Xây Dựng Website Dạy Học Trực Tuyến Các Môn Công Nghệ Thông Tin

Khám phá đề tài xây dựng website dạy học trực tuyến cho các môn công nghệ thông tin, nâng cao trải nghiệm học tập hiệu quả và tiện lợi.

• Tác giả: Lương Văn Trường
• Người hướng dẫn: ThS. Phạm Thị Thuận
• Trường học: Đại học Công nghệ Giao thông vận tải
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Xây Dựng Website Dạy Học Trực Tuyến Các Môn Công Nghệ Thông Tin
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: Lý do chọn đề tài
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Giới hạn và phạm vi của đề tài
• 1.3. Kết quả dự kiến đạt được
• 2. KIẾN THỨC NỀN TẢNG
• 2.1. Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin
• 2.2. Cơ sở dữ liệu
• 2.3. Công cụ sử dụng
• 2.3.1. NodeJS
• 2.3.2. ReactJS
• 2.3.3. API
• 2.3.4. Redux
• 2.3.5. Phần mềm hỗ trợ phân tích thiết kế IBM Rational Rose
• 2.3.6. SQL Server
• 2.3.7. Stored Procedure
• 2.3.8. UML
• 3. PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Khảo sát hệ thống và đặc tả nghiệp vụ
• 3.1.1. Thực trạng hiện nay
• 3.1.2. Giới thiệu đơn vị khảo sát
• 3.1.3. Danh mục các khóa học công nghệ thông tin của website
• 3.1.4. Các nghiệp vụ chính của của website
• 3.1.5. Đánh giá chung về sự khác biệt dạy học online và dạy học truyền thống
• 3.1.6. Hình thức khảo sát
• 3.1.7. Đối tượng khảo sát
• 3.1.8. Mô tả bài toán
• 3.1.9. Xác định các thành phần có của hệ thống
• 3.1.10. Phân tích, xác định các tác nhân của hệ thống
• 3.1.11. Biểu đồ use-case
• 3.1.12. Đặc tả các use case
• 3.1.13. Biểu đồ hoạt động
• 3.1.14. Biểu đồ trình tự
• 3.1.15. Biểu đồ trạng thái
• 3.2. Thiết kế về cơ sở dữ liệu
• 3.3. Thiết kế các module chương trình chính. Website dạy học
• 3.3.1. Thiết kế giao diện chương trình
• 3.3.1.1. Giao diện trang website dạy học
• 3.3.1.2. Giao diện trang quản lý
• 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH
• 4.1. Thu thập dữ liệu, xây dựng cơ sở dữ liệu vật lý
• 4.2. Viết code cho các module chương trình chính
• 4.2.1. Code Module trang chủ
• 4.2.2. Code Module trang danh sách khóa học
• 4.2.3. Code Module trang chi tiết khóa học
• 4.2.4. Code Module trang bài học
• 4.2.5. Code Module trang quản lý người dùng
• 4.2.6. Code Module trang quản lý khóa học
• 4.3. Kiểm thử và đánh giá chương trình
• 4.3.1. Kiểm thử module đăng ký khóa học
• 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Kết quả đạt được
• 5.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xây Dựng Website Dạy Học Trực Tuyến

Trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, việc xây dựng website dạy học trực tuyến các môn công nghệ thông tin trở thành một xu hướng tất yếu. Hình thức này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn mang lại hiệu quả học tập cao hơn cho học viên. Các nền tảng học trực tuyến đang ngày càng trở nên phổ biến, đáp ứng nhu cầu học tập của đông đảo học sinh, sinh viên.

1.1. Lợi Ích Của Học Trực Tuyến

Học trực tuyến mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm thời gian, chi phí và tạo điều kiện cho học viên tiếp cận kiến thức một cách linh hoạt. Học viên có thể học mọi lúc, mọi nơi mà không bị ràng buộc bởi không gian và thời gian.

1.2. Xu Hướng Phát Triển Website Giáo Dục

Xu hướng phát triển website giáo dục đang gia tăng, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Các nền tảng học trực tuyến không chỉ cung cấp kiến thức mà còn tạo ra môi trường tương tác giữa giảng viên và học viên.

II. Thách Thức Trong Việc Xây Dựng Website Dạy Học Trực Tuyến

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc xây dựng website dạy học trực tuyến cũng gặp phải không ít thách thức. Các vấn đề như chất lượng nội dung, khả năng tương tác và quản lý học viên là những yếu tố cần được chú trọng.

2.1. Chất Lượng Nội Dung Học Tập

Chất lượng nội dung là yếu tố quyết định đến sự thành công của website dạy học. Nội dung cần phải được cập nhật thường xuyên và phù hợp với nhu cầu học tập của học viên.

2.2. Khả Năng Tương Tác Giữa Giảng Viên Và Học Viên

Khả năng tương tác giữa giảng viên và học viên là rất quan trọng. Cần có các công cụ hỗ trợ như diễn đàn thảo luận, video call để tạo điều kiện cho việc trao đổi thông tin.

III. Phương Pháp Xây Dựng Website Dạy Học Trực Tuyến Hiệu Quả

Để xây dựng một website dạy học trực tuyến hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ hiện đại. Việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình và công cụ phát triển phù hợp là rất quan trọng.

3.1. Ngôn Ngữ Lập Trình Phù Hợp

Sử dụng Node.js và React.js là lựa chọn tối ưu cho việc phát triển website dạy học. Node.js giúp xử lý backend hiệu quả, trong khi React.js hỗ trợ xây dựng giao diện người dùng thân thiện.

3.2. Thiết Kế Giao Diện Thân Thiện

Giao diện website cần được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng để học viên có thể dễ dàng tìm kiếm và truy cập vào các khóa học.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Website Dạy Học Trực Tuyến

Website dạy học trực tuyến không chỉ là nơi cung cấp kiến thức mà còn là môi trường để học viên thực hành và áp dụng những gì đã học. Các khóa học trực tuyến giúp học viên phát triển kỹ năng và kiến thức một cách hiệu quả.

4.1. Khóa Học Công Nghệ Thông Tin

Các khóa học về công nghệ thông tin trên website giúp học viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết để phát triển trong lĩnh vực này.

4.2. Tương Tác Và Phản Hồi Từ Học Viên

Hệ thống cần có chức năng cho phép học viên gửi phản hồi và đánh giá về khóa học, từ đó giúp cải thiện chất lượng giảng dạy.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Website Dạy Học Trực Tuyến

Tương lai của website dạy học trực tuyến rất hứa hẹn với sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ giúp nâng cao chất lượng giáo dục và mở rộng cơ hội học tập cho mọi người.

5.1. Xu Hướng Công Nghệ Trong Giáo Dục

Công nghệ như trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ được tích hợp vào các nền tảng học trực tuyến, giúp cá nhân hóa trải nghiệm học tập cho từng học viên.

5.2. Tăng Cường Tương Tác Trong Học Tập

Tương lai sẽ chứng kiến sự gia tăng trong việc sử dụng các công cụ tương tác như video trực tiếp và thảo luận nhóm, tạo ra môi trường học tập năng động hơn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ thông tin và mạng Internet phát triển, máy tính trở thành công cụ hỗ trợ cho việc lưu trữ, phân tích và xử lý thông tin trong quản lý và đời sống. Trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo, dạy học trực tuyến (online) trở thành hình thức đào tạo phổ biến, thu hút số lượng lớn người học tham gia, đặc biệt là giới trẻ. Phương thức này cho phép người học chủ động tìm tòi kiến thức, tiết kiệm thời gian, công sức và bù đắp các giới hạn về thời lượng, nội dung mà các cơ sở đào tạo truyền thống chưa đáp ứng toàn diện.

Tuy nhiên, thực tế đào tạo ngành công nghệ thông tin cho thấy vẫn còn bộ phận sinh viên chưa có ý thức chủ động đào sâu nghiên cứu. Xuất phát từ thực trạng đó, đồ án tốt nghiệp với đề tài "Xây dựng website dạy học trực tuyến các môn CNTT" được sinh viên Lương Văn Trường (lớp 67DCHT21, chuyên ngành Hệ thống thông tin, Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Phạm Thị Thuận vào năm 2020. Mục tiêu nghiên cứu nhằm tạo lập môi trường học tập số hóa chuyên biệt cho các môn học công nghệ thông tin.

Mục tiêu cụ thể của đồ án được xác định gồm 2 nhiệm vụ:

1. Xây dựng, thiết kế website dạy học trực tuyến các môn công nghệ thông tin.
2. Triển khai và cài đặt chương trình trong thực tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn như sau:

• Đối tượng nghiên cứu: Công tác quản lý, quy trình vận hành hệ thống dạy học trực tuyến và các nghiệp vụ tương tác giữa người học, giảng viên và người quản lý.
• Phạm vi công nghệ: Hệ thống được xây dựng bằng ngôn ngữ Node.js kết hợp giao diện lập trình ứng dụng (API) cho phía máy chủ (back-end), React.js kết hợp Redux cho giao diện người dùng (front-end), và cơ sở dữ liệu quan hệ Microsoft SQL Server.
• Địa bàn và đối tượng khảo sát thực tế: Sinh viên đang theo học tại Trường Đại học FPT (địa chỉ tại Khu Giáo dục và Đào tạo, Khu Công nghệ cao Hòa Lạc, Km29 Đại lộ Thăng Long, Thạch Thất, Hà Nội), khảo sát ngày 15/01/2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ áp dụng

Đồ án vận dụng hệ thống lý thuyết về phân tích thiết kế hệ thống thông tin hướng đối tượng và cơ sở dữ liệu quan hệ, với các công nghệ và công cụ được xác định cụ thể:

• Phân tích và thiết kế hệ thống hướng đối tượng: Ứng dụng ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML (Unified Modeling Language) nhằm đặc tả, trực quan hóa và lập tài liệu hệ thống. Đồ án sử dụng phần mềm IBM Rational Rose (khảo sát các phiên bản Rose Modeler, Rose Professional, Rose Enterprise) để xây dựng hệ thống biểu đồ ca sử dụng (Use Case), biểu đồ hoạt động (Activity), biểu đồ trình tự (Sequence) và biểu đồ trạng thái (State).
• Môi trường thực thi phía máy chủ (Back-end): Sử dụng Node.js phát triển trên nền tảng V8 JavaScript Engine của Google Chrome, hỗ trợ xử lý đa nền tảng (Windows, Linux, OS X) với khả năng xử lý giao tiếp thời gian thực giữa máy khách và máy chủ. Kết nối dữ liệu thông qua kiến trúc Web API.
• Thư viện giao diện phía máy khách (Front-end): Sử dụng React.js (thư viện mã nguồn mở xây dựng ứng dụng trang đơn - Single Page Application do Jordan Walke tại Facebook phát triển) kết hợp cú pháp mở rộng JSX và thư viện quản lý trạng thái tập trung Redux (xây dựng dựa trên kiến trúc Flux).
• Hệ quản trị cơ sở dữ liệu: Microsoft SQL Server (MS SQL Server) với việc ứng dụng Stored Procedure (thủ tục lưu trữ) nhằm biên dịch sẵn và lưu vào bộ nhớ đệm (plan cache), tối ưu hóa tốc độ truy vấn và nâng cao tính bảo mật dữ liệu.
• Mô hình kiến trúc tổng thể: Ứng dụng mô hình thiết kế phần mềm MVC (Model - View - Controller).

