Dự án: Phần mềm học tập Khám phá một số sự vật, hiện tượng tự nhiên bằng kiến thức khoa học 3 TRUNG ĐỨC HẢI – NGUYỄN MẠNH QUÝ MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn dự án Bước vào thế kỷ XXI, lượng thông tin mà con người lưu trữ ngày càng lớn, cùng với đó nhu cầu tìm kiếm thông tin của con người cũng tăng lên, đặc biệt là trong thời đại công nghệ 4.0. Tuy nhiên, nguồn thông tin trên các phương tiện cung cấp thông tin lại quá rời rạc, lan man, gây nhiều khó khăn với người tìm hiểu. Nguồn thông tin đã được khoa học kiểm chứng và công nhận qua hàng loạt cuộc thực nghiệm đa số được viết bằng ngoại ngữ, khó tiếp cận cho người Việt Nam. Còn nguồn thông tin tiếng Việt được tổng hợp hoặc dịch lại còn ít, khô khan, khó tìm hiểu, mang tính trừu tượng cao và đặc biệt là ít qua kiểm duyệt. Hiện nay, con người ở mọi lứa tuổi đang quá phụ thuộc vào các thiết bị thông minh, ngày càng không thể sống thiếu chúng, chủ yếu được sử dụng cho mục đích giải trí nên dần dần chúng ta trở nên thụ động trước việc tiếp cận thông tin về những kiến thức xung quanh. Hình ảnh minh họa: Sự phụ thuộc của con người vào các thiết bị thông minh. Dự án: Phần mềm học tập Khám phá một số sự vật, hiện tượng tự nhiên bằng kiến thức khoa học 4 TRUNG ĐỨC HẢI – NGUYỄN MẠNH QUÝ Hình ảnh minh họa: Hoạt động của người dùng Việt Nam khi sử dụng Internet. Các thiết bị thông minh đặc biệt là smartphone đang ngày càng hình thành một mạng lười rộng lớn trên Thế Giới với ba hệ điều hành phổ biến là Android, IOS và Windows Phone. Trong đó, hệ điều hành Android chiếm tỉ trọng lớn nhất (78% - số liệu năm 2013) Hình ảnh minh họa: Thị phần thiết bị smartphone và tablet toàn cầu. Dự án: Phần mềm học tập Khám phá một số sự vật, hiện tượng tự nhiên bằng kiến thức khoa học 5 TRUNG ĐỨC HẢI – NGUYỄN MẠNH QUÝ 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng một phần mềm tổng hợp các thông tin thô từ các trang web, các tài liệu, sách báo,… thể hiện lại dưới dạng sinh động, kết hợp phương pháp vừa học vừa chơi, giúp mọi người dễ dàng tìm hiểu, tiếp thu và nắm vững những kiến thức cơ bản về một số hiện tượng, sự vật xung quanh. 3. Phạm vi và thời gian nghiên cứu Thiết kế phần mềm dùng cho mục đích hỗ trợ học tập, tìm hiểu thông tin hoặc có thể ứng dụng dạy và học trong một vài trường hợp đặc biệt. Thời gian nghiên cứu: 06 tháng 4. Phương pháp nghiên cứu: Phối hợp nhiều phương pháp - Phương pháp nghiên cứu khoa học thực nghiệm:
Trang 1TRƯỜNG THPT CHUYÊN CHU VĂN AN
BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
1 Trung Đức Hải - 11A2 Nhóm trưởng
2 Nguyễn Mạnh Quý - 11A2 Thành viên GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Bế Thị Hương
Trang 2MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 3
1 Lí do chọn dự án 3
2 Mục tiêu nghiên cứu 5
3 Phạm vi và thời gian nghiên cứu 5
4 Phương pháp nghiên cứu 5
5 Nội dung nghiên cứu 6
6 Những điểm mới của dự án 6
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH VÀ NHU CẦU TÌM HIỂU THÔNG TIN 7
1.1 Điện thoại thông minh và tình hình sử dụng điện thoại thông minh 7
1.2 Ứng dụng điện thoại thông minh 7
1.3 Nhu cầu tìm hiểu thông tin và thị trường thông tin hiện nay 8
Chương 2 QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ, VIẾT CHƯƠNG TRÌNH, THỬ NGHIỆM 9
2.1 Thiết kế nội dung 9
2.2 Thiết kế, xây dựng đồ họa 10
2.2.1 Nhân vật 10
2.2.2 Hình ảnh background … 11
2.3 Thiết kế giao diện người dùng 11
2.3.1 Ý tưởng thiết kế 11
2.3.2 Thiết kế màn hình chính 12
2.3.3 Màn hình tìm hiểu theo cốt truyện (Màn hình “Hành trình”) 14
Trang 32.3.4 Các màn hình chủ đề 15
