Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các cơ quan và cơ sở giáo dục đại học, công tác quản lý hồ sơ nhân sự và hồ sơ sinh viên đóng vai trò thiết yếu, bao gồm việc thu thập, sắp xếp, bảo quản, cập nhật và khai thác thông tin cá nhân, thông tin trúng tuyển cùng toàn bộ quá trình phấn đấu, học tập của người học. Tại Trường Đại học An Giang, số lượng sinh viên theo học lớn đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc hiện đại hóa công tác quản lý nhằm đáp ứng các nghiệp vụ lưu trữ, tra cứu, xử lý biểu mẫu và thống kê báo cáo một cách nhanh chóng, chính xác.

Bên cạnh nghiệp vụ nội bộ của nhà trường, nhu cầu liên kết và tiếp cận thông tin người học từ phía các doanh nghiệp, đơn vị tuyển dụng đối với sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp ngày càng gia tăng. Việc nhà trường chia sẻ hồ sơ sinh viên cho các đơn vị sử dụng lao động đòi hỏi phải giải quyết đồng thời hai yêu cầu kỹ thuật: bảo đảm tính bảo mật đối với các dữ liệu riêng tư, đồng thời bảo đảm tính minh bạch, chính xác và không thể làm giả của hồ sơ. Nhằm giải quyết thực trạng này, đề tài "Xây dựng hệ thống quản lý hồ sơ sinh viên Trường Đại học An Giang bằng công nghệ Blockchain Hyperledger Fabric - Phân hệ Ứng dụng Web" do sinh viên Lê Thị Mỹ Tiên thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Hoàng Tùng (05/2022) được triển khai, tập trung xây dựng phân hệ cổng thông tin web tích hợp cơ chế chia sẻ hồ sơ minh bạch dựa trên nền tảng Blockchain.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo 3 nhóm tác nhân:

  1. Đối với cán bộ quản lý:
    • Hỗ trợ quản lý các danh mục nền tảng: khoa, ngành, hệ đào tạo, niên học, lớp, sinh viên.
    • Hỗ trợ quản lý quá trình và kết quả rèn luyện, kết quả học tập tích lũy của sinh viên.
    • Quản lý việc cấp phát quyền và mã truy cập hồ sơ sinh viên cho các doanh nghiệp.
    • Hỗ trợ các tiện ích nhập, xuất dữ liệu qua tệp tin Excel và kết xuất các báo cáo thống kê.
  2. Đối với sinh viên:
    • Hỗ trợ tra cứu, theo dõi kết quả rèn luyện và điểm học tập tích lũy cá nhân qua các kỳ học.
    • Quản lý thông tin hồ sơ lý lịch cá nhân, thông tin chứng chỉ và lịch sử quá trình học tập.
  3. Đối với doanh nghiệp, nhà tuyển dụng:
    • Truy xuất hồ sơ sinh viên thông qua mã truy cập do nhà trường cấp phát.
    • Theo dõi danh sách và lịch sử các lượt truy cập vào từng hồ sơ.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung vào quy trình nghiệp vụ quản lý hồ sơ sinh viên tại Trường Đại học An Giang, bao gồm các phân hệ quản lý thông tin, thành tích học tập, quy trình phân quyền truy cập và kiểm soát lịch sử tra cứu của doanh nghiệp đối với dữ liệu sinh viên đã được xác thực lưu trữ trên Blockchain.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống dựa trên nền tảng lý thuyết phát triển ứng dụng web hiện đại và công nghệ sổ cái phân tán. Các công nghệ và mô hình kiến trúc được tác giả sử dụng bao gồm:

  • Mô hình kiến trúc MVC (Model - View - Controller): Mô hình thiết kế tách biệt ứng dụng thành ba thành phần độc lập:
    • Model: Đảm nhiệm toàn bộ nghiệp vụ logic, xử lý và truy xuất dữ liệu.
    • View: Tiếp nhận dữ liệu từ Controller và hiển thị giao diện người dùng dưới dạng HTML.
    • Controller: Đóng vai trò trung gian tiếp nhận yêu cầu (request) từ máy khách (client), gọi các phương thức xử lý tại Model và chuyển tiếp dữ liệu đến View.
  • Ngôn ngữ PHP và Laravel Framework: Sử dụng ngôn ngữ lập trình kịch bản máy chủ PHP (từ nền tảng PHP/FI khởi xướng bởi Rasmus Lerdorf năm 1994 đến phiên bản PHP 8). Hệ thống ứng dụng Laravel Framework do Taylor Otwell phát triển (ra mắt tháng 06/2011), tận dụng các công cụ hỗ trợ như hệ thống quản lý gói phụ thuộc Composer, giao diện dòng lệnh Artisan, công cụ ánh xạ đối tượng Eloquent ORM, Query Builder và Template Engine Blade.
  • Kiến trúc RESTful API: Chuẩn thiết kế giao diện lập trình ứng dụng phục vụ giao tiếp giữa các thành phần phần mềm thông qua các phương thức chuẩn của giao thức HTTP (GET, POST, DELETE...) và định dạng truyền tải dữ liệu JSON/XML.
  • Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ MySQL: Đóng vai trò lưu trữ toàn bộ dữ liệu có cấu trúc của hệ thống, thực thi các truy vấn thông qua ngôn ngữ SQL.
  • Framework giao diện Bootstrap: Bộ công cụ mã nguồn mở phát triển bởi Mark Otto và Jacob Thornton tại Twitter (phát hành tháng 08/2011), hỗ trợ xây dựng giao diện web đáp ứng (responsive).
  • Nền tảng Blockchain Hyperledger Fabric: Đóng vai trò lưu trữ phi tập trung dữ liệu hồ sơ sinh viên, cung cấp mã giao dịch xác thực (txid) bảo đảm tính minh bạch và chống chỉnh sửa dữ liệu.

Phương pháp nghiên cứu được triển khai thông qua việc nghiên cứu tài liệu quy chế quản lý hồ sơ sinh viên, khảo sát quy trình nghiệp vụ thực tế tại đơn vị, áp dụng phương pháp thực nghiệm kỹ thuật phần mềm để phân tích yêu cầu, thiết kế kiến trúc hệ thống, xây dựng cơ sở dữ liệu, lập trình giao diện và kiểm thử các ca sử dụng.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc phân quyền chặt chẽ với 4 nhóm tác nhân (Actors) chính:

Nhóm tác nhân Quyền hạn và vai trò trong hệ thống
Admin Quản trị toàn bộ hệ thống; quản lý tài khoản người dùng (cán bộ, sinh viên); quản lý tất cả các danh mục và dữ liệu hồ sơ như cán bộ.
Cán bộ Quản lý khoa, ngành, hệ đào tạo, niên học, lớp, hồ sơ sinh viên, điểm rèn luyện, điểm học tập tích lũy, thành tích nổi bật, doanh nghiệp, mã truy cập hồ sơ; thực hiện nhập/xuất Excel và thống kê.
Sinh viên Quản lý thông tin cá nhân, cập nhật chứng chỉ, quá trình học tập; tra cứu điểm rèn luyện, điểm học tập tích lũy và thành tích cá nhân.
Doanh nghiệp Nhập mã truy cập được nhà trường cung cấp để tra cứu thông tin hồ sơ sinh viên và theo dõi lịch sử các lượt truy cập hồ sơ.

Hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ được tác giả thiết kế chi tiết gồm 22 bảng dữ liệu phục vụ lưu trữ toàn diện thông tin quản lý đào tạo và hồ sơ sinh viên:

Tên bảng CSDL Các trường dữ liệu chính Chức năng lưu trữ
tinh, huyen, xa id, tentinh, tenhuyen, tenxa, khóa ngoại liên kết Địa giới hành chính theo ba cấp tỉnh, huyện, xã
khoa, nganh, hedaotao, nienhoc id, tenkhoa, tennganh, tenhedaotao, namhoc Danh mục cơ cấu tổ chức và chương trình đào tạo
lop id, tenlop, nganh_id, nienhoc_id, hedaotao_id Quản lý thông tin lớp học chuyên ngành
dantoc, tongiao, dien id, dantoc, tongiao, tendien Danh mục quản lý nhân thân và diện chính sách
doanhnghiep id, tendoanhnghiep, sdt, email, diachi Thông tin các doanh nghiệp, nhà tuyển dụng
sinhvien id, mssv, hoten, hinhanh, gioitinh, ngaysinh, noisinh, sdt, email, diemtrungtuyen, cccd, ngaycap, noicap, ngayvaodoan, ngayvaodang, txid, dantoc_id, tongiao_id, lop_id Hồ sơ gốc sinh viên, tích hợp mã giao dịch txid từ Blockchain
chungchi id, tenchungchi, ngaycap, xeploai, sinhvien_id Văn bằng, chứng chỉ ngoại khóa của sinh viên
chitietdien id, sinhvien_id, dien_id Chi tiết diện ưu tiên, chính sách của sinh viên
quatrinhhoctap id, tentruong, thoigian, chuyennganh, bangcap, sinhvien_id Quá trình học tập trước và trong quá trình đào tạo
thanhtichnoibat id, thanhtich, thoigian, mota, sinhvien_id Khen thưởng và thành tích nổi bật của sinh viên
diemrenluyen id, diem, hocki, namhoc, loai, sinhvien_id Điểm đánh giá rèn luyện theo từng học kỳ
diemhoctaptichluy id, stc_tichluy, diemhe10, diemhe4, sinhvien_id Kết quả học tập tích lũy (tín chỉ, thang điểm 10 và 4)
diachisinhvien, giadinh Thông tin địa chỉ chi tiết, thông tin nhân thân cha/mẹ/người giám hộ Dữ liệu liên hệ và quan hệ gia đình sinh viên
luottruycap id, matruycap, luottruycap, trangthai, sinhvien_id, doanhnghiep_id Quản lý mã cấp quyền truy cập hồ sơ và số lượt tra cứu của doanh nghiệp

Về quy trình vận hành và giao diện, hệ thống triển khai 20 màn hình chức năng chính, bao gồm: giao diện đăng nhập (hỗ trợ xác thực bằng tài khoản hoặc email); giao diện quản lý danh mục dành cho cán bộ; giao diện cập nhật hồ sơ và tra cứu kết quả dành cho sinh viên; giao diện lưu trữ hồ sơ xuống chuỗi khối Blockchain; giao diện cấp phát và gửi mã truy cập qua email cho doanh nghiệp; và giao diện tra cứu hồ sơ trực tuyến dành cho nhà tuyển dụng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của việc xây dựng hệ thống số hóa quản lý hồ sơ sinh viên tại Trường Đại học An Giang. Tác giả phân tích các loại hình hồ sơ hiện hành trong tổ chức (hồ sơ công việc, hồ sơ nguyên tắc, hồ sơ nhân sự), từ đó chỉ ra tầm quan trọng của hồ sơ sinh viên như một phân loại hồ sơ nhân sự đặc thù. Chương này trình bày chi tiết mục tiêu nghiên cứu đối với từng nhóm đối tượng (cán bộ, sinh viên, doanh nghiệp), khẳng định việc ứng dụng kết hợp công nghệ web và Blockchain Hyperledger Fabric là giải pháp đáp ứng yêu cầu bảo mật thông tin cá nhân và nâng cao tính minh bạch khi cung cấp hồ sơ cho thị trường lao động.

Chương 2: Tổng quan và cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày tổng quan phạm vi nghiên cứu, phương pháp tiếp cận và toàn bộ nền tảng công nghệ sử dụng trong đề tài. Nội dung chương tập trung giải thích:

  • Lịch sử hình thành, đặc tính của ngôn ngữ PHP và chuẩn kết nối RESTful API.
  • Kiến trúc, ưu điểm, nhược điểm và luồng xử lý dữ liệu của mô hình MVC.
  • Các đặc tính nổi bật của Laravel Framework (Eloquent ORM, Blade template, Artisan CLI) và hệ thống giao diện Bootstrap.
  • Khái niệm và nguyên lý hoạt động của hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ MySQL trong việc lưu trữ dữ liệu tập trung.