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

Tác giả áp dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật và thu thập dữ liệu thực tế:

• Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu chuyên ngành về phân tích thiết kế hệ thống, công nghệ web và cơ sở dữ liệu.
• Phương pháp khảo sát thực tế bao gồm ba hình thức: phỏng vấn trực tiếp, quan sát hiện trường và nghiên cứu tài liệu.
• Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua phỏng vấn trực tiếp sinh viên Trường Đại học FPT vào ngày 15/01/2020 (các đối tượng được ghi nhận gồm sinh viên Lương Hoàng Hà và sinh viên Nguyễn Văn Nam) nhằm đánh giá nhu cầu về thời lượng bài giảng, thiết bị học tập và các khó khăn trong tương tác trực tuyến.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo kiến trúc ứng dụng web nhiều tầng tách biệt giữa tầng hiển thị (Front-end) và tầng logic nghiệp vụ, dữ liệu (Back-end).

[Trình duyệt Web (Client)]
       |  (Giao thức HTTP/HTTPS)
       v
[Front-end: React.js + Redux]
       |  (Giao tiếp qua REST API)
       v
[Back-end: Node.js (Runtime V8)]
       |  (Truy vấn SQL / Stored Procedures)
       v
[Cơ sở dữ liệu: Microsoft SQL Server]

Thiết kế dữ liệu và các phân hệ chức năng

Cơ sở dữ liệu vật lý được tổ chức trên MS SQL Server gồm các bảng thực thể chính: User_Account (tài khoản người dùng), User_Profile (hồ sơ thông tin chi tiết), Google_Account (thông tin xác thực qua tài khoản Google) và Courses_Contents (nội dung khóa học và bài học).

Hệ thống phục vụ 3 nhóm tác nhân chính với các phân hệ chức năng rõ ràng:

• Phân hệ Học viên: Đăng nhập qua tài khoản Google, tìm kiếm khóa học thuộc các chuyên ngành CNTT (Lập trình C#, C++, Android, Java, PHP, Front-end, Phân tích thiết kế), xem video bài giảng (thời lượng thiết kế không quá 1 giờ mỗi bài), tải tài liệu học tập, gửi đánh giá khóa học theo thang điểm 5, tham gia thảo luận/bình luận, tương tác thích/hủy thích (like/unlike), theo dõi giảng viên (follow/unfollow) để nhận thông báo, gửi câu hỏi thắc mắc tới ban quản trị.
• Phân hệ Giảng viên: Đăng ký trở thành giảng viên, khởi tạo và cập nhật thông tin khóa học, đăng tải và chỉnh sửa video bài học, tiếp nhận và giải đáp thắc mắc của học viên, theo dõi số lượt xem và đánh giá của khóa học phụ trách.
• Phân hệ Quản trị hệ thống và Quản lý: Phê duyệt yêu cầu đăng ký làm giảng viên, kiểm duyệt nội dung khóa học và bài học mới trước khi công khai, quản lý tài khoản người dùng, kiểm duyệt và chặn các bình luận vi phạm, tiếp nhận và phản hồi ý kiến thắc mắc, tạo báo cáo thống kê lượt xem, lượt đăng ký, đánh giá khóa học và kết xuất dữ liệu báo cáo ra tệp định dạng Excel hoặc PDF.

Kiểm thử và đánh giá chương trình

Quy trình kiểm thử được tác giả thiết lập trên dữ liệu thử nghiệm cụ thể. Trọng tâm kiểm thử chức năng tập trung vào module Đăng ký khóa học, bao gồm việc chuẩn bị bộ dữ liệu kiểm thử, thực hiện kịch bản kiểm thử chương trình và vận hành quá trình kiểm thử tự động nhằm xác nhận tính chính xác của các ràng buộc nghiệp vụ và luồng dữ liệu.

Nội dung chính theo từng chương

Bố cục khóa luận được trình bày trong 95 trang tài liệu, gồm 5 chương chuyên môn cùng hệ thống danh mục và tài liệu tham khảo:

Chương 1. Giới thiệu tổng quan đề tài

Chương mở đầu tập trung luận giải tính cấp thiết của việc xây dựng hệ thống dạy học trực tuyến trong thời đại Internet. Tác giả chỉ rõ khoảng trống giữa nhu cầu đào tạo thực tiễn và khả năng đáp ứng của trường lớp truyền thống đối với sinh viên ngành CNTT. Chương này xác định rõ mục tiêu nghiên cứu, giới hạn phạm vi đề tài vào việc phân tích, thiết kế và cài đặt website dạy học các môn CNTT bằng bộ công cụ Node.js, React.js và SQL Server, đồng thời đưa ra dự kiến các kết quả cần đạt về giao diện, tính năng và báo cáo tốt nghiệp.

Chương 2. Kiến thức nền tảng

Chương 2 cung cấp hệ thống cơ sở lý thuyết phục vụ việc xây dựng ứng dụng. Tác giả định nghĩa vai trò của phân tích thiết kế hệ thống thông tin (nhấn mạnh tính tái sử dụng của các đối tượng) và cơ sở dữ liệu quan hệ (khắc phục nhược điểm trùng lặp, đảm bảo toàn vẹn dữ liệu so với hệ thống tập tin truyền thống). Nội dung chương đi sâu giới thiệu cơ chế vận hành của Node.js, kiến trúc React.js với cú pháp JSX và tính năng single-page-app, thư viện quản lý trạng thái Redux theo kiến trúc Flux, giao diện lập trình ứng dụng Web API, hệ quản trị MS SQL Server cùng vai trò của Stored Procedure trong việc tối ưu bộ nhớ đệm (plan cache). Bên cạnh đó, chương giới thiệu ngôn ngữ mô hình hóa UML (liệt kê 9 loại biểu đồ chính) và phần mềm hỗ trợ mô hình hóa IBM Rational Rose cùng các phiên bản phân phối.

Chương 3. Phân tích và thiết kế hệ thống

Đây là chương nội dung chiếm dung lượng lớn nhất của đồ án, bắt đầu bằng việc khảo sát thực trạng và so sánh toàn diện giữa dạy học truyền thống và dạy học trực tuyến.

Tiêu chí	Dạy học truyền thống	Dạy học online
Phạm vi, quy mô, thời gian	Giới hạn trong lớp học; giới hạn số lượng học viên; thời gian học cố định.	Học mọi nơi, trên mọi thiết bị; không giới hạn số lượng và địa điểm học viên; thời gian linh hoạt, tự điều tiết.
Chi phí	Chịu chi phí phòng học và chi phí di chuyển đến địa điểm học.	Không tốn chi phí di chuyển và địa điểm, chỉ chịu chi phí phương tiện và thiết bị học tập.
Chia sẻ tài liệu, nội dung	Nghỉ học sẽ mất kiến thức, khó kiểm soát lại nội dung giảng dạy trên lớp.	Người học chủ động chọn nội dung, học lại nhiều lần; tài liệu được kiểm soát, công khai, dễ tìm kiếm.
Trao đổi, thảo luận (tương tác)	Tương tác trực tiếp, phản hồi ngay nhưng giới hạn người tham gia và thời gian tại lớp.	Thảo luận qua Internet; không giới hạn người tham gia, thời gian, không gian; nội dung được lưu trữ, theo dõi lại mọi lúc.

Tác giả công bố dữ liệu phỏng vấn bán cấu trúc thực hiện ngày 15/01/2020 tại Đại học FPT Hòa Lạc với 2 sinh viên:

Đối tượng	Câu hỏi phỏng vấn	Phản hồi của sinh viên	Ghi chú
Lương Hoàng Hà	1. Có học online trên mạng không? 2. Thời gian một bài học online bao lâu là phù hợp? 3. Thời gian học online trung bình mỗi ngày? 4. Nội dung khóa học online có đáp ứng nhu cầu? 5. Có thường xuyên trao đổi với thành viên khác?	1. Có. 2. 20 - 30 phút. 3. 1 tiếng. 4. Thường là có, tùy theo nhu cầu tìm hiểu cá nhân. 5. Có.	Khảo sát nhu cầu cơ bản về thời lượng và tính tương tác.
Nguyễn Văn Nam	1. Bất cập gây khó khăn khi học online? 2. Chương trình học CNTT có đáp ứng công việc? 3. Đề xuất cải tiến tính năng? 4. Thiết bị học online nhiều nhất? 5. Có bỏ học giữa chừng khi khóa học không đạt chất lượng?	1. Khó trao đổi trực tiếp với giáo viên. 2. Có. 3. Thêm tính năng Live stream để hỏi trực tiếp. 4. PC và Mobile. 5. Có (khi không đáp ứng nhu cầu).	Khảo sát hạn chế tương tác và thiết bị truy cập.

Từ kết quả khảo sát, tác giả mô tả bài toán, xác định các tác nhân và xây dựng hệ thống biểu đồ ca sử dụng:

• Biểu đồ use-case tổng quát và 14 biểu đồ ca sử dụng chi tiết: Đăng nhập, Đăng ký giảng viên, Đánh giá khóa học, Hỏi đáp/thắc mắc, Quản lý khóa học, Quản lý bài học, Quản lý danh mục khóa học, Quản lý giảng viên, Quản lý học viên, Quản lý thảo luận, Quản lý ý kiến người dùng, Thảo luận khóa học, Thống kê, Xem nội dung khóa học.
• Xây dựng 14 bảng đặc tả ca sử dụng chi tiết tương ứng, thể hiện tác nhân, mục đích, điều kiện tiên quyết (yêu cầu đăng nhập tài khoản Google), luồng sự kiện chính và các trường hợp ngoại lệ.
• Thiết lập hệ thống biểu đồ hoạt động (Activity Diagram), biểu đồ trình tự (Sequence Diagram) và biểu đồ trạng thái (State Diagram) cho các quy trình nghiệp vụ: Đăng ký giảng viên, Đăng nhập, Hỏi đáp thắc mắc, Quản lý danh mục, Quản lý giảng viên, Thêm mới khóa học, Xem video bài học và Đăng ký thành viên.
• Thiết kế cơ sở dữ liệu và thiết kế chi tiết giao diện người dùng (gồm trang chủ, đăng nhập, danh sách khóa học, chi tiết khóa học, nội dung bài học, trang cá nhân) cùng giao diện quản trị (dashboard quản trị, quản lý người dùng, quản lý danh mục, khóa học, bài học, bình luận, tương tác và thống kê).

Chương 4. Xây dựng chương trình

Nội dung chương trình bày quá trình hiện thực hóa thiết kế thành phần mềm:

• Thu thập dữ liệu và khởi tạo cơ sở dữ liệu vật lý trên MS SQL Server.
• Viết mã nguồn cho các module chương trình chính: Module trang chủ, Module danh sách khóa học, Module trang chi tiết khóa học, Module hiển thị bài học, Module quản lý người dùng, Module quản lý khóa học.
• Thực hiện công tác kiểm thử và đánh giá chương trình: Thiết lập dữ liệu kiểm thử, tiến hành kiểm thử thực tế và chạy quy trình tự động kiểm thử chương trình tập trung vào module Đăng ký khóa học (được minh chứng tại trang 90-92 của đồ án).

Chương 5. Kết luận và hướng phát triển

Chương tổng kết các hạng mục đã hoàn thành của đồ án bao gồm việc làm chủ quy trình phân tích thiết kế, xây dựng thành công giao diện và các chức năng của website theo thiết kế, bảo đảm sự tương tác giữa học viên, giảng viên và quản trị viên. Đồng thời, tác giả trình bày các định hướng phát triển nhằm nâng cấp hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật và dữ liệu cụ thể

• Thiết lập đầy đủ mô hình phân tích thiết kế hệ thống thông tin cho website dạy học trực tuyến gồm 14 ca sử dụng nghiệp vụ được đặc tả chi tiết kèm theo hệ thống biểu đồ UML hoàn chỉnh (biểu đồ use-case, hoạt động, trình tự, trạng thái).
• Xây dựng thành công hệ thống phần mềm website dạy học trực tuyến với cấu trúc cơ sở dữ liệu vật lý chuẩn hóa (gồm các bảng User_Account, User_Profile, Google_Account, Courses_Contents), tích hợp cơ chế xác thực qua tài khoản Google và quản lý phiên làm việc thông qua cookie.
• Hoàn thiện các module chức năng phía người dùng (học viên, giảng viên) và phân hệ quản trị (dashboard, quản lý danh mục, khóa học, bài học, bình luận, tương tác, báo cáo thống kê xuất file Excel/PDF).
• Ghi nhận và phân tích dữ liệu thực tế từ cuộc khảo sát ngày 15/01/2020 tại Đại học FPT, làm cơ sở định hình các yêu cầu phi chức năng (bài giảng dưới 60 phút, tối ưu hiển thị trên PC và thiết bị di động).

Đóng góp của đề tài

• Đóng góp thực tiễn: Cung cấp giải pháp phần mềm cụ thể hỗ trợ việc tự học và trao đổi kiến thức chuyên ngành công nghệ thông tin cho sinh viên, đồng thời giải quyết bài toán quản trị khóa học, bài học và tương tác học tập trực tuyến.
• Đóng góp phương pháp: Đồ án là tài liệu áp dụng bài bản quy trình phân tích và thiết kế hệ thống hướng đối tượng thông qua công cụ IBM Rational Rose, kết hợp thực thi trên ngăn xếp công nghệ hiện đại (Node.js, React.js, Redux, MS SQL Server).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

• Dữ liệu khảo sát thực tế còn hạn chế về quy mô mẫu, mới chỉ thực hiện phỏng vấn bán cấu trúc trên một số sinh viên tại một đơn vị đào tạo (Trường Đại học FPT Hòa Lạc).
• Nội dung kiểm thử phần mềm được trình bày trong đồ án mới chỉ tập trung chuyên sâu vào module Đăng ký khóa học và kiểm thử tự động module này, chưa bao quát toàn bộ các ca kiểm thử hồi quy trên tất cả các phân hệ.
• Hệ thống chưa hỗ trợ chức năng tương tác trực tiếp theo thời gian thực dạng phát hình trực tiếp (live stream) giữa giảng viên và người học như yêu cầu ghi nhận từ kết quả khảo sát thực tế.

Hướng phát triển của đề tài

• Nghiên cứu tích hợp tính năng phát hình trực tiếp (live stream) để hỗ trợ học viên và giảng viên tương tác, giải đáp thắc mắc trực tiếp trong quá trình giảng dạy.
• Hoàn thiện và nâng cấp các thuật toán thống kê, báo cáo quản trị và mở rộng khả năng kiểm thử tự động cho toàn bộ các module chức năng.
• Bổ sung nội dung và số lượng khóa học chuyên sâu thuộc nhiều lĩnh vực công nghệ thông tin khác nhau.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho các đối tượng sau:

• Sinh viên ngành Hệ thống thông tin và Công nghệ thông tin: Tài liệu là mẫu tham khảo trực quan về cấu trúc một đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh từ khâu khảo sát thực tế, mô hình hóa phân tích nghiệp vụ đến lập trình và kiểm thử.
• Người nghiên cứu và xây dựng ứng dụng web: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về việc kết hợp ngăn xếp công nghệ Node.js (Web API) ở phía máy chủ với React.js và Redux ở phía máy khách, kết nối cơ sở dữ liệu quan hệ Microsoft SQL Server.
• Phần đáng tham khảo nhất trong văn bản: Chương 3 với hệ thống 14 bảng đặc tả ca sử dụng chi tiết, phân định rõ luồng sự kiện chính, điều kiện tiên quyết và các ngoại lệ xử lý hệ thống, cùng bảng so sánh chi tiết giữa mô hình dạy học truyền thống và dạy học trực tuyến.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng ngăn xếp công nghệ (tech stack) cụ thể nào để phát triển?

Website được phát triển dựa trên các công nghệ được tác giả nêu rõ:

• Phía máy chủ (Back-end): Node.js xây dựng trên nền tảng V8 JavaScript Engine, cung cấp Web API để xử lý logic và tương tác thời gian thực.
• Phía máy khách (Front-end): Thư viện React.js hỗ trợ xây dựng ứng dụng trang đơn (single-page-app) kết hợp cú pháp JSX và thư viện Redux để quản lý lớp trạng thái ứng dụng.
• Cơ sở dữ liệu: Microsoft SQL Server, ứng dụng các thủ tục lưu trữ (Stored Procedure) để tối ưu hóa bộ nhớ đệm (plan cache) và truy vấn.
• Công cụ mô hình hóa: Ngôn ngữ UML và phần mềm IBM Rational Rose.

2. Hoạt động khảo sát thực tế của đề tài được thực hiện như thế nào và đem lại thông tin gì?

Tác giả tiến hành khảo sát vào ngày 15/01/2020 tại Trường Đại học FPT (Khu Công nghệ cao Hòa Lạc, Hà Nội) bằng phương pháp phỏng vấn trực tiếp, quan sát hiện trường và nghiên cứu tài liệu. Kết quả phỏng vấn sinh viên Lương Hoàng Hà và Nguyễn Văn Nam chỉ ra rằng: thời lượng bài học online tối ưu là từ 20 đến 30 phút (trung bình học 1 tiếng mỗi ngày); thiết bị học tập chủ yếu là máy tính (PC) và điện thoại di động (Mobile); khó khăn lớn nhất là tương tác trực tiếp với giảng viên; và sinh viên có đề xuất bổ sung tính năng live stream để giải quyết bất cập này.

3. Hệ thống phân quyền cho những nhóm người dùng nào và mỗi nhóm có nhiệm vụ gì?

Hệ thống xác định 3 nhóm tác nhân chính:

• Học viên (HV): Đăng nhập, tìm kiếm khóa học CNTT, xem video bài giảng và tài liệu, đánh giá khóa học theo thang điểm 5, thảo luận/bình luận, like/unlike, follow/unfollow giảng viên và gửi thắc mắc.
• Giảng viên (GV): Đăng ký tài khoản giảng viên, khởi tạo và cập nhật khóa học/bài học, quản lý nội dung video phụ trách và tiếp nhận giải đáp phản hồi của học viên.
• Người quản lý / Quản trị hệ thống (QLHT): Phê duyệt tài khoản giảng viên, kiểm duyệt khóa học và bài học mới, quản lý tài khoản người dùng, xử lý và chặn bình luận không phù hợp, phản hồi ý kiến thắc mắc, xem báo cáo thống kê và xuất dữ liệu ra file Excel hoặc PDF.

4. Cơ chế xác thực và đăng nhập của website được thiết kế như thế nào?

Theo đặc tả ca sử dụng "Đăng nhập", hệ thống yêu cầu người dùng sử dụng tài khoản Google để đăng nhập. Màn hình đăng nhập yêu cầu bắt buộc các trường thông tin email và mật khẩu (nếu để trống hệ thống sẽ hiển thị cảnh báo). Khi đăng nhập thành công, hệ thống sử dụng cookie để lưu trạng thái đăng nhập tự động cho những lần truy cập tiếp theo; nếu người dùng đăng xuất hoặc chưa đăng nhập, hệ thống sẽ yêu cầu thực hiện đăng nhập lại.

5. Nội dung kiểm thử phần mềm trong đồ án được tiến hành ra sao?

Tại Chương 4 (trang 90-92), tác giả thực hiện công tác kiểm thử tập trung vào Module Đăng ký khóa học. Quá trình kiểm thử bao gồm việc thiết lập bảng dữ liệu kiểm thử, thực hiện các ca kiểm thử chương trình và vận hành quá trình tự động kiểm thử để xác nhận các luồng xử lý và thông báo ngoại lệ của module này.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Xây dựng website dạy học trực tuyến các môn CNTT" của tác giả Lương Văn Trường đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu và xây dựng một nền tảng học tập trực tuyến chuyên ngành công nghệ thông tin. Tác phẩm thể hiện phương pháp phân tích thiết kế hệ thống bài bản thông qua UML và IBM Rational Rose, đồng thời hiện thực hóa thành công sản phẩm phần mềm trên nền tảng công nghệ Node.js, React.js, Redux và MS SQL Server. Các chức năng phục vụ học viên, giảng viên và quản trị viên cùng quy trình kiểm thử module đăng ký khóa học đã được hoàn thiện, cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên chuyên ngành Hệ thống thông tin và Công nghệ thông tin.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh Internet và công nghệ ngày càng phát triển như hiện nay đòi hỏi mọi ngành nghề, mọi hoạt động đều phải thay đổi cho phù hợp với xu thế chung, trong đó giáo dục đào tạo không phải là ngoại lệ. Dạy học trực tuyến hay đào tạo trực tuyến đang trở thành hình thức dạy học phổ biến hiện nay và được một lượng lớn học viên tham gia đặc biệt là giới trẻ. Do đó ứng dụng của công nghệ thông tin vào việc dạy học trực tuyến trên các trang mạng Internet đã không còn xa lạ.

Lợi ích mà việc dạy học trực tuyến đem lại giúp độc giả tiết kiệm được thời gian, công sức cũng như hiệu quả cao trong học tập. Giúp các bạn tìm tòi học hỏi và đào sâu những kiến thức, kỹ năng vững vàng cho bản thân. Là sinh viên được trang bị những kiến thức của ngành hệ thống thông tin với những kiến thức đã tiếp thu và vận dụng lý thuyết đó vào công việc thực tế nên em đã chọn đề tài “Xây dựng website dạy học trực tuyến các môn CNTT” để thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình với mục đích nghiên cứu và xây dựng một website dạy học trực tuyến giúp cho các bạn học sinh, sinh viên có thể học hỏi những kiến thức phù hợp với nhu cầu về công nghệ thông tin đang phát triển hiện nay. Theo cuộc khảo sát và tìm hiểu em nhận thấy tỷ lệ học sinh, sinh viên định hướng mục tiêu và chủ động tiếp xúc với công nghệ thông tin đang ngày một tăng dần đối với thời đại công nghệ thông tin phát triển hiện nay.

Một số bạn trẻ còn đang là học sinh đã có thể tạo ra những phần mềm, robot thông minh ngay cả khi chưa lên đại học và đã được các công ty lớn tạo điều kiện cho các bạn trẻ được trải nghiệm môi trường làm việc và học hỏi để phát triển hơn nữa. Nhưng song song với điều đó thì vẫn còn những bạn đã là sinh viên nhưng chưa ý thức được và chủ động tìm tòi học hỏi đào sâu kiến thức về công nghệ thông tin. Qua tìm hiểu, khảo sát và xin ý kiến từ các thầy cô trong khoa và với sự góp ý của một số các bạn sinh viên, em đã quyết định chọn đề tài “Xây dựng website dạy học trực tuyến các môn CNTT” với mục đích duy nhất là cung cấp môi trường cho các bạn có cơ hội được chủ động tìm tòi học tập nhằm trang bị những kiến thức vững vàng hơn. Mục tiêu của đề tài Xây dựng, thiết kế website dạy học trực tuyến các môn CNTT.

Triển khai và cài đặt chương trình trong thực tế. Giới hạn và phạm vi của đề tài Nghiên cứu về công tác quản lý vận hành website dạy học trực tuyến. Website được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Node.js kết hợp với React.js và cơ sở dữ liệu xây dựng bằng SQL Server. Kết quả dự kiến đạt được Hiểu được quy trình, cách thức quản lý và vận hành của website dạy học.

Hoàn thành xây dựng website với các chức năng chính sau: ❖ Giao diện thân thiện, sử dụng dễ dàng ❖ Người dùng có thể đăng ký tài khoản và tham gia học online qua các chuỗi video, có thể góp ý, trao đổi tương tác qua chức năng thảo luận dưới mỗi bài học ❖ Độc giả có thể theo dõi khóa học, nhận thông báo khi có bài học mới ❖ Người quản lý có thể quản lý được khóa học, tài khoản người dùng và các tương tác của người dùng trong mỗi video bài học. Hoàn thành báo cáo chi tiết đồ án tốt nghiệp. KIẾN THỨC NỀN TẢNG Qua quá trình học trên ghế nhà trường cùng với thời gian nghiên cứu tài liệu tham khảo, em đã tóm tắt được những kiến thức nền tảng chính được sử dụng trong xây dựng chương trình và thiết kế cơ sở dữ liệu và xây dựng chương trình như sau. Cơ sở lý thuyết Để có thể thiết kế và xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh thì phân tích thiết kế và cơ sở dữ liệu là những bước đầu tiên không thể thiếu trong quy trình, vì vậy em đã nghiên cứu và tóm tắt những tài liệu và trọng điểm chính sau đây.

Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin Định nghĩa: Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin là quy trình để phát triển và bảo trì một ứng dụng hệ thống thông tin với mục đích nâng cao hiệu quả công việc. Ưu điểm: Một trong những ưu điểm quan trọng bậc nhất của phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống thông tin là tính tái sử dụng: Có thể tạo các thành phần (đối tượng) một lần và dùng chúng nhiều lần sau đó. Cơ sở dữ liệu Định nghĩa: Cơ sở dữ liệu là một hệ thống các thông tin có cấu trúc, được lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ nhằm thỏa mãn yêu cầu khai thác thông tin đồng thời của nhiều người sử dụng hay nhiều chương trình ứng dụng chạy cùng một lúc với những mục đích khác nhau. Việc sử dụng hệ thống CSDL này sẽ khắc phục được những khuyết điểm của cách lưu trữ dưới dạng hệ thống tập tin đó là: Giảm trùng lặp thông tin ở mức thấp nhất, đảm bảo tính nhất quán và toàn vẹn dữ liệu, đảm bảo dữ liệu được truy xuất theo nhiều cách khác nhau, từ nhiều người khác nhau và nhiều ứng dụng khác nhau, tăng khả năng chia sẽ thông tin.

Công cụ sử dụng Để có thể thiết kế được website thì công cụ và ngôn ngữ lập trình em sẽ sử dụng là NodeJS kết hợp gọi API để vận hành hệ thống quản lý (back-end) và sử dụng ReactJS kết hợp với Redux đối với giao diện người dùng (front-end). Cuối cùng là SQL Server để thao tác và quản lý cơ sở dữ liệu. NodeJS NodeJS là một runtime (run-time system : phần mềm được thiết kế để chạy các chương 12 trình máy tính với một hoặc nhiều ngôn ngữ xác định). Nó được xây dựng trên nền V8 javascript engine – cỗ máy thực thi mã javascript của trình duyệt nổi tiếng Chrome.

NodeJS có thể chạy trên nhiều nền tảng hệ điều hành khác nhau từ WIndow cho tới Linux, OS X nên đó cũng là một lợi thế. Đồng thời cung cấp các thư viện phong phú ở dạng Javascript Module khác nhau giúp đơn giản hóa việc lập trình và giảm thời gian ở mức thấp nhất. Một trong số những điểm mạnh của NodeJS là giúp server có thể được viết bằng javascript từ đó tạo ra được các ứng dụng có tốc độ xử lý nhanh, xử lý giao tiếp từ cilent tới máy chủ theo thời gian thực. ReactJS ReactJS là một thư viện Javascript mã nguồn mở để xây dựng các thành phần giao diện có thể tái sử dụng.

Nó được tạo ra bởi Jordan Walke, một kỹ sư phần mềm tại Facebook. Người bị ảnh hưởng bởi XHP (Một nền tảng thành phần HTML cho PHP). React lần đầu tiên được triển khai cho ứng dụng Newsfeed của Facebook năm 2011, sau đó được triển khai cho Instagram năm 2012. ReactJS xây dựng lên các single-page-app (Thao tác xử lý trang web diễn ra trên một trang) và cho phép nhúng code html trong code javascript nhờ vào JSX.

JSX là một dạng ngôn ngữ cho phép viết các mã HTML trong Javascript. JSX thực hiện tối ưu hóa trong khi biên dịch sang mã Javacsript. Các mã này cho thời gian thực hiện nhanh hơn nhiều so với một mã tương đương viết trực tiếp bằng Javascript. Ngược với Javascript, JSX là kiểu statically-typed (biên dịch trước khi chạy) giống như Java, C++.

Vì thế các lỗi sẽ được phát hiện ngay trong quá trình biên dịch. Ngoài ra, nó cũng cung cấp tính năng gỡ lỗi khi biên dịch rất tốt. API API là các phương thức, giao thức kết nối với các thư viện và ứng dụng khác. Nó là viết tắt của Application Programming Interface – giao diện lập trình ứng dụng.

API cung cấp khả năng truy xuất đến một tập các hàm hay dùng và từ đó có thể trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng với nhau. Mô hình mô tả kết nối giữa API với các thư viện và ứng dụng khác. Một trong các mục đích chính của một API là cung cấp khả năng truy xuất đến một tập các hàm hay dùng. Các hàm API cũng tương tự như các hàm thông thường khác.

API được ứng dụng ở nhiều loại ứng dụng và phần mềm khác nhau. Thế hệ mới nhất của API, Web API có thể dùng cho mọi hệ thống (hệ điều hành, cơ sở dữ liệu, thư viện ứng dụng,.) thậm chí cả phần cứng máy tính. Redux Redux là một thư viện Javascript giúp tạo ra thành một lớp quản lý trạng thái của ứng dụng. Được dựa trên nền tảng tư tưởng của kiến trúc Flux do Facebook giới thiệu, do vậy Redux thường là bộ đôi kết hợp hoàn hảo với ReactJS và React Native.

Sự khác biệt giữa việc sử dụng và không sử dụng redux. Phần mềm hỗ trợ phân tích thiết kế IBM Rational Rose Rational Rose là phần mềm công cụ mạnh hỗ trợ phân tích, thiết kế mô hình hệ thống phần mềm theo đối tượng. Nó giúp ta mô hình hóa hệ thống trước khi viết mã chương trình được sử dụng rộng rãi bởi các công ty trong nước và liên doanh với nước ngoài. Rational Rose là bức tranh của hệ thống từ những phối cảnh khác nhau, nó bao gồm tất cả các mô hình UML, Actor, Use Case Case, Object,…trong hệ thống.

Người lập trình có thể dùng mô hình như một bản thiết kế cho công việc xây dựng hệ thống. SQL Server SQL Server hay còn gọi là Microsoft SQL Server, viết tắt là MS SQL Server. Là một phần mềm được phát triển bởi Microsoft dùng để lưu trữ dữ liệu, và là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ đối tượng. SQL cung cấp các tập lệnh phong phú cho các công việc hỏi đáp dữ liệu như: tạo, thêm, xóa và sửa đổi các đối tượng trong của cơ sở dữ liệu hay điều khiển việc truy cấp tới cơ sở dữ liệu và các đối tượng của cơ sở dữ liệu để đảm bảo tính bảo mật, tính nhất quán và sự ràng buộc của cơ sở dữ liệu.

Đối tượng của SQL server là các bảng dữ liệu với các cột và các hàng. Cột được gọi là trường dữ liệu và hàng là bản ghi của bảng. Cột dữ liệu và kiểu dữ liệu xác định tạo nên cấu trúc của bảng. Khi bảng được tổ chức thành một hệ thống cho một mục đích sử dụng cụ thể 15 vào công việc nào đó sẽ trở thành một cơ sở dữ liệu.

Stored Procedure Stored procedure là tập hợp một hoặc nhiều câu lệnh SQL thành một nhóm đơn vị xử lý logic và được lưu trữ trên Database Server.