Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Xây dựng phần mềm quản lý và sắp xếp lịch thực hành phòng máy tính tại Trường Đại học Hải Phòng" do sinh viên Đinh Xuân Tuấn (lớp CNTT2.K20, mã sinh viên 193148201003) thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Lê Đắc Nhường tại Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Hải Phòng (năm 2023).

Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực trạng quản lý cơ sở vật chất phòng máy tính phục vụ đào tạo tại Trường Đại học Hải Phòng. Nhà trường có quy mô đào tạo lớn với nhiều khoa, ngành và số lượng phòng máy thực hành tương đối nhiều, đặc biệt phục vụ nhu cầu học tập thực hành mỗi ngày của sinh viên Khoa Công nghệ thông tin và toàn trường. Trước khi tin học hóa, công tác quản lý lịch và hiện trạng phòng máy chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp thủ công thông qua sổ sách. Phương pháp này bộc lộ nhiều hạn chế: hồ sơ lưu trữ cồng kềnh, tốn nhiều thời gian và công sức tổng hợp, dễ xảy ra sai sót hoặc trùng lặp lịch, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng công tác đào tạo.

Nhằm giải quyết bất cập trên, đề tài xác định các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:

  1. Khảo sát hiện trạng, mô tả bài toán quản lý và sắp xếp lịch sử dụng phòng máy tại Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Hải Phòng.
  2. Ứng dụng quy trình phân tích và thiết kế hệ thống hướng đối tượng để xây dựng mô hình ca sử dụng (Use Case), biểu đồ lớp (Class Diagram) và các biểu đồ tuần tự (Sequence Diagram) cho các phân hệ nghiệp vụ.
  3. Cài đặt và thực nghiệm phần mềm quản lý nhằm hỗ trợ người quản trị điều hành, đồng thời giúp giảng viên và sinh viên tra cứu, nắm bắt lịch thực hành cũng như tương tác thông tin phòng máy.
  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình nghiệp vụ quản lý, điều phối, sắp xếp lịch thực hành và theo dõi trang thiết bị phòng máy tính.
  • Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống phòng máy tính tại Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Hải Phòng (địa chỉ: phường Ngọc Sơn, quận Kiến An, thành phố Hải Phòng).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng phương pháp luận kỹ thuật phần mềm và mô hình hóa hệ thống thông tin quản lý dựa trên các chuẩn ký hiệu và nền tảng công nghệ sau:

  • Khung lý thuyết và mô hình ứng dụng:

    • Mô hình ca sử dụng (Use Case Model) và kỹ thuật phân rã Use Case, xây dựng kịch bản luồng sự kiện chính (Basic Flow) và luồng thay thế (Alternative Flow).
    • Biểu đồ lớp (Class Diagram) và mô hình dữ liệu quan hệ (RDBMS).
    • Biểu đồ tương tác / biểu đồ tuần tự (Sequence Diagram) mô tả trình tự trao đổi thông điệp giữa tác nhân (Actor), giao diện (Boundary), xử lý logic (Control) và dữ liệu (Database).
  • Danh mục từ viết tắt và khái niệm kỹ thuật trong văn bản:

Ký hiệu / Từ viết tắt Tên đầy đủ Ý nghĩa / Vai trò
UC Use Case Ca sử dụng mô tả chức năng hệ thống
SQL Structured Query Language Ngôn ngữ truy vấn cơ sở dữ liệu quan hệ
RDBMS Relational Database Management System Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ
HTML Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản định hình cấu trúc web
CSS Cascading Style Sheets Ngôn ngữ định kiểu giao diện web
JS JavaScript Ngôn ngữ kịch bản xử lý tương tác phía client
C# CSharp Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng xây dựng logic ứng dụng
  • Phương pháp nghiên cứu thực tế:
    • Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Đọc, nghiên cứu sách chuyên ngành và tài liệu kỹ thuật liên quan để xây dựng cơ sở lý luận, tìm hiểu quy trình nghiệp vụ và tổng hợp các vướng mắc thực tế.
    • Phương pháp thu thập số liệu: Điều tra, thu thập thông tin về các mô hình quản lý phòng máy của các cơ sở đào tạo đại học để hoàn thiện giải pháp thiết kế.
    • Phương pháp quan sát khoa học: Quan sát quy trình hoạt động thực tế, tham gia các nhóm chuyên môn cùng đề tài để tiếp thu kinh nghiệm xử lý nghiệp vụ.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo kiến trúc ứng dụng web hướng đối tượng, tập trung giải quyết toàn diện các khâu quản lý danh mục, lịch thực hành, theo dõi phòng máy và báo cáo thống kê.

Mô hình dữ liệu và các lớp thực thể (Class Diagram)

Hệ thống xác định các lớp thực thể chính cùng các thuộc tính quản trị tương ứng:

Tên lớp (Class) Các thuộc tính được quản lý
Tài khoản Tên tài khoản, mật khẩu
Khu vực Mã khu vực, tên khu vực
Phòng máy Mã phòng máy, tên phòng máy, số máy, số máy sống, số máy hỏng, thời gian cập nhật
Khoa Mã khoa, tên khoa
Ngành STT, mã ngành, tên ngành, tên khoa
Lớp học STT, mã lớp học, tên lớp học, sĩ số, tên ngành
Giảng viên STT, mã giảng viên, tên giảng viên, tên khoa, hình ảnh
Học phần STT, mã học phần, tên học phần, tên ngành, tên khoa, số tín chỉ, số tiết lý thuyết, số tiết thực hành
Lịch thực hành Tên lớp học, tên khoa, tên học phần, tên ngành, tên phòng học, tên khu vực, ngày học, tiết học, tên giảng viên, kì học, năm học
Chủ đề Tên người đăng chủ đề, nội dung chủ đề
Thống kê Số tiết thực hành của từng giảng viên theo mã giảng viên, tên giảng viên, tên lớp học, học kì, năm học

Phân rã chức năng và mô hình hóa tương tác

Hệ thống thiết lập các biểu đồ phân rã Use Case kèm bảng kịch bản chi tiết và biểu đồ tuần tự cho từng tác vụ:

  1. Quản lý tài khoản người dùng: Đăng nhập, phân quyền, xem, thêm, sửa, xóa, tìm kiếm tài khoản.
  2. Quản lý khu vực: Xem, thêm, sửa, xóa, tìm kiếm các khu vực đặt phòng máy.
  3. Quản lý phòng máy: Quản lý số lượng máy, kiểm kê số máy hoạt động tốt (máy sống) và số máy hư hỏng, cập nhật thời gian kiểm tra.
  4. Quản lý danh mục đào tạo (Khoa, Ngành, Lớp học, Học phần): Thiết lập cơ cấu tổ chức và chương trình đào tạo, chi tiết số tín chỉ, số tiết lý thuyết và số tiết thực hành.
  5. Quản lý giảng viên: Cập nhật hồ sơ giảng viên theo khoa và ảnh nhận diện.
  6. Quản lý và đăng ký lịch thực hành: Xếp lịch theo tuần (từ Thứ Hai đến Chủ Nhật), phân bổ phòng máy theo khu vực, thời gian, tiết học, lớp học và môn học.
  7. Quản lý chủ đề: Đăng và quản lý các thông báo, chủ đề trao đổi thông tin phòng máy.
  8. Thống kê: Báo cáo tổng hợp số tiết thực hành của giảng viên theo kỳ học và năm học.

Biểu đồ tuần tự (Sequence Diagram) được xây dựng chi tiết cho 10 ca sử dụng trọng tâm: Đăng nhập, Thêm khu vực, Thêm phòng máy, Thêm khoa, Thêm ngành, Thêm lớp học, Thêm tài khoản, Thêm học phần, Thêm giảng viên, và Đăng ký lịch thực hành.