Chương 3: Phân tích và thiết kế hệ thống

Chương 3 là phần trọng tâm của khóa luận, bao gồm các nội dung kỹ thuật chi tiết:

  • Phân tích yêu cầu: Xác định 4 bảng yêu cầu chức năng cho Admin, Cán bộ, Sinh viên, Doanh nghiệp; thiết lập các yêu cầu phi chức năng về tính đúng đắn, tính bảo mật phân quyền, tính ổn định và khả năng hoạt động liên tục 24/24.
  • Mô hình hóa Usecase: Xây dựng sơ đồ Usecase tổng quát cùng 17 sơ đồ phân rã chi tiết cho từng chức năng; đặc tả luồng sự kiện chính, luồng phụ và ngoại lệ cho các ca sử dụng then chốt (Đăng nhập, Quản lý doanh nghiệp, Quản lý sinh viên, Truy cập hồ sơ sinh viên).
  • Mô hình hóa động: Thiết kế 6 sơ đồ tuần tự (Sequence Diagram) minh họa luồng tương tác giữa Actor, Giao diện, Controller và Cơ sở dữ liệu đối với các thao tác đăng nhập, thêm/sửa/xóa sinh viên, cập nhật hồ sơ và truy xuất hồ sơ.
  • Thiết kế cơ sở dữ liệu: Chi tiết hóa lược đồ 22 bảng CSDL quan hệ với đầy đủ tên cột, kiểu dữ liệu, kích thước, ràng buộc khóa chính và khóa ngoại.
  • Thiết kế giao diện: Trình bày thiết kế trực quan của 20 giao diện người dùng thực thi các chức năng quản lý, thống kê, lưu trữ Blockchain và gửi mã truy cập qua email.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành các mục tiêu kỹ thuật đặt ra trong phạm vi phân hệ ứng dụng web:

  • Kết quả xây dựng phần mềm:

    • Hiện thực hóa đầy đủ các phân hệ nghiệp vụ quản lý danh mục đào tạo, quản lý sinh viên, quản lý kết quả học tập và rèn luyện.
    • Xây dựng thành công cơ chế quản lý và cấp phát mã truy cập (matruycap), cho phép nhà trường chia sẻ thông tin sinh viên có kiểm soát cho các doanh nghiệp liên kết.
    • Tích hợp chức năng gửi email tự động cung cấp mã truy xuất cho nhà tuyển dụng và theo dõi chi tiết lịch sử lượt truy cập của từng doanh nghiệp.
    • Thiết kế trường lưu trữ mã định danh giao dịch Blockchain (txid) trong bảng sinh viên, sẵn sàng cho việc liên kết và xác thực dữ liệu trên nền tảng Hyperledger Fabric.
    • Hỗ trợ đầy đủ các tính năng tiện ích như nhập/xuất dữ liệu hồ sơ qua tệp tin Excel và kết xuất thống kê điểm học tập tích lũy.

  • Giải pháp và đóng góp của đề tài:

    • Cung cấp giải pháp số hóa toàn diện quy trình quản lý hồ sơ sinh viên, giảm thiểu các thủ tục hành chính thủ công.
    • Đề xuất mô hình kết nối giữa hệ thống quản lý web truyền thống với công nghệ Blockchain nhằm giải quyết bài toán xác thực dữ liệu hồ sơ khi cung cấp cho các đơn vị sử dụng lao động bên ngoài nhà trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đề tài tập trung chủ yếu vào việc phân tích, thiết kế và xây dựng phân hệ ứng dụng web (giao diện, logic xử lý MVC, CSDL MySQL). Khóa luận chưa trình bày sâu về việc tối ưu hiệu năng hạ tầng mạng chuỗi khối cũng như chưa phát triển giao diện ứng dụng trên nền tảng di động (Mobile App).
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Tiếp tục hoàn thiện và tối ưu hóa các module chức năng quản lý hiện có trên nền tảng web.
    • Mở rộng và tích hợp sâu hơn các dịch vụ kết nối với mạng Blockchain Hyperledger Fabric để tự động hóa hoàn toàn quy trình ký số và xác thực văn bằng, hồ sơ.
    • Nghiên cứu phát triển thêm phân hệ ứng dụng di động dành cho sinh viên và cán bộ nhằm nâng cao tính tiện lợi trong tra cứu và nhận thông báo.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ thông tin, Kỹ thuật phần mềm: Nắm bắt phương pháp luận phân tích thiết kế hệ thống thông tin theo mô hình MVC sử dụng Laravel Framework và hệ quản trị CSDL MySQL.
  • Người phát triển các hệ thống quản lý giáo dục: Tham khảo cấu trúc cơ sở dữ liệu quan hệ hoàn chỉnh (22 bảng) bao quát đầy đủ các thực thể trong quản lý đào tạo đại học (từ phân cấp hành chính, cơ cấu khoa/ngành/lớp đến điểm rèn luyện, học tập, diện chính sách và quan hệ gia đình).
  • Các đề tài nghiên cứu ứng dụng Blockchain trong giáo dục: Tham khảo mô hình phân quyền và giải pháp cấp phát mã truy cập (matruycap) kết hợp lưu trữ mã giao dịch txid để chia sẻ dữ liệu xác thực cho bên thứ ba.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống phân chia quyền hạn cho những nhóm tác nhân nào và nhiệm vụ chính của từng nhóm là gì?
Hệ thống phân chia thành 4 nhóm tác nhân: Admin (quản trị toàn diện hệ thống và tài khoản người dùng), Cán bộ (quản lý danh mục đào tạo, sinh viên, điểm rèn luyện, điểm tích lũy, doanh nghiệp và cấp mã truy cập), Sinh viên (quản lý lý lịch cá nhân, chứng chỉ, quá trình học tập và xem kết quả học tập/rèn luyện) và Doanh nghiệp (truy xuất hồ sơ sinh viên và xem lịch sử truy cập bằng mã được cấp).