2.3.5 Các màn hình tìm hiểu chủ đề 17
KẾT LUẬN KHOA HỌC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA DỰ ÁN 19
1 Kết luận khoa học 19
1.1 Ưu điểm 19
1.2 Hạn chế 19
2 Hướng phát triển của dự án 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO 21
LỜI CẢM ƠN 22
Trang 4MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn dự án
Bước vào thế kỷ XXI, lượng thông tin mà con người lưu trữ ngày càng lớn, cùng với đó nhu cầu tìm kiếm thông tin của con người cũng tăng lên, đặc biệt là trong thời đại công nghệ 4.0
Tuy nhiên, nguồn thông tin trên các phương tiện cung cấp thông tin lại quá rời rạc, lan man, gây nhiều khó khăn với người tìm hiểu Nguồn thông tin đã được khoa học kiểm chứng và công nhận qua hàng loạt cuộc thực nghiệm đa số được viết bằng ngoại ngữ, khó tiếp cận cho người Việt Nam Còn nguồn thông tin tiếng Việt được tổng hợp hoặc dịch lại còn ít, khô khan, khó tìm hiểu, mang tính trừu tượng cao và đặc biệt là ít qua kiểm duyệt
Hiện nay, con người ở mọi lứa tuổi đang quá phụ thuộc vào các thiết bị thông minh, ngày càng không thể sống thiếu chúng, chủ yếu được sử dụng cho mục đích giải trí nên dần dần chúng ta trở nên thụ động trước việc tiếp cận thông tin về những kiến thức xung quanh
Hình ảnh minh họa: Sự phụ thuộc của con người vào các thiết bị thông minh
Trang 5Hình ảnh minh họa: Hoạt động của người dùng Việt Nam khi sử dụng Internet
Các thiết bị thông minh đặc biệt là smartphone đang ngày càng hình thành một mạng lười rộng lớn trên Thế Giới với ba hệ điều hành phổ biến là Android, IOS và Windows Phone Trong đó, hệ điều hành Android chiếm tỉ trọng lớn nhất
(78% - số liệu năm 2013)
Hình ảnh minh họa: Thị phần thiết bị smartphone và tablet toàn cầu
Trang 62 Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng một phần mềm tổng hợp các thông tin thô từ các trang web, các tài liệu, sách báo,… thể hiện lại dưới dạng sinh động, kết hợp phương pháp vừa học vừa chơi, giúp mọi người dễ dàng tìm hiểu, tiếp thu và nắm vững những kiến thức cơ bản về một số hiện tượng, sự vật xung quanh
3 Phạm vi và thời gian nghiên cứu
Thiết kế phần mềm dùng cho mục đích hỗ trợ học tập, tìm hiểu thông tin hoặc có thể ứng dụng dạy và học trong một vài trường hợp đặc biệt
Thời gian nghiên cứu: 06 tháng
4 Phương pháp nghiên cứu: Phối hợp nhiều phương pháp
- Phương pháp nghiên cứu khoa học thực nghiệm:
- Phương pháp phân tích, tổng hợp, đánh giá kết quả
- Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết
Trang 75 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu thực trạng sử dụng các thiết bị thông minh hiện nay, các trang web cung cấp các kiến thức khoa học, các loại sách báo, tạp chí khoa học,
- Phác thảo mô hình, giao diện cần thiết
- Tổng hợp, tìm hiểu thông tin
- Thiết kế đồ họa, nội dung
- Xây dựng thuật toán
- Viết chương trình
- Hoàn thiện chương trình, đưa vào sử dụng thử
6 Những điểm mới của dự án
Sản phẩm là một phần mềm hỗ trợ học tập với các ưu điểm:
+ Tổng hợp các thông tin rời rạc trên các trang web, các loại sách báo, tạp chí khoa học,
+ Thay đổi cách đưa thông tin đến người sử dụng, thay vì đưa một loạt thông tin thô thì kiến thức sẽ được truyền tải dưới dạng sinh động, hấp dẫn hơn Tạo hứng thú cho người sử dụng cũng như dễ tiếp cận thông tin hơn
+ Áp dụng những phương pháp học tập mới đã được khoa học chứng minh đem lại hiệu quả cao trong học tập như: phương pháp học đi đôi với hành; phương pháp kiểm tra kiến thức ngay sau khi học;…
+ Làm giảm sự thụ động của người dùng khi sử dụng các thiết bị thông minh này, đáp ứng nhu cầu tìm hiểu về kiến thức về những điều gần gũi với ta hàng ngày
