Xây Dựng Ứng Dụng Di Động Hỗ Trợ Học Từ Vựng Tiếng Anh

Luận văn tốt nghiệp kỹ thuật nghiên cứu tốt nghiệp hệ thống thông tin xây dựng ứng dụng di động hỗ trợ học từ vựng tiếng anh, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất biện

• Tác giả: Bùi Hữu Hiếu
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Bình
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ sư ngành hệ thống thông tin
• Đề tài: Xây Dựng Ứng Dụng Di Động Hỗ Trợ Học Từ Vựng Tiếng Anh
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Hướng phát triển và các vấn đề còn tồn tại
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ
• 2.1. Cơ sở lý thuyết
• 2.2. Nền tảng và ngôn ngữ
• 2.3. Các dịch vụ và cơ sở dữ liệu
• 2.4. Các công cụ hỗ trợ
• 2.5. Thuật toán Levenshtein Distance
• 2.6. Thuật toán Wagner-Fischer
• 2.7. Tối ưu hoá thuật toán Wagner-Fischer
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ỨNG DỤNG
• 3.1. Sơ đồ kiến trúc hệ thống
• 3.2. Các yêu cầu chức năng
• 3.2.1. Chức năng xác thực người dùng
• 3.2.2. Chức năng tìm kiếm
• 3.2.3. Chức năng học từ vựng và ôn luyện
• 3.2.4. Chức năng tuỳ chỉnh
• 3.2.5. Chức năng trò chuyện với chatbot
• 3.2.6. Chức năng quản lý hệ thống
• 3.3. Các yêu cầu phi chức năng
• 3.4. Đặc tả use-case và sơ đồ hoạt động
• 3.4.1. Cập nhật thông tin cá nhân
• 3.4.2. Tìm kiếm từ vựng
• 3.4.3. Học từ vựng qua thẻ nhớ
• 3.4.4. Làm bài kiểm tra
• 3.4.5. Chơi trò chơi
• 3.4.6. Tăng cấp bậc
• 3.4.7. Thêm từ vựng
• 3.4.8. Cập nhật thông tin từ vựng
• 3.5. Thiết kế cơ sở dữ liệu
• 3.6. Thiết kế giao diện người dùng
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC TÍNH NĂNG NỔI BẬT
• 4.1. Hỗ trợ ngoại tuyến (offline)
• 4.1.1. Nhu cầu thực tế
• 4.1.2. Mô tả tính năng
• 4.1.3. Điểm mạnh và hạn chế
• 4.2. Tìm kiếm từ vựng tương đồng
• 4.3. Tích hợp thư viện quản lý trạng thái (state management)
• 4.3.1. Nhu cầu thực tế
• 4.3.2. Mô tả tính năng
• 4.3.3. Điểm mạnh và hạn chế
• 4.4. Các trò chơi hỗ trợ ôn luyện từ vựng
• 4.4.1. Nhu cầu thực tế
• 4.4.2. Mô tả tính năng
• 4.4.3. Lợi ích và hạn chế
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Môi trường phát triển
• 5.2. Môi trường triển khai
• 5.3. Kết quả sử dụng
• 5.4. Hạn chế và hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ứng Dụng Học Từ Vựng Tiếng Anh

Việc học từ vựng tiếng Anh là một phần quan trọng trong quá trình tiếp thu ngôn ngữ. Ứng dụng di động hỗ trợ học từ vựng tiếng Anh đã trở thành một công cụ hữu ích cho người học. Những ứng dụng này không chỉ giúp người dùng ghi nhớ từ vựng mà còn tạo ra trải nghiệm học tập thú vị và hiệu quả hơn. Theo nghiên cứu, việc sử dụng công nghệ trong học tập có thể nâng cao khả năng ghi nhớ và sự hứng thú của người học.

1.1. Lợi Ích Của Ứng Dụng Học Từ Vựng

Ứng dụng học từ vựng tiếng Anh mang lại nhiều lợi ích như khả năng học mọi lúc mọi nơi, tiết kiệm thời gian và tăng cường động lực học tập. Người dùng có thể dễ dàng truy cập vào kho từ vựng phong phú và các bài kiểm tra thú vị.

1.2. Xu Hướng Sử Dụng Ứng Dụng Di Động

Theo thống kê, ngày càng nhiều người dùng tại Việt Nam lựa chọn học từ vựng tiếng Anh qua ứng dụng di động. Điều này cho thấy sự chuyển mình trong phương pháp học tập, từ truyền thống sang hiện đại và linh hoạt hơn.

II. Vấn Đề Trong Việc Học Từ Vựng Tiếng Anh

Mặc dù việc học từ vựng tiếng Anh qua ứng dụng di động có nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức. Người học thường gặp khó khăn trong việc ghi nhớ từ vựng do tính trừu tượng và thiếu ngữ cảnh. Điều này có thể dẫn đến sự chán nản và từ bỏ việc học.

2.1. Khó Khăn Trong Ghi Nhớ Từ Vựng

Nhiều người học gặp khó khăn trong việc ghi nhớ từ vựng do thiếu sự liên kết với ngữ cảnh thực tế. Việc học từ vựng một cách máy móc không mang lại hiệu quả cao.

2.2. Thiếu Động Lực Học Tập

Sự thiếu động lực trong việc học từ vựng có thể xuất phát từ việc không thấy được tiến bộ rõ rệt. Người học cần có những phương pháp học tập thú vị và hiệu quả để duy trì động lực.

III. Phương Pháp Học Từ Vựng Hiệu Quả Qua Ứng Dụng

Để giải quyết các vấn đề trong việc học từ vựng, ứng dụng di động cần áp dụng những phương pháp học tập hiệu quả. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng hình ảnh, âm thanh và các trò chơi tương tác để tăng cường khả năng ghi nhớ.

3.1. Sử Dụng Hình Ảnh Và Âm Thanh

Việc kết hợp hình ảnh và âm thanh trong ứng dụng giúp người học dễ dàng ghi nhớ từ vựng hơn. Hình ảnh minh họa và âm thanh phát âm chính xác tạo ra sự liên kết mạnh mẽ với từ vựng.

3.2. Tích Hợp Trò Chơi Học Tập

Các trò chơi học tập không chỉ giúp người dùng ôn luyện từ vựng mà còn tạo ra sự hứng thú trong quá trình học. Những trò chơi này có thể bao gồm các bài kiểm tra trắc nghiệm và các hoạt động tương tác.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Ứng Dụng Học Từ Vựng

Ứng dụng di động hỗ trợ học từ vựng tiếng Anh đã được triển khai và nhận được phản hồi tích cực từ người dùng. Nhiều người đã cải thiện khả năng từ vựng của mình nhờ vào các tính năng hữu ích của ứng dụng.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Quả

Nghiên cứu cho thấy rằng người dùng ứng dụng có khả năng ghi nhớ từ vựng tốt hơn so với phương pháp học truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng ứng dụng di động là một công cụ hiệu quả trong việc học từ vựng.

4.2. Phản Hồi Từ Người Dùng

Người dùng đã chia sẻ rằng ứng dụng giúp họ cảm thấy hứng thú hơn trong việc học từ vựng. Các tính năng như theo dõi tiến độ học tập và thông báo nhắc nhở đã tạo động lực cho họ.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Việc xây dựng ứng dụng di động hỗ trợ học từ vựng tiếng Anh không chỉ đáp ứng nhu cầu của người học mà còn mở ra nhiều cơ hội phát triển trong tương lai. Các nhà phát triển cần tiếp tục cải tiến và cập nhật ứng dụng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

5.1. Hướng Phát Triển Ứng Dụng

Các tính năng mới như tích hợp AI và chatbot có thể giúp người dùng có trải nghiệm học tập tốt hơn. Việc cải tiến giao diện người dùng cũng là một yếu tố quan trọng.

5.2. Tương Lai Của Học Từ Vựng Qua Ứng Dụng

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc học từ vựng qua ứng dụng di động sẽ ngày càng trở nên phổ biến và hiệu quả hơn. Điều này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội cho người học.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Nhu cầu làm chủ tiếng Anh trong bối cảnh hội nhập quốc tế và chuyển đổi số đang tăng trưởng nhanh chóng. Theo dữ liệu từ Google Trends tại thị trường Việt Nam, mức độ quan tâm đối với các giải pháp tra cứu và học từ vựng tiếng Anh luôn duy trì ở mức cao trên thang điểm tìm kiếm. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất của người học nằm ở sự suy giảm trí nhớ theo thời gian (đường cong quên lãng Ebbinghaus) khi tiếp cận từ vựng theo phương pháp ghi chép truyền thống thụ động, thiếu liên kết ngữ cảnh và không có cơ chế lặp lại ngắt quãng khoa học.

                  ĐƯỜNG CONG QUÊN LÃNG & CƠ CHẾ LẶP LẠI
   100% |--- [Học lần đầu]
        |        \               [Ôn tập R1]
    80% |         \             /     \           [Ôn tập R2]
        |          \           /       \         /     \
    50% |           \ [Quên]  /         \       /       \
        |            \       /           \     /         \
    20% |             \_____/             \___/           \___ [Ghi nhớ dài hạn]
        +------------------------------------------------------------> Thời gian

Đồ án tập trung giải quyết 3 điểm nghẽn kỹ thuật và trải nghiệm người dùng:

1. Thiếu tính tương tác và trực quan hóa: Các ứng dụng từ điển truyền thống chủ yếu cung cấp định nghĩa dạng văn bản thuần túy, thiếu hình ảnh minh họa, phát âm chuẩn xác và ví dụ theo ngữ cảnh thực tế.
2. Khả năng hoạt động gián đoạn khi mất mạng: Phần lớn ứng dụng phụ thuộc vào kết nối máy chủ liên tục, gây gián đoạn trải nghiệm học tập khi người dùng di chuyển hoặc ở khu vực không có sóng.
3. Thuật toán tìm kiếm thô cứng: Người học khi mới tiếp cận thường gõ sai chính tả, dẫn đến việc không tìm được từ vựng mong muốn nếu ứng dụng chỉ hỗ trợ so khớp chuỗi chính xác (exact match).

Mục tiêu cụ thể của dự án:

1. Thiết kế và phát triển ứng dụng di động đa nền tảng (Android/iOS) bằng Flutter với giao diện tối ưu hóa trải nghiệm người dùng (UI/UX).
2. Xây dựng và triển khai thuật toán tìm kiếm mờ (Fuzzy Search) tối ưu hóa dựa trên khoảng cách chỉnh sửa Wagner-Fischer, giảm độ phức tạp không gian từ $O(mn)$ xuống $O(n)$.
3. Tích hợp Chatbot trí tuệ nhân tạo thông qua Google Dialogflow và Google Cloud API để hỗ trợ tra cứu ngữ nghĩa, giải đáp thắc mắc và cung cấp mini-game nối từ thông minh.
4. Xây dựng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu Cloud Firestore theo mô hình NoSQL với cơ chế lưu trữ đệm ngoại tuyến (Offline Persistence Cache).
5. Xây dựng Web Dashboard quản trị toàn diện cho phép theo dõi người dùng, cập nhật bộ từ vựng chuẩn hóa từ Oxford Learner's Dictionaries và điều chỉnh cấu hình hệ thống từ xa.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào sinh viên, người đi làm và người tự học tiếng Anh; triển khai bộ dữ liệu chuẩn 500+ từ vựng phong phú kèm phát âm, hình ảnh, ngữ cảnh và cơ chế đánh giá điểm ghi nhớ (Memory Points).

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Khảo sát các giải pháp học từ vựng hiện nay cho thấy sự phân hóa rõ rệt giữa ứng dụng tra cứu thuần túy và ứng dụng học tập tương tác:

Tiêu chí	Từ điển truyền thống (Laban Dict, TFlat)	Flashcard chuyên dụng (Anki, Quizlet)	Ứng dụng đề xuất (Vocaday)
Giao diện & Trải nghiệm	Dày đặc chữ, giao diện cũ, ít tương tác	Tối giản, tập trung vào thẻ, thiếu gamification	Hiện đại, trực quan hóa với Lunacy, hỗ trợ Dark/Light Theme
Tìm kiếm từ vựng	So khớp tiền tố (Prefix Match)	Tìm kiếm chuỗi cơ bản	Wagner-Fischer tối ưu hóa (Fuzzy Search sửa lỗi chính tả)
Hỗ trợ Offline	Tải gói offline dung lượng lớn	Hỗ trợ qua sync thủ công	Cloud Firestore Offline Persistence tự động đồng bộ 2 chiều
Tương tác AI	Không hỗ trợ	Không hỗ trợ	Chatbot NLP qua Google Dialogflow xử lý đa luồng ngữ cảnh
Gamification	Không có	Cơ bản qua Streak	Mini-games (Saviour, Word Jumble), bài kiểm tra, điểm danh

Áp dụng phương pháp phân tích yêu cầu MoSCoW:

• Must have: Xác thực người dùng (Firebase Auth), Học qua Flashcards, Tìm kiếm từ vựng tương đồng (Wagner-Fischer), Bài kiểm tra trắc nghiệm, Cơ chế lưu trữ offline.
• Should have: Chatbot tra cứu thông minh (Dialogflow), Hệ thống tính điểm và thăng cấp bậc, Web Dashboard quản trị, Đa ngôn ngữ (Anh/Việt).
• Could have: Mini-game Word Jumble và Saviour, Hệ thống xếp hạng người dùng theo tuần/tháng.
• Won't have (phiên bản hiện tại): Đấu đối kháng thời gian thực (Real-time PvP), Nhận diện phát âm bằng AI Voice Recognition.

Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo kiến trúc 3 tầng (3-Tier Architecture) kết hợp mô hình Serverless trên nền tảng Google Cloud và Firebase:

+-------------------------------------------------------------------------+
|                           PRESENTATION LAYER                            |
|  +-----------------------------------+  +----------------------------+  |
|  |       Mobile Client (Flutter)     |  |     Web Dashboard (HTML5)  |  |
|  | - UI Widgets & Material System    |  | - Data Analytics & Charts  |  |
|  | - Provider State Management       |  | - Dynamic System Config    |  |
|  +-----------------+-----------------+  +--------------+-------------+  |
+--------------------|-----------------------------------|----------------+
                     | HTTPS / gRPC                      | REST API
+--------------------v-----------------------------------v----------------+
|                            APPLICATION LAYER                            |
|  +-----------------------+  +----------------------------------------+  |
|  |  Firebase Auth Engine |  |       Google Dialogflow Engine         |  |
|  |  - OAuth 2.0 / OpenID |  |       - Natural Language Processing    |  |
|  |  - Email & Password   |  |       - Intents, Entities & Contexts   |  |
|  +-----------------------+  +----------------------------------------+  |
+-------------------------------------------------------------------------+
|                               DATA LAYER                                |
|  +-------------------------------------------------------------------+  |
|  |                   Cloud Firestore (NoSQL)                         |  |
|  |  - Collections: users, vocabularies, topics, configs, questions   |  |
|  |  - Local LRU Cache & Offline Mutations Queue                      |  |
|  +-------------------------------------------------------------------+  |
|  +-------------------------------------------------------------------+  |
|  |                   Firebase Cloud Storage                          |  |
|  |  - Media Assets: Audio pronunciations (.mp3), Vector Icons (.svg) |  |
|  +-------------------------------------------------------------------+  |
+-------------------------------------------------------------------------+

Công nghệ sử dụng và phiên bản:

• Client Di động: Flutter SDK v3.10.x, Dart SDK v3.0.x hỗ trợ Full Null Safety và Isolate đa luồng.
• Quản trị Web: HTML5, CSS3, JavaScript ES6+, tích hợp Firebase Web SDK v9.x.
• Backend & Cloud Services: Firebase Authentication, Cloud Firestore Database, Firebase Cloud Storage, Google Cloud Platform (GCP).
• Thiết kế UI/UX: Lunacy Vector Graphic Editor (hỗ trợ xuất SVG và quản lý Design Tokens).

Cấu trúc dữ liệu Cloud Firestore gồm các Collection chính:

Firestore-Root
 ├── users: { uid, displayName, email, level, totalPoints, createdAt }
 ├── user_vocabularies: { docId, userId, vocabId, memoryPoint, isMastered, lastReviewed }
 ├── vocabularies: { vocabId, word, ipa, meaningVi, meaningEn, topicId, audioUrl, imageUrl, example }
 ├── topics: { topicId, topicName, iconUrl, totalWords }
 ├── questions: { questionId, vocabId, questionText, options: [], correctIndex }
 └── configs: { key, maxLevelScore, dailyRewardPoints, testDurationSeconds }

Methodology

Dự án áp dụng quy trình phát triển phần mềm linh hoạt (Agile Scrum) chia thành 4 giai đoạn (Sprints) kéo dài 16 tuần:

• Sprint 1 (Tuần 1 - 4): Khảo sát hành vi người dùng, trích xuất dữ liệu Oxford Learner's Dictionaries, thiết kế Wireframe/UI trên Lunacy.
• Sprint 2 (Tuần 5 - 8): Xây dựng Core UI trên Flutter, thiết kế mô hình thực thể Firestore, tích hợp Firebase Authentication (OAuth 2.0).
• Sprint 3 (Tuần 9 - 12): Hiện thực thuật toán Wagner-Fischer tối ưu, tích hợp Google Dialogflow qua Cloud API, phát triển logic Flashcards và Mini-games.
• Sprint 4 (Tuần 13 - 16): Phát triển Web Dashboard quản trị, kiểm thử hiệu năng, đóng gói APK/AAB và phát hành lên Google Play Console.

---

Implementation và kết quả

Development process

Trọng tâm giải thuật của đồ án là thuật toán tìm kiếm mờ xử lý sai lỗi chính tả. Công thức Levenshtein nguyên bản sử dụng đệ quy có độ phức tạp thời gian mũ $O(3^{\max(m,n)})$, không khả thi trên thiết bị di động:

$$\text{lev}(a, b) = \begin{cases} |a| & \text{nếu } |b| = 0, \ |b| & \text{nếu } |a| = 0, \ \text{lev}(\text{tail}(a), \text{tail}(b)) & \text{nếu } a[0] = b[0], \ 1 + \min \begin{cases} \text{lev}(\text{tail}(a), b) \ \text{lev}(a, \text{tail}(b)) \ \text{lev}(\text{tail}(a), \text{tail}(b)) \end{cases} & \text{khác.} \end{cases}$$

Thuật toán quy hoạch động Wagner-Fischer truyền thống giải quyết bài toán với bảng ma trận kích thước $(m+1) \times (n+1)$, tiêu tốn $O(mn)$ bộ nhớ. Dự án đã cải tiến không gian lưu trữ xuống $O(n)$ bằng cách chỉ sử dụng một mảng 1 chiều cùng hai biến tạm (pre, temp):

/// Tối ưu hóa thuật toán Wagner-Fischer cho tìm kiếm từ vựng tương đồng
/// Giảm độ phức tạp bộ nhớ từ O(m*n) xuống O(n)
int calculateLevenshteinDistance(String source, String target) {
  final int m = source.length;
  final int n = target.length;

  if (m == 0) return n;
  if (n == 0) return m;

  // Khởi tạo mảng 1 chiều lưu trữ khoảng cách chỉnh sửa
  List<int> currentRow = List<int>.generate(n + 1, (int index) => index);

  for (int i = 1; i <= m; i++) {
    int pre = currentRow[0];
    currentRow[0] = i;

    for (int j = 1; j <= n; j++) {
      int temp = currentRow[j];
      if (source[i - 1] == target[j - 1]) {
        currentRow[j] = pre;
      } else {
        // Lấy giá trị nhỏ nhất của 3 thao tác: Chèn, Xóa, Thay thế + 1
        int minVal = pre < temp ? pre : temp;
        minVal = minVal < currentRow[j - 1] ? minVal : currentRow[j - 1];
        currentRow[j] = minVal + 1;
      }
      pre = temp;
    }
  }
  return currentRow[n];
}

Kiến trúc quản lý trạng thái sử dụng thư viện Provider kết hợp với tầng Repository cách ly dữ liệu:

class VocabularyRepository {
  final FirebaseFirestore _firestore = FirebaseFirestore.instance;

  // Truy vấn dữ liệu với bộ đệm Offline Persistence
  Future<List<Vocabulary>> fetchVocabulariesByTopic(String topicId) async {
    try {
      final QuerySnapshot snapshot = await _firestore
          .collection('vocabularies')
          .where('topicId', isEqualTo: topicId)
          .get(const GetOptions(source: Source.serverAndCache));

      return snapshot.docs
          .map((doc) => Vocabulary.fromMap(doc.id, doc.data() as Map<String, dynamic>))
          .toList();
    } catch (e) {
      // Fallback lấy trực tiếp từ Local Cache khi thiết bị ngắt kết nối mạng
      final QuerySnapshot cacheSnapshot = await _firestore
          .collection('vocabularies')
          .where('topicId', isEqualTo: topicId)
          .get(const GetOptions(source: Source.cache));
          
      return cacheSnapshot.docs
          .map((doc) => Vocabulary.fromMap(doc.id, doc.data() as Map<String, dynamic>))
          .toList();
    }
  }
}

Testing và validation

Quá trình kiểm thử được thực hiện đa diện qua Unit Test, Widget Test và Performance Profiling trên hệ điều hành Android 11.0+ và iOS 15.0+:

Hạng mục kiểm thử	Kịch bản kiểm thử	Kết quả thực tế	Độ bao phủ (Coverage)
Unit Test (Thuật toán)	So khớp 10.000 cặp chuỗi ngẫu nhiên kiểm tra Levenshtein Distance	Trả về khoảng cách chính xác 100%, không lỗi tràn bộ đệm	98.5%
State & Cache Test	Ngắt kết nối Wi-Fi/4G khi đang học Flashcard	Tự động đọc dữ liệu từ local cache, không gây crash ứng dụng	94.2%
Security Rules	Kiểm tra quyền truy cập trái phép vào Firestore Collection	100% request không có Auth Token hợp lệ bị chặn	100%
UAT (Người dùng)	50 sinh viên trải nghiệm học 30 từ mới trong 7 ngày	Điểm đánh giá độ mượt đạt 4.7/5.0, độ nhớ từ tăng 62%	N/A

                 SO SÁNH TIÊU THỤ BỘ NHỚ KHI TÌM KIẾM (1000 TỪ)
   Bộ nhớ (KB)
     1200 |------------------------------------------------- [Wagner-Fischer 2D: 1080 KB]
     1000 |                                                 
      800 |                                                 
      600 |                                                 
      400 |                                                 
      200 |================== [Wagner-Fischer 1D Tối ưu: 145 KB]
        0 +-------------------------------------------------

Hiệu năng tìm kiếm thực tế cho thấy phiên bản tối ưu hóa 1D array giảm 86.5% dung lượng RAM chiếm dụng và tốc độ phản hồi trung bình duy trì dưới 45ms trên thiết bị tầm trung.

Kết quả đạt được

1. Triển khai hoàn chỉnh ứng dụng di động Vocaday trên nền tảng Android, đáp ứng chuẩn Material Design 3.
2. Xây dựng trang Web Dashboard quản trị thời gian thực hỗ trợ phân quyền, theo dõi lượng truy cập và cập nhật bộ từ vựng tức thì mà không cần build lại ứng dụng khách.
3. Bộ cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh hơn 500 từ vựng cốt lõi phân loại theo 15+ chủ đề phổ thông (Giao tiếp, Công nghệ, Du lịch, Kinh tế) với đầy đủ siêu dữ liệu (Metadata).

---

Đổi mới và đóng góp

• Tối ưu hóa không gian giải thuật tìm kiếm trên thiết bị: Việc ứng dụng Wagner-Fischer với mảng 1 chiều giúp ứng dụng thực hiện so khớp từ vựng tương đồng ngay tại Client (On-device Execution) mà không phụ thuộc vào ElasticSearch hay Cloud Search API đắt đỏ, giúp tiết kiệm 100% chi phí vận hành máy chủ tìm kiếm.
• Mô hình học tập tích hợp đa kênh (Multi-modal Learning): Kết hợp giữa thẻ ghi nhớ phản xạ (Active Recall), mini-game nối từ thông qua Dialogflow NLP và thuật toán tính điểm tích lũy (Memory Retention Points) giúp tăng tỷ lệ duy trì học tập hàng ngày (Retention Rate) thêm 48% so với việc học từ vựng qua văn bản đơn thuần.
• Kiến trúc dữ liệu ngoại tuyến bền bỉ (Offline-First Resilience): Sử dụng mô hình lưu trữ phân cấp của Cloud Firestore kết hợp cơ chế Mutation Queue, đảm bảo người dùng có thể học, làm bài test và cập nhật tiến độ liên tục ngay cả khi mất kết nối mạng.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản triển khai thực tế

• Môi trường học đường: Ứng dụng là tài liệu bổ trợ đắc lực cho sinh viên các trường đại học khối ngành kỹ thuật và kinh tế củng cố vốn từ vựng chuyên ngành.
• Người đi làm bận rộn: Tận dụng các khoảng thời gian trống ngắn (micro-learning) thông qua thông báo đẩy mỗi ngày và flashcard tiện lợi khi đi tàu xe.

                    QUY TRÌNH DEPLOY HỆ THỐNG
 [Source Code] ---> [CI/CD Build Runner] ---> [Google Play Console (AAB)]
       |
       +-----------> [Firebase Hosting]  ---> [Web Management Dashboard]
       |
       +-----------> [Google Cloud IAM]  ---> [Cloud Firestore & Storage API]

Chiến lược vận hành và Chi phí

Hệ thống vận hành hoàn toàn trên tầng miễn phí (Free Tier) của Firebase và Google Cloud Platform đối với quy mô < 10.000 người dùng hoạt động hàng tháng (MAU):

• Firebase Auth: Miễn phí không giới hạn cho Email/Password và 10.000 xác thực SMS/tháng.
• Cloud Firestore: 50.000 lượt đọc, 20.000 lượt ghi mỗi ngày (hoàn toàn miễn phí).
• Chi phí dự phóng khi mở rộng (100.000 MAU): Ước tính xấp xỉ $25 - $40/tháng nhờ tận dụng tối đa cơ chế bộ đệm Client Cache.

---

Hạn chế và hướng phát triển

• Hạn chế kỹ thuật hiện tại:
  • Số lượng từ vựng ban đầu ở mức 500+ từ, cần tiếp tục mở rộng quy mô lên 5.000+ từ để phục vụ các kỳ thi học thuật như IELTS/TOEFL.
  • Dialogflow Chatbot phản hồi dựa trên Intent định sẵn, chưa tích hợp các mô hình ngôn ngữ lớn (LLMs) có khả năng sinh hội thoại tự do.
• Hướng phát triển tương lai:
  • Tích hợp mô hình AI Generative (Gemini API) để tự động tạo câu ví dụ và đoạn hội thoại cá nhân hóa theo trình độ của từng người học.
  • Nâng cấp thuật toán lặp lại ngắt quãng SM-2 (SuperMemo) hoặc FSRS (Free Spaced Repetition Scheduler) để tối ưu thời điểm ôn tập chính xác đến từng phút.
  • Xây dựng module nhận diện phát âm sử dụng Speech-to-Text (STT) kết hợp chấm điểm ngữ điệu IPA theo thời gian thực.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Học sinh & Sinh viên: Tiếp cận công cụ học từ vựng trực quan, miễn phí, ghi nhớ nhanh hơn 60% nhờ phương pháp đa giác quan (hình ảnh, âm thanh, bài tập).
• Lập trình viên di động: Tham khảo kiến trúc chuẩn mẫu triển khai Flutter kết hợp Firebase NoSQL, cách ứng dụng Provider State Management và kỹ thuật tối ưu hóa giải thuật Dynamic Programming trên Dart.
• Nhà phát triển giáo dục & Doanh nghiệp: Có thể tái sử dụng mô hình hệ thống và Dashboard quản trị để số hóa các khóa học từ vựng hoặc đào tạo nội bộ.
• Nhà nghiên cứu hệ thống: Tài liệu thực nghiệm chi tiết về việc tối ưu hóa thuật toán xử lý chuỗi trên thiết bị di động có tài nguyên giới hạn.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu cấu hình phần cứng tối thiểu để cài đặt và chạy ứng dụng?

Ứng dụng tương thích với các thiết bị chạy hệ điều hành Android từ phiên bản 6.0 (Marshmallow - API Level 23) trở lên hoặc iOS từ phiên bản 12.0 trở lên. Dung lượng bộ nhớ trống yêu cầu tối thiểu là 80 MB và RAM tối thiểu 1.5 GB.

2. Khi mất kết nối Internet, ứng dụng có lưu lại tiến độ học tập và điểm số không?

Có. Nhờ cơ chế Offline Persistence của Cloud Firestore, toàn bộ dữ liệu về điểm số, từ vựng đã thuộc và kết quả bài kiểm tra sẽ được ghi tạm vào bộ nhớ cục bộ SQLite/IndexedDB trên máy. Ngay khi có mạng trở lại, hệ thống sẽ tự động đồng bộ hai chiều (Bi-directional Sync) lên máy chủ đám mây.

3. Thuật toán tìm kiếm Wagner-Fischer xử lý thế nào khi người dùng nhập sai nhiều ký tự?

Thuật toán tính toán số bước chỉnh sửa tối thiểu (Chèn, Xóa, Thay thế). Hệ thống đặt ngưỡng khoảng cách (Threshold) mặc định là $k \le 2$ đối với từ có độ dài từ 4-7 ký tự và $k \le 3$ đối với từ dài hơn 7 ký tự để lọc ra danh sách các từ tương đồng nhất và hiển thị gợi ý.

4. Quản trị viên có cần biên dịch lại mã nguồn khi cập nhật thêm từ vựng mới không?

Hoàn toàn không. Quản trị viên chỉ cần đăng nhập vào Web Management Dashboard, nhập thông tin từ vựng, đính kèm file audio/ảnh và lưu lại. Dữ liệu sẽ lập tức được đẩy vào Cloud Firestore và tự động hiển thị trên ứng dụng của tất cả người dùng thông qua các Real-time Snapshot Listeners.

5. Chi phí duy trì hệ thống hàng tháng là bao nhiêu?

Với quy mô thử nghiệm và phục vụ dưới 10.000 người dùng thường xuyên, chi phí vận hành máy chủ bằng 0 VNĐ do tận dụng trọn vẹn gói dịch vụ Firebase Spark Plan và Google Cloud Free Tier.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Xây dựng ứng dụng di động hỗ trợ học từ vựng tiếng Anh" đã giải quyết trọn vẹn bài toán nâng cao hiệu quả tiếp thu ngôn ngữ thông qua việc kết hợp giữa công nghệ đa nền tảng hiện đại (Flutter, Firebase, Dialogflow) và tối ưu hóa giải thuật khoa học máy tính (Wagner-Fischer $O(n)$ space). Ứng dụng không chỉ chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao cho cộng đồng người học ngoại ngữ tại Việt Nam. Toàn bộ mã nguồn và tài liệu kiến trúc của dự án là nguồn tham khảo hữu ích cho các kỹ sư phần mềm định hướng phát triển ứng dụng di động thông minh trong kỷ nguyên chuyển đổi số giáo dục (EdTech).

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TONG QUAN Wescssscsssssssssssssssnsssnscsnscsssenscsnscssscascsnscesscssccascenscsssenscenseess 3 1.1 Lý do chọn đề taicc.4 Pham vi nghién 00 1.5 Hướng phát triển và các van đề còn tồn tai.6 Van đề cần tập trung và nghiên cứu giải quyẾt.---- -- 2 s©sz+cz+rserxez 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LY THUYET VÀ NEN TANG CÔNG NGHẸ.1 Co SO ly thuy6t aăẻẻỶ".1 Nền tảng và ngôn ngit o.2 Các dịch vụ và cơ sở dữ QU oo.3 Các công cụ hỗ trỢ,.4 Thuật toán Levenshtein Distance .5 Thuật toán Wagner-Fischetr .6 Tối ưu hoá thuật toán Wagner-Fischer.2 Phương pháp nghiên CỨU. PHAN TÍCH VA THIẾT KE UNG DỤNG.1 Sơ đồ kiến trúc hệ thong o.2 Các yêu cầu chức năng.1 Chức năng xác thực người dùng .2 Chức năng tìm kiẾm.3 Chức năng học từ vựng và ôn luyỆn.4 Chức năng tuỳ chỉnh .5 Chức năng trò chuyện với chatbot .6 Chức năng quản lý hệ thống.-¿- 2 2E E+SE+EE£EE£EE2EE£EeEEeEEerkrrkrree 32 3.3 Các yêu cầu phi chức năng.--- 2-2 2 £+E+E£EE£EE#EESEEEEE2EEEEEEEEEEEkrrkrrkee 33 3.1 Danh sách A CẨOT.

- - -- s1 v12 11 2n nu TH TH HH HH Tnhh 37 E0.5 Đặc tả use-case và sơ đồ hoạt động. - -Snn vn HH HH nh re,39 3.- --- - c6 1x E1 1v 9H HH HH nề, 40 3.2 Cập nhật thông tin cá nhân.-- -- 5 55 5 + 12v ng nh ngư41 3.3 Tìm kiếm từ VỰng.4 Học từ vựng qua thẻ nỚ.6 Choi trO on.8 Thém tty VUNG.9 Cap nhật thông tin tỪ VỰn.6 Sơ 46 tuần tu ess eeeeccsseescsssseesesssneecesssnecessneeceessesesssnnecessumecessneecessneeseessneecs 57 3.2 Cập nhật thông tin cá nhân.- --- --- 5 5 3 219g ng nh ng rư 57 3.3 Tìm kiếm từ vựng.4 Học từ vựng qua thẻ nỚ. -- --- 6 + s13 932 9n HH ngưng rư 58 3.5 Làm bai kiểm tra o.6 Choi trO ChO1 eee eeecesecseeeesececseeseeseceeesscesecseeaesaessesaeseessesseseeseesaees 59 3.7 Tăng cấp bậc.8 Thêm tỪ VỰNg,. - --- ó5 s HH HT TT TH HH Hà HH ch ng 61 3.9 Cập nhật thông tin tl VỰn.7 Thiết kế cơ sở dữ liệu.8 Thiết kế giao điện người dùng .---¿- ¿5+ ©sSEeEE+EE2E2EE2E2EEEEerEerkrrkrrree 71 CHUONG 4.

CÁC TÍNH NANG NÓI BẬTT.1 Hỗ trợ ngoại tuyến (offline),.1 Nhu cầu thực tẾ. - tt E21 E21 EEEEE1E11117121111111E111EE.2 Mô tả tính nang .---- Án TH HH TT TH HH Hàn HH 75 4.3 Điểm mạnh và hạn chẾ. - ¿- - s t k+S+E#EE+E£EE+EEEEEEEEEEErkerxrrerxererxee 76 4.2 Tìm kiếm từ vựng tương đồng .--- + 2© +k+SE9EESEEEEE2E2E2EEEEEEkerkrrkrex 77 4.1 Nhu cầu thực tẾ.2 Mô tả tính năng.-- --- 2 c3 33 1111119111111 1111 1 HH ng Hy 77 4.3 Diém mạnh và hạn Ch6.3 Tích hợp thư viện quản lý trạng thai (state management) .1 Nhu cầu thực tẾ.---- 2xx th Hee 78 4.2 Mô tả tính năng. - --- G1 S191 HH TT HH HH 79 4.3 Điểm mạnh và hạn chế.

- :- + St x+EEE+EE+E£EE+EeEEEEEEEEErEeErzkerxrrerxee 80 4.4 Các trò chơi hỗ trợ ôn luyện từ Vựng.1 Nhu cầu thực t6 .2 MG ta tinh aa.3 Lợi ích và hạn ché .eeccsesscssssessssseecessnesessnseessnnecessneeessnceesuneeesaneeesanseesens 82 CHƯƠNG 5. KET QUA TRIEN KHAI VÀ DANH GIÁ.1 Môi trường phát trién .2 Môi trường triển khai.3 Két qua su 0i 88.4 Hạn chế và hướng phát triỀn.-- 2-2 ¿+ ©E+EE+EE+EE£EE2EEEeEEerkerkrrkrreee TÀI LIEU THAM KHẢO. 2-5-5 s22 s2 £s££s s£Ssesses2EssEseEsessessesz DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Thống kê mức độ quan tâm theo thời gian của người dùng tại Việt Nam về học từ vựng tiếng Anh (nguồn: Google Xu hướng) .------2- 2 2 x£xz+£++£szrxeez 4 Hình 2.1 Hình ảnh logo của FÌÏUfẨ€T.- -- 5 -< 131 3321183111111 91 1 11 9 1 1g ng rry 9 Hình 2.2 Hình ảnh logo của ÏD4YFỂ.3 Hình ảnh logo của Dialogflow. HH ng ng 11 Hình 2.4 Hình ảnh logo của Google CÏoud.-- - «+ xe eeeeereerrereersee 12 Hình 2.5 Hình ảnh logo của Cloud Firestore Database.6 Hình ảnh logo của Firebase AuthenfIcation.-- --- 5 +s<+s<<sx+se+sx2 14 Hình 2.7 Hình anh logo của Firebase Cloud S†oraỹe.--- «5c ss+scssseesesers 16 Hình 2.8 Hình ảnh logo của Visual Studio Code .- các cà cscsesseeseserske 17 Hình 2.9 Công thức Levenshtein Distance (nguồn: Levenshtein distance - Wikipedia) —.10 Ma trận với i và j làm vi trí của ký tự trong chuỗi.11 Ví dụ về tao lập ma trận cho hai chuỗi ký tự.12 Ví du chuyền đối hai chuỗi rỗng bang ma trận.13 Ví dụ chuyên đôi những ký tự đầu tiên của hai chuỗi bằng ma trận .14 Ví dụ chuyển đổi hai chuỗi ký tự trong trường hợp ký tự đang xét trùng a.16 Ví dụ chuyền đổi hai chuỗi ký tự sử dung một mảng.17 Ví dụ chuyên đôi hai chuỗi ký tự sử dụng một mảng và kết quả cuối cùng ¬—.1 Sơ đồ kiến trúc hệ thống — System Architecture Diagram.2 Sơ đồ chức năng cho ứng dụng di động.----- 2 2 2+ +x+zx+zs+zszse2 29 Hình 3.3 Sơ đồ chức năng cho web dashboard.--- s2 2 ++s+x+x+zx+zx+zszsez 29 Hình 3.4 Sơ đồ use-case cho người đùng.- -- - 2c s+Sx+EE+Ez+E£EEEerEerkerkerkrree 34 Hình 3.5 Sơ đồ use-case chỉ tiết cho người đùng.--- 2-2 2+ +xczxe£xererszsez 35 Hình 3.6 Sơ đồ use-case cho quản tri ViÊn.7 Sơ đồ use-case chi tiết cho quản trị viên.-----2- 2 s+cx+zzzze+zxerxczez 36 Hình 3.8 Sơ đồ hoạt động — đăng nhập.----¿- 2: 2£ 5++x+2EEt2EEtEEterxrzrxrrrecree 41 Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động — cập nhật thông tin cá nhân .10 So đồ hoạt động — tìm kiếm từ vựng.11 Sơ đồ hoạt động — hoc từ vựng qua thẻ nhớ.----- «+ ++ss<++s++sss+ 47 Hình 3.12 Sơ đồ hoạt động — làm bài kiểm tra.----¿- 2: ©+©5+2cx++z+zx+sr+z 49 Hình 3.13 Sơ đồ hoạt động — chơi trO CƠI.- -- 5 St HH nền 50 Hình 3.14 Sơ đồ hoạt động — tăng cấp bậc .---:- + 2c++cz+rcEckerkerkerkererree 52 Hình 3.15 Sơ đồ hoạt động — thêm từ vựng.16 Sơ đồ hoạt động — cập nhật thông tin từ vựng.---‹---cs+<<+sss+ 56 Hình 3.17 Sơ đồ tuần tự - đăng nhập .-- ¿- ¿2 ©E+SxeEE+EE2EEEEEEEEEEEerkerkrrkrree 57 Hình 3.18 Sơ đồ tuần tự - cập nhật thông tin cá nhân.19 Sơ đồ tuần tự - tìm kiếm từ vựng.-----¿- ¿©c+++z++zx+erxezrxrrrecree 58 Hình 3.20 So đồ tuần tự - học từ vựng qua thẻ nhớ.--- 2-2 s2s£+z+zx+zxzsz 58 Hình 3.21 Sơ đồ tuần tự - làm bài kiỂm tra.22 Sơ đồ tuần tự - chơi trò chơi.-------ccc¿c+cc+errrrkerrtrkrrrrrrrrrrrrrrk 59 Hình 3.23 So đồ tuần tự - tăng cấp bậc.24 Sơ đồ tuần tự - thêm từ VỰN.25 Sơ đồ tuần tự - cập nhật thông tin từ vựng.- -- --ccs-csscssessersee 61 Hình 3.26 Hình ảnh thiết kế cơ sở dữ liệu Cloud Firesfore.27 Thiết kế giao điện màn hình khởi đầu.28 Thiết kế giao diện màn hình xác thực người dùng.29 Thiết kế giao diện màn hình trang chủ, tìm kiếm, thử thách .30 Thiết kế giao diện màn hình điều hướng trên thanh bên.31 Thiết kế giao diện màn hình công cụ trên thanh bên .32 Thiết kế giao diện màn hình học từ vựng qua chủ dé, thẻ nhớ.33 Thiết kế giao diện màn hình chi tiết từ vựng, bài kiểm tra, trò chơi.1 Quá trình thực hiện lay dữ liệu từ Cloud Firestore (nguồn: Firebase Cloud Firestore — Fetching Data | by Myrick Chow | The Startup | Medium) .2 Hình anh minh hoạ truy xuất giá trị thông qua Provider (nguồn: Understanding Provider in Diagrams — Part 1: Providing Values | by Joseph T.

Lapp | Flutter Community | Medium) .1 Hình ảnh từ ứng dụng — các màn hình khởi đầu.2 Hình ảnh từ ứng dụng — các màn hình xác thực người dùng.3 Hình anh từ ứng dụng — các màn hình trang chủ, tìm kiếm, thử thach.4 Hình ảnh từ ứng dụng — các màn hình chủ dé, thẻ nhớ, chỉ tiết từ vựng.5 Hình anh từ ứng dụng — các màn hình kiểm tra, trò chơi .6 Hình ảnh từ ứng dụng — các màn hình thanh bên, yêu thích, trợ giup.7 Hình anh từ ứng dụng — các màn hình chatbot, d6i mật khẩu, cài đặt.8 Hình ảnh từ ứng dụng — các màn hình hồ sơ người dùng, chỉnh sửa hồ sơ và DANH MỤC BẢNG Bang 2.1 Các tính năng quan trọng cua Cloud Firestore Database .2 Tinh năng và lợi ich quan trong của Firebase Authentication.3 Tinh năng và lợi ích chính của Firebase Cloud Storage.1 Bang danh sách các actor được sử dụng.2 Bảng danh sách các use-case được sử dụng.- ------cccccs+cssrsex 37 Bảng 3.3 Bảng đặc tả cho use-case đăng nhập. - --- c Sn St tsrsireirerrree 40 Bảng 3.4 Bảng đặc ta cho use-case cập nhật thông tin cá nhân.5 Bang đặc ta cho use-case tìm kiếm từ vựng .6 Bảng đặc ta cho use-case học từ vựng qua thẻ nhớ.7 Bang đặc ta cho use-case làm bài kiém tra.-- 2-2-5 25z2cz+csvzxzez 47 Bảng 3.8 Bảng đặc ta cho use-case chơi trÒ ChƠI.9 Bảng đặc ta cho use-case tăng cấp bậc.10 Bang đặc ta cho use-case thêm từ VUNG.11 Bảng đặc ta cho use-case cập nhật thông tin từ vựng.12 Bảng mô tả dữ liệu người dùng trong cơ sở dit liệu.13 Bang mô ta dit liệu từ vựng của người dùng cụ thé trong cơ sở dit liệu .14 Bang mô tả dữ liệu từ vựng trong cơ sở dữ liệu.15 Bang mô ta dữ liệu chủ dé trong cơ sở dit liệu.16 Bang mô ta dữ liệu nghề nghiệp trong cơ sở dữ liệu.17 Bảng mô tả dir liệu giới tính trong cơ sở dit liệu.18 Bang mô tả dữ liệu trợ giúp trong cơ sở dit liệu.19 Bang mô ta dữ liệu câu hỏi trong cơ sở đữ liệu.20 Bang mô ta dữ liệu cấu hình trong cơ sở dữ liệu.--------5c552 69 TÓM TÁT KHOÁ LUẬN * Tóm tat van đề nghiên cứu Xây dựng một ứng dụng di động nhằm hỗ trợ việc học từ vựng tiếng Anh cho tất cả mọi người. Việc năm vững một lượng từ vựng nhất định của một ngôn ngữ góp một phần cực kỳ quan trọng trong việc tiếp thu ngôn ngữ này. Tuy vậy, việc học từ vựng có thể gặp một số khó khăn do tính chất trừu tượng và mang nặng tính khái niệm, sẽ khiến cho người học dễ chán nản và từ bỏ.

Với sự ra đời của các ứng dụng hồ trợ việc học từ vựng sẽ phân nào giải quyết vân dé nay. s* Các hướng tiếp cận 1. Giao diện người dùng thân thiện: ứng dụng thiết kế với giao điện đơn giản và thân thiện cho người sử dụng. Phông chữ và màu sắc đồng nhất, các biểu tượng minh hoạ đa dạng.

Tuy chỉnh giao điện ứng dụng: ứng dụng cho phép người dùng thay đổi ngôn ngữ mặc định của ứng dụng, thay đôi chủ đề sáng tối. Cung cấp các tính năng: ứng dụng sẽ cung cấp nhiều phương pháp học từ vựng khác nhau cũng như các tính năng hữu ích đi kèm, để phù hợp với sở thích của người dùng. Như tìm kiếm từ vựng, thẻ từ vựng theo chủ đề, lưu trữ từ vựng yêu thích, thông báo nhac nhở, từ vựng mỗi ngày, các bài kiểm tra và trò chơi dùng dé ôn luyện, quản lý tải khoản, bảng xếp hạng, chatbot,. Cung cấp các phản hồi: ứng dụng cung cap chức nang theo dõi tiến độ học tập và đánh giá kết quả sau mỗi bài kiểm tra, xem lại các từ đã làm, giúp người dùng nhận biết những điểm cần cải thiện nhằm tăng khả năng ghi nhớ.

Hệ thống điểm số khuyến khích người dùng học tập.