Xây Dựng Hệ Thống Kết Nối Sinh Viên Sư Phạm Kỹ Thuật Sử Dụng Spring Boot

Hệ thống kết nối sinh viên Sư Phạm Kỹ Thuật sử dụng Spring Boot là một giải pháp… 193 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Phan Thị Diễm Trinh
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Hữu Trung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Xây Dựng Hệ Thống Kết Nối Sinh Viên Sư Phạm Kỹ Thuật Sử Dụng Spring Boot
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN NỘI DUNG
• 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG
• 3. MÔ HÌNH HÓA YÊU CẦU
• 4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 5. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ XỬ LÝ
• 6. CÀI ĐẶT VÀ KIỂM THỬ HỆ THỐNG
• DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Kết Nối Sinh Viên Sư Phạm Kỹ Thuật

Hệ thống kết nối sinh viên Sư Phạm Kỹ Thuật sử dụng Spring Boot là một giải pháp công nghệ hiện đại nhằm tạo ra một nền tảng giao tiếp hiệu quả giữa sinh viên và giảng viên. Hệ thống này không chỉ giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận thông tin mà còn tạo điều kiện cho việc quản lý thông tin sinh viên một cách hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ Spring Boot trong giáo dục mang lại nhiều lợi ích, từ việc tối ưu hóa quy trình quản lý đến việc nâng cao trải nghiệm người dùng.

1.1. Lợi Ích Của Hệ Thống Kết Nối Sinh Viên

Hệ thống này giúp sinh viên dễ dàng kết nối với giảng viên, nhận thông tin nhanh chóng và tham gia vào các hoạt động học tập. Ngoài ra, nó còn hỗ trợ quản lý thông tin sinh viên một cách hiệu quả.

1.2. Công Nghệ Sử Dụng Trong Hệ Thống

Hệ thống được xây dựng trên nền tảng Spring Boot, một framework mạnh mẽ cho phát triển ứng dụng web. Công nghệ này cho phép phát triển nhanh chóng và dễ dàng bảo trì.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Việc Kết Nối Sinh Viên

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc xây dựng hệ thống kết nối sinh viên cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là việc đảm bảo an toàn thông tin và bảo mật dữ liệu cá nhân của sinh viên. Ngoài ra, việc tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống cũng là một thách thức không nhỏ.

2.1. An Toàn Thông Tin Trong Hệ Thống

Đảm bảo an toàn thông tin là một yếu tố quan trọng. Hệ thống cần có các biện pháp bảo mật như mã hóa dữ liệu và xác thực người dùng để bảo vệ thông tin cá nhân.

2.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới

Việc tích hợp các công nghệ mới như AI hay Machine Learning vào hệ thống có thể nâng cao hiệu quả nhưng cũng đòi hỏi nguồn lực và thời gian đáng kể.

III. Phương Pháp Xây Dựng Hệ Thống Kết Nối Sinh Viên

Để xây dựng hệ thống kết nối sinh viên hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp phát triển phần mềm hiện đại. Sử dụng Agile và DevOps có thể giúp tăng tốc độ phát triển và cải thiện chất lượng sản phẩm.

3.1. Phát Triển Theo Phương Pháp Agile

Phương pháp Agile cho phép nhóm phát triển linh hoạt trong việc thay đổi yêu cầu và cải tiến sản phẩm theo phản hồi của người dùng.

3.2. Ứng Dụng DevOps Trong Quá Trình Phát Triển

DevOps giúp cải thiện quy trình phát triển và triển khai phần mềm, từ đó rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Kết Nối Sinh Viên

Hệ thống kết nối sinh viên đã được triển khai tại nhiều trường đại học và mang lại những kết quả tích cực. Sinh viên có thể dễ dàng truy cập thông tin học tập, tham gia vào các hoạt động ngoại khóa và kết nối với nhau.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Từ Các Trường Đại Học

Nghiên cứu cho thấy rằng sinh viên sử dụng hệ thống này có sự hài lòng cao hơn về việc tiếp cận thông tin và hỗ trợ học tập.

4.2. Tác Động Đến Quản Lý Thông Tin Sinh Viên

Hệ thống giúp các giảng viên quản lý thông tin sinh viên một cách hiệu quả hơn, từ đó nâng cao chất lượng giảng dạy.

V. Kết Luận Về Hệ Thống Kết Nối Sinh Viên Sư Phạm Kỹ Thuật

Hệ thống kết nối sinh viên Sư Phạm Kỹ Thuật sử dụng Spring Boot không chỉ là một công cụ hỗ trợ học tập mà còn là một giải pháp quản lý thông tin hiệu quả. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ còn phát triển mạnh mẽ hơn với sự hỗ trợ của các công nghệ mới.

5.1. Tương Lai Của Hệ Thống

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, hệ thống sẽ được cải tiến để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của sinh viên và giảng viên.

5.2. Khuyến Nghị Đối Với Các Trường Đại Học

Các trường đại học nên xem xét việc áp dụng hệ thống này để nâng cao chất lượng giáo dục và quản lý thông tin sinh viên.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh chuyển đổi số giáo dục và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, nhu cầu trao đổi học thuật, chia sẻ tài liệu và tiếp nhận thông tin chính thống của sinh viên ngày càng gia tăng. Tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, việc giao lưu và tương tác trực tuyến giữa sinh viên và nhà trường đóng vai trò thiết yếu trong việc nâng cao hiệu quả học tập và nghiên cứu.

