Ngày nay, sự phát triển không ngừng của công nghệ và thiết bị di động có tiềm năng hỗ trợ việc học cộng tác (collaborative learning) mọi lúc mọi nơi. Hình thức học mới này, với tên gọi học cộng tác di động (Mobile Collaborative Learning) là một lĩnh vực nghiên cứu được quan tâm gần đây. Học cộng tác di động là hình thức học cộng tác trong đó mỗi thành viên tham gia chia sẻ kiến thức với nhau mà không bị giới hạn về không gian và thời gian. Các thành viên tham gia học cộng tác sử dụng thiết bị di động để chia sẻ kiến thức ngay thời điểm giao tiếp với nhau. Hình thức học này được áp dụng trong những tình huống học bên ngồi thế giới thực (outdoor) như nhóm sinh viên phân cơng đi khảo sát viện bảo tàng, hoặc nhóm nghiên cứu đi khảo cổ khu di tích lịch sử hoặc nhóm qn lính tham gia huấn luyện chiến đấu trên khu vực rộng lớn….Đặc điểm của thiết bị di động cùng cơng nghệ mạng khơng dây có tiềm năng hỗ trợ cho hình thức học mới này. Các đặc điểm nổi bật được mô tả như sau [28]:
Tính di động: Cho phép người học mang thiết bị di động để tham gia các hoạt động
học mọi lúc mọi nơi.
Tính tương tác xã hội: Cho phép người học hợp tác với nhau với sự hỗ trợ thiết bị di
động và công nghệ không dây như chia sẻ thông tin, tài nguyên mọi lúc mọi nơi.
Tính nhận biết ngữ cảnh (Context sensitivity): Hỗ trợ các hoạt động học dựa vào ngữ
Tính kết nối (connectivity): Các thiết bị di động tương thích kết nối với nhau để tăng khả năng truy cập thơng tin.
Tính cá nhân: Thiết bị di động mang tính sở hữu cá nhân, vì vậy mỗi cá nhân dùng
thiết bị di động để học tập và nghiên cứu bất kỳ lúc nào.
Hình thức học cộng tác di động nhắm tới việc chia sẻ kiến thức trong lúc giao tiếp giữa những người tham gia học mọi lúc mọi nơi. Trong học cộng tác thì người học có thể hợp tác với nhau để dễ dàng hoàn thành mục tiêu học hơn là học cá nhân. Để việc hợp tác được hiệu quả, các hoạt động của nhóm người học cần phải có sự điều phối, trong đó người học tương
tác để giao tiếp với nhau. Khi người học có thể giao tiếp tốt với nhau, người học có thể chia
sẻ kiến thức và quan điểm cá nhân. Trong q trình giao tiếp, người học có thể phản bác ý kiến của nhau và sự xung đột xảy ra. Cuối cùng, người học phải thương thuyết với nhau để đạt mục tiêu cuối cùng của nhóm. Giá trị lợi ích của việc học cộng tác ở đây là mọi thành viên có cơ hội nắm bắt nhiều ý tưởng đối với mục tiêu học, những ý tưởng này đến từ nhiều thành viên tham gia hoạt động học hơn là từ một cá nhân người học. Trong học di động thì người học khơng bị ràng buộc thời gian và khơng gian. Với hình thức học cộng tác di động, những lợi ích từ học cộng tác kết hợp với việc di động được cộng đồng nghiên cứu quan tâm gần đây. Cơng trình [30] kết luận rằng học cộng tác di động giúp người học trải nghiệm tốt nhất khi việc học cộng tác kết hợp với các hoạt động học bên ngồi. Trong hoạt động này thì các thành viên tham gia hợp tác chia sẻ kiến thức tức thì với nhau mọi lúc mọi nơi. Mục tiêu đề tài quan tâm là làm sao áp dụng những ưu điểm nổi bật của thiết bị di động và mạng
không dây hỗ trợ các yếu tố trong học cộng tác: Điều phối, tương tác, giao tiếp, thương
thuyết. Ngồi ra, hình thức học cộng tác di động cịn có thêm yếu tố di động. Mơi trường di
động hỗ trợ yếu tố di động trong học cộng tác, môi trường này bao gồm thiết bị di động và công nghệ mạng không dây. Môi trường di động được phát triển đầu tiên với kiến trúc mạng khách/chủ (client/server). Theo kiến trúc này, các máy khách (clients) sẽ kết nối đến một máy chủ (server) thông qua một giao thức nhất định (www, fpt, telnet, ..). Mơ hình mạng khách/chủ có rất nhiều điểm ưu việt, nổi bật là mọi xử lý sẽ nằm trên máy chủ, do đó tránh cho các trạm những tính tốn nặng nề. Tuy nhiên, kiến trúc mạng khách/chủ khơng cịn phù hợp và gây ra khó khăn khi số lượng máy khách tăng lên. Lý do chính là khi số lượng máy khách tăng lên thì nhu cầu truy xuất dữ liệu và băng thông tăng, dẫn đến máy chủ giảm khả năng cung cấp dịch vụ cho các máy khách. Đặc biệt trong môi trường mạng không dây kết nối yếu hoặc thường xuyên mất kết nối thì kiến trúc khách/chủ này hồn tồn khơng cịn phù hợp nữa. Để khắc phục các nhược điểm của kiến trúc khách/chủ, các cơng trình khoa học đã đưa ra một mơ hình kiến trúc mới phù hợp trong mơi trường di động, đó là mơ hình cộng tác chia sẽ dữ liệu và thơng tin giữa các máy khách với nhau để hạn chế việc truy xuất đến máy
chủ. Trong mơ hình này cũng có những khuyết điểm của thiết bị di động ảnh hưởng đến hoạt động tương tác trong học cộng tác di động, các khuyết điểm được cơng trình [31] [32] nhận diện như sau:
Hạn chế về năng lượng: Các thiết bị di động có tính di động, vì vậy cung cấp
năng lượng cho thiết bị di động khó khăn. Ngồi ra, việc kết nối thường xuyên với môi trường mạng không dây gây tiêu hao năng lượng.
Hạn chế khơng gian lưu trữ: q trình chia sẻ dữ liệu liên tục trong hoạt động học
cộng tác bị ảnh hưởng do hạn chế bộ nhớ lưu trữ của thiết bị di động.
Dễ mất kết nối: thiết bị di động có tính di động, vì vậy thiết bị thường xuyên mất
kết nối với mơi trường mạng khơng dây. Ngồi ra thiết bị di động có thể tự ngắt kết nối để tiết kiệm năng lượng.
Hạn chế về băng thông: các thiết bị di động trong môi trường mạng không dây
chia sẻ băng thơng với nhau, vì vậy khi số lượng thiết bị di động tăng ảnh hưởng đến băng thông môi trường mạng không dây.
Với những khuyết điểm trên, môi trường di động cần những giải pháp khắc phục những khuyết điểm để hỗ trợ cho yếu tố di động khi người học khi tham gia điều phối, tương tác,
giao tiếp, thương thuyết. Trong phần này chúng tơi trình bày một số cơng trình nghiên cứu
liên quan trong lĩnh vực học cộng tác di động được công bố từ 10 năm trở lại đây :
Một trong những cơng trình nghiên cứu trong lĩnh vực này là cơng trình [33] giới thiệu hệ thống mCLT, một nền tảng hỗ trợ học cộng tác di động. Trong hệ thống này, sinh viên có thể dùng thiết bị di động để thu thập và chia sẻ thông tin tức thì mọi lúc mọi nơi. Cơng trình đã tạo ra một công cụ hỗ trợ học cộng tác di động, qua đó giúp sinh viên đóng vai trị tích cực trong q trình xây dựng kiến thức. Hệ thống này bao gồm một máy chủ (server) và các máy trạm (client) là những thiết bị điện thoại di động có nền tảng java.
Về mặt tương tác, sinh viên dùng thiết bị di động tương tác với sinh viên khác thông qua máy chủ, máy chủ bao gồm một tập các dịch vụ web (web services), ngồi ra có thể tương tác ngang hàng (Peer to Peer) thông qua SMS hoặc email. Các chức năng mà hệ thống hỗ trợ cho sinh viên bao gồm việc quản lý đăng nhập, đảm bảo bảo mật việc giao tiếp giữa máy trạm và máy chủ, chức năng quản lý khóa học (Navigation Course) cho phép sinh viên xem danh sách các khóa học cũng như chi tiết thơng tin về khóa học, chức năng chú thích khóa học (Course Note) cho phép sinh viên thêm chú thích hoặc thảo luận chú thích của sinh viên khác, chức năng quản lý kho lưu trữ cục bộ (Manage Local Repository)cho phép sinh viên làm việc trong môi trường không kết nối (offline), chức năng biên soạn (Editing Module) cho phép sinh viên chỉnh sửa chú thích hoặc thêm chú thích mới. Trong số chức năng trong hệ thống mCLT chỉ có chức năng ghi chú thích lên khóa học hỗ trợ học cộng tác di động, chức
năng này cho phép sinh viên dùng thiết bị di động thêm một chú thích trong khóa học và các sinh viên khác thảo luận trên chú thích đó. Với chức năng cịn lại trong hệ thống thể hiện hình thức học di động hơn, tức là nhấn mạnh việc học tập mọi lúc mọi nơi, trong đó sinh viên dùng thiết bị di động sinh viên đăng nhập vào hệ thống, danh sách các khóa học được hiển thị để sinh viên chọn và xem nội dung khóa học. Hình 1-8 mơ tả tổng quan hệ thống mCLT.
Hình 1-8 Hệ thống mCLT [33]
Về giao tiếp hệ thống hỗ thảo luận giữa các sinh viên với nhau thông qua công cụ thảo luận dưới dạng đồ thị. Trong mơ hình đồ thị phân biệt đâu là khái niệm, vấn đề cần được thảo luận. Bên cạnh đó, sinh viên có thể thêm chú thích hoặc phản hồi trên những chú thích, điều này cho phép sinh viên tham gia tích cực hơn trong quá trình xây dựng kiến thức. Về hoạt động điều phối cơng trình chưa đề cập trong hệ thống này, trong hoạt động điều phối các thành viên cần được gán một vai trò và theo quy luật hoạt động của nhóm, phân cơng
cơng việc cụ thể khi tham gia học cộng tác. Trong khi hệ thống hỗ trợ giao tiếp giữa các
thành viên, q trình thảo luận có thể xảy ra xung đột thì yếu tố thương thuyết không được nhắc đến trong hệ thống này.
Về yếu tố di động trong học cộng tác di động thì hệ thống hỗ trợ chức năng quản lý kho lưu trữ cục bộ hướng đến mục tiêu tương tác bất đồng bộ giữa các thành viên. Điều này là cần thiết trong học cộng tác di động, bởi vì ngồi ưu thế nổi bật của thiết bị di động là di
động thì cịn những mặt hạn chế như năng lượng yếu, khả năng lưu trữ thấp, dễ kết nối, hạn
diễn ra thường xuyên do những mặt hạn chế thiết bị di động. Do đó những mặt hạn chế này
có thể gây trở ngại cho việc học cộng tác như tương tác và giao tiếp giữa các sinh viên. Đối
với khó khăn về tính dễ mất kết nối, cơng trình đưa ra hướng giải quyết là lưu trữ dữ liệu cục bộ tại mỗi thiết bị di động. Trong q trình sinh viên tạo chú thích hoặc thảo luận chú thích của mơn học mà thiết bị di động bị mất kết nối, thông tin được lưu lại tại bộ nhớ cục bộ mỗi thiết bị, khi thiết bị có khả năng kết nối lại, hệ thống thực hiện việc đồng bộ dữ liệu với máy chủ.
Hệ thống mCLT được xem như là một đóng góp của cơng trình [33] đối với hình thức học cộng tác di động, hệ thống tạo ra công cụ cho phép sinh viên tham gia học cộng tác di động. Hệ thống này đã được kiểm tra mức độ khả thi của hệ thống. Hệ thống sẽ được tiếp tục thử nghiệm để đánh giá tính lợi ích của nó khi hỗ trợ học cộng tác di động.
Một ứng dụng khác là Interactive Logbook của cơng trình [34] chủ yếu hỗ trợ cho sinh viên trường đại học, ứng dụng tạo điều kiện thuận lợi cho học cộng tác di động và quản lý học cá nhân cho sinh viên. Tuy nhiên phạm vi đề tài chỉ quan tâm đến vấn đề học cộng tác di động nên phần mô tả các chức năng hỗ trợ học cá nhân chúng tơi khơng trình bày chi tiết ở
đây. Ứng dụng Interactive Logbook được xây dựng trên thiết bị máy tính bảng kết hợp với
mạng khơng dây, qua quá trình thu thập yêu cầu từ sinh viên, ứng dụng cung cấp các chức năng như sau:
Programs: cho phép truy cập đến các ứng dụng nhỏ (mini applications) với các chức
năng như truy cập internet, gửi tin nhắn, ghi chú thỏa thích (freehand note), trong đó sinh
viên có thể gửi tin nhắn đến sinh viên khác đảm bảo yếu tố tương tác trong học cộng tác di động.
Modules: cho phép người học truy cập đến tài liệu giảng dạy từ khóa học. Ngồi ra, cho
phép hiển thị các tài liệu bài giảng có liên quan đến lịch học dựa vào ngày giờ hiện tại. Phần này chủ yếu phục vụ học cá nhân hơn là học cộng tác giữa các thành viên tham gia .
Meeting: cung cấp một công cụ cộng tác như truy cập đến nhóm và khởi tạo phiên làm
việc nhóm bằng bảng trắng (whiteboard).Trên bảng trắng này, sinh viên có thể thảo luận trực tiếp bằng cách ghi chữ lên bảng trắng và những sinh viên khác trong nhóm có thể thấy được, sau đó sinh viên trong nhóm chỉnh sửa hoặc thêm mới các vấn đề học trên đó. Hình 1-9 mơ tả cơng cụ bảng trắng để thảo luận, đảm bảo yếu tố giao tiếp giữa các thành viên trong nhóm.
Diary: cung cấp chức năng quản lý thời gian, lịch, lên danh sách công việc cần làm, phục
Hình 1-9 Màn hình chính ứng dụng Interactive logbook [34]
Cơng trình [34] xây dựng cơng cụ hướng đến mục tiêu tạo điều kiện để sinh viên giao tiếp với nhau, tác giả bỏ qua yếu tố tổ chức hoạt động cho các thành viên trong nhóm. Vì vậy hệ thống khơng có hỗ trợ chức năng điều phối cũng như yếu tố thương thuyết khi xung đột xảy ra. Cơng trình khẳng định ứng dụng cung cấp khơng gian để sinh viên cộng tác mức đơn giản chứ không quan tâm đến nội dung học. Ứng dụng vẫn còn phát triển trong tương lai sau khi thu thập dữ liệu thử nghiệm trong giai đoạn thử nghiệm.
Ngồi đặc điểm di động, thiết bị di động cịn có đặc điểm nhận biết ngữ cảnh thơng qua việc xác định vị trí thiết bị. Hầu hết những thiết bị di động ngày nay đều trang bị hệ thống định vị tồn cầu GPS. Nhờ tính năng này mà thiết bị di động được sử dụng trong những tình huống học dựa vào ngữ cảnh. Ví dụ: Khi người học tham gia hoạt động khảo sát viện bảo tàng, đứng trước bức tranh lịch sử, ứng dụng sẽ xác định vị trí của thiết bị di động và hiển thị nội dung lịch sử phù hợp trên thiết bị di động nơi định vị.
Cơng trình mà chúng tơi trình bày tiếp theo đã tận dụng đặc điểm ưu việt này, một dự án
Mobile and Ubiquitous Learning (MoULe) được xây dựng để hỗ trợ sinh viên dùng thiết bị
cầm tay trang bị GPS để hợp tác chia sẻ kiến thức với nhau [35]. Trong dự án này, tác giả thiết kế môi trường MoULe để cho phép người học chia sẻ và chỉnh sửa tài liệu (wiki), bản đồ khái niệm (concept map) được sử dụng trên máy tính bàn và thiết bị di động trang bị GPS. Cơng trình tạo cơng cụ bản đồ khái niệm và tài liệu wiki, bản đồ khái niệm là một cơng cụ
quan trọng trong q trình xây dựng kiến thức [36] và Wiki là một công nghệ được phát triển để tạo ra các trang web cho phép bất kì người dùng trên mạng tự do chỉnh sửa nội dung. Mục tiêu dự án MoULe nhắm đến là cho phép sinh viên tham gia học tập mà không bị giới hạn không gian và thời gian hoạt động như trong lớp học và phịng thí nghiệm. Tác giả cho rằng
sinh viên dùng thiết bị di động có thể giao tiếp và tương tác với nhau. Bên cạnh đó, sinh
viên có thể chia sẻ những trải nghiệm thực tế thúc đẩy động cơ học tập của sinh viên. Tác giả cũng cho rằng việc học khi di chuyển xung quanh địa điểm học rất quan trọng, vì nội dung học có thể thay đổi theo từng địa điểm học, ở đây tác giả muốn nhấn mạnh việc học dựa vào ngữ cảnh. Trong hệ thống này, sinh viên sẽ giao tiếp với nhau thông qua bản đồ khái niệm và wiki. Sự khác biệt với cơng trình khác là tác giả kết hợp giữa nội dung học với vị trí học phù hợp. Để xác định vị trí, hệ thống trang bị cho sinh viên thiết bị di động trang bị GPS khi tham gia hoạt động học di động.