Xây dựng yêu cầu và giải pháp phát triển hệ thống e learning cho trung tâm giáo dục thường xuyên thanh oai

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG







ĐỖ THỊ KIỀU


XÂY DỰNG YÊU CẦU VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG
E-LEARNING CHO TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN THANH OAI


Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 62.48.01


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Trung Tuấn

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ







HÀ NỘI – 2012

1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn luận văn
Hiện nay, đất nƣớc ta đang ngày càng phát triển mạnh mẽ cả về
kinh tế, văn hóa xã hội. Trình độ dân trí ngày càng đƣợc nâng cao. Hội
nhập thế giới cũng trở thành nhu cầu tất yếu. Cùng với sự hội nhập đó,
ngành công nghệ thông tin cũng đang đƣợc chú trọng xây dựng và phát
triển.
Trên thế giới, ngành công nghệ thông tin đang trên đà phát triển
mạnh mẽ và ngày càng đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: kinh tế,
khoa học kỹ thuật, quân sự, y tế, giáo dục… và đã đáp ứng đƣợc nhu
cầu ngày càng cao của con ngƣời trong đó có ngành giáo dục và đào tạo.
Xã hội ngày càng phát triển, yêu cầu chất lƣợng giáo dục và đào
tạo con ngƣời ngày càng cao hơn, để đáp ứng lại yêu cầu hiện có của xã
hội. Vì thế, hệ thống giáo dục và đào tạo ở nƣớc ta hiện nay cũng không
ngừng đổi mới và hoàn thiện nhằm đào tạo ra những con ngƣời có trình
độ chuyên môn cao phục vụ trong mọi lĩnh vực của xã hội.
Với khả năng ứng dụng rộng rãi của ngành công nghệ thông tin,
với chính sách phát triển ngành công nghệ thông tin của nhà nƣớc, với
việc nâng cao chất lƣợng giáo dục ở nƣớc ta thì tin học hóa giáo dục
(ứng dụng ngành công nghệ thông tin vào ngành giáo dục) là phù hợp
và thiết thực. Công nghệ thông tin đã thay đổi hàng loạt cách thức dạy
và học truyền thống, giúp nâng cao chất lƣợng giáo dục.
Để nâng cao chất lƣợng giáo dục phổ thông, bộ giáo dục đã đổi
mới phƣơng thức dạy và học: tăng cƣờng thiết bị dạy học, thêm kiến
thức vào một số sách giáo khoa, thêm một số môn mới vào chƣơng
trình học vì vậy lƣợng kiến thức giáo viên cần truyền đạt và học sinh

phải nắm bắt nhiều hơn. Bên cạnh đó việc ra đề thi, chấm thi cũng là
vấn đề rất đƣợc coi trọng đối với giáo viên. Hiện nay, bộ giáo dục đã tổ


2

chức các kỳ thi tuyển sinh theo hình thức trắc nghiệm đối với một số
môn học. Hình thức này đòi hỏi học sinh phải nắm vững và tổng hợp
nhiều kiến thức do đó giúp giáo viên đánh giá và phân loại đƣợc trình
độ của học sinh. Cũng chính vì vậy trong quá trình dạy học, các thầy cô
bộ môn đều thƣờng xuyên tổ chức cho học sinh của mình thi dƣới các
hình thức trắc nghiệm.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của luận văn là nghiên cứu và tạo ra một phần mềm qua
̉
n
l và thi trắc nghiệm da
̣
ng chuâ
̉
n đáp ứng đƣợc nhu cầu của ngƣời dùng
và có thể ứng dụng đƣợc trong thực tế.
 Tìm hiểu cách cài đặt và tích hợp phần mềm.
 Thiết kế giao diện, viết code và hoàn thiện phần mềm.
3. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Với yêu cầu nêu trên, tôi quyết định chọn luận văn “Xây dựng yêu
cầu và giải pháp phát triển hệ thống E- Learning cho TTGDTX Thanh
Oai” làm luận văn bảo vệ của mình. Đây là một phần mềm đƣợc viết.
4. Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài “Nghiên cứu hệ thống E- Learning và xây

dựng yêu cầu, giải pháp hệ thống E- Learning cho TTGDTX Thanh
Oai” là
 Nghiên cứu cơ sở lý luận về hệ thống E-learning
 Phân tích, thiết kế các thành phần chức năng và dữ liệu của hệ thống
E-learning.
 Phân tích các giải pháp để phát triển hệ thống.
 Tìm hiểu Moodle và vận dụng vào hệ thống thực tiễn.
5. Đối tƣợng nghiên cứu


