Nghiên Cứu và Hiện Thực Hệ Thống Điểm Danh Tự Động Trên Bàn Học Thông Minh

Ngày nay, các trường học đầu tư vào phương thức giảng dạy mới thông qua internet và môi trường trực tiếp. Điều này đặt ra câu hỏi về phương thức giảng dạy nào tạo ra không gian học tập mà học sinh học trực tuyến cũng như học sinh học trực tiếp tại lớp học đều tham gia các hoạt động học tập như nhau. Một phương thức giáo dục mới có khả năng tạo ra được môi trường để đáp ứng được việc học sinh học trực tuyến có thể tham gia lớp vào lớp học trực tiếp, tương tác được với giáo viên và các bạn đang học trong lớp học đang diễn ra, đó là Hybrid Classroom (Hình 1). Mô hình Hybrid Classroom là mô hình giáo dục kết hợp mô hình học trực tiếp tại lớp học (Chế độ ngoại tuyến) và học trực tuyến (Chế độ trực tuyến). Sự linh hoạt trong cách thức học tập giúp học sinh cảm thấy chủ động về thời gian và ý thức hơn trong việc theo dõi bài giảng, tuy nhiên ở mô hình này việc điểm danh đang được làm một cách thủ công và đó là một thách thức chưa được giải quyết. Để giải quyết bài toán điểm danh tự động, tôi đã tập trung “NGHIÊN CỨU VÀ HIỆN THỰC HỆ THỐNG DIEM DANH TỰ ĐỘNG TREN BAN HỌC THÔNG MINH” nhằm hỗ trợ giáo viên trong việc theo dõi chuyên cần của học sinh theo thời gian thực và đánh giá chuyên cần của học sinh một cách hiệu quả. Luận văn tập trung vào việc thiết kế và hiện thực một Smart Desk cơ bản bằng cách sử dụng các thiết bị nhúng và tích hợp mô hình thuật toán máy học để điểm danh tự động. Để đạt được mục tiêu trên, tôi sẽ sử dụng các kết quả nghiên cứu của tôi và các bài báo khoa học về máy học và các thiết bị IoT, cũng như các nghiên cứu về mô hình lớp học thông minh. Sau khi hoàn thành thiết kế, hệ thống sẽ được thử nghiệm tại một lớp học thông minh cơ bản.

1.1. Tầm quan trọng của Điểm Danh Tự Động trong Giáo Dục

1.2. Ứng Dụng Bàn Học Thông Minh trong Hybrid Classroom

Thông thường, để điểm danh giáo viên sẽ gọi tên từng người để biết người đó có tham dự lớp hay không. Ngày nay, khi học bằng hình thức học trực tuyến, có một số cách để điểm danh khác như sử dụng Google Biểu mẫu. Hoặc điểm danh dựa trên bản ghi lại từ Google Meet hoặc Zoom. Tuy nhiên, những phương pháp truyền thống này đều tỏ ra không hiệu quả và tốn khá nhiều thời gian. Với hình thức điểm danh thông qua Google Biểu mẫu chỉ áp dụng được ở quy mô nhỏ. Các cách điểm danh thủ công trên không dữ liệu không tập trung nên nhà quản trị của trường không có được cái nhìn tổng thể về việc tham lớp gia học của tất cả học sinh. Do đó luận văn này tôi tập trung “NGHIÊN CỨU VÀ HIỆN THỰC HỆ THỐNG ĐIỂM DANH TỰ ĐỘNG TRÊN BÀN HỌC THÔNG MINH” để đề xuất phương pháp điểm danh nhằm tránh các nhược điểm nêu trên. Hệ thống điểm danh tự động hoạt động với dữ liệu đầu vào và đầu ra như sau: = Dữ liệu đầu vào: Hình ảnh thu được từ Webcam của Bàn học thông minh mà học sinh A đã đăng nhập. = Dữ liệu đầu ra: Trong khoảng thời gian 5 phút, Khi người A không xuất hiện trong khung hình, hệ thống sẽ ghi nhận là vắng ở khoảng đó và lưu nhật ký bao gồm hình ảnh, thông tin thời gian đồng thời phát thông báo cho giáo viên thông qua sự giao tiếp của Bàn học thông minh và Buc giảng thông minh (Smart Podium).

2.1. Khó khăn trong Điểm Danh Truyền Thống và Trực Tuyến

2.2. Giải pháp Điểm Danh Tự Động với Công nghệ IoT và AI

Dữ liệu sau khi xử lý được gửi về Cloud Server thông qua API để lưu trữ, danh sách những lần học sinh không xuất hiện trước Bàn học thông minh được đánh dấu và chỉ tiết trên hệ thống quản lý. Giáo viên và Quản trị viên có thể xem trực tiếp hoặc xem lại dữ liệu điểm danh trên trang Web quản lý hoặc trên Buc giảng thông minh. Đồng thời phụ huynh sẽ được thông báo khi con họ không có mặt trong lớp thông qua ứng dụng dành cho thiết bị di động. Hệ thống hoạt động theo cơ chế thụ động, giúp quá trình điểm danh được diễn ra một cách tự động mà không cần tương tác. Mạng lại lợi ích thiết thực cho học sinh, giáo viên, phụ huynh. Giúp tiết kiệm thời gian cho các giáo viên, không cần phải điểm danh theo cách thủ công và có thể bắt đầu giảng dạy ngay khi vào lớp học.

3.1. Quy Trình Điểm Danh Tự Động trên Bàn Học Thông Minh

3.2. Lưu Trữ và Quản Lý Dữ Liệu Điểm Danh trên Cloud

3.3. Thông Báo và Cảnh Báo Vắng Mặt cho Phụ Huynh

Hệ thống tự động ghi lại hình ảnh và phân tích thông qua hệ thống Webcam mà không cần sự tương tác của đối tượng cần theo dõi. Giáo viên có thể sử dụng trang Web đành cho giáo viên để theo dõi và cho điểm chuyên cần với học sinh. Công việc này sẽ nhẹ nhàng và chính xác hơn so với phương thức điểm danh bằng phương pháp gọi tên hay thông qua việc theo dõi học sinh vào/ ra khỏi phòng học trên Google Form, Meet, Zoom. Nhờ tiết kiệm được khoảng thời gian điểm danh trước đây, các thầy cô giáo có nhiều thời gian hơn cho việc giảng dạy và truyền đạt kiến thức. Qua đó, chất lượng giảng dạy sẽ được cải thiện hơn. Đối với phương pháp điểm danh để đánh giá chuyên cần truyền thống, rất tốn thời gian trong khâu tổng hợp thông tin của tất cả học sinh trong lớp và gửi cho từng phụ huynh.

4.1. Tiết Kiệm Thời Gian và Nâng Cao Hiệu Quả Giảng Dạy

4.2. Cải Thiện Tính Minh Bạch và Theo Dõi Chuyên Cần

Luận văn tập trung vào việc thiết kế và hiện thực một Smart Desk cơ bản bằng cách sử dụng các thiết bị nhúng và tích hợp mô hình thuật toán máy học để điểm danh tự động. Để đạt được mục tiêu trên, tôi sẽ sử dụng các kết quả nghiên cứu của tôi và các bài báo khoa học về máy học và các thiết bị IoT, cũng như các nghiên cứu về mô hình lớp học thông minh. Sau khi hoàn thành thiết kế, hệ thống sẽ được thử nghiệm tại một lớp học thông minh cơ bản.

5.1. Mục Tiêu Thực Nghiệm

5.2. Đánh Giá Hiệu Năng

Nhìn chung, hệ thống điểm danh tự động giúp giảm thiểu được những công việc thủ công, loại bỏ được khoảng thời gian lãng phí cho việc điểm danh. Nhờ sự quản lý tập trung nên nó mang lại lợi ích trong việc nắm bắt tình hình cho các nhà quản lý giáo dục, giảm áp lực cho giáo viên, là công cụ giúp học sinh đi học đúng và đủ thời gian, ngoài ra nó cũng là công thông tin cho phụ huynh để nắm bắt tình hình đi học của con, an tâm hơn khi biết được con đã tới trường.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả

6.2. Hướng Phát Triển Tương Lai