Khóa luận: Sổ liên lạc điện tử ứng dụng Android và Điện toán đám mây - Đại học Mở TP.HCM

Nghiên cứu về sổ liên lạc điện tử ứng dụng smartphone và điện toán đám mây. Khóa luận phân tích thiết kế, triển khai hệ thống giúp tối ưu hóa giao tiếp giữa

• Tác giả: Lý Trọng Khoa
• Người hướng dẫn: TS.Lê Xuân Trường
• Trường học: Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính
• Đề tài: Sổ liên lạc điện tử (Ứng dụng Smartphone và Điện toán đám mây)
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về sổ liên lạc điện tử trên Android và điện toán đám mây

Sổ liên lạc điện tử là hệ thống quản lý thông tin học sinh thay thế sổ giấy truyền thống. Hệ thống sử dụng nền tảng Android kết hợp điện toán đám mây để lưu trữ và truy xuất dữ liệu. Điện toán đám mây cho phép người dùng truy cập thông tin từ bất kỳ đâu. Hệ thống xây dựng trên Google App Engine với cơ sở dữ liệu Google Cloud SQL. Android là hệ điều hành di động phổ biến nhất hiện nay. Sự kết hợp này tạo ra giải pháp quản lý giáo dục hiệu quả. Phụ huynh có thể xem điểm số, thông tin học tập của con em qua điện thoại. Giáo viên cập nhật điểm số trực tuyến mà không cần gặp mặt trực tiếp. Hệ thống giảm thiểu thời gian và chi phí liên lạc giữa nhà trường và gia đình.

1.1. Khái niệm sổ liên lạc điện tử

Sổ liên lạc điện tử là công cụ số hóa quy trình liên lạc giữa nhà trường và phụ huynh. Hệ thống lưu trữ thông tin học sinh bao gồm họ tên, mã số, lớp học và điểm số các môn. Điểm học kỳ và điểm trung bình được cập nhật theo thời gian thực. Phụ huynh tra cứu kết quả học tập mọi lúc mọi nơi. Hệ thống thay thế phương pháp liên lạc giấy truyền thống. Việc số hóa giúp giảm sai sót và tăng tính minh bạch trong giáo dục.

1.2. Vai trò của điện toán đám mây và Android

Điện toán đám mây cung cấp hạ tầng lưu trữ dữ liệu tập trung trên server từ xa. Google App Engine đóng vai trò nền tảng triển khai ứng dụng web phía server. Android là hệ điều hành di động giúp người dùng truy cập hệ thống qua smartphone. Sự kết hợp giữa hai công nghệ này tạo nên kiến trúc client-server hoàn chỉnh. Dữ liệu được đồng bộ hóa giữa ứng dụng di động và cơ sở dữ liệu đám mây. Mô hình này đảm bảo tính sẵn sàng và khả năng mở rộng cho hệ thống giáo dục.

II. Phân tích vấn đề quản lý sổ liên lạc truyền thống

Sổ liên lạc giấy truyền thống tồn tại nhiều hạn chế trong thời đại số. Phụ huynh phải chờ đợi cuối kỳ mới nhận được kết quả học tập của con. Quá trình liên lạc gián tiếp qua học sinh dễ dẫn đến mất mát thông tin. Giáo viên tốn thời gian viết tay điểm số vào sổ giấy. Dữ liệu纸质 dễ bị hư hỏng, thất lạc hoặc ghi chép sai. Hệ thống quản lý thủ công không đáp ứng được yêu cầu truy xuất nhanh chóng. Việc tổng hợp kết quả học tập toàn trường mất nhiều công sức. Phụ huynh ở xa không thể theo dõi sát sao quá trình học tập. Nhà trường thiếu công cụ phân tích dữ liệu học sinh hiệu quả. Các vấn đề này đòi hỏi giải pháp công nghệ thay thế phù hợp.

2.1. Hạn chế của sổ liên lạc giấy truyền thống

Sổ liên lạc giấy có nhiều nhược điểm trong quản lý giáo dục hiện đại. Dữ liệu纸质 dễ bị hư hỏng do thời tiết và thời gian sử dụng. Quá trình ghi chép thủ công dẫn đến sai sót về điểm số và thông tin học sinh. Phụ huynh không thể truy cập kết quả học tập tức thì. Việc mất mát sổ liên lạc gây phiền toái cho cả gia đình và nhà trường. Hệ thống giấy không hỗ trợ tìm kiếm, lọc hay thống kê dữ liệu nhanh chóng.

2.2. Thách thức trong liên lạc nhà trường và phụ huynh

Liên lạc giữa nhà trường và phụ huynh gặp nhiều trở ngại truyền thống. Phụ huynh bận rộn không có thời gian đến trường nhận sổ liên lạc. Học sinh có thể giấu kết quả học tập không tốt khỏi bố mẹ. Thông tin truyền đạt qua nhiều khâu dễ bị méo mó hoặc sai lệch. Nhà trường khó thông báo khẩn cấp đến tất cả phụ huynh cùng lúc. Khoảng cách địa lý khiến việc liên lạc trực tiếp trở nên bất tiện. Cần giải pháp công nghệ kết nối nhanh chóng và chính xác hơn.

III. Giải pháp ứng dụng Android và điện toán đám mây cho sổ liên lạc

Giải pháp xây dựng ứng dụng Android kết hợp nền tảng đám mây Google App Engine. Ứng dụng sử dụng ngôn ngữ Java trên Android Studio để phát triển giao diện người dùng. Google App Engine xử lý logic nghiệp vụ phía server với Servlet và JSP. Cơ sở dữ liệu Google Cloud SQL lưu trữ thông tin học sinh và điểm số. JDBC đóng vai trò kết nối giữa ứng dụng Java và cơ sở dữ liệu MySQL. Hệ thống hỗ trợ vai trò quản trị viên và người dùng thông thường. Quản trị viên có thể thêm môn học, quản lý danh sách học sinh. Phụ huynh tra cứu điểm số qua mã số học sinh trên giao diện Android. Dữ liệu tải về từ server hiển thị đầy đủ thông tin học tập. Giải pháp đảm bảo tính bảo mật và đồng bộ dữ liệu thời gian thực.

3.1. Kiến trúc hệ thống Android kết nối Google App Engine

Kiến trúc hệ thống bao gồm tầng trình bày Android và tầng xử lý logic trên đám mây. Ứng dụng Android gửi yêu cầu HTTP đến Servlet trên Google App Engine. Servlet xử lý truy vấn và tương tác với Google Cloud SQL qua JDBC. Kết quả được trả về dạng dữ liệu để hiển thị trên giao diện Android. Kiến trúc này tách biệt rõ ràng giữa client và server. Việc triển khai trên đám mây đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và có thể mở rộng.

3.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu và kết nối JDBC

Cơ sở dữ liệu Google Cloud SQL sử dụng cú pháp MySQL quen thuộc. Bảng entries lưu trữ thông tin học sinh với các trường guestName, content, entryID. JDBC là chuẩn truy xuất cơ sở dữ liệu phổ biến trong phát triển Java. ConnectorJ JDBC driver kết nối ứng dụng với cơ sở dữ liệu MySQL. Việc tuân thủ đặc tả JDBC giúp thay thế driver mà không cần viết lại ứng dụng. Cơ sở dữ liệu được tạo và quản lý trực tiếp trên giao diện Google Cloud SQL.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của sổ liên lạc điện tử

Hệ thống sổ liên lạc điện tử đáp ứng nhu cầu quản lý giáo dục hiện đại. Ứng dụng Android giúp phụ huynh truy cập thông tin học tập mọi lúc mọi nơi. Điện toán đám mây đảm bảo dữ liệu được lưu trữ an toàn và sẵn sàng. Hệ thống hỗ trợ quản trị viên thêm môn học và quản lý danh sách học sinh. Người dùng tra cứu điểm số qua mã số học sinh trên thiết bị di động. Kết quả hiển thị bao gồm họ tên, mã số, lớp và điểm các môn học. Điểm học kỳ và điểm trung bình được cập nhật chính xác theo thời gian thực. Giải pháp giảm thiểu thời gian liên lạc giữa nhà trường và gia đình. Hệ thống có thể triển khai rộng rãi tại các trường học trên toàn quốc. Công nghệ này mở ra hướng phát triển mới cho ngành giáo dục số hóa.

4.1. Tiện ích dành cho quản trị viên hệ thống

Quản trị viên có toàn quyền quản lý dữ liệu trên hệ thống sổ liên lạc điện tử. Tiện ích thêm môn học cho phép cập nhật danh sách các môn trong chương trình đào tạo. Quản trị viên xem danh sách môn học đã được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Chức năng quản lý học sinh bao gồm thêm, sửa và xóa thông tin học sinh. Hệ thống cung cấp giao diện trực quan dễ sử dụng cho người quản trị. Việc quản lý tập trung giúp tiết kiệm thời gian và giảm sai sót hành chính.