Thực tế khảo sát cho thấy sinh viên chủ yếu trao đổi thông tin qua các nền tảng mạng xã hội phổ biến như Facebook, Zalo, Instagram. Tuy nhiên, các kênh này tồn tại nhiều hạn chế: khả năng quản lý nội dung chưa chặt chẽ, nguy cơ lan truyền thông tin sai lệch hoặc không chính thống, dữ liệu học tập bị phân mảnh và thiếu tính bảo mật riêng tư. Đồng thời, hệ thống tư vấn trực tuyến hiện hành của nhà trường còn bộc lộ một số nhược điểm về giao diện, thời gian phản hồi và tính năng hỗ trợ. Do đó, đề tài "Xây dựng hệ thống kết nối sinh viên Sư phạm Kỹ thuật sử dụng Spring Boot" được nhóm tác giả thực hiện nhằm cung cấp một nền tảng tích hợp chuyên biệt cho cộng đồng học thuật nhà trường.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Xây dựng môi trường trực tuyến thống nhất giúp sinh viên thảo luận học tập, trao đổi kinh nghiệm và giải đáp các thắc mắc chuyên môn.
2. Thiết lập phân hệ lưu trữ, tải lên và chia sẻ tài liệu học tập, bài giảng, tài liệu tham khảo theo cấu trúc phân cấp (khoa, ngành, môn học).
3. Phát triển kênh thông tin chính thống cập nhật tin tức, sự kiện, giới thiệu cơ sở vật chất và hoạt động của các phòng ban, khoa, bộ môn trong trường.
4. Tích hợp mô hình trợ lý ảo (Chatbot) ứng dụng trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tra cứu quy chế, quy định học vụ tự động và chính xác.
5. Xây dựng phân hệ quản trị toàn diện phục vụ công tác kiểm duyệt nội dung, quản lý người dùng và phân quyền theo nhiều cấp bậc.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Quy trình vận hành, tương tác và quản lý dữ liệu trong hệ thống hỗ trợ sinh viên; các đối tượng người dùng bao gồm Quản trị viên (Admin), Trưởng nhóm (Leader/Trưởng bộ môn/khoa), Giảng viên và Người dùng cuối (Sinh viên, Cựu sinh viên).
• Phạm vi không gian: Áp dụng cho Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
• Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai thực hiện từ ngày 01/03/2024 đến ngày 11/07/2024.
• Phạm vi kỹ thuật và nghiệp vụ: Thiết kế giao diện trực quan; phát triển hệ thống diễn đàn thảo luận; quản lý và tra cứu tài liệu học tập; xác thực bảo mật và phân quyền truy cập; tích hợp Chatbot RAG trên nền tảng Spring Boot và ReactJS.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết công nghệ phần mềm, kiến trúc hướng dịch vụ (Web Service) và các mô hình xử lý ngôn ngữ tự nhiên:

• Khung công nghệ và lý thuyết phần mềm:

  • Kiến trúc Client-Server và RESTful API: Hệ thống tách biệt giữa khối xử lý logic phía máy chủ và giao diện người dùng, sử dụng các phương thức chuẩn HTTP (GET, POST, PUT, DELETE) để quản lý tài nguyên.
  • Spring Framework & Spring Boot: Tận dụng cơ chế Tiêm phụ thuộc (Dependency Injection - DI), Lập trình hướng khía cạnh (Aspect Oriented Programming - AOP), Spring Data JPA để tương tác cơ sở dữ liệu quan hệ theo mô hình ORM (Object-Relational Mapping), và Spring Security kết hợp JSON Web Token (JWT) theo chuẩn RFC 7519 nhằm thực hiện xác thực, phân quyền.
  • SpringDoc OpenAPI: Tự động tạo tài liệu đặc tả API chuẩn OpenAPI 3.0 và tích hợp giao diện Swagger UI phục vụ kiểm thử và tài liệu hóa endpoint.
  • Giao diện người dùng (Frontend): Ứng dụng thư viện ReactJS với Virtual DOM, cú pháp JSX, hệ thống thành phần (Components) kết hợp thư viện Ant Design và TailwindCSS để tạo ứng dụng đơn trang (SPA).
  • Mô hình xử lý ngôn ngữ tự nhiên: Ứng dụng kiến trúc Transformer (với các khối Multi-Head Attention, Positional Encoding, Feed-Forward, Add & Norm) và kỹ thuật RAG (Retrieval-Augmented Generation) kết hợp Vector Database nhằm cung cấp ngữ cảnh chính xác cho mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) trả lời quy chế học vụ.

• Phương pháp nghiên cứu và thực hiện:

  • Phương pháp phân tích - khảo sát hiện trạng: Phân tích thực trạng giao diện, quy trình đặt câu hỏi và phản hồi trên trang tư vấn sinh viên của trường; xác định các điểm nghẽn về trải nghiệm và bảo mật.
  • Phương pháp phân tích và mô hình hóa hệ thống: Sử dụng ngôn ngữ mô hình hóa UML để xây dựng sơ đồ ca sử dụng (Use Case Diagram), sơ đồ tuần tự (Sequence Diagram), sơ đồ quan hệ thực thể (ERD) và đặc tả chi tiết 45 ca sử dụng nghiệp vụ.
  • Phương pháp phát triển phần mềm theo hướng Code-First: Sử dụng PostgreSQL với cơ chế tự động đồng bộ cấu trúc cơ sở dữ liệu từ mã nguồn Java qua Hibernate/JPA.
  • Phương pháp kiểm thử phần mềm: Áp dụng kiểm thử hộp đen (Black-box testing) để thiết kế các kịch bản kiểm thử (Test Cases) chi tiết cho từng phân hệ chức năng.

• Nguồn dữ liệu:

  • Dữ liệu khảo sát hiện trạng từ website tư vấn sinh viên Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  • Dữ liệu tài liệu văn bản quy chế, quy định học vụ của nhà trường dùng để nhúng vector phục vụ mô hình RAG Chatbot.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo kiến trúc phân tầng chuyên biệt, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về hiệu năng, an toàn thông tin và tính mở rộng.

Thành phần hệ thống	Công nghệ / Thư viện sử dụng	Vai trò và chức năng chính
Backend Service	Java, Spring Boot	Xử lý nghiệp vụ logic, cung cấp hệ thống RESTful API
Bảo mật & Phân quyền	Spring Security, JWT, Bcrypt	Xác thực người dùng, cấp Token thời hạn 24h, mã hóa mật khẩu một chiều
Xác thực dữ liệu	Javax Validation, Apache Tika	Kiểm tra tính hợp lệ dữ liệu đầu vào; nhận dạng định dạng file ảnh/tài liệu (JPG, PNG)
Tài liệu hóa API	SpringDoc OpenAPI (Swagger UI)	Tự động sinh tài liệu API và cung cấp giao diện tương tác trực tiếp
Cơ sở dữ liệu	PostgreSQL	Lưu trữ dữ liệu quan hệ theo phương pháp tiếp cận Code-First
Lưu trữ tệp tin	Firebase Storage	Lưu trữ tệp tin phương tiện (hình ảnh, tài liệu); hỗ trợ tự động xóa/rollback khi có lỗi
Dịch vụ gửi tin & OTP	Google Gmail SMTP	Tạo mã xác thực OTP nội bộ và gửi thư điện tử kích hoạt/khôi phục tài khoản
Tương tác thời gian thực	WebSocket	Đẩy thông báo hệ thống và cập nhật tương tác diễn đàn theo thời gian thực
Frontend UI	ReactJS, Axios, Ant Design, TailwindCSS	Xây dựng giao diện ứng dụng đơn trang (SPA), gọi API bất đồng bộ
Mô-đun Trợ lý ảo	Python, Transformer, Kỹ thuật RAG	Xây dựng Chatbot truy xuất văn bản quy chế và phản hồi tự động
Đóng gói & Triển khai	Docker	Đóng gói ứng dụng thành các container độc lập, chuẩn hóa môi trường triển khai

Quy trình xử lý ngoại lệ và quản lý tài nguyên của hệ thống được thiết lập chặt chẽ:

• Các yêu cầu tải lên tệp tin phương tiện được kiểm tra định dạng thông qua Apache Tika trước khi đẩy lên Firebase Storage.
• Nếu xảy ra lỗi hoặc ngoại lệ trong quá trình lưu trữ, hệ thống tự động kích hoạt cơ chế rollback để xóa tệp tin rác trên đám mây, bảo đảm toàn vẹn dữ liệu.
• Định dạng thời gian hệ thống được quy chuẩn lưu trữ dưới dạng UTC và tự động chuyển đổi sang múi giờ GMT+7 khi hiển thị cho người dùng.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lý thuyết

Chương này tổng hợp toàn bộ nền tảng lý thuyết và công nghệ được ứng dụng trong đề tài. Nội dung trình bày chi tiết về:

• Đặc điểm ngôn ngữ Java (hướng đối tượng, độc lập nền tảng, đa luồng, an toàn bộ nhớ) và hệ sinh thái Spring Framework với các module cốt lõi (Spring Core, Web, Data Access, AOP).
• Cấu tạo của Spring Boot trong việc loại bỏ cấu hình XML phức tạp, tích hợp máy chủ web nhúng và tối ưu hóa quy trình phát triển.
• Cơ chế hoạt động của Spring Data JPA, Spring Security, cấu trúc chuỗi JSON Web Token (JWT) theo RFC 7519, cùng công cụ SpringDoc OpenAPI.
• Kiến trúc thư viện ReactJS, cơ chế Virtual DOM, cú pháp JSX và thư viện thành phần Ant Design.
• Nền tảng ngôn ngữ Python, cấu trúc mạng Transformer (cơ chế Attention, Positional Encoding, Normalization, Residual Connection) và quy trình 4 bước của kỹ thuật RAG (Tạo Vector Database, Tiếp nhận truy vấn, Truy xuất thông tin tương đồng, Sinh văn bản tăng cường ngữ cảnh).

