Xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp

Ngoài mô hình dạy học truyền thống ở trên lớp thì ngày nay đã có thêm nhiều mô hình khác dần trở nên phổ biến, chẳng hạn như: Lớp học trực tuyến Online course, Khóa học Mở Trực tuyến Đại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ HUYỀN CHÂU

Hà Nội – 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin “Xây dựng

hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp” là sản phẩm nghiên cứu và phát triển của riêng cá nhân tôi dưới sự giúp đỡ rất lớn của Giảng viên hướng dẫn là TS Nguyễn Thị Huyền Châu, không sao chép của người khác Những điều được trình bày trong toàn bộ nội dung của luận văn này hoặc là của chính cá nhân tôi, hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình

Hà Nội, tháng 11 năm 2016

Học viên

Nguyễn Khắc Nhật

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

1.1 Đánh giá các phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập hiện tại và lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp 3

1.1.1 Phương pháp dạy học truyền thống 3

1.1.2 Phương pháp học tập trực tuyến 3

1.1.3 Phương pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning) 4 1.1.4 Một số đặc điểm của mô hình học tập hỗn hợp 4

1.2 Tìm hiểu một số nền tảng hỗ trợ học tập trực tuyến và hỗn hợp hiện có 5

1.3 Một số lý thuyết quan trọng về học tập và đào tạo 8

1.3.1 Học tập trải nghiệm và vòng học tập Kolb 8

1.3.2 Thuyết kiến tạo trong học tập 9

1.3.3 Mô hình thiết kế động viên ARCS của Keller 9

Chương 2 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ 10

2.1 Tổng quan về phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập mới 10 2.2 Cấu trúc tổ chức của lớp học 10

2.3 Tổ chức nội dung học tập 11

2.4 Cá nhân hóa hoạt động học tập 11

2.5 Giao tiếp và tương tác 11

2.6 Theo dõi tiến độ học tập 12

2.7 Các công cụ hỗ trợ 12

2.7.2 Bản đồ tư duy (mind map) 13

2.7.3 Các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến 13

3.2.4 Sử dụng AngularJS ở phía client 16

3.2.5 Sử dụng MongoDB để lưu trữ dữ liệu 16

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển của Công nghệ thông tin đã tạo ra những thay đổi lớn trong nhiều lĩnh vực của xã hội như kinh tế, văn hóa, y tế, giải trí… Đối với lĩnh vực giáo dục, Công nghệ thông tin ngày càng chứng tỏ được vai trò không thể thiếu của mình trong cả công tác quản lý cũng như đào tạo Những người làm giáo dục trên thế giới đã và đang tìm kiếm, thử nghiệm và triển khai nhiều mô hình học tập khác nhau với mục đích là hướng đến kết quả học tập cao nhất Ngoài mô hình dạy học truyền thống ở trên lớp thì ngày nay đã có thêm nhiều

mô hình khác dần trở nên phổ biến, chẳng hạn như: Lớp học trực tuyến

(Online course), Khóa học Mở Trực tuyến Đại chúng (MOOC - Massive Open Online Course), Học tập hỗn hợp (Blended Learning), Học tập Đảo ngược (Flipped Teaching)…

Phương pháp đào tạo truyền thống và phương pháp học trực tuyến đều

có những ưu điểm và nhược điểm của riêng mình, học tập hỗn hợp cố gắng tận dụng và kết hợp các ưu điểm của hai phương pháp đó vào trong một phương pháp duy nhất Học tập hỗn hợp là hình thức học tập mà ở đó việc học được xảy ra trong không gian kết hợp giữa phương pháp đào tạo truyền thống với các công nghệ máy tính và Internet Đã có nhiều nơi triển khai phương pháp học tập hỗn hợp ở từng cấp học khác nhau, kết quả đạt được là rất khả quan, nhờ đó học tập hỗn hợp đang ngày càng trở nên phổ biến hơn Tuy nhiên, việc triển khai học tập hỗn hợp sẽ rất khó khăn nếu chúng ta không có được một hệ thống công nghệ hỗ trợ Luận văn này có mục đích nghiên cứu và xây dựng một hệ thống hỗ trợ triển khai phương pháp học tập hỗn hợp Hệ thống sẽ giúp cho việc triển khai học tập hỗn hợp ở các trường học trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn

Để có thể áp dụng học tập hỗn hợp thành công trong một cơ sở đào tạo, ngoài việc cần phải nắm vững ý nghĩa của phương pháp sư phạm đằng nền tảng thì chúng ta cần phải có một hệ thống để hỗ trợ triển khai Như vậy, luận văn này có mục đích xây dựng một nền tảng đầy đủ để triển khai học tập hỗn hợp trong các cơ sở đào tạo Nền tảng này sẽ mang lại lợi ích cho cả giáo viên

lẫn học sinh Đối với giáo viên, nó sẽ giúp nâng cao chất lượng giảng dạy, năng suất lao động mà không mất nhiều công sức Đối với sinh viên, nó sẽ giúp nâng cao chất lượng học tập, phù hợp với khả năng và không gây buồn chán

5 Đánh giá kết quả đạt được và lập kế hoạch triển khai hệ thống

Nội dung của đề tài bao gồm những mục chính sau:

Chương 1 - Cơ sở lý thuyết: Chương này có mục đích nghiên cứu các

lý tuyết giáo dục chủ đạo và các phương pháp học tập đang được sử dụng phổ biến hiện nay

Chương 2 - Phân tích thiết kế: Chương này đề xuất một thiết kế của hệ

thống mới trong đó đảm bảo tuân thủ và triển khai các nguyên tắc nền móng

đã được đề cập trong chương trước

Chương 3 - Cài đặt: Chương này trình bày kiến trúc tổng quan của hệ

thống, các công nghệ được sử dụng cũng như các thiết kế chi tiết của tất cả các tính năng của hệ thống

Chương 4 – Kết quả đạt được và phương hướng phát triển: Chương

này trình bày và đánh giá những kết quả đạt được trong việc nghiên cứu, thiết

kế và xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương này có mục đích nghiên cứu và phân tích các lý thuyết và phương pháp chủ đạo có ảnh hưởng lớn tới việc thiết kế và chuyển giao các khóa học hiện nay

1.1 Đánh giá các phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập hiện tại và lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp

Để có thể đề xuất phát triển một hệ thống hỗ trợ học tập mới phù hợp, việc tìm hiểu và nghiên cứu các phương pháp đào tạo và mô hình dạy học phổ biến hiện nay là rất quan trọng Phần này sẽ trình bày về cách thức hoạt động cũng như các ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp dạy học là: truyền thống, trực tuyến và hỗn hợp

1.1.1 Phương pháp dạy học truyền thống

Ở phương pháp học tập truyền thống, học sinh đến lớp học theo lịch biểu đã được sắp xếp để thực hiện các hoạt động học tập với giáo viên và các học sinh khác Ngoài thời gian ở trên lớp thì học sinh có thể dành thêm thời gian ở nhà để hoàn thành một số nhiệm vụ được giao hoặc tự học theo định hướng của mình

Phương pháp học tập truyền thống cũng bộc lộ nhiều nhược điểm, trong

đó có thể kể đến khía cạnh cá nhân hóa hoạt động học tập và chi phí tổ chức

hiện bởi Christensen năm 2013 thì tỉ lệ hoàn thành các khóa học trực tuyến chỉ đạt con số 5%[13]

1.1.3 Phương pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning)

Học tập hỗn hợp là phương pháp triển khai hoạt động học tập bằng cách kết hợp giữa môi trường trực tuyến và môi trường giao tiếp trực tiếp[14] Với phương pháp này, hoạt động học tập diễn ra ở ba không gian khác nhau, bao gồm: (1) trên lớp, (2) ở nhà, và (3) trên hệ thống trực tuyến Hiệu quả học tập của học sinh phụ thuộc vào hiệu quả học tập ở từng không gian như đã kể trên[15] Việc thiết kế các hoạt động học tập xuyên suốt các không gian học tập này cũng giúp làm tăng được động lực và hiệu quả học tập[17] của học sinh

Như vậy, chúng ta có thể thấy học tập hỗn hợp là một hình thức đào tạo

có rất nhiều ưu điểm và có thể giúp giải quyết những khó khăn mà các trung tâm đào tạo hiện nay đang gặp phải Đây là một lựa chọn tốt cho hướng phát triển tiếp theo nhằm mở rộng dịch vụ đào tạo, nâng cao chất lượng và giảm chi phí và hướng đến hiệu quả học tập cao hơn

1.1.4 Một số đặc điể m của mô hình học tập hỗn hợp

Mô hình học tập hỗn hợp có thể được áp dụng ở các mức độ khác nhau, Graham[16] đã quan sát và liệt kê bốn mức độ bao gồm: (1) Mức hoạt động, (2) mức khóa học, (3) mức chương trình và (4) mức tổ chức Trong đó, việc áp dụng học tập hỗn hợp ở mức khóa học là diễn ra phổ biến nhất

Về khía cạnh trình tự của các hoạt động thiết kế và chuyển giao nội dung học tập thì mô hình hỗn hợp bao gồm các giai đoạn sau[18]: phân tích,

thiết kế, phát triển, triển khai, thực thi, đánh giá và rà soát Hình 3 trình bày

mô hình thiết kế và chuyển giao khóa học theo hướng hỗn hợp được đề xuất

Hình 3: Mô hình giảng dạy theo định hướng hỗn hợp

Đây là một mô hình khá toàn diện và đã được chứng thực tính hiệu quả trên thực tế, nó sẽ là mô hình nền tảng để xây dựng hệ thống được đề xuất trong luận văn này

1.2 Tìm hiểu một số nền tảng hỗ trợ học tập trực tuyến và hỗn hợp hiệ n có

Hiện nay trên thị trường đã có khá nhiều nền tảng hỗ trợ việc triển khai các khóa học trực tuyến và hỗn hợp Phần này sẽ liệt kê và phân tích cách thức vận hành, các ưu điểm cũng như nhược điểm của một số nền tảng nổi bật

1.2.1 Google Classroom

Google Classroom là một Hệ thống Quản lý Học tập (Learning

Management System - LMS) được công ty Google giới thiệu vào tháng 5 năm

2014 Tuy ra đời muộn hơn so với phần lớn các nền tảng khác nhưng nó lại nhận được sự chào đón khá lớn từ người dùng

Nhìn chung, Google Classroom là nơi tích hợp các công cụ khác nhau của Google để phục vụ cho việc dạy học Hiện tại Google Classroom vẫn còn khá đơn giản và vẫn chưa phải là một hệ thống đủ mạnh và đầy đủ để quản trị lớp học, đặc biệt là các lớp học triển khai dưới dạng hỗn hợp

1.2.2 Edmodo

Edmodo là một Hệ thống Quản lý Học tập được phát triển theo hướng mạng xã hội học tập (Social Learning Platform), với số lượng người dùng hiện nay đã lên đến hơn 70 triệu người[19], bao gồm cả giáo viên, học sinh và phụ huynh Giao diện của Edmodo được đánh giá là khá giống với Facebook và một số mạng xã hội khác hiện nay

Tuy nhiên, Edmodo cũng có một số nhược điểm khiến cho việc áp dụng vào trong phương pháp học tập hỗn hợp gặp khó khăn Chẳng hạn, Edmodo không có tính năng để thiết kế và tổ chức nội dung của một khóa học, không

có tính năng cá nhân hóa mục tiêu và hoạt động học tập cho học sinh

1.2.3 Coursera

Coursera là một công ty công nghệ giáo dục cung cấp các khóa học trực tuyến đại chúng mở (MOOC) Coursera cộng tác với các trường đại học và một số tổ chức giáo dục khác để xây dựng các khóa học trực tuyến về nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghệ, y học, khoa học xã hội, toán học, kinh doanh v.v

Chỉ có các đối tác của Coursera mới đưa được khóa học lên nền tảng này, do đó hiện tại chưa thể áp dụng phổ biến trong các tổ chức giáo dục khác

1.2.4 Lynda

Lynda là một nền tảng cung cấp các khóa học trực tuyến ra đời vào năm

1995 Các khóa học của Lynda thường tập trung vào giảng dạy các kỹ năng của các lĩnh vực như phần mềm, kinh doanh và sáng tạo Lynda là một dịch vụ

có thu phí

1.2.5 Udemy

Udemy là một nền tảng học tập trực tuyến được thành lập vào năm 2010[20] và hiện có hơn 12 triệu học viên với hơn 40 nghìn khóa học rất phong phú về lĩnh vực Nếu coi Coursera là một nền tảng có nhiều khóa học chất lượng từ các trường Đại học uy tín thì Udemy là một nơi dành cho các chuyên gia ở bất cứ lĩnh vực nào

Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy nhưng các tính năng của Udemy nhằm phục vụ cho mô hình học tập trực tuyến là chủ yếu, đó thiếu các tính năng để hỗ trợ cho các hoạt động khác trong học tập hỗn hợp

1.2.6 Edumall

Edumall là một “siêu thị”[21] các khóa học trực tuyến ngắn hạn được biết đến rộng rãi tại Việt Nam Mô hình hoạt động của Edumall cũng tương tự như Udemy nhưng chỉ giới hạn trong thị trường tiếng Việt

Xét về mặt tính năng, nền tảng này hỗ trợ cho các khóa học trực tuyến nhưng không phù hợp cho các lớp học hỗn hợp Ngoài ra, đây là một nền tảng đóng và mới được đầu tư, do vậy hướng phát triển trong tương lai vẫn còn là một ẩn số

Nhưng, cũng giống như Udemy và Edumall, Kyna là một nền tảng học tập trực tuyến và không phù hợp để triển khai trong các lớp học hỗn hợp Ngoài các nền tảng đang được sử dụng phổ biến ở trên thế giới và ở Việt Nam như đã kể ở trên, hiện nay còn có khá nhiều các nền tảng hỗ trợ học tập khác như: edX, moodle, claroline v.v Việc tìm hiểu cách thức vận hành cũng như các tính năng của các nền tảng này đều đã được thực hiện nhằm cung cấp

cơ sở lý thuyết và hiện trạng thực tế cho việc thiết kế và xây dựng hệ thống trong khuôn khổ của luận văn này Phần tiếp theo của luận văn sẽ đề cập đến một số lý thuyết có ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động dạy, học, và thiết kế các khóa học

1.3 Một số lý thuyế t quan trọng về học tập và đào tạo

Song song với việc có được hiểu biết về các phương pháp đào tạo cũng như những tính năng quan trọng của một hệ thống hỗ trợ học tập, việc tìm hiểu

về những lý thuyết nền tảng quan trọng trong thiết kế và chuyển giao lớp học cũng là một yếu tố giúp xây dựng được một hệ thống mới đáp ứng được mục tiêu đề ra

1.3.1 Học tập trải nghiệ m và vòng học tập Kolb

Học tập trải nghiệm (experiential learning) là một học thuyết nhấn mạnh rằng việc xây dựng tri thức của học sinh phải được thông qua trải nghiệm thực

tế, dựa trên những nền tảng kiến thức vốn có Học thuyết này thể hiện sự khác biệt trong quan điểm so với trường phái học tập hàn lâm (academic learning) khi trường phái này cho rằng việc học tập hoàn toàn có thể thực hiện được dựa trên việc nghiên cứu các lý thuyết, khái niệm mà không cần trải nghiệm thực

tế

Dựa trên các quan điểm của Kolb, hệ thống hỗ trợ giảng dạy được thiết

kế để cung cấp đầy đủ các công cụ nhằm giúp học sinh có được trải nghiệm học tập tốt nhất Chẳng hạn, hệ thống cho phép cá nhân hóa hoạt động học tập dưới nhiều mức độ khác nhau, phù hợp với nền tảng của từng học sinh; hệ

thống cung cấp các tính năng để học sinh thực hiện thao tác phản tỉnh, ví dụ như ghi chép, viết các bài phản tỉnh, thực hiện các bài đánh giá, v.v

1.3.2 Thuyết kiến tạo trong học tập

Thuyết kiến tạo (constructivism) trong học tập là một cách tiếp cận trong giảng dạy và học tập cho rằng con người tự chủ động xây dựng tri thức cho bản thân dựa trên nền tảng tri thức hiện có của mình[27] Lý thuyết này chỉ ra rằng việc học tốt nhất cần diễn ra một cách tự thân chứ không phải dựa trên sự chuyển giao tri thức từ người này sang người khác Lý thuyết này đã nhận được sự quan tâm và cổ súy của nhiều nhà tâm lý học và giáo dục học nổi tiếng như Jean Piaget, Vygosky, John Dewey, v.v

Với nhận thức về tầm quan trọng của học sinh trong việc tự xây dựng nên kiến thức của mình, hệ thống được phát triển trong luận văn này cố gắng cung cấp những tính năng phù hợp nhất cho giáo viên và sinh viên để tạo điều kiện cho việc tự học Chẳng hạn, mỗi khóa học đều có các mục tiêu học tập rõ ràng, học sinh luôn biết trước được lộ trình học tập của từng khóa học, học sinh có thể tự đánh giá được kiến thức của mình trong từng giai đoạn học tập, v.v

1.3.3 Mô hình thiết kế động viên ARCS của Keller

ARCS là một mô hình cụ thể để thiết kế các khóa học giàu tính động viên được đề xuất bởi Keller[27] Mô hình này chỉ ra rằng, thiết kế của một khóa học sẽ đạt được tính động viên cao nếu có được bốn yếu tố: thu hút sự chú ý (Attention) của học sinh, liên quan (Relevance) đến nền tảng của bản thân học sinh, giúp cho học sinh cảm thấy tự tin (Confidence), và làm học sinh thấy thỏa mãn (Satisfaction)[27]

Dựa trên sự hiểu biết về mô hình ARCS, hệ thống được xây dựng trong luận văn này cố gắng cung cấp các tính năng giúp giáo viên thiết kế được các khóa học giàu tính động viên thông qua việc nâng cao bốn tiêu chí như Keller

đã chỉ ra

Chương 2 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ

Dựa trên những kết quả nghiên cứu ở chương trước, chương này sẽ lựa chọn và đề xuất một thiết kế của hệ thống hỗ trợ học tập mới theo cách tiếp cận hỗn hợp Hệ thống mới sẽ được phát triển theo hướng thúc đẩy thiết kế các khóa học giàu trải nghiệm, tạo môi trường thuận lợi cho việc tự học của học sinh và mang lại những trải nghiệm học tập tốt nhất nhằm nâng cao hiệu quả học tập

2.1 Tổng quan về phương pháp và hệ thống hỗ trợ học tập mới

Hệ thống hỗ trợ học tập mới sẽ được thiết kế và xây dựng dựa trên mô hình dạy học hỗn hợp đã được đề cập trong chương trước[19], bao gồm các giai đoạn: phân tích, thiết kế, phát triển, triển khai, thực thi, đánh giá và rà soát Trong mô hình này, các giai đoạn phân tích, thiết kế, phát triển khóa học phụ thuộc nhiều vào giáo viên và chuyên môn của môn học, do đó, hệ thống sẽ cung cấp các hướng dẫn, các gợi ý, các quy định tối thiểu cần thiết để hỗ trợ giáo viên trong các giai đoạn này

Với cấu trúc và các tính năng hỗ trợ như vậy, hệ thống hướng đến việc tạo điều kiện thuận lợi nhất cho việc thiết kế nên các khóa học giàu tính động viên, hỗ trợ liên tục trong quá trình diễn ra hoạt động học tập, thúc đẩy và hỗ trợ việc tự học, tự xây dựng kiến thức với một chu trình học tập đầy đủ và hiệu quả Chi tiết về các tính năng của hệ thống sẽ được đề cập trong các phần tiếp theo của luận văn

2.2 Cấu trúc tổ chức của lớp học

Các lớp học là đơn vị cơ bản nhất của hệ thống, ở đó diễn ra các hoạt động học tập Mỗi lớp học bao gồm các vai trò, nội dung học tập và các hoạt động học tập diễn ra liên tục

Có hai vai trò tham gia vào trong một lớp học, bao gồm giáo viên và học sinh Giáo viên có nhiệm vụ khởi tạo lớp học, thiết kế và xây dựng khóa học, duy trì các hoạt động học tập và cung cấp các hỗ trợ cần thiết Học sinh tham giao lớp học có thể truy xuất các tài nguyên, tùy chỉnh nội dung học tập, tham