3

Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là :
 Lý thuyết hệ thống E-learning.
 Phân tích và khảo sát quy trình soạn giáo án, bài giảng thủ công.
 Quan sát một số các hệ thống E- Learning đã có trong các
trƣờng học và trên Internet.
 Các giải pháp để phát triển hệ thống E-learning.
6. Phạm vi nghiên cứu
Luận văn hạn chế tìm hiểu trong :
 Khảo sát nghiên cứu quy trình soạn giáo án, bài giảng bằng tay
trên thực tế và tham gia vào các buổi học thực tế.
 Phân tích thiết kế hệ thống
 Phân tích các giải pháp để xây dựng hệ thống E-learning.
 Hệ thống quản lý học tập Moodle
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
8. Cấu trúc của luận văn
Luận văn đƣợc chia thành các chƣơng, với ba phần chính:
1. Chƣơng I: tổng quan về hệ thống học điện tử. Chƣớng này nêu
các khái niệm, các chuẩn tronge-Learning, các hệ thống đảm báo nội

dung LCMS, hệ thống đảm bảo dạy học LMS, cơ sở hạ tầng cho hệ
thống E-Learning, phân tích nhu cầu E- Learning tại TTGDTX Thanh
Oai.
2. Chƣơng II phân tích, thiết kế và xây dựng hệ thống về mặt lí
thuyết. Chƣơng này nêu lên dạy học truyền thống, phân tích ƣu, nhƣợc
điểm, cách thức chuyển giáo trình, bài học thông thƣờng thành giáo
trình, bài giảng điện tử;


4

3. Chƣơng III thể hiện những ứng dụng tại đơn vị đào
tạo tại huyện Thanh Oai, Hà Nội. Chƣơng này trình phân
tích, thiết kế hệ thống cụ thể. Một số trang màn hình đƣợc
nêu ra, nhằm minh họa quá trình thực hiện của học viên.
CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ E- LEARNING VÀ HẠ TẦNG KĨ THUẬT
1.1. Giới thiệu về E-Learning
1.1.1. Xác định e-Learning
1.1.2. Một số khái niệm về E-Learning
1.1.3. Cấu trúc của hệ thống E-Learning
Nền tảng của hệ thống đào tạo trực tuyến chính là phân phối nội
dung khóa học từ giảng viên đến học viên và phản hồi những ghi nhận
về quá trình tham gia của học viên về hệ thống.
Nó có thể đƣợc phân chia thành 2 phần, Quản l đào tạo LMS và
Quản lý nội dung dạy học LCMS.
1.1.4. Chuẩn Scorm
Chuẩn SCORRM, đƣợc dịch là mô hình tham chiếu đối tƣợng nội
dung chia sẻ đƣợc. Đây là một mô hình chuẩn, định nghĩa ra mối quan
hệ tƣơng quan giữa các thành phần của khóa học, các mô hình dữ liệu,

các giao thức sao cho các đối tƣợng nội dung có thể đƣợc chia sẻ qua
các hệ thống cùng sử dụng một mô hình tham chiểu giống nhau.
SCROM là một mô hình tham chiểu phối hợp các đặc điểm kỹ
thuật từ các tổ chức khác nhau nhƣ AICC, IMS, IEEE,ARIADNE,
v.v… Nó cung cấp một mô hình nội dung đào tạo duy nhất, định nghĩa


5

ra một môi trƣờng chạy trên web chuẩn hóa và là bƣớc đầu tiên trong
việc định nghĩa ra một kiến trúc chuẩn cho việc đào tạo e-Learning.
SCROM hiện nay đang là một chuẩn đáp ứng nhu cầu sử dụng rộng rãi
cho các dựa án về E-Learning. SCORM là một mô hình tham khảo các
chuẩn kỹ thuật, các đặc tả và các hƣớng dẫn có liên quan đƣa ra bởi các tổ
chức khác nhau dùng để đáp ứng các yêu cầu ở mức cao của nội dung học
tập và các hệ thống thông qua các từ “ilities”
1.1.4.1.Các phiên bản của SCROM
1.1.4.2. Các tính chất của SCROM
1.1.4.3. Chuẩn đóng gói nội dung
1.1.4.4. Dạng đóng gói SCOs
1.1.5. Hệ thống đảm bảo nội dung LCMS
1.1.6. Hệ thống đảm bảo dạy học LMS
1.1.6.1. Chức năng của LMS
1.1.6.2. Nhiệm vụ của LMS
1.1.6.3. Phân loại LMS
1.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống E-learning
1.2.1. Hệ thống máy tính và mạng
1.2.2. Phần mềm
1.3. Kết luận chƣơng
Với những kiến thức trong Chƣơng 1 về hệ thống E-Learning

chúng ta hiểu một cách tổng quan về những khái niệm, những thuật ngữ


6

cơ bản nhất của E-learning. Đồng thời hiểu về những yêu cầu về hệ
thống máy tính và mạng để có thể xây dựng một hệ thống e-learning.
Các kiến trúc về chuẩn SCORM, về LMS, LCMS sẽ đƣợc giới
thiệu chi tiết trong những chƣơng sau của luận văn.


7

CHƢƠNG 2.
NHU CẦU E-LEARNING TẠI TRUNG TÂM GIÁO DỤC
THƢỜNG XUYÊN THANH OAI
2.1. Yêu cầu, chỉ thị về E-Learning của bộ GD& DT
2.2. Những kết quả đạt đƣợc về e-Learning
2.3. Hiện trạng E-Learning tại TTGDTX Thanh Oai
2.3.1. Hạ tầng phần cứng
2.3.2. Hạ tầng mạng
2.3.3. Nhân lực
2.3.4. Tổ chức dạy và học
2.4. Những thách thức khi xây dựng hệ thống E-Learning tại cơ sở
Hạ tầng trang thiết bị : Để xây dựng đƣợc hệ
thống E-Learning hoàn chỉnh thì cần cung cấp một hạ
tầng trang thiết bị gồm phần cứng, mạng và phần mềm.
Việc đầu tƣ hạ tầng trang thiết bị yêu cầu cần có một
khoản kinh phí lớn.
Nội dung : Với việc triển khai hệ thống E-

Learning thì nội dung giảng dạy và phƣơng pháp giảng
dạy cũng thay đổi: các bài giảng thông thƣờng chuyển
thành bài giảng điện tử (theo chuẩn SCROM). Việc xây
dựng nội dung cho hệ thống E-Learning cũng có 3 cách:


8

1. Mua các gói có sẵn:
2. Tự xây dựng:
3. Thuê xây dựng:

2.5. Kết luận chƣơng
Từ những chỉ thị, chính sách khuyến khích sử dụng E-Learning vào
trong quá trình dạy và học của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Vận dụng một
cách linh hoạt vào TTGDTX Thanh Oai. Với việc phân tích nhu cầu
thực tế, phân tích những thuận lợi, khó khăn hiện tại của trung tâm có
thể đƣa ra kết luận rằng việctriển khai hệ thống E-Learning ở TTGDTX
Thanh Oai là khả thi. Việc xây dựng hệ thống E-Learning sẽ thành công
nếu khắc phục đƣợc những khó khăn, đồng thời tăng cƣờng những điều
kiện thuận lợi.
CHƢƠNG 3.
PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG
3.1. Phân tích yêu cầu hệ thống
3.1.1. Sơ đồ ngữ cảnh
Quá trình xây dựng hệ thống học điện tử bắt đầu bằng sơ đồ chức
năng hệ thống :


9

Hình 3.1. Sơ đồ ngữ cảnh
3.1.2. Phân tích E-Learning cho một bài học cụ thể
3.1.2.1. Cấu trúc của một bài giảng thông thường
3.1.2.2. So sánh đào tạo trực tuyến và đào tạo truyền
thống


10

Bảng 3.2. So sánh đào tạo trực tuyến và đào tạo truyền thống



11

3.1.2.3. Các bước thiết kế, xây dựng
Cấu trúc giáo trình trực tuyến

Hình 3.3. Cấu trúc giáo trình trực tuyến
Theo hình vẽ, cấu trúc của một giáo trình trực tuyến sẽ trình bày về
một môn học.
1. Môn học này bao gồm nhiều thông tin nhƣ Giới
thiệu, Mục tiêu, Kiến thức yêu cầu (các môn học khác) trƣớc khi học
môn này, Tác giả biên soạn, Tóm tắt những vấn đề chính sẽ trình bày
trong môn học, Tài liệu tham khảo….


12

2. Mỗi môn học có nội dung là các bài giảng và bài
tập để các học viên có thể tự đánh giá khả năng tiếp thu môn học của họ
nhƣ thế nào.
3. Mỗi bào giảng cũng bao gồm các thành phần thông
tin nhƣ giới thiệu, mục tiêu, tóm tắt. Nội dung chính của các bài giảng
là các ý giảng.
4. Ý giảng là những ý chính, là thành phần nội dung của
bài giảng. Phần quan trọng nhất của ý giàng là phần diễn giải nội dung của
ý giảng đó. Nếu ý giảng có nội dung quá trừu tƣợng có các ví dụ monh họa
và một số giải thích cho các từ trong  đó.
Các bƣớc thiết kế và xây dựng
1. Bƣớc 1: Xác định nhu cầu và mục tiêu : Trong bƣớc này, cần
xác định mục tiêu của từng bài học. Mục tiêu của một bài học gồm
những kiến thức ngƣời học cần biết hoặc có thể làm đƣợc sau khi kết
thúc bài học. Điều lƣu  đầu tiên ảnh hƣởng đến sự xác định mục tiêu
trong mỗi bài giảng là khả năng tiệp nhận kiến thức của ngƣời học. Vì
vậy, khi xác định mục tiêu trong mỗi bài giảng cần xác định rõ các yêu
cầu trọng tâm trong mỗi bài học và nhu cầu về lƣợng kiến thức ngƣời
học cần chiếm lĩnh.
2. Bƣớc 2: Thu nhập tài nguyên : Tài nguyên cần phải liên quan
đến chủ đề của bài dạy. các tài nguyên cần thiết cho chủ đề của mỗi bài học
có thể lấy từ giáo trình, sách tham khảo, phim ảnh và quan trọng nhất là từ
các chuyên gia hay những ngƣời có kiến thức sâu sắc trong từng lĩnh vực
liên quan. Tài nguyên vật chất dùng cho việc thiết kế bài giảng gồm chữ
viết (text); hình ảnh (picture); âm thanh (sound); hoạt hình (animation);
phim (movie)…
3. Bƣớc 3: Nghiên cứu nội dung : Xây dựng các bài học phải là
ngƣời hiểu biết sâu sắc về nội dung cần đƣợc trình bày. Các nhà thiết kế
có thể nghiên cứu nội dung bài giảng bằng cách làm việc với các

