microphone để theo dõi hành vi thí sinh suốt q trình thi Các nhà giám sát từ xa xem kiểm sốt q trình thi, họ can thiệp phát có hành vi khơng hợp lệ Mức độ phổ cập: ProctorU sử dụng rộng rãi nhiều nước vùng lãnh thổ giới, đặc biệt lĩnh vực giáo dục trực tuyến Tuy nhiên, việc sử dụng phổ cập hệ thống thay đổi theo thời gian vùng địa lý cụ thể Tác động ý kiến học sinh giáo viên: Sự triển khai ProctorU nhận ý ý kiến phản hồi khác từ phía học sinh, giáo viên cộng đồng giáo dục Một số người cho việc sử dụng hệ thống giúp bảo vệ tính hợp lệ q trình thi trực tuyến, người khác có ý kiến lo ngại vấn đề riêng tư an ninh thông tin liệu học sinh thu thập 2.2 Những tính khác biệt ứng dụng quản lý, phát gian lận thi trực tuyến - Ứng dụng có trang dành cho thí sinh người giám sát, quản trị - Cho phép người giám sát quan sát kiểm soát thí sinh làm thi đưa thơng báo trực tiếp đến thí sinh thơng qua popup 13 thông báo, cảnh báo - Cho phép người giám sát ngừng mở cho thí sinh xem xét hành vi phát vi phạm - Cấu hình hành vi vi phạm để ứng dụng tự động phát đưa cảnh báo, hủy thi kết thúc sớm trước thời gian 2.3 Kết luận Chương tập trung vào nghiên cứu tổng quan hệ thống quản lý phát gian lận có Nó cung cấp nhìn tổng quan cơng nghệ giải pháp sử dụng lĩnh vực Đồng thời, chương phân tích phương pháp phát gian lận áp dụng ứng dụng khác Mỗi phương pháp đánh giá ưu điểm nhược điểm để hiểu rõ hiệu giới hạn chúng Chương cung cấp số hình chi tiết ứng dụng nghiên cứu, cho thấy cách chúng triển khai phương pháp phát gian lận Bên cạnh đó, chương giới thiệu số tính khác biệt ứng dụng mà đề tài nghiên cứu phát triển phân tích chi tiết chương 14 CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG QUẢN LÝ, PHÁT HIỆN HÀNH VI GIAN LẬN TRONG THI TRỰC TUYẾN SỬ DỤNG TẬP LUẬT 3.1 Phân tích yêu cầu chức ứng dụng Ứng dụng quản lý phát gian lận trực tuyến bao gồm số tính chức như:  Đăng nhập, Đăng ký  Tạo quản lý thi  Tạo quản lý câu hỏi  Lịch sử thi thí sinh  Giao diện người dùng thân thiện 3.2 Thiết kế hệ thống 3.2.1 Kiến trúc hệ thống Thí sinh TCP|:443 TCP|:8443 TCP|:3306 Database TCP|:443 Website Server Aplication Websocket server Giám thị Hình 3.1 Kiến trúc hệ thống 3.2.2 Thiết kế sở liệu Hình 3.2 Mơ hình Diagram 3.3 Phát triển hệ thống * Yêu cầu hệ thống:  Yêu cầu chức năng: Xác định chức quan trọng hệ 15 thống, bao gồm quản lý người dùng, quản lý thi, phát gian lận, thu thập log, quản lý tập luật thông báo, cảnh báo  Yêu cầu phi chức năng: Đưa yêu cầu hiệu suất, bảo mật triển khai hệ thống lên môi trường đám mây  Yêu cầu giao diện người dùng: Xác định yêu cầu giao diện người dùng, bao gồm tính thẩm mỹ trải nghiệm người dùng * Công cụ phát triển:  Ngơn ngữ lập trình: Sử dụng Java JavaScript để phát triển hệ thống  Framework thư viện: Sử dụng Spring Boot, Websocket Thymeleaf để xây dựng hệ thống  Cơ sở liệu: Sử dụng MySQL để lưu trữ liệu liên quan đến hệ thống  Công cụ phát triển phần mềm: Sử dụng IntelliJ IDEA, mơi trường phát triển tích hợp (IDE), để xây dựng quản lý mã nguồn  Công cụ quản lý dự án: Sử dụng Airtable để quản lý công việc tiến độ dự án 3.4 Giới thiệu tập luật phương pháp phát hiện, xử lý 3.4.1 Các tập luật nghiên cứu Đề án nghiên cứu đề xuất số tập luật áp dụng để phát gian lận thi trực tuyến cách thực thiện chế thu log xử lý log từ hình thí sinh từ bắt đầu thi đến kết thúc thi sau: * Tập luật kiểm tra rời khỏi trang thi: Luật rời khỏi trang thi thi: Theo dõi thay đổi trạng thái tab trình duyệt Nếu tab khơng focus (tức thí sinh chuyển sang tab khác), kết luận thí sinh rời khỏi trang thi Luật theo dõi hoạt động trang thi: Giám sát hoạt động thí sinh trang thi, bao gồm kiện chuột di chuyển, nhấp chuột, nhập liệu từ bàn phím Nếu khơng có hoạt động khoảng thời gian định, kết luận thí sinh rời khỏi trang thi * Tập luật kiểm tra ngắt kết nối thi: 16 Luật giám sát kết nối phòng thi: Giám sát trạng thái kết nối mạng thiết bị Nếu thiết bị kết nối mạng q trình thi, kết luận thí sinh bị ngắt kết nối 3.4.2 So sánh phương pháp phát dựa tập luật phương pháp khác * Phương pháp phát dựa tập luật - Ưu điểm: Dễ dàng triển khai hiểu, không yêu cầu nhiều kiến thức chuyên môn lĩnh vực AI Có thể xác định rõ quy tắc tiêu chuẩn để phát gian lận dựa kinh nghiệm kiến thức chuyên gia Phù hợp cho việc phát hành vi gian lận đơn giản biết trước - Nhược điểm: Khả phát hạn chế việc xử lý tình phức tạp mẻ Không linh hoạt việc thay đổi cập nhật quy tắc phát gian lận Khó khăn việc xử lý liệu lớn khơng đồng * Phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) học máy - Ưu điểm: Linh hoạt mạnh mẽ việc xử lý liệu lớn phức tạp, tự động học từ liệu thực tế Có khả phát hành vi gian lận mẻ dựa khả tự học Có thể tạo mơ hình phức tạp để phát hành vi gian lận tinh vi - Nhược điểm: Yêu cầu liệu lớn đa dạng để huấn luyện mơ hình, điều khó khăn mơi trường thi trực tuyến Đòi hỏi kiến thức chuyên sâu AI học máy để triển khai điều chỉnh mơ hình Khả hoạt động không ổn định thiếu liệu đủ lớn drepresentative 17  Phương pháp phát dựa tập luật thường phù hợp cho việc xác định hành vi gian lận đơn giản biết trước, phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo học máy thường mạnh mẽ việc phát hành vi gian lận phức tạp mẻ Tuy nhiên với phương pháp sử dụng tập luật áp dụng song song với phương pháp khác để nâng cao khả phát hiện, quản lý xử lý gian lận 3.4.2 Phương pháp phát thu log Gửi cảnh báo, thông tin cho user Thu log Thí sinh Gửi log Màn hình thi Gửi thơng tin Để xử lý tự động Gửi thông báo qua socket Ghi Đọc Database Server xử lý Gửi thông tin vi phạm Giám thị/ Quản trị Màn hình giám sát Phân tích log đưa kết Hì Gửi cảnh báo, message cho user thơng qua server nh 3.3 Mơ hình tổng qt thu xử lý log vi phạm Phát thu log Thí sinh Gửi log vi phạm Màn hình thi Gửi thông báo qua socket Gửi cảnh báo Giám thị 1- Nhận log 2- Xử lý log 3- Kiểm tra quản lý cấu hình vi phạm - Phân tích vi phạm đưa hướng xử lý Màn hình giám sát Đưa định xử lý Xử lý vi phạm Kết thúc thi CSDL Lưu lại liệu vào database Tiếp tục theo dõi Hình 3.3 Mơ hình chi tiết chung phát xử lý vi phạm