Môi trường và công nghệ triển khai

  • Giao diện người dùng (Front-end): HTML định hình cấu trúc siêu văn bản, CSS định kiểu phong cách và bố cục trang, JavaScript xử lý các sự kiện tương tác trên trình duyệt.
  • Xử lý phía máy chủ (Back-end): Ngôn ngữ lập trình C# trên nền tảng .NET Framework / Open-source.
  • Hệ quản trị cơ sở dữ liệu: Microsoft SQL Server (MSSQL).
  • Máy chủ web: Internet Information Services (IIS).
  • Công cụ phát triển: Visual Studio Code.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 1 làm rõ lý do chọn đề tài dựa trên nhu cầu thực tế của Trường Đại học Hải Phòng, nơi có lưu lượng thực hành máy tính hàng ngày rất lớn. Tác giả xác định mục tiêu xây dựng phần mềm nhằm hỗ trợ giảng viên nắm bắt lịch dạy, sinh viên theo dõi lịch học và ban quản lý vận hành phòng máy thuận tiện. Chương này cũng phân tích 3 phương pháp nghiên cứu (phân tích tổng hợp lý thuyết, thu thập số liệu, quan sát khoa học) cùng ý nghĩa lý luận và thực tiễn của việc tin học hóa hệ thống quản lý phòng máy đối với chất lượng đào tạo của trường.

Chương 2: Phân tích thiết kế hệ thống phần mềm quản lý và sắp xếp lịch thực hành phòng máy tính tại Trường Đại học Hải Phòng

Chương 2 trình bày tổng quan về địa bàn nghiên cứu tại Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Hải Phòng và mô tả chi tiết bài toán quản lý. Nội dung cốt lõi của chương bao gồm:

  • Xây dựng mô hình ca sử dụng tổng quát và phân rã 11 Use Case chuyên biệt.
  • Xây dựng 11 bảng kịch bản Use Case tương ứng, quy định cụ thể: mô tả ngắn gọn, điều kiện ban đầu, điều kiện sau, luồng cơ bản (Basic flow), luồng thay thế (Alternative flow) và yêu cầu mở rộng thông tin hiển thị.
  • Thiết kế biểu đồ lớp xác định mối liên kết dữ liệu giữa các thực thể: Tài khoản, Khu vực, Phòng máy, Khoa, Ngành, Lớp học, Giảng viên, Học phần, Lịch thực hành và Chủ đề.
  • Thiết lập 10 biểu đồ tuần tự biểu diễn chi tiết luồng xử lý thông điệp từ giao diện người dùng đến hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho từng thao tác nghiệp vụ.

Chương 3: Cài đặt và thực nghiệm

Chương 3 giới thiệu các công nghệ được tích hợp trong hệ thống: HTML, CSS, JavaScript, ngôn ngữ lập trình C# (các đặc trưng hướng đối tượng, khả năng tái sử dụng thành phần, sự tương thích với Windows .NET và open-source), hệ quản trị MSSQL, máy chủ web IIS và bộ công cụ Visual Studio Code. Tiếp đó, chương trình bày kết quả thực nghiệm hệ thống qua các giao diện demo:

  • Giao diện đăng nhập hệ thống và bảng điều khiển trang chủ hiển thị số liệu thống kê.
  • Các mô-đun quản trị danh mục (thêm, sửa, xóa, tìm kiếm): Khu vực, Phòng máy (theo dõi số máy hoạt động/hỏng), Khoa, Ngành, Lớp học, Học phần, Giảng viên.
  • Mô-đun đăng ký và quản lý lịch thực hành theo tuần.
  • Mô-đun quản lý chủ đề thông báo.

Phần IV: Kết luận và hướng phát triển

Tóm lược những kết quả đạt được trong việc phân tích, thiết kế và xây dựng thành công phần mềm quản lý lịch thực hành phòng máy phục vụ công tác đào tạo tại Trường Đại học Hải Phòng, đồng thời nêu định hướng tiếp tục hoàn thiện và phát triển các tính năng trong tương lai.


Kết quả và đóng góp

  • Kết quả thực nghiệm:

    • Hoàn thiện bản thiết kế hệ thống với 11 Use Case, 11 bảng kịch bản chi tiết, 1 sơ đồ lớp tổng thể và 10 biểu đồ tuần tự cho các luồng nghiệp vụ chính.
    • Xây dựng hoàn chỉnh các giao diện chức năng của hệ thống (từ Hình 25 đến Hình 35 trong văn bản) bao gồm trang đăng nhập, trang chủ thống kê và các mô-đun quản lý danh mục, lịch thực hành, chủ đề thông báo.
    • Tích hợp tính năng quản lý chi tiết trạng thái thiết bị phòng máy (số máy sống, số máy hỏng) cùng chức năng thống kê số tiết dạy thực hành của từng giảng viên theo kỳ học và năm học.
  • Đóng góp của đề tài:

    • Chuyển đổi phương thức quản lý phòng máy từ sổ sách thủ công sang hệ thống phần mềm, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian vận hành.
    • Cung cấp công cụ tra cứu trực quan giúp kết nối thông tin lịch học và lịch dạy giữa ban quản lý, giảng viên và sinh viên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Phạm vi khảo sát và thực nghiệm của phần mềm hiện tập trung chủ yếu vào quy mô phòng máy tính thuộc Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Hải Phòng.
    • Các ràng buộc về tự động hóa tối ưu thuật toán sắp xếp lịch tự động khi có xung đột tài nguyên chưa được trình bày sâu trong văn bản báo cáo.
  • Hướng phát triển trong tương lai:

    • Tiếp tục nâng cấp và mở rộng các tính năng phần mềm theo định hướng tại Phần IV nhằm đáp ứng đầy đủ hơn các nhu cầu phát sinh trong thực tế quản lý đào tạo của nhà trường.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ thông tin, Kỹ thuật phần mềm hoặc Hệ thống thông tin tham khảo quy trình làm khóa luận tốt nghiệp về xây dựng ứng dụng web quản lý.
  • Người nghiên cứu có thể tham khảo trực tiếp cấu trúc phân tích thiết kế hệ thống theo chuẩn UML, đặc biệt là cách thức xây dựng kịch bản ca sử dụng chi tiết, phân rã Use Case và thiết kế biểu đồ tuần tự cho bài toán quản lý phòng máy/thời khóa biểu.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài khóa luận này được thực hiện tại đơn vị đào tạo nào và do ai hướng dẫn?
Khóa luận do sinh viên Đinh Xuân Tuấn thực hiện tại Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Hải Phòng dưới sự hướng dẫn chuyên môn của PGS.TS Lê Đắc Nhường (năm 2023).

2. Lớp dữ liệu "Phòng máy" trong phần mềm quản lý những trường thông tin cụ thể nào?
Theo thiết kế biểu đồ lớp và kịch bản ca sử dụng của hệ thống, lớp Phòng máy quản lý các thông tin: số thứ tự (STT), mã phòng máy, tên phòng máy, tổng số máy, số máy sống (hoạt động tốt), số máy hỏng và thời gian cập nhật.

3. Chức năng thống kê của phần mềm cho phép xuất số liệu theo các tiêu chí nào?
Chức năng thống kê cho phép người quản trị tổng hợp số tiết dạy thực hành của từng giảng viên dựa trên mã giảng viên, tên giảng viên, tên lớp học, học kỳ và năm học.

4. Những công nghệ và công cụ lập trình nào được sử dụng để xây dựng hệ thống?
Hệ thống sử dụng HTML, CSS và JavaScript cho giao diện web; ngôn ngữ C# (.NET) cho xử lý phía máy chủ; Microsoft SQL Server (MSSQL) để quản trị cơ sở dữ liệu; máy chủ web IIS và công cụ phát triển Visual Studio Code.

5. Lịch thực hành phòng máy được tổ chức quản lý theo khung thời gian như thế nào?
Theo kịch bản Use Case Quản lý lịch thực hành, thông tin lịch thực hành được tổ chức hiển thị đầy đủ cho 1 tuần từ Thứ Hai đến Chủ Nhật, tích hợp các thông tin về lớp học, khoa, ngành, học phần, phòng học, khu vực, ngày học, tiết học, giảng viên, kỳ học và năm học.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Đinh Xuân Tuấn đã phân tích và xây dựng hoàn chỉnh phần mềm quản lý và sắp xếp lịch thực hành phòng máy tính tại Trường Đại học Hải Phòng. Đề tài đã giải quyết được yêu cầu số hóa quy trình quản lý phòng máy, theo dõi tình trạng thiết bị và phân bổ lịch thực hành cho giảng viên, sinh viên. Toàn bộ quy trình phân tích thiết kế hệ thống bằng UML và kết quả thực nghiệm với công nghệ C#, MSSQL, HTML/CSS/JS được trình bày có hệ thống, phản ánh đúng mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra.