2.4.1 Mơ hình kiến trúc
Ứng dụng mà chúng tơi sử dụng để minh họa trong mơ hình mạng ngang hàng khơng dây được chia thành hai ngữ cảnh như sau:
Ngữ cảnh trong lớp học hoặc khuôn viên trường được trang bị Access point đóng
vai trị như router, khi đó các thiết bị di động giao tiếp với nhau thông qua router này. Kiến trúc được minh họa Hình 2-15
Người dạy Người dạy Người học Người học Người học Người học
Wireless Access point Wireless Access point
Người học
Người học Người họcNgười học
Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học
Hình 2-15 Mơ hình mạng ngang hàng khơng dây có sự hỗ trợ Access point
Ngữ cảnh trong lớp, khuôn viên trường hoặc những nơi không được trang bị Access
point thì thiết bị di động được cài đặt là Access point ảo, thiết bị này đóng vai trị là
bộ định tuyến hỗ trợ các thiết bị khác giao tiếp với nhau. Minh họa kiên trúc như Hình 2-16.
Người dạy Người dạy Người học Người học Người học Người học Người học
Người học Người họcNgười học
Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học Người học
Hình 2-16. Mơ hình mạng ngang hàng khơng dây có sự hỗ trợ Access point
Ứng dụng minh họa trong môi trường giáo dục là hệ thống hỗ trợ việc dạy và học. Hệ thống trang bị cho người học các thiết bị di động cài đặt hệ điều hành android. Hệ thống này có tên gọi là MES (Mobile Education System), các hệ thống con trong hệ thống hỗ trợ dạy và học bao gồm hệ thống CDS (Classroom Dicussion System), CCS (Classroom Cooperative System). Trong các hệ thống ứng dụng này chúng tôi phát triển để minh họa cho chiến lược
tìm kiếm dữ liệu và đồng bộ dữ liệu trong mơ hình lý thuyết đề xuất MIXGROUP. Tuy
nhiên, do mơ hình mạng ngang hàng thực tế chỉ cho phép các thiết bị di động giao tiếp với nhau thơng qua thiết bị định tuyến, vì vậy chúng tơi khơng thể minh họa tìm kiếm dữ liệu trên các thiết bị ngồi vùng (nhiều bước nhảy). Hệ thống thực hiện tìm kiếm dữ liệu đối với các thiết bị giao tiếp với nhau qua thiết bị định tuyến và chỉ một bước nhảy. Dữ liệu được trao đổi, chia sẻ trong hệ thống và các đoạn văn bản, hình ảnh,… Trong phần tiếp theo chúng tơi mơ tả hệ thống và các tình huống học có áp dụng hệ thống này.
2.4.2 Các hệ thống con của MES
2.4.2.1 Hệ thống hỗ trợ thảo luận trong lớp học (Classroom Discussion System - CDS)
Trao đổi thảo luận là một nhu cầu cần thiết trong tất cả các buổi học từ lớp học truyền thống đến lớp học được hỗ trợ các thiết bị di động. Trong phần này, chúng tôi sẽ giới thiệu một hệ thống hỗ trợ trao đổi thảo luận giữa người học và người dạy, cũng như giữa các người học với nhau trong lớp học thông qua việc sử dụng các thiết bị di động. Hệ thống này được gọi là
“Hệ thống hỗ trợ thảo luận trong lớp học” (Classroom Discussion System - CDS). Hệ
thống CDS được mơ tả chi tiết với những tình huống cụ thể như sau:
Trong một buổi học, người dạy có thể xây dựng các nhóm học tập và cho các nhóm thảo luận trên các vấn đề học tập khác nhau. Đối với các lớp học truyền thống - việc thảo luận nhóm chỉ có thể thực hiện khoảng 4-5 thành viên và thường yêu cầu các thành viên phải di chuyển chỗ ngồi vật lý của mình để tạo thành nhóm. Mục đích như vậy là để các thành viên có thể mặt đối mặt với nhau để tạo điều kiện dễ dàng cho việc thảo luận, giải quyết vấn đề. Công việc như vậy rất mất thời gian cho người dạy trong mỗi lần tạo nhóm, và đặc biệt là việc tạo nhóm với số lượng người học đông hoặc chọn nhóm ngẫu nhiên giữa các người học.Với hệ thống CDS, thì người dạy có thể thực hiện cơng việc này một cách dễ dàng và nhanh chóng. Thơng qua hệ thống CDS, giúp người dạy muốn tạo một nhóm trong lớp học chỉ cần chỉ định các thông tin: số lượng thành viên tối đa/tối thiểu trong nhóm; chọn thành viên cho nhóm theo hình thức người dạy tự chọn người học hay sử dụng hình thức chọn nhóm tự động ngẫu nhiên; thời gian hoạt động thảo luận. Sau khi người dạy cung cấp thông
tin này, hệ thống CDS sẽ tự tạo nhóm, và thơng tin nhóm này sẽ được gởi đến cho từng
người học. Người học sau khi nhận thông tin này sẽ biết được ai được phân cùng nhóm với mình, và cũng thơng qua hệ thống CDS người học sẽ tự liên kết để tạo nhóm với các thành viên của nhóm mình. Cơng việc tạo nhóm được thực hiện xong, các thành viên trong một nhóm có thể trao đổi, thảo luận thơng tin với nhau một cách dễ dàng. Với hệ thống CDS, mọi thành viên trong lớp học sẽ dễ dàng trao đổi, thảo luận với nhau mà không cần phải di chuyển vị trí chỗ ngồi sao cho thuận lợi như kiểu thảo luận truyền thống. Hệ thống CDS sẽ là giải pháp tốt cho các lớp học đơng.
Tình huống #2: Người dạy tạo nhóm thảo luận và mời người học tham gia
Tình huống này được xây dựng để hỗ trợ người dạy thực hiện thảo luận cùng với một số người học “tích cực” trong lớp trong q trình giảng dạy (người học “tích cực” được hiểu là người học năng động và xung phong được tham gia giải quyết vấn đề cùng người dạy). Trong lớp học truyền thống, tình huống này được xem là người học xung phong và phát biểu ý kiến của mình trước một vấn đề giáo viên đưa ra. Tuy nhiên, với cách trao đổi truyền thống thì người dạy chỉ lắng nghe được một ý kiến của một người học tại một thời điểm và muốn lắng nghe mọi ý kiến thì người dạy sẽ mất nhiều thời gian để tiếp nhận ý kiến. Hệ thống CDS cho phép người dạy mời nhiều học cùng vào thảo luận cùng với mình trên một vấn đề cụ thể nào đó. Để thực hiện cơng việc này, đơn giản người dạy chỉ cần tạo nhóm thảo luận và mời một số người học tham gia. Khi nhận được thơng tin mời gia nhập nhóm từ phía người dạy, người học có thể lựa chọn tham gia hoặc khơng tham gia nhóm. Những người học tham gia vào hệ thống thảo luận sẽ được hiển thị thông tin trong nhóm để người dạy cũng như những người học tham gia khác nhìn thấy thơng tin tin của họ. Cách thức thảo luận này sẽ giúp những người nhút nhát, không dám phát biểu trước đám đông dễ dàng đưa ra ý kiến của
mình, hoặc đơn giản hơn tham gia vào nhóm để lắng nghe các thành viên khác thảo luận nhằm mục đích học hỏi kinh nghiệm.
Tình huống #3: Người học tự tạo nhóm thảo luận và mời một số người học
khác trong lớp tham gia
Trong q trình học, người học có thể gặp một số vấn đề khơng giải quyết được và họ có nhu cầu trao đổi với một số thành viên khác trong lớp để nhận sự trợ giúp. Tương tự như tình huống số 2, người học có thể tự tạo nhóm thảo luận và mời các thành viên khác trong lớp tham gia.
Tình huống #4: Thảo luận cá nhân
Tương tự với các tình huống số 1,2,3, trong quá trình dạy và học, các thành viên trong lớp (người dạy lẫn người học) đều có nhu cầu trao đổi với một thành viên khác, kênh thảo luận cá nhân được xây dựng để hỗ trợ cho nhu cầu này.
Trong các kịch bản thử nghiệm trên thì chúng tơi áp dụng kỹ thuật tìm kiếm dữ liệu như sau: Khi người học được cung cấp một danh sách các thành viên trong nhóm từ giáo viên, trong trường hợp thiết bị của người học khơng nhận được danh sách này, người học có thể gửi yêu cầu đến các máy lân cận để được đáp ứng, trong trường hợp thiết bị của người học khơng cịn lưu danh sách này (dữ liệu bị xóa, ….) thì người học gửi yêu cầu đến một thành viên trong nhóm để được đáp ứng.
2.4.2.2 Hệ thống hỗ trợ học tập cộng tác theo nhóm trong lớp học (Classroom Cooperative System - CCS)
Trong phần này, chúng tôi sẽ giới thiệu một hệ thống hỗ trợ học tập cộng tác theo nhóm thơng qua việc sử dụng các thiết bị di động trong lớp học. Hệ thống này được gọi là “Hệ
thống hỗ trợ học tập cộng tác theo nhóm trong lớp học” (Classroom Cooperative System - CCS). Hệ thống CCS được mô tả với những tình huống cụ thể như sau:
Tình huống: Người dạy yêu cầu người học làm bài tập theo nhóm
Trong buổi học, người dạy có thể yêu cầu người học làm bài tập theo nhóm ở bất kỳ thời điểm nào trong buổi học. Với tình huống này, đầu tiên người dạy sẽ xây dựng các nhóm học tập và cách thức xây dựng nhóm như đã mơ tả ở Hệ thống CDS. Sau khi các nhóm học tập được xây dựng xong, người dạy sẽ gởi thơng tin nhóm đến người học để người học tự thiết lập nhóm học tập của mình.
Người học sau khi nhận thông tin này sẽ biết được sẽ cùng nhóm học tập của mình và bắt đầu gởi thơng điệp để yêu cầu liên kết tạo nhóm với các thành viên trong của nhóm mình. Việc thiết lập nhóm này cũng được thực hiện thông qua hệ thống CDS.
Cơng việc tạo nhóm được thực hiện xong, và người dạy cũng sẽ gởi yêu cầu bài tập đến cho từng nhóm. Tùy theo yêu cầu bài tập của từng nhóm, các thành viên một nhóm bắt đầu trao đổi, thảo luận thông tin với nhau để thực hiện là bài tập. Trong quá trình thảo luận và làm bài tập, các thành viên trong nhóm có thể thảo luận bằng cách gởi thơng điệp hoặc chia sẻ các tập tin dữ liệu ( hình ảnh, âm thanh ) cho nhau. Với chức năng chia sẻ thông tin này, các thành viên trong một nhóm dễ dàng trao đổi thơng tin với nhau một cách rõ ràng và chính xác. Nghĩa là, người học chỉ cần gởi các thông điệp dạng văn bản hoặc chọn tập tin bài làm của mình dưới nhiều dạng khác nhau như âm thanh (nếu người học muốn ghi âm trình bày của mình) hoặc hình ảnh (nếu người học muốn chụp hình kết quả trên giấy mình đã làm) để chia sẻ cho những người học cùng nhóm với mình. Với hệ thống CCS có tích hợp sử dụng hệ thống CDS bên trong, việc làm bài tập nhóm trong lớp sẽ dễ dàng được thực hiện, tiện lợi và nhanh chóng. Nghĩa là, mọi thành viên trong nhóm sẽ dễ dàng trao đổi, thảo luận với nhau tại mọi nơi, mọi lúc mà khơng cần phải di chuyển đến một vị trí vật lý qui định cho nhóm đó như cách thảo luân truyền thống đã làm.
Sau khi làm bài xong, một thành viên trong nhóm sẽ đại diện cho nhóm để ghi chép lại kết quả của bài làm và nộp lại cho người dạy theo thời gian qui định. Hệ thống CCS sẽ hỗ trợ người dạy thu nhận bài nộp từ các nhóm người học. Hệ thống cũng hỗ trợ cho người dạy xem kết quả bài làm của mỗi nhóm đã gởi, để người dạy có thể đánh giá kết quả cho các nhóm người học. Nhờ hệ thống CCS này mà hoạt động học tập theo nhóm trong lớp được thuận tiện và dễ dàng hơn rất nhiều.
Trong kịch bản này hệ thống hỗ trợ tìm kiếm dữ liệu là các tài nguyên được chia sẻ trong khi các thành viên thảo luận với nhau. Một người học có thể chia sẻ tài nguyên của mình đến với các thành viên trong nhóm. Tuy nhiên, người học có thể gửi yêu cầu đến một thành viên trong nhóm để được đáp ứng hơn là gửi cho tất cả các thành viên, điều này tiết kiệm thời gian và băng thông trong mạng.
2.4.2.3 Hỗ trợ đồng bộ dữ liệu (Data Consistency System – DCS):
Đồng bộ dữ liệu giữa hệ thống người dạy và người học là một vấn đề quan trọng trong quá trình giảng dạy và học tập. Vì thực tế, người học có thể lưu trữ trước các dữ liệu liên quan đến buổi học họ chuẩn bị học như chủ đề học, bài tập,…nhưng sau đó người dạy có thể cập nhật, thay đổi trên những dữ liệu. Nếu người học không được thông báo để cập nhật lại dữ liệu hiện tại thì họ sẽ sử dụng dữ liệu khơng cịn đúng. Do vậy, hệ thống MES khơng thể
thiếu một hệ thống con chuyên để phục vụ trong vấn đề nhất qn dữ liệu. Chính vì vậy, trong phần này, chúng tơi sẽ trình bày hoạt động của hệ thống hỗ trợ đồng bộ dữ liệu DCS của hệ thống MES một cách chi tiết như sau:
Người dạy có thể sẽ thay đổi các dữ liệu liên quan đến môn học hoặc từng buổi học (số
buổi học, số chủ đề giảng dạy, bài tập và nội dung của các câu hỏi kiểm tra,…) mà các dữ
liệu này cũng có thể được lưu trữ trước tại các thiết bị của người học. Việc thay đổi dữ liệu này có thể do người dạy thay đổi trước khi buổi học bắt đầu hoặc xảy ra trong lúc học. Khi xảy ra tình huống này, quá trình thực hiện đồng bộ dữ liệu của hệ thống DCS được thực hiện như sau:
Khi mọi người học gia nhập vào hệ thống để bắt đầu cho một buổi học, người dạy sẽ gửi cho người học danh sách các chủ đề liên quan đến buổi học hơm đó và thơng báo về các dữ liệu đã bị thay đổi (thông báo này không bao gồm nội dung dữ liệu đã bị thay đổi mà chỉ là thông
báo cho người học biết đã thay đổi trên nội dung nào). Hệ thống DCS sẽ hỗ trợ người học
kiểm tra thông báo đã nhận được với dữ liệu hiện tại họ đang lưu trữ. Hệ thống DCS sẽ phát hiện dữ liệu nào người học đang lưu trữ bị lỗi thời so với dữ liệu hiện tại thì hệ thống thì sẽ cảnh báo cho người học, từ đó người học sẽ gửi thơng điệp yêu cầu xin cập nhật dữ liệu mới đã được thay đổi đến người dạy. Nếu trong quá trình xin dữ liệu từ hệ thống người dạy, sự cố mất kết nối xảy ra, người dạy không tiếp nhận được yêu cầu của người học hoặc đã tiếp nhận nhưng bị lỗi trong quá trình gởi dữ liệu đến người học làm cho người học khơng nhận được dữ liệu. Trong tình huống này, thì người học sẽ tiếp tục cũng gởi yêu cầu để xin dữ liệu này từ những người học khác xung quanh mình.
Do hạn chế về kỹ thuật giao tiếp giữa các thiết bị di động trong thực tế nên trong kịch bản minh họa xử lý đồng bộ của ứng dụng, chúng tôi chỉ cài đặt phương pháp đồng bộ dựa trên máy chủ đóng vai trị phát các dữ liệu bị cập nhật cho các thiết bị di động, các thiết bị di động nhận thông tin và cập nhật dữ liệu mới. Trong phương pháp đồng bộ của ứng dụng, chúng tôi chưa cài đặt cho trường hợp mất kết nối, cần phải đồng bộ dựa trên sự chia sẽ dữ liệu giữa các thiết bị di động.