chuyên gia, đọc sách và các tài liệu hƣớng dẫn và thƣờng thì họ tự đặt


13

mình vào vị trí một sinh viên. Tóm lại, không thể xây dựng đƣợc những
bài học hiệu quả nếu không thông thạo nội dung của bài học.
4. Bƣớc 4: Hình thành  tƣởng : Sử dụngphƣơng pháp công não
(brainstorming) để tạo ra các  tƣởng sáng tạo. Bằng cách công não, các
nhà thiết kế với sự giúp đỡ của nhiều ngƣời khác ttrong nhóm có thể có
đƣợc rất nhiều  tƣởng khác nhau để lựa chọn, đánh giá chất lƣợng, tính
khả thi của các  tƣởng.
5. Bƣớc 5: Thiết kế bài giảng ; Dựa trên những  tƣởng đã đƣợc
chọn, thể hiện bài giảng với những chiến lƣợc sƣ phạm phù hợp.
6. Bƣớc 6: Lƣu đồ tiến trình bài học : Biểu đồ tiến trình rất quan
trọng vì các hƣớng dẫn bài giảng với sự hỗ trợ của máy tính thƣờng là
tƣơng tác đƣợc và nó thể hiện sự liên kết trong bài giảng. Biểu đồ tiến
trình gồm có thông tin khi nào máy tính cung cấp tƣ liệu, điều gì xảy ra
khi ngƣời học làm sai và khi nào bài học kết thúc… Mức độ chi tiết của
biểu đồ tiến trình khác nhau tùy theo từng phƣơng pháp đƣợc áp dụng
khi thiết kế. Đối với các phƣơng pháp đơn giản (bài hƣớng dẫn, bài tập
rèn luyện, bài kiểm tra) nên dùng các biểu đồ đơn giản miêu tả tổng
quan về phạm vi và tiến trình của bài học.
7. Bƣớc 7: Thể hiện nội dung các bài học :Bƣớc này, tập trung
vào thiết kế và xây dựng các bài dạy. Thông thƣờng, các nội dung đó
đƣợc thể hiện dƣới các hoạt động dạy học (educational activities) thông
qua các hành động, hoạt động cụ thể của ngƣời học. Thực tiễn cho ta
thấy, chất lƣợng của một courseware phụ thuộc phần lớn vào cách thức
thể hiện nội dung thành các hoạt động.
8. Bƣớc 8: Thể hiện bài dạy thành chƣơng trình :Bƣớc này là

quá trình chuyển đổi kịch bản trên giấy thành courseware. Có rất nhiều
phần mềm cho phép thực hiện công việc này nhƣ phần mềm eXe
Learning, Lectora, IBM Authoring Tool….
9. Bƣớc 9: Xây dựng các tài liệu hỗ trợ : Thƣờng có 4 loại: tài
liệu hƣớng dẫn sinh viên, tài liệu hƣớng dẫn giảng viên, tài liệu hƣớng
dẫn kỹ thuật và tài liệu hƣớng dẫn bổ sung. Giáo viên và ngƣời học có


14

các nhu cầu khác nhau do đó tài liệu cho mỗi đối tƣợng cũng khác nhau.
Tài liệu hƣớng dẫn kỹ thuật cần thiết cho việc "cài đặt” những bài giảng
phức tạp hoặc cần có các thiết bị phức tạp. Tài liệu hƣớng dẫn bổ sung
gồm phiếu học tập, biểu đồ, bài thi, ảnh và bài luận…
10. Bƣớc 10: Đánh giá và chỉnh sửa : Cuối cùng, bài giảng và
các tài liệu hỗ trợ cần đƣợc đánh giá bằng cách tự mình xem xét
hoặc nhờ các chuyên gia nhận xét. Cũng có thể sử dụng phƣơng
pháp thực nghiệm sƣ phạm để kiểm chứng chất lƣợng của các bài
học. Trên cơ sở đó, tiến hành điều chỉnh, bổ sung để có đƣợc
những sản phẩm hoàn chỉnh nhất.

Hình 3.4. Quy trình tạo bài giảng
Sau quy trình tạo bài giảng, thì giáo án điện tử sẽ đƣợc hiển thị
theo cấu trúc sau:


15


Hình 3.5. Cấu trúc giáo án điện tử

3.1.2.4. Một bài giảng E-Learning mô phỏng
Với mục đích minh họa một cách rõ nét rất về một bài giảng E-
Learning tôi đã chọn nội dung “Giới thiệu màn hình giao diện
Word” là một phần nội dung trong bài “Làm quen với Microsoft
Word” với mục đích: (i) Biết màn hình làm việc của Word; (ii)
Hiểu các thao tác soạn thảo văn bản đơn giản: mở tệp văn bản, gõ
tệp văn bản và lƣu tệp văn bản.
Bài giảng chi tiết với Moodle : Mỗi phần nhỏ trong bài sẽ có file
âm thanh đính kèm giải thích nội dung


16

H
ình 3.6. Giới thiệu màn hình Word

Hình 3.7. Giới thiệu màn hình Word 2



17


Hình 3.8. Giới thiệu màn hình Word 3

Kết quả hiển thị trên hệ thống Moodle


18

Hình 3.11. Cấu trúc của một bài giảng trên Moodle
3.1.2.5. Tương tác của phần mềm và người học
Nhƣ trong ví dụ trên ta thấy, khi giới thiệu về màn hình làm việc
của MS Word có hình ảnh đi kèm, ngƣời học có thể hình dung ngay ra
đƣợc cách hiển thị.

Hình 3.12. Tƣơng tác của phần mềm và ngƣời học
Tiếp theo đó là các thao tác, mỗi thông tin đƣa ra đều có hình ảnh,
lời giải thích,làm ngƣời học vừa nghe, vừa nhìn, và thực hành theo giúp
cho ngƣời học hiểu, nhớ đƣợc các thao tác.


19

Đồng thời, trong phần ôn tập ngƣời học đƣợc nhớ lại kiến thức
bằng việc thao tác lại các thao tác đã đƣợc học, khi họ thực hiện đúng
phần mềm sẽ đƣa đƣa ra thông báo chúc mừng, nếu thực hiện sai thì lời
hƣớng dẫn thực hiện sẽ xuất hiện lại để hƣớng dẫn họ làm lại cho đúng.
Nhƣ vậy, phần mềm ngoài chức năng cung cấp các thông tin cần
thiết cho ngƣời học còn mang lại sự tƣơng tác với ngƣời học, ngƣời học
có thể hiểu, nghe, nhìn, thực hành.
3.1.3. Biểu đồ phân rã chức năng

Hình 3.13. Phân rã chức năng hệ thống



20

Hình. Hệ thống học
3.1.4. Danh sách các hồ sơ sử dụng
3.1.5. Ma trận thực thể chức năng
3.1.7. Sơ đồ luồng dữ liệu


21



Hình 3.15. Sơ đồ luồng dữ liệu
3.1.8. Tổng quát chức năng chính trong hệ thống
3.1.8.1. Các module chính
3.1.8.2. Các quy trình trong hệ thống
3.1.8.3. Các ứng dụng tiện ích khác trên hệ thống
3.2. Phân tích hệ thống với UML
3.2.1. Các ký hiệu
3.2.2. Các tác nhân hệ thống
3.2.3. Biểu đồ Use Case
3.2.3.1. Biểu đồ toàn hệ thống



22

3.2.3.2. Biểu đồ quyền Quản trị hệ thống
3.2.3.3. Biểu đồ quyền Giáo viên

3.4.2.4. Biểu đồ quyền Quản trị nội dung

3.4.2.5. Biểu đồ quyền người học

3.2.4. Biểu đồ tuần tự
3.2.4.1. Biểu đồ tuần tự đăng nhập hệ thống

3.2.4.2 Biểu đồ tuần tự đăng ký tài khoản

3.2.4.3 Biểu đồ tuần tự đăng ký lớp học

3.2.4.4 Biểu đồ tuần tự enroll course
3.2.4.5 Biểu đồ tuần tự tạo nội dung bài học
3.2.5. Biểu đồ hoạt động
3.2.5.1. Biểu đồ hoạt động đăng nhập hệ thống

3.2.5.2 Biểu đồ hoạt động đăng ký tài khoản


23


3.2.5.3 Biểu đồ hoạt động phân quyền hệ thống
3.2.5.4 Biểu đồ hoạt động enroll course

3.2.5.5 Biểu đồ hoạt động tạo nội dung bài học

3.3. Thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu
3.3.1. Mô hình quan hệ dữ liệu


24

Hình 3.35. Mô hình quan hệ dữ liệu