Chương 2. Khảo sát và phân tích hiện trạng

Chương 2 tập trung khảo sát hệ thống tư vấn sinh viên hiện có tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Tác giả chỉ ra các điểm hạn chế như: giao diện chưa tối ưu trải nghiệm, chưa bảo mật thông tin khi trao đổi, thời gian phản hồi chậm và một số chức năng chưa hoàn thiện. Từ đó, chương này đặc tả toàn diện 20 yêu cầu chức năng hệ thống (xác thực người dùng, quản lý dữ liệu, phân quyền 4 vai trò, quản lý tệp tin qua Firebase, gửi OTP qua Google SMTP, mã hóa Bcrypt, lưu trữ PostgreSQL Code-First, tương tác WebSocket, Chatbot RAG, kiểm tra định dạng qua Apache Tika...) cùng các tiêu chuẩn phi chức năng về hiệu suất và an toàn thông tin.

Chương 3. Mô hình hóa yêu cầu

Chương này chuyển hóa các yêu cầu nghiệp vụ thành mô hình ca sử dụng (Use Case Diagram). Văn bản trình bày đặc tả chi tiết cho 45 use case trải rộng trên các phân hệ:

• Xác thực & Thông tin cá nhân: Đăng nhập, Đăng ký, Đăng xuất, Quản lý tài khoản và thông tin cá nhân.
• Diễn đàn & Bài viết: Tạo bài viết, Xem bài viết, Cập nhật bài viết, Xóa bài viết, Bình luận, Chỉnh sửa bình luận, Xóa bình luận, Thả/Gỡ emoticon biểu cảm.
• Chia sẻ tài nguyên: Quản lý tài liệu, Thêm mới tài liệu, Tra cứu và lọc tài liệu học tập theo ngành, môn học.
• Tin tức & Thông tin trường: Quản lý tin tức, Quản lý danh mục tin tức, Giới thiệu chung, Tìm hiểu thêm về trường, Các phòng ban và trung tâm, Các khoa và bộ môn, Cơ sở vật chất, VR360, Lịch sử hình thành và phát triển, Đơn vị liên kết.
• Quản trị & Phân quyền: Quản lý nhóm, Quản lý danh mục nhóm, Quản lý tố cáo nhóm/bài viết, Quản lý đơn vị, Quản lý khoa, Quản lý ngành, Quản lý tài khoản hệ thống, Quản lý người dùng, Quản lý trưởng nhóm, Quản lý giảng viên, Quản lý lịch sử thao tác, Thống kê số lượng bài viết.

Chương 4. Thiết kế phần mềm

Chương 4 mô tả thiết kế kiến trúc phần mềm thông qua các lược đồ tuần tự (Sequence Diagram) và lược đồ thực thể quan hệ (ERD). Các luồng tương tác tuần tự được thiết kế chi tiết bao gồm: Luồng đăng nhập, Đăng ký xác thực, Tạo mới bài viết, Tìm kiếm bài viết theo từ khóa/tiêu đề, Tải lên (Upload) tài liệu, Quản lý tài khoản cá nhân, Quản lý danh mục và bài viết tin tức, Quản lý tài liệu và Quản lý người dùng hệ thống. Cấu trúc cơ sở dữ liệu được chuẩn hóa để đảm bảo toàn vẹn dữ liệu quan hệ giữa các bảng: người dùng, vai trò, khoa, ngành, môn học, bài viết, bình luận, tài liệu và lịch sử thao tác.

Chương 5. Thiết kế giao diện và xử lý

Chương này mô tả chi tiết bố cục giao diện và luồng xử lý dữ liệu của 4 phân hệ chính:

1. Phân hệ Quản trị viên (Admin): Giao diện thống kê bài viết theo đơn vị/thời gian; giao diện quản lý cấu hình thông tin trường, phòng ban, khoa, bộ môn, cơ sở vật chất, ảnh VR360, đối tác liên kết; giao diện quản trị bài viết, nhóm, tài liệu, tin tức, tài khoản hệ thống, người dùng, trưởng nhóm, giảng viên, lịch sử thao tác và xử lý tố cáo.
2. Phân hệ Trưởng nhóm (Leader/Trưởng khoa): Giao diện thống kê đơn vị; quản lý duyệt bài viết, tài liệu; quản lý lĩnh vực bài viết, môn học trực thuộc; quản lý phân công và tài khoản giảng viên trong khoa; giao diện nhận thông báo.
3. Phân hệ Người dùng (Sinh viên, Cựu sinh viên): Giao diện trang chủ, trang giới thiệu, tin tức - sự kiện; giao diện diễn đàn bài viết, nhóm thảo luận; trang cá nhân, đổi mật khẩu; giao diện chia sẻ, tìm kiếm, xem chi tiết và tải xuống tài liệu; giao diện tương tác bình luận, biểu cảm; giao diện hộp thoại Chatbot tư vấn quy chế.
4. Phân hệ Giảng viên: Giao diện hiển thị danh sách bài viết được phân công giải đáp chuyên môn và hệ thống thông báo nghiệp vụ.

Chương 6. Cài đặt và kiểm thử hệ thống

Chương 6 trình bày quy trình đóng gói và triển khai hệ thống thông qua Docker, đồng thời ghi nhận kết quả kiểm thử phần mềm. Tác giả xây dựng các bộ Test Case kiểm thử chức năng chi tiết:

• Kiểm thử luồng đăng nhập với mật khẩu không chính xác.
• Kiểm tra tính năng lọc bài viết theo đơn vị/khoa.
• Kiểm tra validation: bỏ trống trường "Lĩnh vực" hoặc trường "Tiêu đề" khi tạo bài viết mới.
• Kiểm tra luồng bình luận: chặn gửi bình luận rỗng, thực thi xóa bình luận.
• Kiểm tra tương tác thả biểu cảm (thả tim) bài viết.
• Kiểm thử phân hệ tài liệu: tìm kiếm tài liệu theo từ khóa, tải xuống tài liệu, và kiểm tra bẫy lỗi khi bỏ trống tệp tin trong thao tác upload.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính đạt được

• Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống web ứng dụng mô hình client-server với backend Spring Boot và frontend ReactJS, tích hợp cơ sở dữ liệu PostgreSQL.
• Thiết lập cơ chế bảo mật và phân quyền 4 cấp rõ ràng (Admin, Trưởng nhóm, Giảng viên, Người dùng), sử dụng JWT với thời hạn 24 giờ và mã hóa mật khẩu bằng thuật toán Bcrypt.
• Xây dựng thành công phân hệ diễn đàn thảo luận và chia sẻ tài liệu học tập có hỗ trợ lọc phân cấp theo khoa, ngành, môn học.
• Tích hợp tính năng xác thực hai lớp qua mã OTP gửi qua Google SMTP và quản lý tệp tin an toàn với Firebase Storage (hỗ trợ rollback tự động).
• Ứng dụng thành công kỹ thuật RAG trên mô hình Transformer để xây dựng Chatbot trả lời quy chế, quy định học sinh - sinh viên tự động từ cơ sở dữ liệu tri thức nội bộ.
• Hoàn thành đóng gói ứng dụng bằng Docker và vượt qua các kịch bản kiểm thử chức năng đã đề ra.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

• Áp dụng phương pháp tiếp cận Code-First giúp đồng bộ mã nguồn Java với cấu trúc bảng trong PostgreSQL, giảm thiểu sai sót trong quá trình nâng cấp hệ thống.
• Sử dụng Apache Tika tại tầng backend nhằm kiểm soát chặt chẽ loại tệp tin tải lên, ngăn chặn nguy cơ mã độc giả dạng định dạng hình ảnh/tài liệu.
• Phân tầng quản lý bài viết và tài liệu cho Trưởng nhóm theo từng khoa/ngành để giảm tải áp lực kiểm duyệt cho Quản trị viên hệ thống.

Đóng góp so với hiện trạng

Hệ thống khắc phục được các nhược điểm của trang tư vấn sinh viên cũ: cải thiện tốc độ phản hồi qua RESTful API và React SPA; bổ sung tính năng quản lý tài liệu học thuật tập trung; tăng cường bảo mật thông tin cá nhân; bổ sung cơ chế kiểm duyệt nội dung, xử lý tố cáo và tích hợp Chatbot RAG giải đáp tự động 24/7.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

• Thời gian triển khai đồ án có giới hạn (trong vòng hơn 4 tháng), đội ngũ thực hiện còn hạn chế về kinh nghiệm triển khai các dự án quy mô lớn trong môi trường thực tế.
• Hệ thống mới dừng lại ở việc kiểm thử chức năng (Functional Testing) với các kịch bản chính, chưa triển khai các bài đo kiểm chi tiết về tải trọng lớn (Load Testing) hay kiểm thử hiệu năng chịu lỗi (Stress Testing) trên môi trường phân tán.

Hướng phát triển

1. Tiếp tục huấn luyện, tối ưu hóa cơ sở dữ liệu vector và mô hình ngôn ngữ trong kỹ thuật RAG để nâng cao độ chính xác, ngữ cảnh phản hồi của Chatbot tư vấn quy chế.
2. Mở rộng và hoàn thiện thêm các tính năng tương tác nâng cao trên diễn đàn sinh viên (như khảo sát trực tuyến, gọi thoại/video hỗ trợ học nhóm).
3. Tối ưu hóa hiệu năng hệ thống backend, áp dụng caching dữ liệu và chuẩn bị hạ tầng mở rộng phục vụ liên kết giữa các trường đại học trong cùng khối kỹ thuật.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng:

• Sinh viên ngành Công nghệ Thông tin, Kỹ thuật Phần mềm: Tài liệu minh họa cụ thể cho quy trình phát triển ứng dụng web hiện đại từ khâu khảo sát, mô hình hóa UML (45 use cases, sơ đồ tuần tự), thiết kế cơ sở dữ liệu đến cài đặt thực tế.
• Lập trình viên phát triển ứng dụng Java/Spring Boot & ReactJS: Cung cấp giải pháp triển khai tích hợp giữa Spring Security, JWT, SpringDoc OpenAPI, PostgreSQL Code-First và thư viện Ant Design/TailwindCSS.
• Người nghiên cứu ứng dụng AI vào phần mềm: Cung cấp quy trình tích hợp mô hình RAG (Retrieval-Augmented Generation) kết hợp Vector Database vào ứng dụng web để giải quyết bài toán hỏi đáp văn bản quy chế tự động.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng cơ chế bảo mật nào để xác thực người dùng và phân quyền API?

