Nghiên cứu học cộng tác ứng dụng trong e learning giảng dạy các ngôn ngữ lập trình cơ bản

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM HOÀI THU ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỌC CỘNG TÁC ỨNG DỤNG TRONG E-LEARNING GIẢNG DẠY CÁC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH CƠ BẢN Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 8.48.01.04 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2018 Lời cam đoan Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác HỌC VIÊN Phạm Hoài Thu Mục lục Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỌC CỘNG TÁC 11 1.1 Lịch sử phát triển học cộng tác 11 1.2 Khái niệm, đặc điểm, mục tiêu học cộng tác 13 1.2.1 Khái niệm học cộng tác 13 1.2.2 Đặc điểm học cộng tác 14 1.2.3 Mục tiêu học cộng tác 15 1.3 Phân loại học cộng tác ứng dụng 16 1.3.1 Phân loại học cộng tác 16 1.3.2 Ứng dụng học cộng tác 16 1.4 Nền tảng cộng tác 17 1.4.1 Công cụ cộng tác 17 1.4.2 Nền tảng cộng tác 20 1.5 Kết luận 21 CHƯƠNG 2: HỌC CỘNG TÁC VÀ ỨNG DỤNG VÀO GIẢNG DẠY CÁC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH CƠ BẢN 22 2.1 Học cộng tác phương pháp học truyền thống 22 2.2 Học cộng tác E-Learning 23 2.2.1 Ưu điểm nhược điểm hệ thống E-Learning 23 2.2.2 Mô hình học cộng tác 25 2.2.3 Các công nghệ cộng tác E-Learning 27 2.3 Ứng dụng học cộng tác E-Learning vào giảng dạy ngơn ngữ lập trình 28 2.3.1 Một số nghiên cứu liên quan 30 2.3.2 Môi trường phát triển tích hợp học cộng tác 31 2.4 Một số hệ thống học cộng tác mã nguồn mở 35 2.4.1 Hệ thống Moodle 35 2.4.2 Hệ thống Sakai 39 2.4.3 So sánh hai hệ thống mã nguồn mở Moodle Sakai 41 2.5 Kết luận 42 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG E-LEARNING HỖ TRỢ HỌC CỘNG TÁC CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CƠ BẢN TẠI HỌC VIỆN AN NINH 44 3.1 Ứng dụng mơ hình hỗ trợ học cộng tác ngơn ngữ lập trình Học viện An ninh nhân dân 44 3.2 Cài đặt, cấu hình hệ thống thử nghiệm 47 3.2.1 Cài đặt cấu hình chương trình Sakai, Eclipse Che 47 3.2.2 Công cụ thông dung 50 3.2.3 Công cụ mở rộng 56 3.3 Các tình thử nghiệm 57 3.3.1 Tính 1: Giao tiếp giáo viên học viên 57 3.3.2 Tình 2: Giao tiếp học viên học viên .65 3.4 Kết luận 67 KẾT LUẬN 68 DANH LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Từ viết tắt NICT CSCW P2P IDE LMS VLE LCMS JISC SCORM LAMS CLE Danh mục bảng Bảng 1 Bảng chế độ làm việc nhóm 16 Bảng Công cụ cộng tác (1) 18 Bảng Công cụ cộng tác (2) 18 Bảng Cấu hình chương trình cài đặt 47 Danh mục hình Hình Sự tiến hóa giáo dục 25 Hình 2 Mơ hình trình thử nghiệm 26 Hình Mơ hình môi trường nghiên cứu 27 Hình Các cơng nghệ cộng tác E-Learning 28 Hình Web-Based IDE - IDE dựa Web 30 Hình Mơ hình tổng quan 32 Hình Kiến trúc Web-based IDE 34 Hình Hệ thống quản lý moodle 37 Hình Giao diện hệ thống hỗ trợ học trực tuyến Sakai 49 Hình Màn hình khởi động Docker terminal 50 Hình 3 Màn hình chạy khởi động chương trình Eclipse Che 50 Hình Giao diện công cụ Gradebook 52 Hình Giao diện công cụ nộp tập 53 Hình Giao diện công cụ thông báo Announcements 54 Hình Giao diện hình chat thời gian thực giữu giáo viên sinh viên 55 Hình Giao diện chức Forum 55 Hình Giao diện chương trình code trực tuyến ideone 56 Hình 10 Giao diện chương trình Colline 57 Hình 11 Giao diện cơng cụ tập 58 Hình 12 Cấu hình thơng số cho việc nộp sinh viên 59 Hình 13 Giao diện hồn thành việc tạo cấu hình 59 Hình 14 Giao diện sinhvien1 thực mở, làm tập 60 Hình 15 Giao diện Hình 16 Giáo viên Hình 17 Giáo viên Hình 18 Giao diện Hình 19 Tạo chủ đ Hình 20 Phân quy Hình 21 Giao diện Hình 22 Giao diện Hình 23 Tương tá Hình 24 Giao diện Hình 25 Giao diễn Hình 26 Trao đổi MỞ ĐẦU Ngày nay, với bùng nổ mạnh mẽ công nghệ thơng tin phát triển Internet tồn cầu, kèm với ứng dụng giúp khai thác hết lợi mà chúng mang lại Đặc biệt, việc nâng cao hiệu quả, chất lượng giáo dục, đào tạo nhân tố sống định tồn phát triển quốc gia, công ty, gia đình cá nhân Hơn nữa, việc học tập khơng bó gọn việc học phổ thơng, học đại học mà học suốt đời Hiện nay, có nhiều phương pháp giảng dạy sử dụng với mục đích đem lại hiểu biết tốt cho người học, phương pháp bật lên phương pháp học cộng tác, hoạt động học tập theo nhóm tổ chức cho việc học tập phụ thuộc vào trao đổi thông tin, cấu trúc có tính chất xã hội người học nhóm, người học phải tự chịu trách nhiệm việc học tập thân mình, đồng thời khuyến khích hỗ trợ học tập người tham gia Học tập cộng tác mơ hình nhóm người học làm việc theo nhiệm vụ cấu trúc (ví dụ: tập nhà, thí nghiệm Lab, dự án thiết kế…) với điều kiện sau: phụ thuộc tích cực, tự chịu trách nhiệm, tương tác giáp mặt, sử dụng hợp lý kỹ cộng tác, tự đánh giá nhóm cách đặn Nhiều nghiên cứu thực cách xác, đắn, học tập cộng tác tăng cường khả thu nhận, lưu trữ thơng tin, kỹ tư trình độ cao, kỹ truyền thông giao tiếp cá nhân, tự tin Ngoài ra, để cung cấp cho người học tài nguyên môi trường học tập cách có hiệu quả, thêm vào đổi phương pháp dạy học nhằm xây dựng môi trường giảng dạy học tập điện tử hướng tới giáo dục người học nhiều hơn, người học chủ động lĩnh hội kiến thức từ kho tài nguyên số công cụ hỗ trợ lớp học ảo E-Learning giải pháp để giải vấn đề Việc ứng dụng phương pháp học cộng tác vào giải pháp E-Learning xu tất yếu giới đại 56 3.2.3 Công cụ mở rộng 3.2.3.1 Công cụ ideone Cơng cụ Ideone chương trình biên dịch gỡ lỗi trực tuyến, cho phép lập trình viên dịch mã nguồn thực thi trực tuyến với 60 ngơn ngữ lập trình hỗ trợ Với nhiều tính có sẵn biên dịch như: hỗ trợ biên dịch trực tuyến, tải mã nguồn chương trình máy tính, trao người thơng qua hình thức bình luận giao diện chương trình Hình Giao diện chương trình code trực tuyến ideone 3.2.3.2 Cơng cụ colline Colline chương trình hỗ trợ việc học hợp tác mã nguồn mở Chương trình cho phép nhiều người truy cập vào tệp, người truy cập sửa chữa nội dung tệp theo thời gian thực Chức chương trình cho phép nhiều người chỉnh sửa nội dung tệp theo thời gian thưc, cho phép đánh dấu cú pháp, tự động điền tìm kiếm nhanh tính 57 tiện dụng khác Chương trình Colline phát triển hệ thống mã nguồn mở Google Dưới giao diện chương trình Colline Hình 10 Giao diện chương trình Colline 3.3 Các tình thử nghiệm Nội dung luận văn tập chung trình bày tình thường xảy trình học trực tuyến, tình luận văn đưa đầu vào yêu cầu đầu cần có Từ yêu cầu luận văn đề xuất công cụ phù hợp với tình đặt Dưới tình cụ thể luận văn 3.3.1 Tính 1: Giao tiếp giáo viên học viên 3.3.1.1 Giao tiếp giáo viên học viên Đầu vào: Yêu cầu sinh viên thực làm tập