MỞ ĐẦU Hiện nay, tình trạng dạy và học Lịch Sử tại các trƣờng học của Việt Nam chƣa thực sự đƣợc xã hội đánh giá tốt. Có rất nhiều những bài báo nói lên thực trạng này của môn Lịch Sử. Điển hình nhất là thống kê kết quả thi THPT quốc gia tháng 07/2015 vừa qua của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo thì điểm thi môn Lịch Sử của các thí sinh chỉ tập trung chủ yếu ở mức điểm từ 4 đến 6, và có rất nhiều thí sinh đƣợc 1 – 2 điểm hoặc bị điểm 0[26]. Đây là một kết quả đƣợc xem là rất thấp so với các môn cùng khối thi đại học nhƣ Địa Lí hay Ngữ Văn.
Điều này không có gì là mới mẻ bởi tình trạng này đã diễn ra từ năm 2005 khi có đến 58.5% số bài thi môn Lịch Sử dƣới 1 điểm, năm 2006 điểm trung bình các bài thi là 1.96 điểm – thấp nhất trong số các môn thi đại học, năm 2007 điểm dƣới trung bình chiếm 95. Với những số liệu thông kê nhƣ ở trên, chúng ta có thể thấy rõ một sự thật là chất lƣợng môn Lịch Sử ở trƣờng phổ thông hiện nay rất thấp. Câu hỏi đặt ra là: “Tại sao chất lƣợng môn Lịch Sử lại thấp đến nhƣ vậy?”. Lỗi do học sinh, do giáo viên, do chƣơng trình hay do sách giáo khoa,…Hiện nay vẫn chƣa có một câu trả lời nào có thể lý giải toàn diện lí do nhƣng nhìn chung, dƣ luận xã hội đều cho rằng học sinh chán học môn Lịch Sử vì một số lí do nhƣ sau: môn học này không có giá trị sử dụng, thời lƣợng dạy trên lớp ít, không đƣợc xã hội coi trọng đúng mức,…Trong đó có một lí do là môn học này có phƣơng pháp dạy lạc hậu, không có sự trực quan liên tƣởng, không khơi dậy đƣợc sự thích thú hay kích thích tƣ duy cho học sinh.
Từ nhiều lí do trên, học sinh thấy nhàm chán, không muốn học làm cho chất lƣợng môn Lịch Sử ngày càng đi xuống. Timemapper là một công cụ mã nguồn mở mới đƣợc nghiên cứu bởi một nhóm chuyên gia chuyên phát triển các mã nguồn mở - Open Knowledge Foundation Labs. Đây là một công cụ rất hữu ích cho phép hiển thị các sự kiện lịch sử một cách trực quan và khoa học. Việc hiện thị một sự kiện đƣợc Timemapper mô hình hóa trên một dòng thời gian và bản đồ, ngƣời sử dụng có thể tƣơng tác với các đối tƣợng này.
Điều đặc biệt ở công cụ này là nó hoàn toàn miễn phí và ngƣời sử dụng có thể lấy mã nguồn về và chỉnh sửa theo ý của mình. Tuy nhiên, khi sử dụng Timemapper thì có một vài nhƣợc điểm nhƣ: khả năng quản lý dữ liệu chƣa tốt, bản đồ chỉ hỗ trợ nguồn dịch vụ từ MapQuest, vị trí của các sự kiện chỉ đƣợc mô hình hóa theo một điểm tọa độ, sử dụng Node.js làm máy chủ nên khả năng tùy biến chƣa cao. PostGreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở phát triển rất mạnh. Hệ quản trị CSDL này có rất nhiều tính năng nổi bật nhƣ: độ tin cậy cao, chạy trên nhiều hệ điều hành, khả năng mở rộng hàm, kiểu dữ liệu, toán tử,…Hơn thế nữa, hệ quản trị CSDL này còn có phần mở rộng PostGIS hỗ trợ tốt cho viêc lƣu trữ các đối tƣợng địa Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số lý nhƣ: Point, Line, Polygon.
PostGIS cung cấp việc tạo và thao tác với CSDL không gian. Từ ý tƣởng của Timemapper, tôi đã tiến hành xây dựng một ứng dụng là hiển thị các sự kiện lịch sử, góp phần khắc phục tình trạng dạy và học Lịch Sử hiện nay. Vì vậy, tôi đã chọn đề tài “Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nên bản đồ số” làm đề tài nghiên cứu luận văn của mình. Mục tiêu của luận văn này đƣợc hƣớng đến nghiên cứu và xây dựng mô hình biểu diễn trực quan các sự kiện lịch sử, cả về thời gian lẫn không gian (địa lý), trên nền các dịch vụ bản đồ trực tuyến.
Việc thử nghiệm mô hình sẽ đƣợc tiến hành với chủ đề lịch sử Việt Nam. Những nội dung chính của đề tài bao gồm: - Nghiên cứu, tìm hiểu về trực quan hoá dữ liệu nói chung, về cơ sở dữ liệu không gian/thời gian. - Khảo sát, đánh giá và lựa chọn một số chủ đề lịch sử Việt Nam quan trọng đối với học sinh phổ thông, phục vụ quá trình thử nghiệm. - Xây dựng mô hình trực quan hoá dữ liệu lịch sử trên nền bản đồ trực tuyến.
- Thiết kế, xây dựng hệ thống thử nghiệm mô hình nêu trên. - Thực nghiệm và đánh giá kết quả. Những kết quả chính đúc kết quả quá trình nghiên cứu đƣợc tổng hợp và trình bày trong luận văn qua các chƣơng chính sau: Chƣơng I - Trình bày những khái niệm chung về cở sở dữ liệu không gian và thời gian, hệ thống thông tin địa lý – GIS và đánh giá một số hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian thời gian nhƣ PostGreSQL và SQL Server. Chƣơng II - Đƣa ra bài toán thực tiễn về việc dạy và học lịch sử ở các trƣờng THPT, các phƣơng pháp trực quan hóa dữ liệu và phƣơng pháp mô hình hóa các sự kiện lịch sử trên nên bản đồ số.
Đồng thời giới thiệu về công cụ TimeMapper, một công cụ để mô hình trực quan hóa các sự kiện lịch sử. Chƣơng III – Xây dựng ứng dụng trực quan hóa sự kiện Lịch Sử trên nền bản đồ số dựa trên ý tƣởng và kế thừa các thƣ viện có sẵn mà TimeMapper, đồng thời so sánh của ứng dụng so với công cụ Timemapper. Đƣa ra kết quả thử nghiệm và đánh giá. Chƣơng IV - Kết luận chung và các đóng góp của luận văn.
Một số hƣớng phát triển cho luận văn. Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số CHƢƠNG I. CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN, THỜI GIAN 1. Cơ sở dữ liệu không gian và GIS 1.
Khái niệm Cơ sở dữ liệu không gian là một CSDL đƣợc tối ƣu hóa để lƣu trữ và truy vấn các dữ liệu về không gian. Dữ liệu không gian là những dữ liệu biểu diễn thông tin vị trí địa lý và hình dạng của các đối tƣợng trên trái đất. Hầu hết các cơ sở dữ liệu không gian cho phép lƣu trữ các đối tƣợng không gian thông qua các đối tƣợng hình học cơ bản nhƣ: Point, Line và Polygon hoặc đƣợc biểu diễn dạng ảnh raster. Một số cơ sở dữ liệu không gian cho phép xử lý các cấu trúc phức tạp hơn nhƣ các đối tƣợng 3D, topo, mạng lƣới tuyến tính,… Cơ sở dữ liệu không gian là một cơ sở dữ liệu quan hệ cung cấp các kiểu dữ liệu không gian trong mô hình dữ liệu và ngôn ngữ truy vấn các dữ liệu không gian đó.
Ngoài việc hỗ trợ các kiểu dữ liệu không gian trong việc thực thi, nó còn cung cấp các kiểu đánh chỉ mục để thực thi truy vấn nhanh nhất từ bảng dữ liệu lớn. Minh họa CSDL không gian Hiện này, có rất nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho phép làm việc với CSDL không gian nhƣ: BD2 (phần mở rộng IBM DB2 Spatial Extender), Oracle (Oracle Spatial), Sqlite (phần mở rộng SpatialLite), Microsoft SQL Server phiên bản 2008 trở lên và PostgreSQL (phần mở rộng PostGIS). Các đặc trưng của CSDL không gian CSDL không gian cũng có những đặc điểm chung nhƣ các cơ sở dữ liệu quan hệ. Tuy nhiên, ngoài những đặc điểm ấy CSDL không gian còn có một số đặc trƣng riêng nhƣ: 1) CSDL không gian sử dụng cách đánh chỉ mục không gian để tăng tốc độ hoạt động của cơ sở dữ liệu.
Việc đánh chỉ mục cho dữ liệu là vô cùng quan trọng vì nó giúp tối ƣu hóa truy vấn dữ liệu, giảm thời gian truy vấn, giảm bộ nhớ lƣu trữ, … Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số 2) Ngoài các truy vấn SQL điển hình nhƣ SELECT, CSDL không gian có thể thực thi đa dạng các thao tác không gian nhƣ: Các phép đo lƣờng không gian: tính khoảng cách giữa các điểm, các vùng, chiều dài các đƣờng, … Các hàm không gian: ví dụ nhƣ sửa đổi các hàm hiện thời để tạo ra những hình mới: hàm tìm điểm hay vùng giao nhau, … Xác nhận không gian: cho phép thực hiện các truy vấn True/False. Hàm tạo: tạo ra các hình mới, nhƣ chỉ ra các điểm nút có thể tạo nên đƣờng, hay nếu đỉnh đầu và đỉnh cuối trùng nhau có thể tạo thành đa giác. Hàm theo dõi: các câu truy vấn trả về thông tin cụ thể nhƣ: vị trí tâm của một đƣờng tròn hay điểm đầu, điểm cuối của một đƣờng. Mô hình dữ liệu không gian Có 3 đối tƣợng cơ bản trong mô hình dữ liệu không gian là: Point, Line, Polygon.
Point: hiển thị một đối tƣợng mà chỉ có vị trí của nó trong không gian nhƣ một quận, huyện, một tòa nhà đƣợc mô phỏng nhƣ một điểm trong mô hình mô tả một khu vực rộng lớn về địa lý. Point là tọa độ đơn, không có các phép đo lƣờng về chiều dài, chiều rộng hay diện tích. Mô hình đối tượng Point Line: xác định là một tập hợp dãy các điểm, mô tả đối tƣợng địa lý dạng tuyến tính. Line là một dãy các cặp tọa độ, có điểm bắt đầu và điểm kết thúc và có các phép đo khoảng cách đối với đƣờng Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số Hình 1-3.
Mô hình đối tượng Line Polygon: xác định bởi ranh giới các đƣờng thẳng, mô tả cho các đối tƣợng địa lý có diện tích và đƣợc đóng kín hay còn gọi là vùng.Ví dụ: một thành phố, công viên, tòa nhà,…. Polygon đƣợc mô tả bởi tập hợp các điểm và đƣờng, đƣờng bao của vùng có thể là một đƣờng hoặc nhiều đƣờng và có phép tính chu vi và diện tích cho vùng. Mô hình đối tượng Polygon 1. Hệ thống thông tin địa lý – GIS 1.
Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin đƣợc hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trƣớc và phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây.