Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và công nghệ phần mềm đã thúc đẩy quá trình chuyển đổi số trong công tác quản lý giáo dục đại học. Việc ứng dụng phần mềm giúp tự động hóa quy trình, tiết kiệm thời gian, nhân lực và kinh phí, đồng thời nâng cao độ chính xác và chất lượng quản lý. Theo số liệu thống kê được nhóm tác giả trích dẫn trong văn bản, tại thời điểm nghiên cứu, Việt Nam có khoảng 68,17 triệu người sử dụng Internet (chiếm 70,3% dân số), cùng sự hiện diện của khoảng 15.000 ứng dụng và hàng trăm nghìn website phục vụ nhu cầu đời sống, học tập. Sự phổ cập của các thiết bị thông minh chạy hệ điều hành di động (Android, iOS) và máy tính cá nhân tạo nền tảng thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ công trực tuyến trong nhà trường.

Xuất phát từ thực tế công tác đào tạo tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, phương thức đăng ký môn học truyền thống đòi hỏi sinh viên phải trực tiếp đến trường làm thủ tục, dễ dẫn đến tình trạng quá tải, xếp hàng chen chúc trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt (nắng nóng mùa hè, mưa lũ hoặc mùa đông giá lạnh). Nhằm giải quyết bất cập này, nhóm tác giả thuộc Lớp 19CNTTD, Khoa Công nghệ Thông tin đã thực hiện đề tài "Quản Lý Đăng Ký Tín Chỉ Học Phần Trường (ĐHSP-ĐN)" dưới sự hướng dẫn của GVHD. Lê Thị Thanh Bình (tháng 05/2022).

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu chức năng: Xây dựng hệ thống quản lý đăng ký học phần trực tuyến bám sát quy chế đào tạo theo học chế tín chỉ của Bộ Giáo dục và Đào tạo và các quy định quản lý nội bộ của Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng. Hệ thống cho phép sinh viên chủ động đăng ký môn học theo học kỳ, tra cứu số đăng ký học phần, xem kết quả học tập, thời khóa biểu và thông báo; đồng thời cung cấp cho Phòng Đào tạo công cụ xét duyệt đăng ký, mở lớp học phần, quản lý môn học, quản lý sinh viên và điều hành hệ thống.
  2. Mục tiêu kỹ thuật: Đảm bảo hệ thống có tốc độ xử lý nhanh, tối ưu hóa thao tác truy xuất dữ liệu để giảm thiểu thời gian chờ đợi; dữ liệu được lưu trữ khoa học, bảo đảm tính toàn vẹn và dễ bảo trì; giao diện người dùng trực quan, thẩm mỹ; cấu trúc hệ thống có tính mở cao để phục vụ cho việc nâng cấp mở rộng trong tương lai.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình nghiệp vụ tổ chức đào tạo và quản lý đăng ký tín chỉ học phần tại Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng.
  • Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát trên cơ cấu tổ chức, quy chế đào tạo và nhu cầu của sinh viên, cán bộ quản lý Phòng Đào tạo thuộc Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng trong giai đoạn đào tạo khóa 2019–2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài áp dụng các nguyên lý phân tích và thiết kế hệ thống thông tin theo hướng cấu trúc, kết hợp với các công cụ mô hình hóa dữ liệu và quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ.

Khung lý thuyết và mô hình sử dụng:

  • Lý thuyết phân tích hệ thống chức năng: Áp dụng phương pháp phân rã hệ thống (System Decomposition) từ tổng thể đến chi tiết thông qua sơ đồ phân rã chức năng (Business Function Diagram – BFD).
  • Mô hình hóa luồng dữ liệu (Data Flow Diagram – DFD): Sử dụng sơ đồ luồng dữ liệu ở các cấp độ (sơ đồ ngữ cảnh, sơ đồ DFD mức 0 và sơ đồ DFD mức 1) để mô tả chi tiết các luồng dữ liệu vào/ra, các kho dữ liệu và tiến trình xử lý nghiệp vụ.
  • Mô hình thực thể liên kết (Entity-Relationship Diagram – ERD): Xác định các tập thực thể, thuộc tính và mối quan hệ nghiệp vụ giữa các thực thể trong môi trường quản lý đào tạo.
  • Lý thuyết cơ sở dữ liệu quan hệ và chuẩn hóa dữ liệu: Vận dụng lý thuyết phụ thuộc hàm, khái niệm khóa dự tuyển, khóa chính, khóa ngoại và các dạng chuẩn 1NF, 2NF, 3NF nhằm loại bỏ các thuộc tính lặp, phụ thuộc hàm bộ phận và phụ thuộc bắc cầu, đảm bảo cấu trúc dữ liệu không bị dư thừa.
  • Quy chế đào tạo theo tín chỉ: Dựa trên khung quy định hiện hành của Bộ Giáo dục và Đào tạo áp dụng cho bậc đại học.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ thực tế:

  • Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi: Nhóm tác giả thiết kế bảng hỏi trực tuyến trên nền tảng Google Form (https://forms.gle/uPTZavPFBqi4CZbA6) gửi đến sinh viên và cán bộ trong trường để thu thập yêu cầu thực tế về giao diện, tính năng và các bất cập trong quá trình đăng ký học phần.
  • Phương pháp đặc tả phi hình thức: Sử dụng ngôn ngữ tự nhiên để diễn giải chi tiết các yêu cầu chức năng nghiệp vụ, xác định rõ quyền hạn và vai trò tương tác của từng nhóm người dùng.
  • Công cụ phần mềm hỗ trợ:
    • Hệ quản trị cơ sở dữ liệu: Microsoft SQL Server Management Studio (SSMS) bản Express, sử dụng công cụ Database Diagrams để tạo lập và quản lý lược đồ dữ liệu vật lý.
    • Công cụ mô hình hóa trực tuyến: Diagrams.net (draw.io) được sử dụng để xây dựng sơ đồ tổ chức, sơ đồ BFD, sơ đồ DFD và mô hình thực thể quan hệ ERD.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này phân tích bối cảnh ra đời của đề tài, lý do lựa chọn nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý đăng ký tín chỉ học phần tại Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng. Tác giả xác định rõ các yêu cầu chức năng dành cho sinh viên và Phòng Đào tạo, kèm theo các tiêu chuẩn kỹ thuật về hiệu năng, tính mở và độ tin cậy.

Nội dung chương giới thiệu chi tiết về công cụ Microsoft SQL Server Management Studio (SSMS) bản Express, bao gồm tài liệu hướng dẫn quy trình cài đặt từng bước từ website Microsoft, lựa chọn cài đặt cơ bản (Basic), chấp thuận điều khoản cấp phép và cấu hình đường dẫn lưu trữ. Bên cạnh đó, tác giả đánh giá chi tiết công cụ vẽ sơ đồ Diagrams.net (draw.io) với các ưu điểm (mẫu khung có sẵn, co giãn linh hoạt, dễ nhập xuất tệp) và nhược điểm (khó căn khung, chưa hỗ trợ giao diện responsive trên thiết bị di động, xuất dạng XML/HTML bị mã hóa).

Chương 2: Khảo sát và phân tích yêu cầu

Chương 2 trình bày kết quả khảo sát toàn diện về hiện trạng tổ chức, nghiệp vụ và nền tảng tin học tại Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng:

  • Hiện trạng tổ chức: Phân tích mô hình quản lý gồm Ban Giám hiệu (Hiệu trưởng, Hiệu phó), hệ thống các Khoa (Giáo dục Mầm non, Hóa học, Giáo dục Tiểu học, Ngữ văn, Giáo dục Nghệ thuật,...) và các Phòng chức năng (Phòng Công tác sinh viên, Phòng Đào tạo, Phòng Khảo thí và Đảm bảo chất lượng, Phòng Kế hoạch tài chính, Phòng Cơ sở vật chất), các Bộ môn, Giảng viên (trong trường và ngoài trường) cùng Sinh viên.
  • Hiện trạng nghiệp vụ theo quy chế tín chỉ:
    • Kế hoạch năm học gồm 2 học kỳ chính và các học kỳ phụ (để sinh viên học lại, học bù, học vượt).
    • Quy định mở lớp: Hiệu trưởng quy định số lượng sinh viên tối thiểu cho từng loại học phần; nếu không đủ số lượng tối thiểu thì lớp bị hủy và sinh viên phải đăng ký chuyển sang học phần khác.
    • Định mức đăng ký tín chỉ: Sinh viên có học lực bình thường phải đăng ký tối thiểu 14 tín chỉ/học kỳ chính (không hạn chế tối đa); sinh viên xếp loại học lực yếu đăng ký tối thiểu 10 tín chỉ và không vượt quá 14 tín chỉ/học kỳ chính. Học kỳ phụ không quy định mức tối thiểu.
    • Thời gian biểu: Sinh viên phải đăng ký học phần trước ngày khai giảng 2 tuần. Thời hạn rút học phần tại Phòng Đào tạo được quy định từ sau tuần thứ 6 đến không muộn quá tuần thứ 8 (học kỳ chính), hoặc từ sau tuần thứ 2 đến không muộn quá tuần thứ 4 (học kỳ phụ).
  • Hiện trạng tin học và đối tượng sử dụng: Xác định hệ thống tương thích với các hệ điều hành phổ biến (Android, iOS, Windows) và các trình duyệt web thông dụng (Google Chrome, Cốc Cốc, Microsoft Edge). Chương này phân định rõ quyền hạn giữa hai tác nhân chính: Sinh viên (8 chức năng) và Phòng Đào tạo (12 chức năng).

Chương 3: Phân tích chức năng hệ thống

Chương 3 tiến hành mô hình hóa hệ thống bằng các công cụ chuyên ngành:

  • Trình bày cơ sở lý thuyết về hệ thống con, quy trình xử lý, sự phân rã hệ thống và 4 mục đích chính của mô hình hóa (tái cấu trúc quy trình, liên kết hành vi - dữ liệu, trực quan hóa kiến trúc và kiểm soát rủi ro).
  • Xây dựng sơ đồ phân rã chức năng (BFD) thể hiện cấu trúc phân cấp từ chức năng tổng thể đến các thao tác chi tiết.
  • Xây dựng sơ đồ luồng dữ liệu (DFD):
    • Sơ đồ ngữ cảnh: Mô tả tương tác giữa hệ thống Quản lý đăng ký tín chỉ với hai tác nhân ngoài là Sinh viên và Phòng Đào tạo.
    • Sơ đồ DFD mức 0: Phân rã luồng dữ liệu tổng quát của toàn hệ thống.
    • Sơ đồ DFD mức 1: Chi tiết hóa cho 4 quá trình cốt lõi gồm: Quá trình 1 (Bổ sung lớp học phần), Quá trình 2 (Quản lý đăng ký môn học – lớp học phần), Quá trình 3 (Quản lý môn học – lớp học phần), và Quá trình 4 (Quản lý tài khoản).
  • Đặc tả dữ liệu thực thể (ER) với 8 kiểu thực thể chính: Khoa, Giảng viên, Tài khoản, Sinh viên, Môn học, Lớp học phần, Lịch học, Ràng buộc môn học.

Chương 4: Thiết kế hệ thống

Chương 4 hoàn thiện thiết kế kỹ thuật từ mức logic đến mức vật lý:

  • Xác định cấu trúc bảng quan hệ và định nghĩa các thuộc tính khóa.
  • Áp dụng các quy tắc dạng chuẩn (1NF, 2NF, 3NF) và giải thuật khử phụ thuộc hàm bắc cầu để phân rã các quan hệ phức hợp (SINHVIEN, GIANGVIEN) thành các lược đồ quan hệ chuẩn hóa.
  • Chuyển đổi mô hình thực thể liên kết (ER) sang mô hình quan hệ logic và thiết lập cấu trúc 9 bảng cơ sở dữ liệu vật lý hoàn chỉnh.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế hướng tới môi trường web đa nền tảng, tương thích với các trình duyệt thông dụng (Google Chrome, Cốc Cốc, Microsoft Edge) trên cả máy tính để bàn (Windows) và thiết bị di động (Android, iOS). Cơ sở dữ liệu của hệ thống được xây dựng và quản trị tập trung trên Microsoft SQL Server.

Cấu trúc cơ sở dữ liệu quan hệ

Sau quá trình chuẩn hóa dữ liệu đạt dạng chuẩn 3NF, cơ sở dữ liệu của hệ thống bao gồm 9 bảng quan hệ vật lý chính với các thuộc tính khóa chính và khóa ngoại được định nghĩa như sau:

Tên bảng quan hệ Lược đồ thuộc tính (Khóa chính / Khóa ngoại) Ý nghĩa nghiệp vụ
KHOA (Makhoa, TenKhoa, Email) Quản lý thông tin các khoa chuyên môn trong trường
GIANGVIEN (MaGV, TenGV, ChuyenNganh, NgaySinh, QueQuan, GioiTinh, ID, MaKhoa) Lưu trữ hồ sơ giảng viên, liên kết tài khoản và khoa
TAIKHOAN (ID, TenTK, MatKhau, MaSV, MaGV) Quản lý thông tin xác thực đăng nhập người dùng
LOPHOCPHAN (MaLHP, TenPhong, Khu, SiSo, MaGV) Thông tin các lớp học phần được mở trong từng kỳ
SINHVIEN (MaSV, HoTen, XepLoai, DiemRenLuyen, GioiTinh, Email, NgaySinh, DiemTBHe10, DiemTBHe4, QueQuan, MaLH, ID, MaKhoa, MaLHP) Quản lý hồ sơ cá nhân và kết quả tích lũy của sinh viên
MONHOC (MaMH, TenMH, SoTinChi) Danh mục các môn học và số lượng tín chỉ tương ứng
DANGKY (MaMH, MaSV, SoLanDK) Lưu vết dữ liệu và số lần đăng ký môn học của sinh viên
LICHHOC (MaLH, TuanBatDau, TuanKetThuc, NgayHocBu) Thời gian biểu chi tiết theo tuần học và lịch bù
RANGBUOC (MaRangBuoc, TenRangBuoc, MaMH) Điều kiện tiên quyết và ràng buộc giữa các môn học

Quá trình chuẩn hóa quan hệ

Nhóm tác giả đã chỉ rõ quá trình chuẩn hóa lược đồ quan hệ để loại bỏ các dị thường dữ liệu:

  • Lược đồ Sinh viên ban đầu: Chứa quan hệ bắc cầu $MaSV \rightarrow MaMH \rightarrow (TenMH, QueQuan)$ dẫn đến dư thừa. Tác giả tiến hành tách thành các quan hệ chuẩn: ChiTietMH(MaMH, TenMH, QueQuan) và SinhVien(MaSV, MaMH, TenSV, NgaySinh, Lop, Diem, DiemTBHe10, DiemTBHe4).
  • Lược đồ Giảng viên ban đầu: Chứa thông tin khoa phụ thuộc vào mã khoa, được tách thành ThongTinGiangVien(MaGV, MaKhoa, TenKhoa, Email) và GiangVien(MaGV, TenGV, ChuyenNganh, NgaySinh, QueQuan, GioiTinh).

Kết quả và đóng góp

Kết quả đạt được của đề tài bao gồm:

  1. Khảo sát toàn diện nghiệp vụ đào tạo tín chỉ: Hệ thống hóa toàn bộ các quy định thực tế tại Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng thành các tập luật xử lý dữ liệu logic (khung số lượng tín chỉ 10–14 tín chỉ, mốc thời gian đăng ký trước 2 tuần, giới hạn rút học phần tuần 6–8 đối với kỳ chính và tuần 2–4 đối với kỳ phụ).
  2. Xây dựng bộ tài liệu phân tích hệ thống hoàn chỉnh: Thiết lập hệ thống sơ đồ chức năng (BFD), sơ đồ luồng dữ liệu (DFD từ sơ đồ ngữ cảnh, mức 0 đến mức 1 cho 4 quá trình nghiệp vụ) và sơ đồ thực thể liên kết (ERD).
  3. Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ chuẩn hóa: Xây dựng thành công mô hình dữ liệu gồm 9 bảng quan hệ đạt chuẩn 3NF, cấu hình khóa chính và ràng buộc toàn vẹn khóa ngoại trên Microsoft SQL Server.

Đóng góp của đồ án:

  • Cung cấp mô hình phân tích - thiết kế chi tiết cho bài toán quản lý đăng ký học phần theo học chế tín chỉ, gắn liền với mô hình tổ chức thực tế của một trường đại học thành viên thuộc Đại học Đà Nẵng.
  • Đề xuất giải pháp số hóa quy trình đăng ký môn học, hỗ trợ sinh viên chủ động lập kế hoạch học tập trực tuyến và giảm tải áp lực hành chính cho Phòng Đào tạo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Theo nhóm tác giả tự đánh giá, do phạm vi thời gian thực hiện bài tập lớn/đồ án môn học có hạn, hệ thống chưa bao quát được toàn bộ tất cả các chức năng quản trị chuyên sâu phục vụ phòng ban đào tạo và các nhu cầu đa dạng khác của sinh viên.
  • Phương pháp đặc tả chức năng chủ yếu dựa trên ngôn ngữ tự nhiên (đặc tả phi hình thức), chưa áp dụng các công cụ đặc tả hình thức nên tính chặt chẽ còn ở mức tương đối.
  • Công cụ vẽ Diagrams.net được sử dụng có nhược điểm không hỗ trợ hiển thị responsive cho các giao diện di động và việc xuất file XML/HTML bị mã hóa.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

  • Hoàn thiện và tích hợp đầy đủ các mô-đun quản lý chuyên sâu cho Phòng Đào tạo (như xếp thời khóa biểu tự động, quản lý học phí, cảnh báo học vụ).
  • Phát triển giao diện người dùng web đáp ứng hoàn chỉnh (responsive design) trên thiết bị di động, tối ưu hóa kiến trúc phần mềm với độ mở cao để dễ dàng nâng cấp, bảo trì.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Công nghệ thông tin, Kỹ thuật phần mềm, Hệ thống thông tin quản lý khi thực hiện đồ án môn học Phân tích và Thiết kế Hệ thống Thông tin, bài tập lớn Cơ sở dữ liệu hoặc khóa luận tốt nghiệp về đề tài quản lý trường học.

Những nội dung có giá trị tham khảo nổi bật bao gồm:

  • Quy trình chuẩn hóa cơ sở dữ liệu từng bước từ dạng thô lên dạng chuẩn 1NF, 2NF, 3NF nhằm xử lý các phụ thuộc hàm và phụ thuộc bắc cầu.
  • Cách thức phân rã sơ đồ DFD mức 1 cho 4 tiến trình cụ thể trong bài toán quản lý đào tạo tín chỉ.
  • Tài liệu khảo sát chi tiết quy chế tín chỉ thực tế trong các trường đại học công lập tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Định mức đăng ký tín chỉ tối thiểu và tối đa cho sinh viên trong mỗi học kỳ chính được quy định như thế nào?
Theo quy chế đào tạo được khảo sát trong văn bản, sinh viên có học lực bình thường phải đăng ký tối thiểu 14 tín chỉ cho mỗi học kỳ chính (trừ học kỳ cuối) và không bị giới hạn khối lượng đăng ký tối đa. Sinh viên bị xếp hạng học lực yếu phải đăng ký tối thiểu 10 tín chỉ và tối đa không quá 14 tín chỉ trong mỗi học kỳ chính. Đối với học kỳ phụ, hệ thống không quy định khối lượng tín chỉ tối thiểu.

2. Quy định về thời hạn đăng ký và rút bớt học phần của sinh viên diễn ra vào thời điểm nào?
Sinh viên phải hoàn tất việc đăng ký học phần trước ngày khai giảng học phần đó 2 tuần. Về việc rút học phần, Phòng Đào tạo chỉ xét duyệt trong khoảng thời gian từ sau tuần thứ 6 đến không muộn quá tuần thứ 8 kể từ đầu học kỳ chính, hoặc từ sau tuần thứ 2 đến không muộn quá tuần thứ 4 kể từ đầu học kỳ phụ.

3. Sơ đồ luồng dữ liệu (DFD) mức 1 của hệ thống được phân rã thành những tiến trình nào?
DFD mức 1 được phân rã thành 4 quá trình nghiệp vụ:

  • Quá trình 1: Bổ sung lớp học phần.
  • Quá trình 2: Quản lý đăng ký môn học – lớp học phần.
  • Quá trình 3: Quản lý môn học – lớp học phần.
  • Quá trình 4: Quản lý tài khoản.

4. Cơ sở dữ liệu vật lý của hệ thống bao gồm những bảng quan hệ nào?
Hệ thống gồm 9 bảng quan hệ chính: KHOA, GIANGVIEN, TAIKHOAN, LOPHOCPHAN, SINHVIEN, MONHOC, DANGKY, LICHHOC, và RANGBUOC.

5. Nhóm tác giả đã sử dụng những công cụ và phương pháp nào để khảo sát và mô hình hóa hệ thống?
Nhóm tác giả sử dụng phương pháp điều tra bằng bảng hỏi trực tuyến qua Google Form, áp dụng phương pháp đặc tả phi hình thức bằng ngôn ngữ tự nhiên. Các công cụ phần mềm được dùng gồm công cụ vẽ trực tuyến Diagrams.net (draw.io) để lập sơ đồ BFD, DFD, ERD và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server Management Studio (SSMS) bản Express để xây dựng Database Diagrams và quản lý cơ sở dữ liệu.

Kết luận

Báo cáo đồ án môn học "Quản Lý Đăng Ký Tín Chỉ Học Phần Trường (ĐHSP-ĐN)" của nhóm sinh viên Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã hoàn thành xuất sắc việc khảo sát, phân tích và thiết kế hệ thống thông tin phục vụ công tác đăng ký môn học trực tuyến. Đề tài bám sát các quy định thực tiễn về đào tạo theo học chế tín chỉ của Bộ Giáo dục và Đào tạo, xây dựng được hệ thống sơ đồ chức năng BFD, sơ đồ luồng dữ liệu DFD đa cấp và mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ đạt chuẩn 3NF trên Microsoft SQL Server. Công trình là tài liệu học thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao, cung cấp khung thiết kế logic và vật lý hoàn chỉnh cho bài toán tin học hóa quản lý giáo dục đại học.