4.2. Ứng dụng Android cho người dùng tra cứu thông tin

Ứng dụng Android hiển thị giao diện chính sau khi khởi động trên thiết bị di động. Người dùng nhập mã số học sinh để tra cứu kết quả học tập. Quá trình tải dữ liệu từ server diễn ra nhanh chóng và ổn định. Hệ thống hỗ trợ hầu hết các loại điện thoại sử dụng hệ điều hành Android hiện nay. Danh sách học sinh hiển thị đầy đủ thông tin bao gồm họ tên, mã số và lớp. Điểm số các môn học kèm điểm học kỳ và điểm trung bình được trình bày rõ ràng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. GIỚI THIỆU Ý TƯỞNG NGHIÊN CỨU Theo Công văn số 9772/BGDĐT-CNTT ngày 20/10/2008 của Bộ GD&ĐT về việc hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ CNTT năm học 2008 – 2009. Trong đó xác định nhiệm vụ trọng tâm của năm học 2008 – 2009 là năm học đầu tiên triển khai thực hiện Chỉ thị số 55/2008/CT-BGDĐT ngày 30/9/2008 của Bộ trưởng Bộ GDĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng CNTT trong ngành giáo dục giai đoạn 2008- 2012. Năm học 2008 – 2009 được chọn là “Năm học đẩy mạnh ứng dụng CNTT, đổi mới quản lý tài chính và xây dựng trường học thân thiện, học sinh tích cực”.

Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, các gia đình ngày càng quan tâm đến tình hình học tập của con em mình ở nhà trường.Tuy nhiên trong nhịp sống tất bật, hối hả của Xã Hội. Các bậc phụ huynh không có thời gian đến trường để quản lý tình hình học tập của con em mình.Nắm bắt được tình hình và nhu cầu này của đông đảo quý phụ huynh học sinh. Sổ liên lạc chính là cầu nối giữa Gia đình - Nhà trường - Học sinh, cho phép phụ huynh học sinh nắm bắt được tình hình học tập của con em như điểm kiểm tra, hạnh kiểm, học lực… nhưng chỉ là những thời điểm định kỳ là cuối Tháng hay cuối Học Kỳ.Như vậy thì phụ huynh chỉ có thể biết kết quả mà không thể dõi theo từng bước học hành của con em mình.Chính vì lý do đó mà cần có một cầu nối nhanh chóng hơn, chính xác hơn giữa Nhà Trường-Phụ Huynh.Đó cũng là lý do thực hiện “Sổ Liên Lạc Điện Tử Thông Minh”. Phụ huynh sẽ nhanh chóng nhận được các thông báo của Nhà trường như việc đóng học phí, lịch kiểm tra hoặc lịch thi các môn, thầy giáo nghỉ dạy, họp phụ huynh học sinh, liên hoan, thăm quan…Nhận được thông tin chuyên cần của các con thường xuyên và nhánh chóng qua tin nhắn SMS.

Điểm mới nhất ở đây đó là Sổ Liên Lạc Điện Tử sẽ được áp dụng công nghệ Điện Toán Đám Mây và Điện Thoại SmartPhone(Android). Áp dụng Điện Toán Đám Mây(Xu hướng tất yếu ở Việt Nam) Thuật ngữ "Cloud Computing" ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang diễn ra từ mấy năm qua. Khái niệm này có thể được diễn giải một cách đơn giản: các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ. sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng (trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần.

Công nghệ điện toán đám mây đã trở nên khá phổ biến và có thể mang đến các thay đổi tiềm năng.Ngày nay, khi mà mục tiêu chính của hầu hết các doanh nghiệp là tăng doanh số, giảm thiểu chi phí hoạt động và quan trọng là thu hút được các khách hàng mới, công nghệ điện toán đám mây có thể hỗ trợ cho việc thưc hiện tất cả các mục tiêu đó. Điện toán đám mây trở nên là công cụ hỡ trợ đắc lực cho các công ty không có hệ thống máy chủ, PC chỉ cài một số phần mềm cơ bản còn tất cả đều phụ thuộc vào SVTH:Trang Thành Lộc – Lý Trọng Khoa Trang 1 Đại Học Mở TP.Hồ Chí Minh GVHD:TS.Lê Xuân Trường cloud. “Chẳng hạn, họ đăng ký dịch vụ hosting cho website công ty, thuê công cụ quản lý doanh thu từ Salesforce.com, lấy dữ liệu khảo sát thị trường từ tổ chức Survey Monkey. Và tất nhiên, họ dùng Google để tìm kiếm, phân tích, chia sẻ và lưu trữ tài liệu”.Như vậy các doanh nghiệp chỉ cần tập trung cho dịch vụ và sản xuất bởi Cơ Sở Dữ Liệu đã có người lo thay cho họ.