Hệ thống sử dụng Spring Security kết hợp với JSON Web Token (JWT) theo chuẩn RFC 7519. Khi người dùng đăng nhập thành công, máy chủ sẽ cấp một chuỗi JWT có thời hạn hiệu lực trong vòng 24 giờ. Mật khẩu người dùng được băm và mã hóa an toàn bằng thuật toán Bcrypt. Quyền truy cập các endpoint API được kiểm soát chặt chẽ theo 4 vai trò: Quản trị viên (Admin), Trưởng nhóm, Giảng viên và Người dùng.

2. Dữ liệu phương tiện và tệp tin tải lên được lưu trữ và xử lý an toàn như thế nào?

Khi người dùng tải lên hình ảnh hoặc tài liệu, hệ thống sử dụng thư viện Apache Tika để kiểm tra tính chính xác của định dạng nội dung (chỉ chấp nhận JPG/PNG cho ảnh). Dữ liệu sau đó được lưu trữ trên dịch vụ bên thứ ba là Firebase Storage. Trong trường hợp xảy ra ngoại lệ trong quá trình lưu dữ liệu vào hệ thống, cơ chế xử lý lỗi sẽ tự động kích hoạt để xóa tệp tin đã tải lên Firebase (rollback), đảm bảo không lưu trữ rác.

3. Kỹ thuật RAG được triển khai trong Chatbot nhằm mục đích gì?

Kỹ thuật RAG (Retrieval-Augmented Generation) được sử dụng để xây dựng Chatbot hỗ trợ giải đáp các thắc mắc về quy chế, quy định học vụ của nhà trường. Hệ thống chuyển đổi toàn bộ tài liệu tri thức nội bộ thành vector và lưu trong Vector Database. Khi người dùng đặt câu hỏi, hệ thống truy xuất các đoạn văn bản tương đồng nhất để đưa vào ngữ cảnh (context) cho mô hình ngôn ngữ lớn (LLM), giúp câu trả lời chính xác, tránh hiện tượng sinh thông tin sai lệch.

4. Cơ sở dữ liệu của hệ thống được xây dựng và đồng bộ bằng phương pháp nào?

Hệ thống sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL và áp dụng hướng tiếp cận Code-First thông qua Spring Data JPA/Hibernate. Cấu trúc bảng và các mối quan hệ thực thể được ánh xạ tự động từ mã nguồn Java (POJO Entity), giúp đảm bảo tính đồng bộ tuyệt đối giữa cơ sở dữ liệu và logic phần mềm, đồng thời giảm thiểu việc viết các câu lệnh SQL thuần.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Xây dựng hệ thống kết nối sinh viên Sư phạm Kỹ thuật sử dụng Spring Boot" của sinh viên Phan Thị Diễm Trinh và Huỳnh Anh Vũ đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu nghiên cứu và phát triển phần mềm đề ra. Hệ thống xây dựng thành công 4 phân hệ chức năng hoàn chỉnh, tích hợp bảo mật JWT, lưu trữ Firebase, tương tác thời gian thực qua WebSocket và trợ lý ảo RAG Chatbot. Công trình là sản phẩm ứng dụng công nghệ thông tin có tính thực tiễn cao, hỗ trợ đắc lực cho công tác kết nối, trao đổi học thuật và quản lý thông tin trong môi trường đại học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong thời đại chuyển đổi số, sự tiến bộ của công nghệ thông tin và internet đã thay đổi cách chúng ta tương tác và chia sẻ thông tin. Điều này đã tác động tới sinh viên tại trường Sư phạm Kỹ thuật nơi mà trao đổi kiến thức và thông tin là một phần không thể thiếu trong quá trình học tập và nghiên cứu. Vì vậy, chúng em đã quyết định tập trung vào việc xây dựng trang web học tập: "Website kết nối sinh viên Sư phạm Kỹ thuật".

Website kết nối sinh viên Sư phạm Kỹ thuật là một nền tảng trực tuyến, ngôi nhà chung cho sinh viên và giảng viên. Tại đây, mọi người không chỉ có thể chia sẻ thông tin mà còn tạo cơ hội cho sự hợp tác và học hỏi từ nhau. Website này sẽ cung cấp các tiện ích như đăng nhập hệ thống, quản lý tài khoản cá nhân, diễn đàn thảo luận, thông tin về tin tức và sự kiện, nơi tìm kiếm các tài liệu liên quan đến nhu cầu học tập của các sinh viên. Mục tiêu của dự án này là tạo ra một không gian trực tuyến mà mọi người có thể dễ dàng tương tác và chia sẻ ý kiến.

Thông qua việc kết nối cộng đồng sinh viên Sư phạm Kỹ thuật, chúng ta có thể tạo ra môi trường năng động và sáng tạo. Mục đích của đề tài Xây dựng một môi trường trực tuyến để sinh viên Sư phạm Kỹ thuật có thể dễ dàng thảo luận về các vấn đề liên quan đến học tập, chia sẻ kinh nghiệm và trao đổi thông tin và các thắc mắc liên quan trong quá trình học tập. Website cho phép sinh viên chia sẻ, tải lên, và truy cập tài liệu học tập, bài giảng và tài liệu tham khảo để hỗ trợ quá trình học tập. Thiết kế giao diện đơn giản, tiện lợi, dễ sử dụng, gần gũi với người dùng.

Website cung cấp thông tin về chương trình học, tin tức sự kiện và các nguồn hỗ trợ tư vấn khác, giúp sinh viên tìm kiếm thông tin quan trọng. Áp dụng công nghệ phát triển web và các framework để tạo môi trường trực tuyến chuyên nghiệp và thân thiện. Đối tượng nghiên cứu của đề tài Các đối tượng nghiên cứu của đề tài: - Người dùng cuối : Sinh viên, cựu sinh viên, giảng viên có thể truy cập và tương tác với website như đăng bài, thảo luận, chia sẻ tải xuống các tài liệu, truy cập và quản lý thông tin tài khoản cá nhân. - Giảng viên: Đối tượng này có quyền giải đáp tư vấn các bài viết trong quyền hạn được chỉ định.

- Trưởng nhóm: Đối tượng này có quyền quản lý các chức năng của hệ thống bao gồm quản lý bài viết, quản lý tài liệu, quản lý lĩnh vực bài viết, quản lý môn học, quản lý tài khoản giảng viên trực thuộc khoa. - Quản trị viên hệ thống : Đối tượng có quyền truy cập và quản lý toàn bộ hệ thống. Họ có khả năng truy cập đầy đủ vào các chức năng của hệ thống bao gồm quản lý người dùng, phân quyền truy cập và thực hiện các tác vụ quản lý trên hệ thống. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Phạm vi nghiên cứu đề tài bao gồm: - Thiết kế giao diện hệ thống: Thiết kế giao diện người dùng đảm bảo tính trực quan và thân thiện của trang web.

Khám phá cách thiết kế giao diện để đảm bảo rõ ràng và dễ sử dụng cho tất cả người dùng. - Kết nối, đăng bài thảo luận: tạo các tính năng để sinh viên kết nối trao đổi với nhau bằng cách đăng bài thảo luận giải đáp thắc mắc trên chủ đề học tập. - Upload và chia sẻ tài liệu: Cho phép sinh viên tải lên, tải về tài liệu học tập và bài giảng giúp tận dụng tài nguyên một cách hiệu quả. - Tìm kiếm bài viết: Người dùng có thể dựa vào yếu tố tiêu đề và nội dung để tìm kiếm bài viết.

- Tra cứu lọc tài liệu: Tạo công cụ tra cứu và lọc tài liệu giúp người dùng có thể tìm kiếm thông tin cụ thể, việc tra cứu dựa vào các têu chí lọc như tên tài liệu, tên khoa, môn học. ___________________________________________________________________ 11 - Quản lý tài khoản cá nhân: Quản lý tài khoản cá nhân của sinh viên, cựu sinh viên, giảng viên bao gồm chỉnh sửa các thông tin cá nhân, lịch sử bài viết đã đăng và thay đổi mật khẩu. - Quản trị hệ thống: thiết kế các chức năng để dễ dàng thực hiện các chức năng quản lý như kiểm duyệt bài viết, quản lý tài liệu,… 5. Phương pháp thực hiện đề tài Phương pháp thực hiện đề tài bao gồm các bước sau: - Thu thập và xác định yêu cầu của đề tài : thu thập yêu cầu từ các trang tư vấn, giải đáp thắc mắc bao gồm việc tìm hiểu và cách thức vận hành, các chức năng cần thiết của một website tư vấn, trao đổi tài liệu, thông tin, quản lý người dùng, tài liệu và bài viết - Tìm hiểu các kiến thức liên quan và cần thiết để thực hiện đề tài.

Một số kiến thức trọng tâm: + Quy trình thiết kế phần mềm + Các kỹ thuật phân tích thiết kế hệ thống + Khái niệm về lập trình web + Tìm hiểu các framework, thư viện hệ thống sử dụng + Tìm hiểu Java, React. + Mô hình client-server + Design pattern, kỹ thuật lập trình, OOP + Thiết kế giao diện người dùng, thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu. Kết quả dự kiến đạt được Tạo ra một môi trường trực tuyến chất lượng, thuận tiện và thân thiện cho sinh viên trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật để có thể nắm bắt thông tin và tài liệu học tập một cách dễ dàng. Khuyến khích sự tham gia tích cực của sinh viên trong các hoạt động thảo luận và chia sẻ kiến thức.

Điều này giúp tạo ra một cộng đồng học tập năng động và sáng tạo. ___________________________________________________________________ 12 Quản lý tài liệu hiệu quả: Giúp sinh viên quản lý tài liệu học tập, bài giảng và tài liệu tham khảo một cách dễ dàng, hệ thống. Tính bảo mật thông tin: Đảm bảo tính bảo mật và quyền riêng tư của thông tin cá nhân và dữ liệu học tập của sinh viên. Kết nối và giao tiếp: Tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên kết nối và giao tiếp với nhau và với giảng viên để trao đổi thông tin và kinh nghiệm học tập.

Sự hài lòng của người dùng: Một môi trường trực tuyến hiệu quả và dễ sử dụng có thể dẫn đến sự hài lòng của người dùng, giúp họ cảm thấy được hỗ trợ tốt trong quá trình học tập của họ. ___________________________________________________________________ 13 Chương 2: Khảo sát và phân tích hiện trạng PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1. Ngôn ngữ lập trình Java 1. Giới thiệu [2] Java là một ngôn ngữ lập trình bậc cao, hướng đối tượng và giúp bảo mật mạnh mẽ, còn được định nghĩa là một Platform, ban đầu Java được phát triển với Sun Micrisystems, do James Gosling khởi xướng và phát hành vào năm 1995.

Java hoạt động trên rất nhiều nền tảng như Windows, Mac và các phiên bản khác nhau của UNIX. Các tính năng của Java: + Hướng đối tượng: Trong Java, tất cả đều là một Object. Java có thể mở rộng và bảo trì dễ dàng bởi nó được xây dựng dựa trên mô hình Object. + Nền tảng độc lập: Java sử dụng mã byte để đảm bảo tính độc lập với nền tảng, với khả năng thực thi trên nhiều máy ảo Java khác nhau.

+ Đơn giản: Java thiết kế đơn giản và dễ học, với việc tập trung vào khái niệm cơ bản của lập trình hướng đối tượng. + Bảo mật: Tính năng bảo mật cao, hỗ trợ xác thực, mã hóa, và kiểm soát truy cập để đảm bảo ứng dụng an toàn. + Kiến trúc – trung lập: Trình biên dịch của Java tạo ra các định dạng tệp đối tượng kiến trúc trung lập, khiến mã biên dịch được thực thi trên nhiều bộ vi xử thông qua máy ảo Java. + Mạnh mẽ: Java kiểm tra lỗi tại thời điểm biên dịch và runtime để loại bỏ các tình huống lỗi.

+ Đa luồng: Giúp tạo ra các chương trình thực hiện cùng lúc nhiều tác vụ, cho phép các nhà phát triển xây dựng ứng dụng tương tác chạy trơn tru hơn. + Thông dịch: Các mã byte Java được dịch trực tiếp tới các máy tính gốc và không được lưu trữ ở bất cứ đâu. + Phân tán: Java được sử dụng thiết kế cho môi trường phân tán của Internet. ___________________________________________________________________ 14 Chương 2: Khảo sát và phân tích hiện trạng + Năng động: Java năng động hơn C hoặc C++ do được thiết kế với mục đích thích ứng môi trường đang phát triển.

Các chương trình Java sở hữu lượng lớn thông tin tại runtime có thể được sử dụng để xác minh hay giải quyết các truy cập vào các đối tượng tại runtime. Ưu điểm Java có các ưu điểm như: + Java có thể chạy trên nhiều nền tảng khác nhau, nhờ vào máy ảo JVM giúp viết mã một lần và chạy trên nhiều hệ điều hành và kiến trúc khác nhau. + Là một ngôn ngữ hướng đối tượng, giúp tạo ra các mã có cấu trúc, dễ bảo trì và mở rộng. + Là ngôn ngữ lập trình cấp cao dễ học và dễ hiểu.

+ Java có kiến trúc bảo mật cao với các tính năng như kiểm soát truy cập và xác thực, giúp ngăn chặn các tấn công bảo mật. + Java hỗ trợ đa luồng một cách nội bộ, giúp xây dựng các ứng dụng đồng thời và tận dụng tốt tài nguyên hệ thống. + Là ngôn ngữ hướng đối tượng làm tăng khả năng phát triển mã dễ dàng và tăng hiệu quả. + Có nhiều tính năng: tự động thu gom rác, không sử dụng con trỏ, xử lý ngoại lệ… 1.

Nhược điểm Tuy sở hữu nhiều ưu điểm nhưng Java vẫn tồn tại một số nhược điểm như: + Java thường chậm hơn các ngôn ngữ biên dịch khác như C++ vì java cần được thông dịch qua JVM. + Java hạn chế trong việc tương tác trực tiếp với các thành phần hệ thống thấp hơn hoặc phần cứng. + Hiệu suất kém. ___________________________________________________________________ 15 Chương 2: Khảo sát và phân tích hiện trạng 1.

Giới thiệu Spring là một Framwork phát triển các ứng dụng Java giúp tạo các ứng dụng có hiệu năng cao, dễ kiểm thử, sử dụng tại code, … Spring được thiết kế để có kích thước nhẹ và impose quá nhiều cấu trúc và quy tắc lên lập trình viên để giúp lập trình viên có sự kinh hoạt và kiểm soát cao hơn khi phát triển ứng dụng. Spring giúp tối ưu hóa hiệu năng của ứng dụng thông qua việc quản lý bộ nhớ và cung cấp cơ hội cho việc sử dụng lại code thông qua Dependency Injection và AOP.