Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển và được ứng dụng rộng rãi vào mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, giáo dục đại học đang từng bước đổi mới phương pháp giảng dạy và nâng cao chất lượng đào tạo thông qua tin học hóa. Tại Trường Đại học Thủ Dầu Một cũng như các cơ sở giáo dục đại học, cao đẳng khác, thư viện giữ vai trò trung tâm trong việc cung cấp nguồn học liệu phục vụ công tác giảng dạy, học tập và nghiên cứu khoa học của giảng viên và sinh viên.

Tuy nhiên, mô hình thư viện truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế về không gian và thời gian tiếp cận. Sinh viên không thể luôn trực tiếp đến thư viện để mượn hoặc đọc tài liệu, đồng thời việc tra cứu thủ công gây mất nhiều thời gian. Xuất phát từ thực trạng đó, tác giả đưa ra 5 lý do chính để xây dựng hệ thống thư viện điện tử:

  • Nhu cầu khai thác, lưu trữ và tìm kiếm tài liệu của giảng viên và sinh viên ngày càng tăng cao, vượt quá khả năng đáp ứng về không gian và thời gian của thư viện truyền thống.
  • Sự phổ biến của các thiết bị thông minh (máy tính để bàn, máy tính bảng, điện thoại di động, máy tính xách tay) cho phép người học truy cập mạng và đọc tài liệu điện tử mọi lúc, mọi nơi.
  • Việc sử dụng học liệu điện tử giúp tiết kiệm chi phí in ấn tài liệu giấy định kỳ và giảm bớt gánh nặng mang vác sách vở cho người học.
  • Giá thành tài liệu điện tử có bản quyền trên thị trường còn cao, tạo rào cản tiếp cận đối với sinh viên, đặc biệt là sinh viên có hoàn cảnh khó khăn.
  • Xu hướng phát triển và tác động mạnh mẽ của mô hình thư viện điện tử từ các nền giáo dục tiên tiến trên thế giới vào Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu và phát triển hệ thống:

  • Phát triển thành công hệ thống thư viện điện tử phục vụ Trường Đại học Thủ Dầu Một.
  • Xây dựng phân hệ quản trị dành cho Người quản trị và Nhân viên nhằm quản lý dữ liệu nhân viên, sinh viên, nhà xuất bản, thể loại sách, sách, phiếu nhập và phiếu mượn.
  • Xây dựng phân hệ ứng dụng di động dành cho Sinh viên nhằm hỗ trợ tra cứu học liệu và quản lý tình trạng mượn sách cá nhân.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình quản lý thư viện, lưu chuyển tài liệu, quản lý phiếu nhập, phiếu mượn và hành vi tra cứu sách của sinh viên.
  • Phạm vi không gian: Trường Đại học Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương.
  • Phạm vi thời gian thực hiện: Năm học 2020 – 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài áp dụng các lý thuyết kỹ thuật phần mềm, quản lý dự án công nghệ thông tin và phương pháp phát triển hệ thống phân tán đa nền tảng gồm Web Server, Mobile App và giao diện lập trình ứng dụng (API).

Phương pháp nghiên cứu và phát triển:

  • Phương pháp quản lý dự án: Sử dụng kỹ thuật phân rã cấu trúc công việc (Work Breakdown Structure - WBS) để xác định các gói công việc từ phân tích yêu cầu, thiết kế dữ liệu, phát triển giao diện, lập trình chức năng đến kiểm thử và triển khai. Áp dụng phương pháp phân tích đường găng (Critical Path Method) và biểu đồ Gantt để ước lượng thời gian và tiến độ thực hiện.
  • Phương pháp phân tích và thiết kế hướng đối tượng: Sử dụng ngôn ngữ mô hình hóa hợp nhất (UML) để xây dựng hệ thống sơ đồ ca sử dụng (Use Case Diagram), sơ đồ hoạt động (Activity Diagram) và sơ đồ lớp chi tiết (Class Diagram).
  • Phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ: Chuẩn hóa dữ liệu, xác định các khóa chính (PK), khóa ngoại (FK) và mối quan hệ giữa các bảng thực thể trong hệ thống.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu về cơ cấu quản lý nhân sự, danh mục nhà xuất bản, thể loại sách, thông tin sinh viên và quy trình mượn - trả tài liệu tại Đại học Thủ Dầu Một.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo mô hình kiến trúc phân tầng kết nối qua giao diện lập trình ứng dụng API, phân chia rõ ràng giữa tầng máy chủ quản trị (Web Server), tầng dữ liệu và tầng ứng dụng phía người dùng cuối (Android App).

Thành phần Đặc tả kỹ thuật
Ngôn ngữ lập trình C#, JavaScript, HTML
Khung kiến trúc và công nghệ Mô hình MVC (Model-View-Controller), Web API, React Native
Môi trường phát triển tích hợp (IDE) Microsoft Visual Studio 2019
Nền tảng máy chủ (Server) Thiết bị máy tính/máy chủ có kết nối mạng Internet
Nền tảng ứng dụng di động (App) Thiết bị di động hệ điều hành Android có kết nối Internet

Yêu cầu cấu hình hệ thống:

Thông số phần cứng Mức tối thiểu Mức đề nghị
Bộ vi xử lý (CPU) 2.0 GHz 4.0 GHz Dual Core hoặc 3.0 GHz
Bộ nhớ trong (RAM) 2 GB 4 GB
Ổ cứng lưu trữ (HDD) 2 GB khả dụng 4 GB khả dụng

Cấu trúc dữ liệu và thực thể hệ thống: Cơ sở dữ liệu được tổ chức thành các bảng thực thể với các thuộc tính và phương thức quản lý tương ứng:

  • SinhVien: Lưu trữ thông tin sinh viên gồm MSSV (Khóa chính), HoTen, HinhAnh, GioiTinh, NgaySinh, DiaChi, SDT, Email, Lop, ChuyenNganh, Khoa; cung cấp các phương thức Them(), Sua(), Xoa(), TimKiem().
  • NhanVien: Quản lý thông tin định danh MaNV, HoTen và tài khoản nhân sự phụ trách nghiệp vụ thư viện.
  • NguoiDung: Quản lý tài khoản và quyền hạn đăng nhập hệ thống.
  • Sach: Lưu trữ mã sách (MaSach), TenSach, HinhAnh, TacGia, MaLoai (FK), MaNXB (FK), SoLuongBanSao, SoTrang, MoTa, KichThuoc, TrongLuong, NamXuatBan, TopHot.
  • LoaiSach: Quản lý danh mục thể loại sách gồm MaLoai, TenLoai, HinhAnh.
  • NhaXuatBan: Quản lý đơn vị xuất bản gồm MaNXB, TenNXB, DiaChi, SDT.
  • PhieuNhap và CTPhieuNhap: Quản lý quá trình nhập sách vào kho; bảng chi tiết phiếu nhập chứa MaPN, MaSach, SoLuong, DonGia, ThanhTien.
  • PhieuMuon: Quản lý hoạt động lưu thông tài liệu gồm MaPM, MSSV, MaNV, NgayMuon, NgayTra, TrangThai.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 2: Khởi động dự án

Chương này tập trung xác định mục tiêu dự án, cấu trúc phân rã công việc (WBS) và tính toán ước lượng tiến độ thực hiện các gói nhiệm vụ kỹ thuật.

Mã (ID) Tên công việc (Activities) Tiền nhiệm (Predecessor) Thời gian ước lượng (Tuần)
A Phân tích yêu cầu None 1
B Xác định yêu cầu A 1
C Thiết kế cơ sở dữ liệu B 1
D Thiết kế giao diện C 1
E Code giao diện quản lý (WebServer) D 2
F Kiểm thử giao diện quản lý E 1
G Code chức năng quản lý F 4
H Kiểm thử chức năng quản lý G 2
I Code API C 2
J Kiểm thử API I 1
K Code giao diện App Android D 2
L Kiểm thử giao diện App Android K 1
M Code chức năng App Android L, J 4
N Kiểm thử chức năng App Android M 2
O Triển khai H, N 1

Dự án xác định đường găng chính qua chuỗi tiến trình thực hiện từ công đoạn phân tích, thiết kế, lập trình webserver và chức năng quản lý đến kiểm thử và triển khai. Tổng thời gian ngắn nhất để hoàn thành dự án là 14 tuần.

Chương 3: Phân tích hệ thống

Chương 3 trình bày việc mô hình hóa các yêu cầu chức năng, phi chức năng và giới hạn phạm vi xây dựng phần mềm:

  • Chức năng đáp ứng: Phân thành 11 nhóm chức năng chính gồm: (1) Quản lý người dùng, (2) Quản lý nhân viên, (3) Quản lý sinh viên, (4) Quản lý nhà xuất bản, (5) Quản lý thể loại sách, (6) Quản lý sách, (7) Quản lý phiếu nhập kho và chi tiết phiếu nhập, (8) Quản lý phiếu mượn và cập nhật trạng thái trả, (9) Quản lý sách đã mượn phía người dùng, (10) Tra cứu sách theo tên/thể loại/nhà xuất bản, (11) Thống kê báo cáo (Top 5 sách mượn nhiều nhất theo tháng/năm, danh sách sinh viên mượn nhiều nhất, số lượng sách mượn theo thời gian, sinh viên chưa mượn sách, số lượng sách trả muộn).
  • Chức năng loại trừ: Hệ thống xác định rõ không thực hiện chức năng quảng cáo và chuyển đổi đa ngôn ngữ.
  • Mô hình hóa hành vi: Thiết lập hệ thống sơ đồ ca sử dụng cho các tác nhân (Người quản trị, Nhân viên, Sinh viên) và xây dựng sơ đồ hoạt động (Activity Diagram) chi tiết cho từng nghiệp vụ thêm, sửa, xóa, tìm kiếm dữ liệu và xử lý mượn/trả sách.

Chương 3: Thiết kế hệ thống

Chương Thiết kế hệ thống cụ thể hóa các kết quả phân tích thành các mô hình kỹ thuật chi tiết:

  • Biểu đồ lớp (Class Diagram): Thiết lập quan hệ kết tập và liên kết giữa các lớp nghiệp vụ Sach, SinhVien, PhieuMuon, LoaiSach, NhaXuatBan, PhieuNhap, CTPhieuNhap, NhanVien, NguoiDung.
  • Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ: Chi tiết hóa 8 bảng dữ liệu chính phục vụ việc lưu trữ thông tin nghiệp vụ và giao dịch mượn - trả.
  • Thiết kế giao diện người dùng:
    • Phân hệ quản trị (Web Server): Bao gồm giao diện đăng nhập, màn hình thống kê biểu đồ theo thời gian/top mượn, các màn hình danh sách, thêm mới, cập nhật, xóa và tìm kiếm đối với người dùng, nhân viên, sinh viên, nhà xuất bản, loại sách, sách, phiếu nhập, chi tiết phiếu nhập và phiếu mượn.
    • Phân hệ ứng dụng di động (Android App): Bao gồm giao diện đăng nhập người dùng, trang chủ, màn hình danh mục sách, xem sách theo danh mục, xem tất cả sách, tra cứu tài liệu, xem chi tiết sách, xem thông tin tài khoản và xem lịch sử mượn sách.

Chương 4: Đánh giá và hướng phát triển

Chương này tổng kết toàn diện các kết quả đã hoàn thành trong quá trình xây dựng hệ thống, đồng thời chỉ ra các rào cản kỹ thuật gặp phải và định hướng mở rộng hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả thực hiện:
    • Hoàn thành bản phân tích và thiết kế hệ thống chi tiết cho thư viện điện tử, bao gồm 11 nhóm chức năng quản lý và tra cứu.
    • Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh với 8 bảng thực thể đảm bảo tính toàn vẹn quan hệ.
    • Thiết kế và lập trình hoàn chỉnh hệ thống quản trị trên nền tảng Web MVC sử dụng ngôn ngữ C#, tích hợp giao diện lập trình Web API và ứng dụng di động trên nền tảng React Native cho thiết bị Android.
    • Lập kế hoạch quản lý dự án bài bản với cấu trúc WBS gồm 15 gói công việc chính và tối ưu hóa tiến độ hoàn thành trong 14 tuần.
  • Đóng góp của đề tài: Đề tài cung cấp giải pháp tin học hóa toàn diện quy trình thư viện truyền thống tại Đại học Thủ Dầu Một, hỗ trợ sinh viên chủ động tra cứu, theo dõi lịch sử mượn sách trên thiết bị di động, đồng thời giúp bộ phận quản trị tự động hóa khâu quản lý ấn phẩm, phiếu mượn, nhập kho và kết xuất báo cáo thống kê.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Hệ thống chưa tích hợp tính năng chuyển đổi đa ngôn ngữ và chưa triển khai các kênh thông tin truyền thông/quảng bá tự động theo phạm vi đã xác định ở khâu phân tích.
  • Hướng phát triển: Mở rộng và nâng cấp thêm các tính năng tiện ích cho ứng dụng di động, hoàn thiện các giải pháp tối ưu hóa hiệu năng máy chủ API khi số lượng sinh viên truy cập đồng thời tăng cao.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên ngành Công nghệ thông tin, Kỹ thuật phần mềm và Hệ thống thông tin khi thực hiện các đồ án chuyên ngành hoặc khóa luận tốt nghiệp về xây dựng hệ thống quản lý tích hợp đa nền tảng (Web Server - API - Mobile App).

Các phần có giá trị tham khảo cao bao gồm:

  • Phương pháp lập kế hoạch WBS và tính toán đường găng trong quản lý dự án phần mềm.
  • Cách thức mô hình hóa ca sử dụng (Use Case) và biểu đồ hoạt động (Activity Diagram) cho hệ thống nghiệp vụ quản lý thư viện.
  • Thiết kế sơ đồ lớp và kiến trúc dữ liệu quan hệ cho các hệ thống quản lý lưu thông tài liệu và kho ấn phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống thư viện điện tử trong đồ án sử dụng các ngôn ngữ và công nghệ nào để phát triển?
Hệ thống sử dụng ngôn ngữ C#, JavaScript, HTML; áp dụng mô hình kiến trúc MVC, công nghệ Web API và React Native cho ứng dụng di động Android; công cụ phát triển là Microsoft Visual Studio 2019.

2. Kế hoạch thực hiện dự án được ước lượng hoàn thành trong thời gian bao lâu và qua các giai đoạn nào?
Dự án được phân rã thành 15 hạng mục công việc (từ A đến O) với tổng thời gian hoàn thành theo đường găng là 14 tuần, bao gồm phân tích yêu cầu, thiết kế CSDL/giao diện, lập trình và kiểm thử Web Server, API, ứng dụng Android và triển khai.

3. Phân hệ thống kê của hệ thống cung cấp những tiêu chí báo cáo nào?
Phân hệ thống kê hỗ trợ: thống kê danh sách top 5 sách được mượn nhiều nhất theo tháng hoặc năm; danh sách sinh viên mượn sách nhiều nhất; số lượng sách đã mượn theo thời gian (tháng/năm); danh sách sinh viên chưa mượn sách lần nào; và số lượng sách bị trả muộn.

4. Ứng dụng di động trên Android hỗ trợ những chức năng nào cho sinh viên?
Ứng dụng Android cho phép sinh viên đăng nhập, xem trang chủ, duyệt danh mục sách, lọc sách theo danh mục, xem tất cả sách, tra cứu tìm kiếm sách theo tên/thể loại/nhà xuất bản, xem chi tiết sách, xem thông tin tài khoản và theo dõi lịch sử mượn sách.

5. Cơ sở dữ liệu của hệ thống được cấu thành từ những bảng thực thể chính nào?
Cơ sở dữ liệu gồm 8 bảng thực thể chính: SinhVien, NhanVien, NguoiDung, Sach, LoaiSach, NhaXuatBan, PhieuMuon, PhieuNhap (cùng bảng liên kết CTPhieuNhap).

Kết luận

Báo cáo đồ án chuyên ngành "Xây dựng hệ thống thư viện điện tử cho Đại học Thủ Dầu Một" của sinh viên Trần Văn Hùng đã giải quyết thành công bài toán chuyển đổi số hoạt động thư viện truyền thống sang mô hình trực tuyến đa nền tảng. Đề tài hoàn thành đầy đủ các bước từ lập kế hoạch dự án, phân tích yêu cầu, thiết kế mô hình hướng đối tượng UML đến hiện thực hóa cơ sở dữ liệu và xây dựng ứng dụng với Web Server C# MVC, Web API và React Native trên Android. Kết quả nghiên cứu đáp ứng tốt nhu cầu quản trị ấn phẩm của nhà trường và hỗ trợ sinh viên tiếp cận nguồn tài liệu học tập thuận tiện, linh hoạt.