Google nằm trong số những hãng ủng hộ điện toán máy chủ ảo tích cực nhất bởi hoạt động kinh doanh của họ dựa trên việc phân phối các cloud (virtual server), và các web services sử dụng các dịch vụ hosting của Google, được gọi là Google App Engine (GAE). GAE là một nền tảng hosting bao gồm web server, cơ sở dữ liệu BigTable và kho lưu trữ file GFS. GAE cho phép viết ứng dụng web dựa trên cơ sở hạ tầng của Google. Nghĩa là chúng ta không cần quan tâm là trang web của chúng ta được lưu trữ như thế nào (kể cả database đi kèm), mà chỉ cần quan tâm đến việc phát triển ứng dụng theo các API do Google cung cấp.

Áp dụng SmartPhone (Android) ‐ Android là hệ điều hành chạy trên thiết bị điện thoại được phát triển bởi Google. ‐ Android ra mắt đầu tiên vào ngày 5/11/2007 Android có rất nhiều ưu điểm vượt trội hơn các hệ điều hành chạy trên thiết bị điện thoại khác như việc phát hành phần mền mã nguồn mở mọi người,tổ chức đều có thể dễ dàng tiếp cận can thiệp và nâng cấp phát triển theo ý muốn của mình. Ngoài ra việc phát triển các ứng dụng cho Android có nhiều thuận lợi đối với người và cộng đồng phát triển. Việc Android được Google cho ra đời đánh dấu bước tiến trong lĩnh vực phát triển nền tảng smartphone, không phải như iOS độc quyền trên thế hệ máy của Apple mà Android đã xuất hiện trên rất nhiều thế hệ máy của nhiều nhà sản xuất lớn như HTC, LG, SonyErricsion, Samsung,.

việc Android được ứng dụng đại trà sẽ giúp Google chiếm ưu thế lớn trong thị trường smartphone.Đồng thời Google còn có chức năng cho kết hợp Android với GAE.Như vậy xu thế của thế giới hiện nay là liên kết tất cả lên đám mây. Mục đích làm đề tài Hiện nay việc giáo dục con người được đặt lên hàng đầu ở các nước trên Thế Giới nói chung và Việt Nam nói riêng.Do đó việc hỗ trợ việc liên kết giữa các bậc phụ huynh học sinh với nhà trường là điều quan trọng cần phải làm nếu muốn việc học tập của con em ngày càng tốt hơn.Chính vì vậy “Sổ Liên Lạc Điện Tử Thông Minh” được ra đời.Mặc dù “Sổ liên lạc điện tử” không mấy xa lạ đối với các bậc phụ huynh trong nhiều năm trở lại đây.Nhưng khi áp dụng Điện Toán Đám Mây và Điện Thoại Thông Minh vào ứng dụng sổ liên lạc điện tử thì giảm thiểu tối đa thời gian sử dụng mà chi phí có thể rẻ hơn.Mang lại nhiều lợi ích hơn về mọi mặt:  Xử lí nhanh hơn  Bảo mật an toàn hơn cách truyền thống  Không hao tổn nhiều chi phí phát sinh ban đầu hay thủ tục rườm rà.  Giảm chi phí phần cứng, không cần thiết phải lắp đặt những thiết bị đắt tiền, mua những chiếc máy tính nhanh nhất với bộ nhớ lớn nhất nữa. SVTH:Trang Thành Lộc – Lý Trọng Khoa Trang 2 Đại Học Mở TP.Hồ Chí Minh GVHD:TS.Lê Xuân Trường Bên cạnh đó Sổ liên lạc điện tử là cầu nối nhanh chóng và chính xác giữa nhà trường và gia đình.Hỗ trợ giúp các bậc phụ huynh học sinh nắm rõ quá trình học tập của con em mình để đưa ra những quyết định chính xác nhằm hỗ trợ con em mình học ngày càng tiền bộ hơn.Nhắm thúc đẩy nền giáo dục nước nhà ngày càng phát triển và lớn mạnh hơn.

Sổ liên lạc điện tử đem lại nhiều lợi ích cho cả phụ huynh lẫn nhà trường. Một số lợi ích được đề cập đến như sau: Với phụ huynh: - Nhanh chóng nhận được điểm, nhận xét, thông báo từ nhà trường - Dễ dàng nắm bắt thông tin về tình hình học tập hàng ngày của con em mình - Nâng cao ý thức tự giác của con em. Với nhà trường: - Nâng cao chất lượng giảng dạy. - Nâng cao hình ảnh về một nhà trường hiện đại, chuyên nghiệp.

- Góp phần thúc đẩy tin học hóa, hiện đại hóa nhà trường. Phương pháp nghiên cứu  Nghiên cứu quá trình hoạt động,bảo mật thông tin, lưu trữ dữ liệu trên đám mây. Công nghệ về điện toán đám mây với Google App Engine  Sử dụng Spring FrameWork MVC.  Sử dụng cơ sở dữ liệu Google Cloud Sql, sử dụng một chuẩn MySQL để truy vấn dữ liệu, sử dụng JDBC và DB-API.

 Nghiên cứu cách kết hợp giữa Android và Cloud Computing. Phạm vi  Dịch vụ web(Web services): − Cung cấp cho phụ huynh và học sinh có thể tra cứu được điểm − Các thông tin về các lớp học − Danh sách lớp − Giáo viên chủ nhiệm lớp.v  Phiên bản SmartPhone − ứng dụng có thể xem điểm ngay trực tiếp trên Smart Phone.Chỉ cần dùng mã Học sinh gửi lên máy chủ. SVTH:Trang Thành Lộc – Lý Trọng Khoa Trang 3 Đại Học Mở TP.Hồ Chí Minh GVHD:TS.Lê Xuân Trường Chương 2. Tổng Quan Điện Toán Đám Mây Thuật ngữ “Điện Toán Đám Mây” không còn mấy xa lạ đối với cộng đồng công nghệ Việt Nam nói riêng và các nước trên Thế Giới nói chung.

Ở đây xin đưa ra một số định nghĩa. Theo Gartner: “Điện toán đám mây là một kiểu tính toán trong đó các năng lực CNTT có khả năng mở rộng rất lớn được cung cấp “dưới dạng dịch vụ” qua mạng Internet đến nhiều khách hàng bên ngoài.” Theo Forrester Research: “Điện toán đám mây là một kho tài nguyên cơ sở hạ tầng ảo hóa, có khả năng mở rộng cao và được quản lý, có thể hỗ trợ các ứng dụng của khách hàng cuối và được tính tiền theo mức độ sử dụng.” Theo NIST (National Institute of Standards and Technology): “Điện toán đám mây là một mô hình cho phép truy cập mạng thuận tiện, theo nhu cầu đến một kho tài nguyên điện toán dùng chung, có thể định cấu hình: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng,…có thể được cung cấp và thu hồi một cách nhanh chóng với yêu cầu tối thiểu về quản lý hoặc can thiệp của nhà cung cấp dịch vụ.1 Mọi thứ đều tập trung vào đám mây Một cách đơn giản, điện toán đám mây là việc ảo hóa các tài nguyên tính toán và các ứng dụng. Thay vì việc bạn sử dụng một hoặc nhiều máy chủ thật (ngay trước mắt, có thể sờ được, có thể tự bạn ấn nút bật tắt được) thì nay bạn sẽ sử dụng các tài nguyên được ảo hóa (virtualized) thông qua môi trường Internet. SVTH:Trang Thành Lộc – Lý Trọng Khoa Trang 4 Đại Học Mở TP.Hồ Chí Minh GVHD:TS.Lê Xuân Trường Theo truyền thống thì các cá nhân, doanh nghiệp sẽ xây dựng riêng cơ sở hạ tầng kỹ thuật để tự cung cấp các dịch vụ cho các hoạt động thông tin.Do đó những máy chủ được đặt ở ngay vị trí công ty, họ sẽ trả tiền để triển khai, duy trì cơ sở hạ tầng đó (mua thiết bị phần cứng, phần mềm chuyên dụng, trả lương cho bộ phận điều hành.