2. Làm thế nào để doanh nghiệp truy xuất được hồ sơ của sinh viên trên hệ thống?
Doanh nghiệp truy cập vào địa chỉ web được nhà trường cung cấp, nhập mã truy cập (matruycap) đã được cấp qua email. Hệ thống sẽ kiểm tra tính hợp lệ và quyền hạn của mã; nếu chính xác, hệ thống sẽ hiển thị thông tin hồ sơ tương ứng và ghi nhận lịch sử lượt truy cập vào bảng luottruycap.

3. Cơ sở dữ liệu của hệ thống liên kết với công nghệ Blockchain Hyperledger Fabric qua trường dữ liệu nào?
Dữ liệu sinh viên trong cơ sở dữ liệu MySQL liên kết với giao dịch lưu trữ trên Blockchain Hyperledger Fabric thông qua trường txid (Transaction ID - kiểu dữ liệu varchar 255) được thiết kế trong bảng sinhvien.

4. Phân hệ ứng dụng web được xây dựng dựa trên những công nghệ và framework nào?
Hệ thống sử dụng ngôn ngữ lập trình PHP, Laravel Framework phát triển theo mô hình MVC, hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL, kiến trúc RESTful API cho giao tiếp dữ liệu và framework Bootstrap cho thiết kế giao diện người dùng.

5. Cơ sở dữ liệu của hệ thống quản lý những bảng thông tin chính nào liên quan đến kết quả của sinh viên?
Kết quả của sinh viên được quản lý qua các bảng chuyên biệt gồm: bảng diemrenluyen (lưu điểm, học kỳ, năm học, xếp loại), bảng diemhoctaptichluy (lưu số tín chỉ tích lũy, điểm hệ 10, điểm hệ 4), bảng thanhtichnoibat (lưu tên thành tích, thời gian, mô tả) và bảng chungchi (lưu tên chứng chỉ, ngày cấp, xếp loại).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Thị Mỹ Tiên đã hoàn thành việc phân tích, thiết kế và xây dựng phân hệ ứng dụng web phục vụ công tác quản lý hồ sơ sinh viên tại Trường Đại học An Giang. Bằng việc ứng dụng Laravel Framework theo mô hình MVC kết hợp cơ sở dữ liệu MySQL gồm 22 bảng chi tiết, hệ thống đã đáp ứng đầy đủ các nghiệp vụ quản lý đào tạo, rèn luyện và thống kê báo cáo. Đề tài mở ra hướng tiếp cận thiết thực trong việc ứng dụng công nghệ Blockchain Hyperledger Fabric để nâng cao tính an toàn, bảo mật và minh bạch cho dữ liệu hồ sơ sinh viên khi kết nối với các đơn vị tuyển dụng.