Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Xây dựng ứng dụng luyện tập kĩ năng đánh máy cho học sinh tiểu học" được thực hiện bởi sinh viên Huỳnh Ngọc Tuyết và Nguyễn Ngọc Bảo Trân thuộc chuyên ngành Sư phạm Tin học, Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Đức Long vào năm 2022.

Lý do chọn đề tài xuất phát từ việc triển khai Chương trình giáo dục phổ thông 2018 theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo, trong đó môn Tin học chuyển từ môn tự chọn thành môn học bắt buộc xuyên suốt từ lớp 3 đến lớp 9. Nội dung rèn luyện kỹ năng gõ bàn phím đúng kỹ thuật bằng mười ngón được quy định là yêu cầu cần đạt trọng tâm ở khối lớp 3 và lớp 4, đóng vai trò nền tảng cho các hoạt động soạn thảo văn bản và khai thác máy tính. Tuy nhiên, chương trình chỉ ban hành chuẩn đầu ra mà không chỉ định phần mềm cụ thể. Tại Việt Nam, nguồn học liệu và ứng dụng chuyên biệt hỗ trợ nội dung này còn hạn chế; người học chủ yếu sử dụng các công cụ quốc tế thiếu hỗ trợ gõ tiếng Việt, xuất hiện nhiều quảng cáo hoặc chỉ thuần túy rèn phản xạ mà thiếu thiết kế sư phạm bài bản.

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

  1. Mục tiêu chung: Nghiên cứu, tìm hiểu các phương pháp dạy học gõ phím mười ngón và vận dụng vào việc giảng dạy cho học sinh cấp tiểu học tại Việt Nam; từ đó xây dựng hệ thống website học tập mang tên Smart Typing hỗ trợ học sinh tự học theo định hướng "Học mà chơi, Chơi mà học".
  2. Mục tiêu theo 4 phân hệ chức năng:
  • Phân hệ 1 (Kết nối tri thức): Xây dựng hệ thống bài học gõ phím mười ngón từ cơ bản đến nâng cao theo các chủ đề bám sát chương trình; thiết kế các hoạt động học tập tích hợp trò chơi; xây dựng cơ chế cấp huy hiệu và hệ thống tự động lưu vết, chấm điểm tiến trình học tập.
  • Phân hệ 2 (Truy tìm kho báu): Xây dựng hệ thống luyện tập kỹ năng đánh máy qua các trò chơi tương tác từ cấp độ ký tự, từ ngữ đến đoạn văn bản; thiết kế huy hiệu khen thưởng; tự động đo đạc tốc độ gõ phím và độ chính xác.
  • Phân hệ 3 (Tranh tài cùng Ong Vàng): Xây dựng hệ thống kiểm tra và các cuộc thi định kỳ có bảng xếp hạng nhằm đánh giá năng lực thực tế của học sinh.
  • Phân hệ 4 (Quà tặng ý nghĩa): Cung cấp hệ thống tin tức, kho tài nguyên tài liệu tham khảo và kênh hỏi đáp trực tuyến giải quyết các thắc mắc của người học.

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là phương pháp dạy học gõ phím mười ngón và kỹ năng đánh máy của học sinh tiểu học. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào chương trình môn Tin học lớp 3 và lớp 4 theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, kết hợp các yêu cầu đọc - viết của môn Tiếng Việt và Tiếng Anh cấp tiểu học nhằm thiết kế ứng dụng web luyện tập tương tác.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của khóa luận được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa các văn bản quy phạm giáo dục, lý thuyết thiết kế trò chơi học tập và phân tích hiện trạng các công cụ đánh máy hiện có:

  • Khung chương trình giáo dục: Tác giả căn cứ vào Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và các chương trình môn học. Môn Tin học được tổ chức xoay quanh ba mạch tri thức cốt lõi gồm Học vấn số hóa phổ thông (DL), Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) và Khoa học máy tính (CS), hướng tới phát triển năng lực thành phần "Ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong học và tự học". Đồng thời, tác giả khảo sát chuẩn cần đạt của môn Tiếng Việt và Tiếng Anh cấp tiểu học để lựa chọn ngữ liệu gõ phím phù hợp với khả năng ngôn ngữ của học sinh.
  • Lý thuyết trò chơi máy tính và trò chơi giáo dục: Khóa luận vận dụng lý thuyết trò chơi với 4 thành phần cơ bản gồm người chơi, chiến lược, thu hoạch và luật chơi. Dựa trên nghiên cứu của Margaret D. Doering, trò chơi giáo dục được định nghĩa là sự phối hợp giữa nội dung giáo dục, nguyên tắc học tập và trò chơi máy tính. Quy trình thiết kế trò chơi học tập được triển khai theo vòng lặp 4 bước: thiết kế, viết kịch bản trò chơi, thử nghiệm và phát hành.

Để xác định định hướng công nghệ, nhóm tác giả tiến hành khảo sát và đánh giá ưu, nhược điểm của 7 ứng dụng và website luyện gõ phím phổ biến:

Tên phần mềm / Website Xuất xứ Bản quyền Hỗ trợ tiếng Việt Đặc điểm chính và hạn chế ghi nhận
Typing.com Hoa Kỳ Miễn phí / Trả phí Không Giao diện thu hút, có cổng quản lý cho giáo viên; xuất hiện quảng cáo ở bản miễn phí.
10FastFingers Đức Miễn phí Có Đơn giản, đo tốc độ nhanh theo 1 phút; chỉ thuần kiểm tra, không có bài học cơ bản.
Sense-Lang Síp Miễn phí Không Gồm 16 bài học miễn phí, có tạo lớp học; giao diện kém thu hút, quảng cáo chen ngang, trò chơi dễ lỗi.
Typing Study Riga Miễn phí Không Cung cấp 15 bài học với nhiều sơ đồ bàn phím; giao diện đơn sơ, thiếu thống kê nhận xét kết quả.
Typing Test Châu Âu Miễn phí Không Giao diện nhiều màu sắc, bàn phím ẩn ký tự; các bài học rời rạc không có tính kết nối liên tục.
Typing Master Châu Âu Trả phí Không Bài tập phong phú, đo tốc độ chính xác; là phần mềm thương mại cài đặt máy tính, chỉ dùng tiếng Anh.
Mario Teaches Typing Hoa Kỳ Miễn phí Không Kết hợp trò chơi Mario kinh điển; cài đặt cục bộ, đồ họa cũ, không hỗ trợ tiếng Việt có dấu.

Từ kết quả khảo sát, tác giả đề xuất phương pháp rèn luyện kỹ năng gõ phím mười ngón theo quy trình 2 giai đoạn:

  • Giai đoạn 1 (Học thuộc bàn phím và phân công ngón tay): Học sinh làm quen với vị trí phím và quy tắc đặt ngón thông qua bài học được thiết kế thành chuỗi 5 hoạt động sư phạm tích cực gồm Khởi động, Khám phá, Làm quen, Luyện tập và Vận dụng.
  • Giai đoạn 2 (Luyện tập kỹ năng đánh máy mười ngón): Học sinh rèn luyện phản xạ và tốc độ thông qua hệ thống trò chơi phân cấp từ mức độ ký tự đơn lẻ, gõ từ ngữ cho đến gõ toàn bộ đoạn văn bản.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống Smart Typing được thiết kế dưới dạng ứng dụng web, định hướng phục vụ đồng thời học sinh, giáo viên, phụ huynh và quản trị viên:

  • Kiến trúc và công nghệ sử dụng: Phía máy chủ sử dụng ngôn ngữ lập trình Python kết hợp web framework Django để xử lý nghiệp vụ, quản lý dữ liệu và điều hướng hệ thống. Phía giao diện người dùng và mô-đun tương tác học tập sử dụng framework Phaser Game để lập trình các trò chơi giáo dục chạy trực tiếp trên trình duyệt web mà không cần cài đặt phần mềm phụ trợ.
  • Yêu cầu chức năng và phi chức năng:
    • Hệ thống chung: Quản lý người dùng, phân quyền đăng nhập, mã hóa mật khẩu, hỗ trợ gõ tiếng Việt, tích hợp giọng đọc nhân tạo và video hướng dẫn trực quan.
    • Phân hệ 1: Tự động lưu vết tiến trình, cộng điểm kinh nghiệm (EXP), mở khóa chủ đề bài học kế tiếp khi đạt yêu cầu, cấp huy hiệu hoàn thành.
    • Phân hệ 2: Tính toán tự động số sao, tốc độ gõ phím và độ chính xác của từng màn chơi trong game, cấp huy hiệu và nâng cấp danh hiệu người học.
    • Phân hệ 3: Tự động chấm điểm bài kiểm tra, ghi nhận kết quả các cuộc thi định kỳ và tự động cập nhật bảng xếp hạng 4 người dẫn đầu (top 4).
    • Phân hệ 4: Quản lý cơ sở dữ liệu tin tức, tài liệu và hệ thống tiếp nhận biểu mẫu hỏi đáp Q&A với yêu cầu thời gian trả kết quả tra cứu không quá 30 giây.
  • Thiết kế dữ liệu và xử lý: Tác giả xây dựng mô hình quan niệm dữ liệu (ERD) và mô hình dữ liệu vật lý (PDM) bao gồm danh mục các bảng lưu trữ thông tin tài khoản, chủ đề bài học, tiến trình học tập, điểm số trò chơi và lịch sử thi đấu. Các kịch bản xử lý nghiệp vụ chính được mô hình hóa bằng sơ đồ hoạt động gồm: đăng ký tài khoản, đăng nhập, khôi phục mật khẩu, xử lý lưu vết tiến trình và thuật toán mở khóa chủ đề học/luyện tập.
  • Kiểm thử và thử nghiệm: Khóa luận xây dựng hệ thống kịch bản thử nghiệm chức năng cho toàn bộ các giao diện trang chủ, bài học, hoạt động học, trò chơi, kiểm tra, thi đấu và liên hệ. Hệ thống đã được đưa vào thử nghiệm thực tế với nhóm người dùng và ghi nhận phiếu đánh giá chất lượng từ các cán bộ, giảng viên Trung tâm Tin học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lý thuyết

Chương 1 hệ thống hóa các căn cứ lý luận phục vụ xây dựng phần mềm. Tác giả phân tích điểm mới của Chương trình giáo dục phổ thông 2018, định vị chuẩn đầu ra của kỹ năng gõ phím trong mạch kiến thức môn Tin học tiểu học cũng như mối liên hệ liên môn với môn Tiếng Việt và Tiếng Anh. Nội dung chương trình bày lý thuyết trò chơi máy tính, các yếu tố tạo nên tính hấp dẫn của trò chơi giáo dục và quy trình 4 bước thiết kế game học tập. Chương này cũng phân tích chi tiết dữ liệu khảo sát 7 phần mềm luyện gõ bàn phím quốc tế và xác lập phương pháp luyện tập 2 giai đoạn làm kim chỉ nam cho thiết kế hệ thống.

Chương 2. Phân tích và thiết kế hệ thống

Chương 2 trình bày toàn bộ quy trình kỹ thuật công nghệ thông tin của dự án. Nội dung bắt đầu bằng bảng đặc tả chi tiết các yêu cầu chức năng nghiệp vụ, chức năng hệ thống và yêu cầu chất lượng cho hệ thống chung cùng 4 phân hệ độc lập. Tác giả công bố sơ đồ ca sử dụng, mô hình đối tượng, mô hình hoạt động và sitemap website. Trong phân hệ 1, tác giả thiết kế 8 chủ đề bài học (chủ đề 1 đến 4 dành cho lớp 3; chủ đề 5 đến 8 dành cho lớp 4) được phân rã thành các hoạt động học cụ thể. Trong phân hệ 2, tác giả chi tiết hóa kịch bản, các màn chơi, nội dung và quy tắc tính số sao cho 6 trò chơi tương tác. Chương này khép lại với mô hình dữ liệu vật lý (PDM), danh sách thuộc tính cơ sở dữ liệu và bản vẽ chi tiết các giao diện người dùng.

Chương 3. Cài đặt và thử nghiệm

Chương 3 trình bày việc hiện thực hóa các mô hình thiết kế trên môi trường lập trình thực tế. Tác giả công bố các màn hình chức năng đã hoàn thiện của website Smart Typing bao gồm trang chủ, màn hình bài học, màn hình các hoạt động tương tác, các giao diện trò chơi luyện gõ bằng Phaser Game, giao diện kiểm tra tốc độ đánh máy và trang xếp hạng cuộc thi. Chương này lập bảng danh sách người dùng thử nghiệm, tiến hành chạy thử nghiệm hệ thống theo các kịch bản định trước và ghi nhận kết quả phản hồi chuyên môn qua phiếu nhận xét sản phẩm.

Chương 4. Kết luận và hướng phát triển

Chương 4 tổng kết mức độ hoàn thành so với mục tiêu đề ra ban đầu, khẳng định khả năng ứng dụng thực tế của website Smart Typing trong việc hỗ trợ dạy và học môn Tin học cấp tiểu học. Đồng thời, tác giả chỉ ra các điểm cần hoàn thiện và phác thảo các hướng mở rộng kỹ thuật cho hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành các kết quả cụ thể theo đúng mục tiêu đặt ra:

  • Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống website Smart Typing tích hợp 4 phân hệ chức năng: Phân hệ 1 (Kết nối tri thức), Phân hệ 2 (Truy tìm kho báu), Phân hệ 3 (Tranh tài cùng Ong Vàng) và Phân hệ 4 (Quà tặng ý nghĩa).
  • Thiết kế hệ thống 8 chủ đề bài học bám sát chuẩn kiến thức Chương trình giáo dục phổ thông 2018: phân bổ từ chủ đề 1 đến chủ đề 4 cho học sinh lớp 3, từ chủ đề 5 đến chủ đề 8 cho học sinh lớp 4. Mỗi bài học được cấu trúc thành các hoạt động sư phạm tuần tự gồm Giới thiệu, Làm quen, Thử tài trí nhớ, Giải mã bàn phím và Vui gõ phím.
  • Thiết kế và cài đặt thành công 6 trò chơi luyện tập tương tác bằng framework Phaser Game gồm: Ong Vàng Bắn Bong Bóng, Ong Vàng Bay Tìm Mật, Ong Vàng Chơi Gắp Thú, Ong Vàng Vui Giải Đố, Ong Vàng Tập Viết Văn cùng trò chơi luyện ký tự cơ bản. Mỗi trò chơi đều có hệ thống màn chơi phân cấp, kịch bản rõ ràng và cơ chế tính số sao dựa trên độ chính xác và thời gian gõ.
  • Triển khai mô-đun kiểm tra và thi đấu có chức năng tùy chọn thời gian hoặc văn bản, tích hợp cơ chế xếp hạng tự động hiển thị 4 vị trí dẫn đầu (top 4).
  • Về mặt sư phạm, công trình đóng góp một giải pháp phần mềm chuyên biệt của Việt Nam hỗ trợ học sinh tiểu học luyện gõ mười ngón có dấu, khắc phục nhược điểm của các công cụ nước ngoài vốn thiếu giáo trình tiếng Việt chuẩn mực.
  • Về mặt kỹ thuật, khóa luận kết hợp hiệu quả web framework Django và thư viện đồ họa game web Phaser Game, tạo ra môi trường học tập trực quan chạy trực tiếp trên trình duyệt, có hỗ trợ video clip và âm thanh giọng đọc nhân tạo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài được ghi nhận dựa trên phạm vi nghiên cứu và nội dung văn bản:

  • Phạm vi nội dung bài học mới chỉ tập trung phục vụ học sinh tiểu học ở khối lớp 3 và lớp 4 theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, chưa mở rộng cho các khối lớp lớn hơn.
  • Quá trình thử nghiệm thực tế chủ yếu mới dừng lại ở phạm vi người dùng thử nghiệm nội bộ và lấy ý kiến đánh giá từ các chuyên gia, giảng viên tại Trung tâm Tin học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, chưa tổ chức triển khai thực nghiệm diện rộng tại các trường tiểu học.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả xác định gồm:

  • Tiếp tục mở rộng và phát triển thêm các chủ đề bài học, dạng bài luyện tập và trò chơi mới để phục vụ nhiều đối tượng học sinh khác nhau.
  • Nâng cấp các tính năng hỗ trợ giảng dạy trực tuyến dành cho giáo viên, nâng cao chất lượng kho học liệu và tối ưu hóa hệ thống kiểm tra đánh giá trên nền tảng web.

Giá trị tham khảo

Khóa luận tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng sau:

  • Giáo viên Tin học cấp tiểu học: Có thể tham khảo cấu trúc 5 hoạt động sư phạm (Khởi động, Khám phá, Làm quen, Luyện tập, Vận dụng) và hệ thống trò chơi giáo dục trong khóa luận để tổ chức các tiết dạy thực hành gõ phím mười ngón cho học sinh lớp 3 và lớp 4.
  • Sinh viên ngành Sư phạm Tin học và Công nghệ Thông tin: Tài liệu là mẫu tham khảo hoàn chỉnh về quy trình phân tích, thiết kế hệ thống giáo dục từ việc đặc tả yêu cầu, xây dựng mô hình dữ liệu (ERD, PDM), vẽ sơ đồ hoạt động đến cách thức tích hợp framework Phaser Game vào nền tảng web Django.
  • Phụ huynh và học sinh tiểu học: Ứng dụng cung cấp môi trường luyện gõ phím tiếng Việt trực quan, an toàn, không chứa quảng cáo thương mại và có lộ trình học tập rõ ràng.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống Smart Typing được xây dựng bằng những công nghệ và ngôn ngữ lập trình nào?

Hệ thống được phát triển dưới dạng website sử dụng ngôn ngữ lập trình Python kết hợp web framework Django để xử lý phía máy chủ và quản trị cơ sở dữ liệu. Phần đồ họa và tương tác của các trò chơi giáo dục được lập trình bằng framework Phaser Game chạy trực tiếp trên trình duyệt.

2. Các bài học trong Phân hệ 1 được phân chia cho các khối lớp như thế nào?

Phân hệ 1 (Kết nối tri thức) được chia thành 8 chủ đề bài học bám sát Chương trình giáo dục phổ thông môn Tin học 2018: các chủ đề từ 1 đến 4 được thiết kế phù hợp với học sinh khối lớp 3, và các chủ đề từ 5 đến 8 được thiết kế phù hợp với học sinh khối lớp 4.

3. Hệ thống có những trò chơi luyện tập cụ thể nào trong Phân hệ 2?

Khóa luận thiết kế và xây dựng 6 trò chơi luyện tập tương tác mang hình tượng Ong Vàng gồm: Trò chơi 1 (luyện gõ ký tự), Trò chơi 2 (Ong Vàng Bắn Bong Bóng), Trò chơi 3 (Ong Vàng Bay Tìm Mật), Trò chơi 4 (Ong Vàng Chơi Gắp Thú), Trò chơi 5 (Ong Vàng Vui Giải Đố) và Trò chơi 6 (Ong Vàng Tập Viết Văn).

4. Cơ chế khen thưởng và ghi nhận tiến độ học tập trên Smart Typing hoạt động ra sao?

Hệ thống tích hợp chức năng tự động lưu vết tiến trình học và luyện tập, tính tỷ lệ phần trăm hoàn thành, cộng điểm kinh nghiệm (EXP), cấp huy hiệu khi học sinh hoàn thành xong một chủ đề hoặc một trò chơi, tự động nâng cấp danh hiệu khi tích lũy đủ điểm và tự động mở khóa chủ đề học tiếp theo khi người học đạt yêu cầu.

5. Những đơn vị và chuyên gia nào đã tham gia trải nghiệm và đóng góp ý kiến cho hệ thống?

Hệ thống Smart Typing đã được trải nghiệm, đánh giá và đóng góp ý kiến hoàn thiện bởi thầy Trần Đức Thuận, cô Huỳnh Phạm Thanh Trúc cùng các thầy cô và chuyên viên tại Trung tâm Tin học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Xây dựng ứng dụng luyện tập kĩ năng đánh máy cho học sinh tiểu học" của sinh viên Huỳnh Ngọc Tuyết và Nguyễn Ngọc Bảo Trân đã giải quyết thành công bài toán chuyển đổi số nội dung rèn luyện thao tác gõ phím mười ngón cho học sinh lớp 3 và lớp 4 theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Thông qua việc kết hợp nền tảng Django và thư viện Phaser Game, nhóm tác giả đã xây dựng hoàn chỉnh hệ thống website Smart Typing gồm 4 phân hệ với 8 chủ đề bài học và 6 trò chơi tương tác thuần Việt. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng cao cho giáo viên Tin học tiểu học cũng như sinh viên chuyên ngành Sư phạm Tin học trong thiết kế phần mềm giáo dục.