Xây dựng phần mềm hỗ trợ biên soạn bài giảng elearning

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI VĂN MỆNH BÙI VĂN MỆNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ BIÊN SOẠN BÀI GIẢNG E-LEARNING LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 2016A Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI VĂN MỆNH XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ BIÊN SOẠN BÀI GIẢNG E-LEARNING CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ THỊ HƯƠNG GIANG Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi có giúp đỡ lớn Cô giáo hướng dẫn TS Vũ Thị Hương Giang Các nội dung nghiên cứu, số liệu kết nêu luận văn trung thực, rõ ràng Trong luận văn, tơi có tham khảo đến số tài liệu liệt kê phần Tài liệu tham khảo cuối luận văn, nội dung trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2018 Tác giả Bùi Văn Mệnh i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Thị Hương Giang dành thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn, bảo góp ý cho tơi suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Viện Công nghệ thông tin Truyền thông tham gia giảng dạy tơi q trình học tập trường Các thầy tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo tiền đề cho tơi hồn thành luận văn Xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, giáo Viện đào tạo sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp gia đình quan tâm tạo điều kiện tốt nhất, động viên, cổ vũ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2018 Tác giả Bùi Văn Mệnh ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG HỌC TRỰC TUYẾN VÀ CÁC KHÁI NIỆM 1.1 Lịch sử học trực tuyến khái niệm 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Lịch sử phát triển: .4 1.1.3 Các đặc điểm học trực tuyến 1.1.4 Các hình thức học trực tuyến .6 1.1.5 Hệ thống học trực tuyến 1.2 Bài giảng học trực tuyến .8 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Chuẩn học trực tuyến CHƯƠNG TÌM HIỂU TIÊU CHÍ, Q TRÌNH XÂY DỰNG VÀ CÁC CƠNG CỤ BIÊN SOẠN BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ Ở VIỆT NAM 11 2.1 Các tiêu chí đánh giá giảng điện tử 11 2.2 Quy trình xây dựng giảng điện tử [6]: .14 2.2.1 Xác định mục tiêu học: 14 2.2.2 Xác định trọng tâm kiến thức bản: 14 2.2.3 Đa phương tiện hoá kiến thức: 14 2.2.4 Xây dựng thư viện tư liệu: 15 2.2.5 Xây dựng số hóa kịch bản: 15 2.2.6 Chạy thử chương trình, sửa chữa đóng gói: .16 2.3 Các yếu tố cấu thành việc biên soạn giảng học trực tuyến 16 2.4 Tìm hiểu số cơng cụ biên soạn giảng phổ biến 17 2.5 Đánh giá đề xuất 19 2.5.1 Đánh giá 19 2.5.2 Đề xuất .19 iii CHƯƠNG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH .20 3.1 Mục tiêu chương trình 20 3.2 Các tính chương trình 20 3.3 Kết đầu 21 3.4 Lựa chọn giải pháp công nghệ tảng 22 3.4.1 Công nghệ Winforms: 22 3.4.2 Công nghệ Flash: 23 3.4.3 Công nghệ WPF: .23 3.5 Mơ hình phân rã chức 24 3.5.1 Mơ hình phân rã chức tổng quát 24 3.5.2 Mơ hình phân rã chức hỗ trợ biên soạn nội dung .25 3.5.3 Mô hình phân rã chức Tương tác đa phương tiện .26 3.6 Mơ hình luồng liệu: 27 3.7 Mô tả chi tiết chức kết 28 3.7.1 Nhóm tính kết xuất định dạng theo chuẩn 28 3.7.2 Chức thư viện tài liệu 29 3.7.3 Các chức hỗ trợ tham chiếu nội dung 29 3.7.4 Nhóm tính đa phương tiện: 32 3.7.5 Nhóm tính tương tác Power point 34 3.7.6 Tính tạo câu hỏi tương tác 35 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG TRÌNH 36 4.1 Kiểm nghiệm tính tương thích kết đầu 36 4.1.1 Lựa chọn môi trường kiểm nghiệm: 36 4.1.2 Upload kiểm thử SCORM 37 4.2 Đánh giá hiệu 43 4.2.1 Lựa chọn phần mềm so sánh: 43 4.2.2 So sánh hiệu năng: 43 KẾT LUẬN .46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 iv DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Viết đầy đủ Mô tả CAI Computer Aided Instruction Giảng dạy dùng máy tính trợ giúp CAL Computer assisted learning Học tập nhờ trợ giúp máy tính CNTT Công nghệ thông tin LCMS Learning Content Management Hệ thống quản trị nội dung học System tập LMS Learning management systems Hệ thống quản lý học tập HTML HyperText Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn SDL Self-directed learning Học tự định hướng SCORM Sharable Content Object Mô hình nội dung đối tượng có Reference Model thể chia sẻ XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng SGD & ĐT Sở giáo dục đào tạo v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng so sánh đặc điểm lớp học truyền thống học trực tuyến Bảng 1.2 Bảng hình thức học trực tuyến Bảng 1.3 Bảng so sánh giảng truyền thống giảng điện tử Bảng 2.1 Bảng thang điểm đánh giá giảng học trực tuyến 12 Bảng 2.2 Bảng so sánh số phần mềm hỗ trợ biên soạn giảng phổ biến 18 Bảng 3.1 Bảng tính bắt buộc phần mềm 20 Bảng 3.2 Bảng tính bổ sung khơng bắt buộc 20 Bảng 3.3 Bảng tính đề xuất nâng cao 21 Bảng 3.4 Bảng so sánh ưu, nhược điểm công nghệ Winforms 22 Bảng 3.5 Bảng so sánh ưu, nhược điểm công nghệ Flash 23 Bảng 3.6 Bảng so sánh ưu, nhược điểm công nghệ WPF 23 Bảng 4.1 Bảng thông tin chi tiết môi trường thử nghiệm 36 Bảng 4.2 Bảng thông tin chi tiết môi trường thử nghiệm 43 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình hệ thống học trực tuyến điển hình Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc giảng điện tử đầy đủ 13 Hình 3.1 Mơ hình phân rã chức chung 24 Hình 3.2 Mơ hình phân rã chức quản lý nội dung 25 Hình 3.3 Mơ hình phân rã chức tương tác đa phương tiện 26 Hình 3.4 Mơ hình luồng liệu mức ngữ cảnh 27 Hình 3.5 Bài giảng xuất dạng tập tin thực thi 28 Hình 3.6 Thư viện tư liệu cho môn 29 Hình 3.7 Chức cấu hình thông tin giáo viên 30 Hình 3.8 Chức tự tạo tiêu đề nội dung tác giả 30 Hình 3.9 Chức tự sinh mục lục chương 31 Hình 3.10 Chức tự sinh danh mục tài liệu tham khảo 31 Hình 3.11 Chức chèn hình học 32 Hình 3.12 Chức ghi hình trực tiếp 32 Hình 3.13 Chức chèn đồ thị hàm số 33 Hình 3.14 Chức chèn biểu đồ 33 Hình 3.15 Chức mở tương tác Power point 34 Hình 3.16 Chức tạo câu hỏi trắc nghiệm 35 Hình 4.1 Thêm hoạt động tài nguyên khoá học 37 Hình 4.2 Lựa chọn định dạng gói SCORM 38 Hình 4.3 Điền thơng tin tập tin đóng gói SCORM 39 Hình 4.4 Lựa chọn tập tin SCORM 40 Hình 4.5 Xem nội dung khố học 41 Hình 4.6 Nội dung tập tin SCORM thêm thành công 42 Hình 4.7 Đánh giá tài nguyên sử dụng điều kiện không tải 44 Hình 4.8 Đánh giá tài nguyên sử dụng thao tác tập tin 45 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong phát triển không ngừng công nghệ thông tin nay, việc ứng dụng công nghệ vào lĩnh vực đời sống nói chung giáo dục nói riêng ngày tăng cường phổ biến Đặc biệt lĩnh vực giáo dục, học trực tuyến (eLearning) giải pháp hữu hiệu cải thiện chất lượng giáo dục đào tạo Tại Việt Nam nói riêng, việc đưa học trực tuyến vào q trình giảng dạy Bộ giáo dục khuyến nghị đưa tiêu chí đánh quy trình tạo giảng điện tử học trực tuyến Tuy nhiên đặc thù đối tượng giáo viên phổ thơng có trình độ hiểu biết cơng nghệ thông tin mức sở lại phải vừa đóng vai trị người biên soạn nội dung vừa thiết kế giao diện giảng việc sử dụng công cụ biên soạn giảng (authoring tools) phải tốn nhiều thời gian, công sức đặc biệt khâu biên soạn nội dung Vì lý trên, tơi chọn đề tài “Xây dựng phần mềm hỗ trợ biên soạn giảng học trực tuyến” dựa trình tìm hiểu quy trình tiêu chí đánh giá giảng điện tử học trực tuyến Việt Nam để đưa giải pháp hỗ trợ cho thầy cô giáo viên việc biên soạn giảng điện tử cách tối ưu Lịch sử nghiên cứu Các đề tài nghiên cứu nội dung tương tự Việt Nam khơng có, đáng kể có đề tài “Nghiên cứu thiết kế công cụ tạo giảng Authoring Tool theo chuẩn SCORM” [3] Tuy nhiên đề tài dừng mức độ nghiên cứu đưa ứng dụng đóng gói đơn dạng SCORM chưa có giá trị thực tiễn nhiều thời điểm Tóm tắt luận điểm đóng góp tác giả Tác giả tìm hiểu quy trình tiêu chí đánh giá giảng điện tử Việt Nam xây dựng chương trình tương đối hồn chỉnh với đóng góp sau: Thứ nhất, tìm hiểu trình bày quy trình sáu bước tạo giảng tiêu chí đánh giá giảng học trực tuyến Việt Nam theo quy định chuẩn [6] 3.7.5 Nhóm tính tương tác Power point Mô tả chức năng: Các chức tương tác Power point bao gồm chức mở, lưu dạng Power point Thêm hiệu ứng chuyển cảnh Power point Việc thực chức tác giả xây dựng dựa tương tác với thư viện Interop Powerpoint Microsoft Hình ảnh minh họa: Hình 3.15 Chức mở tương tác Power point Hình 3.15 minh họa chức mở giảng mẫu có sẵn lấy thư viện mẫu chương trình dạng tập tin Power point 34 3.7.6 Tính tạo câu hỏi tương tác Mơ tả chức năng: Các chức cho phép người dùng tạo câu hỏi dạng đúng/sai, điền khuyết, nối chéo Chức xây dựng dựa lập trình C# kết hợp với xử lý kiện giao diện WPF Hình ảnh minh họa: Hình 3.16 Chức tạo câu hỏi trắc nghiệm Hình 3.16 minh họa chức tạo câu hỏi trắc nghiệm tương tác, hình dạng câu trắc nghiệm phổ biến nhất: dạng câu hỏi lựa chọn đáp án 35 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG TRÌNH 4.1 Kiểm nghiệm tính tương thích kết đầu 4.1.1 Lựa chọn mơi trường kiểm nghiệm: Để kiểm tra tính tương thích giảng đầu tác giả lựa chọn Moodle LMS phổ biến Việt Nam Phiên Moodle sử dụng phiên 3.5 – phiên tính đến thời điểm cấu hình (02/05/2018), tải địa Hệ điều hành sử dụng Windows 10, cấu hình máy tính sử dụng máy tính có cấu hình thơng dụng Bảng 4.1 Bảng thơng tin chi tiết mơi trường thử nghiệm Tên cấu hình Thơng tin chi tiết LMS Moodle 3.5beta (02/05/2018) Web server Apache 2.4.28 Ngơn ngữ lập trình PHP 7.1.10 (VC14 X86 32bit thread safe) + PEAR Cơ sở liệu MariaDB 10.1.28 Hệ điều hành Windows 10 CPU i5 3360M RAM 8GB HDD Seagate 750GB 5400rpm https://download.moodle.org/download.php/windows/MoodleWindowsInstaller-latest-35.zip 36 4.1.2 Upload kiểm thử SCORM Bước 1: Trên trang Moodle, vào thơng tin khố học, chọn thêm hoạt động tài nguyên Hình 4.1 Thêm hoạt động tài ngun khố học Hình 4.1 thể thao tác thêm hoạt động tài nguyên vào chủ đề có sẵn, cụ thể ví dụ hình Thêm hoạt động vào chủ đề Khóa học demo 37 Bước 2: Chọn định dạng Gói SCORM Hình 4.2 Lựa chọn định dạng gói SCORM Hình 4.2 thể thao tác lựa chọn định dạng tài nguyên thêm vào SCORM, Moodle cho phép chọn nhiều kiểu hoạt động tài nguyên nên cần chọn vào mục Gói SCORM ấn Thêm để thực 38 Bước 3: Điền thơng tin gói SCORM Hình 4.3 Điền thơng tin tập tin đóng gói SCORM Hình 4.3 thể thao tác thêm tập tin SCORM vào chủ đề học, sau điền thông tin tên, mô tả, người dùng chọn vào biểu tượng tập tin để cửa sổ chọn tập tin SCORM 39 Bước 4: Lựa chọn tập tin SCORM Hình 4.4 Lựa chọn tập tin SCORM Hình 4.4 thể thao tác lựa chọn đính kèm tập tin SCORM để đẩy vào Moodle, cụ thể tác giả chọn tập tin MenhIct_Demo_Scorm.zip, sau điền thơng tin tác giả ấn nút Đăng tải tệp để đẩy tập tin lên 40 Bước 5: Vào mục thơng tin khố học để xem nội dung Hình 4.5 Xem nội dung khố học Hình 4.5 thể thao tác lựa chọn nội dung giảng vừa nhập nội dung tập tin SCORM để xem, trường hợp cụ thể Bài giảng demo chủ đề Khóa học Demo 41 Bước 6: Xem nội dung tập tin SCORM thêm thành cơng Hình 4.6 Nội dung tập tin SCORM thêm thành cơng Hình 4.6 minh họa hình ảnh tập tin SCORM đưa vào hệ quản trị nội dung Moodle thành cơng, thể tương thích chuẩn đầu chương trình trở thành đầu vào cho hệ quản trị nội dung khác chuẩn SCORM 42 4.2 Đánh giá hiệu 4.2.1 Lựa chọn phần mềm so sánh: Để kiểm tra tính tương thích giảng đầu tác giả lựa chọn phần mềm iSpring Suite – trường chương trình biên soạn giảng phổ biến Việt Nam có danh sách khuyến nghị sử dụng Bộ giáo dục [6] Link tải phần mềm: Bảng 4.2 Bảng thông tin chi tiết môi trường thử nghiệm Tên cấu hình Thơng tin chi tiết Phần mềm iSpring Suite Hệ điều hành Windows 10 CPU i5 3360M RAM 8GB HDD Seagate 750GB 5400rpm 4.2.2 So sánh hiệu năng: Tác giả thực so sánh tài nguyên sử dụng chương trình tác giả xây dựng chương trình iSpring Suite điều kiện không tải thao tác xử lý tập tin Bước một, tác giả so sánh lượng RAM CPU sử dụng sau khởi động chương trình điều kiện khơng tải: https://www.ispringsolutions.com/ispring-suite/download.html 43 Hình 4.7 Đánh giá tài nguyên sử dụng hai chương trình điều kiện không tải Qua thực nghiệm, điều kiện hai chương trình với điều kiện khơng tải, chương trình tác giả xây dựng chiếm 116.6 MB nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) chiếm xấp xỉ 65.2% lượng RAM mà chương trình iSpring Suite sử dụng 178 MB Bước hai, tác giả thực so sánh tài nguyên tiêu thụ hai chương trình thao tác tập tin Power point mang tên elearning-20-in-development.ppt dung lượng 9.27 MB http://elearning.fit.hcmup.edu.vn/~longld/References%20for%20Web%202.0%20Tools%20%20Tai%20lieu%20Web%202.0%20Tools/elearning-20-in-development.ppt 44 Hình 4.8 Đánh giá tài nguyên sử dụng hai chương trình thao tác tập tin Qua thực nghiệm, điều kiện hai chương trình tương tác tập tin, chương trình tác giả xây dựng chiếm 191.7 MB RAM chiếm xấp xỉ 67.83% lượng RAM mà chương trình iSpring Suite sử dụng 282.6 MB Tổng kết đánh giá hiệu năng: Qua trình thực nghiệm điều kiện, chương trình tác giả xây dựng chiếm lượng RAM tiêu thụ dao động từ 65 – 70 % lượng tiêu thụ tương ứng chương trình iSpring Suite - chương trình tận dụng cơng nghệ mới, giảm thiểu chức không cần thiết không chạy song song tích hợp với chương trình Power point 45 KẾT LUẬN Các kết đạt Luận văn tốt nghiệp tác giả với đề tài: “ Xây dựng phần mềm hỗ trợ biên soạn giảng e-Learning” giải vấn đề sau: Trước hết luận văn tìm hiểu khái niệm học trực tuyến khái niệm tương ứng giảng điện tử Thứ hai, tìm hiểu trình bày quy trình tạo giảng tiêu chí đánh giá giảng học trực tuyến Việt Nam theo quy định Bộ giáo dục Thứ ba, trình bày yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế, biên soạn giảng điện tử, đánh giá thực trạng công cụ biên soạn giảng học trực tuyến Việt Nam điểm phần mềm chưa đáp ứng tốt nhu cầu biên soạn giảng Việt Nam qua đề tính giải pháp khắc phục Thứ tư, đề xuất tính xây dựng chương trình hỗ trợ biên soạn giảng học trực tuyến khắc phục nhược điểm phần mềm quốc tế hỗ trợ giúp tiết kiệm thời gian, công sức giáo viên Những tồn luận văn Luận văn có số hạn chế cần cải tiến: Thứ chương trình phát triển NET nên chưa có khả thực thi hệ điều hành ngồi Windows Linux Thứ hai, chương trình tập trung vào đáp ứng hỗ trợ quy trình tiêu chuẩn giảng học trực tuyến Việt Nam, số tính chun sâu cho mơn chưa hỗ trợ cơng thức hóa học, tương tác vật lý… 46 Hướng phát triển đề tài Đề tài “ Xây dựng phần mềm hỗ trợ biên soạn giảng học trực tuyến” sau nghiên cứu thử nghiệm gặt hái thành định Tuy nhiên, số nguyên nhân chủ quan, khách quan nên vấn đề nghiên cứu việc giải tốn cịn nhiều hạn chế Từ kết nghiên cứu này, tác giả nhận thấy cần phải tiếp tục nghiên cứu triển khai theo hướng sau đây: Thứ tập trung, phát triển theo hướng hỗ trợ chuyên sâu mơn như: cơng thức hố học, giả lập tương tác vật lý Thứ hai triển khai mở rộng mơi trường chương trình điện tốn đám mây, chạy môi trường online offline cho phép tích hợp với số hệ quản trị nội dung Moodle 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A.M Bianco, M De Marsico & M.Temperin (2004), Quality, Interoperability and Standards in e-Learning, TSIP [2] Bộ Giáo dục đào tạo (2010), Quyết định 908/QĐ-BGDĐT Về việc ban hành thể lệ thi quốc gia “Thiết kế hồ sơ giảng điện tử học trực tuyến” năm học 2009-2010 [3] Đỗ Mạnh Cường (2011), Nghiên cứu thiết kế công cụ tạo giảng Authoring Tool theo chuẩn SCORM, Đại học Bách Khoa [4] Nguyễn Thị Lương (2012), Nghiên cứu học trực tuyến ứng dụng thiết kế giảng học trực tuyến, Học viện bưu viễn thơng [5] Bộ Giáo dục đào tạo (2016), Thông tư 12/2016/TT-BGDĐT, Quy định ứng dụng Công nghệ thông tin quản lý, tổ chức đào tạo qua mạng [6] Vũ Xuân Hùng (2012), Dạy học đại nâng cao lực dạy học cho giáo viên, NXB Lao động - Xã hội [7] Huỳnh Bảo Thiên, Vũ Hoàng Sơn (2016), Thiết kế giảng điện tử học trực tuyến, Trung tâm Thơng tin chương trình giáo dục [8] Ivan Wild (2017), Moodle 3.x Developer's Guide, Packt [9] William Horton (2006), e-Learning by Design, Pfeiffer 48 ... công cụ biên soạn giảng học trực tuyến Việt Nam điểm phần mềm chưa đáp ứng tốt nhu cầu biên soạn giảng Việt Nam qua đề tính giải pháp khắc phục Thứ ba, xây dựng chương trình hỗ trợ biên soạn giảng. .. diện giảng việc sử dụng công cụ biên soạn giảng (authoring tools) phải tốn nhiều thời gian, công sức đặc biệt khâu biên soạn nội dung Vì lý trên, tơi chọn đề tài ? ?Xây dựng phần mềm hỗ trợ biên soạn. .. điểm trên, tác giả đưa định hướng xây dựng phần mềm hỗ trợ biên soạn giảng có ưu điểm sau: Phần mềm tạo khơng tính chi phí quyền đồng thời q trình biên soạn hỗ trợ tối đa việc thiết kế nội dung giúp