giáo viên giáo, sinh viên trao đổi trực tuyến với giáo viên Đầu ra: Học viên nộp tập theo thời gian quy định, giáo viên trao đổi trực tiếp nội dung học viên hỏi Đề xuất cơng cụ cho tình huống: Sử dụng công cụ tạo nộp tập, công cụ chat Sakai 58 Quá trình thực hiện: Bước 1: Giáo viên thực thao tác thêm tập cơng cụ Bài tập Hình 11 Giao diện cơng cụ tập Bước 2: Giáo viên thêm tập, cấu hình thời gian nộp bài, số lần nộp sinh viên 59 Hình 12 Cấu hình thơng số cho việc nộp sinh viên Bước 3: Hoàn thiện nội dung tập có đính kèm file tập cho sinh viên Hình 13 Giao diện hồn thành việc tạo cấu hình Sau tập giáo viên đưa lên với thời gian cho phép sinh viên bắt đầu làm với file tập đính kèm, tới thời gian quy định sinh viên xem tập bắt đầu làm tập 60 Hình 14 Giao diện sinhvien1 thực mở, làm tập Trong q trình làm tập sinh viên trao đổi hỏi thầy cô, bạn bè thắc trình làm Việc sinh viên hỏi thực qua cơng cụ chat Sakai Hình 15 Giao diện trao đổi nội dung tập qua ứng dụng chat 61 3.3.1.2 Giao tiếp giáo viên nhiều sinh viên Đầu vào: thực giao tập cho nhóm sinh viên, giảng hướng dẫn trực tiếp sinh viên làm bài, trò chuyện trực tuyến sinh viên, đưa chủ đề thảo luận cho sinh viên diễn đàn Đầu ra: Bài tập sinh viên làm nộp lại cho giáo viên, sinh viên tiếp thu nội dung giảng trực tuyến, giáo viên thực hướng dẫn thực hành cho tất sinh viên, trao đổi nội dung cho toàn sinh viên biết, sinh viên thảo luận nội dung chủ đề mà giao viên đưa Công cụ đề xuất: Công cụ Bài tập, công cụ Chat, công cụ Forum, cơng cụ lập trình trực tuyến, chia sẻ hình Các bước thực hiện: Bước 1: Với cơng cụ tạo tập giao tập nhà cho sinh viên thực theo yêu cầu thời gian trình bày tình Bước 2: Cơng cụ chat: Giáo viên tạo phịng chát tương ứng với nhóm sinh viên nghiên cứu nội dung mơn học Từng thành viên nhóm trao đổi nội dung trực tiếp với thầy cô bạn sinh viên khác Hình 16 Giáo viên lập nhóm chat cho nhóm sinh viên 62 Hình 17 Giáo viên trao đổi với nhóm sinh viên Bước 3: Tạo cơng cụ thảo luận chung Hình 18 Giao diện tạo chủ đề thảo luận diễn đàn 63 Hình 19 Tạo chủ đề thảo luận diễn đàn Hình 20 Phân quyền cho độc giả diễn đàn Bước Tạo công cụ hỗ trợ học cộng tác với ngôn ngữ lập trình - Cài đặt cơng cụ mã nguồn mở Colline - Sử dụng công cụ mở rộng Sakai 64 Hình 21 Giao diện đăng nhập cơng cụ Colline Hình 22 Giao diện cơng cụ sau đăng nhập 65 Hình 23 Tương tác giữu giáo viên với sinh viên 3.3.2 Tình 2: Giao tiếp học viên học viên Đầu vào: Sinh viên thảo luận với nhau, sinh viên thực hành code chương trình chạy chương trình ln Đầu ra: Sinh viên tương tác với nội dung tập, giải chủ đề thảo luận, trao đổi nội dung với giao viên với nhóm Cơng cụ đề xuất: Công cụ chat, công cụ hỗ trợ IDE Colline Bước 1: Cơng cụ chat 66 Hình 24 Giao diện chat sinh viên với sinh viên Bước 2: Tạo cơng cụ hỗ trợ lập trình Hình 25 Giao diễn cơng cụ hỗ trợ lập trình sinh viên với sinh viên 67 Hình 26 Trao đổi diễn đàn 3.4 Kết luận Chương trình bày hệ thống học lập trình Học viện An ninh nhân dân, ứng dụng mơ hình học cộng tác vào thực tế Chương trình bày việc cài đặt sử dụng phần mềm Sakai, đặc biệt chương tích hợp thêm công cụ hỗ trợ học cộng tác vào hệ thống học lập trình Học viện ANND Từ đó, đề xuất tình thường xuyên gặp thực tế qua đưa cơng cụ để giải tình 68 KẾT LUẬN Luận văn trình bày hướng tiếp cận có hiệu việc ứng dụng học cộng tác vào hệ thống học lập trình Học viện An ninh nhân dân Đồng thời, luận văn giới thiệu phần mềm mã nguồn mở Sakai hỗ trợ việc học trực tuyến cách hiệu quả, kết hợp với công cụ mở rộng khác để áp dụng vào thực tiễn mơ hình học lập trình Học viện ANND Các kết luận văn: - Tìm hiểu hệ thống học cộng tác - Giới thiệu mơ hình học cộng tác, phân loại học cộng tác với tảng học ứng dụng khác - Ứng dụng học cộng tác hệ thống E-Learning, giới thiệu số hệ thống học cộng tác mã nguồn mở sử dụng rộng - Xây dựng thành công hệ thống học cộng tác Sakai - Tích hợp thêm cơng cụ mở rộng vào hệ thống để phù hợp với tốn đưa ra, giải tình thực tế thường xuyên gặp trình học trực tuyến Hướng phát triển nghiên cứu: Tiếp tục nghiên cứu sâu công cụ hệ thống mã nguồn mở Sakai qua áp dụng vào thực tiễn tốt Tìm hiểu thêm cơng cụ mở rộng khác phù hợp với q trình học cộng tác hỗ trợ chia sẻ hình, hỗ trợ họp trực tuyến Tiếp tục hoàn thiện để áp dụng vào mơi trường thực tế Học viện An ninh nhân dân 69 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Computer-supported collaborative learning: An historical perspective, Gerry [1] Stahl, Timothy Koschmann, Dan Suthers Railsback, S.F : Agent-based based Models in Ecology : Patterns and [2] Alternative Theories of Adaptive Behaviour, Agent-Based Computational Modelling, Physica-Verlag, 139-152 (2006) Barbara Leigh Smith and Jean T MacGregor What is Collaborative [3] Learning.The National Center on Postsecondary Teaching, 1992 [4] https://ideone.com/ [5] http://compileonline.com/ Becker, R., Becker, B., Knotte, M., KreiBlemeyer, I : Manual eGroupware [6] 1.4 Creative Commons (2007) Chan Jung Park, Jung Suk Hyun Comparison of Two Learning Models for [7] Collaborative E-Learning Springer, 3-540-33423-8, Edutainment, Volume 3942, Lecture Notes in Computer Science, 2006 Study Group on the Conditions of Excellence in Higher Education, [8] Involvement in Learning: Realizing the Potential of Higher Education Washington D.C National Institute of Education, 19841 [9] http://coderun.com [10] Conway, J : The Game of Life Scientific American 223, 120–123 (1970) Henriksen, J.O., Lorenz, P., Hanisch, A., Osterburg, S., Schriber, T.J : Web [11] based simulation center : professional support for simulation projects Winter Simulation Conference2002 1, 807 - 815 (2002) Providing collaborative learning support with social media in an integrated [12] environment, Elvira Poppescu (2012) [13] An interactive Web-bases IDE towards teaching and Learning in programming course, 2013 70 ... Chương trình bày học cộng tác ứng dụng giảng dạy ngôn ngữ lập trình 22 CHƯƠNG 2: HỌC CỘNG TÁC VÀ ỨNG DỤNG VÀO GIẢNG DẠY CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CƠ BẢN Trong chương tập trung nghiên cứu học cộng tác. .. viên Hình Các cơng nghệ cộng tác E- Learning 2.3 Ứng dụng học cộng tác E- Learning vào giảng dạy ngơn ngữ lập trình Phương pháp dạy học ngơn ngữ lập trình nhiều hạn chế Với lý thuyết người học thường... điểm hệ thống E- Learning 23 2.2.2 Mô hình học cộng tác 25 2.2.3 Các công nghệ cộng tác E- Learning 27 2.3 Ứng dụng học cộng tác E- Learning vào giảng dạy ngơn ngữ lập trình