+ Còn được coi như một phương tiện giái trí mới với việc tạo ra một môi trường áp dụng phương pháp “chơi mà học – học mà chơi”, giúp mọi người ở mọi lứa tuổi có những giây phút giải trí sau những giờ học, giờ làm việc căng thẳng
Trang 8Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG ĐIỆN THOẠI
THÔNG MINH VÀ NHU CẦU TÌM HIỂU THÔNG TIN
1.1 Điện thoại thông minh và tình hình sử dụng điện thoại thông minh Ngày nay, việc sử dụng các thiết bị thông minh như máy tính, laptop, smartphone hay máy tính bảng,… đang ngày càng phổ biến rộng rãi Đặc biệt là điện thoại thông minh
Theo thống kê của Gartner mới nhất về smartphone thì cứ mỗi một giây có
47 chiếc điện thoại được trao đến tay người dùng
Điện thoại thông minh cũng đang ngày càng được phát triển, nâng cao về chất lượng và ngày càng có nhiều tiện ích đáp ứng các nhu cầu của con người
Hầu hết mọi người ở mọi lứa tuổi thường xuyên tiếp xúc với điện thoại thông minh Mỗi người sử dụng điện thoại thông minh chạm màn hình hiển thị trên điện thoại của họ trung bình khoảng 2617 lần và dành 2,42 giờ nhìn vào nó mỗi ngày Và đối với những người có mức độ sử dụng nhiều, trung bình là 3,75 giờ một ngày Tính ra cứ 12 phút 38 giây thì chúng ta sẽ thực hiện một thao tác mới như: chơi game, đọc báo, lướt web, xem youtube, lướt facebook…
Đặc biệt là trẻ em và các thanh thiếu niên đang sử dụng điện thoại với tần suất vô cùng lớn nhưng lại chưa thật sự hiệu quả, với mục đích chủ yếu là giải trí
đã khiến họ dần thụ động trước thông tin, không còn hứng thú với việc khám phá thế giới khoa học một cách chủ động
1.2 Ứng dụng điện thoại thông minh
Nhờ có sự phát triển của điện thoại thông minh mà việc giải quyết các công việc của con người cũng trở nên dễ dàng và thuận lợi hơn Chỉ bằng một chiếc điện thoại thông minh và kết nối mạng, chúng ta có thể làm gần như mọi thứ ngoài các chức năng cơ bản của một chiếc điện thoại như:
+ Nói chuyện trực tuyến với bạn bè
+ Cập nhật các hoạt động trên toàn cầu mọi lúc mọi nơi
+ Tạo nên một mạng lưới quan hệ toàn cầu
Trang 9+ Thực hiện các tác vụ giải trí như: xem phim, chơi trò chơi điện tử, nghe nhạc, …
+ Tìm kiếm và trao đổi thông tin
+ Học online qua Internet
Hình ảnh minh họa: Các ứng dụng của điện thoại thông minh
1.3 Nhu cầu tìm hiểu thông tin và thị trường thông tin hiện nay
Song song với sự phát triển của công nghệ hiện đại, nhu cầu muốn tìm hiểu thông tin của con người cũng tăng vọt Tại Việt Nam, 75% người truy cập Internet
sử dụng “Search Engine” thường xuyên nhất khi họ thực hiện nghiên cứu tìm kiếm trực tuyến, trong đó, Google.com, Google.com.vn và Youtube.com luôn nằm trong Top 3 trang web được truy cập nhiều nhất tại Việt Nam
Tuy nhiên, nguồn thông tin hiện nay vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu đó Nhiều nguồn thông tin còn chưa chính xác, chưa đầy đủ, được viết bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau, quá nhiều thông tin giống nhau gây loãng, làm người dùng lúng túng trước hàng loạt thông tin không được xác thực
Trang 10Chương 2 QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ, VIẾT CHƯƠNG TRÌNH,
THỬ NGHIỆM
2.1 Thiết kế nội dung
* Ý tưởng: Xây dựng phần mềm với nội dung là các kiến thức khoa học về
các sự vật, hiện tượng,… gần gũi, thường gặp trong đời sống hàng ngày Thể hiện sinh động dưới dạng hành trình du hành thời gian của một nhóm người đến từ tương lai bằng cỗ máy thời gian mà họ đã phát minh ra Họ cùng trao đổi, tìm hiểu
và nghiên cứu thông tin về những sự vật, hiện tượng,… diễn ra hàng ngày với tổ tiên của họ
*Cốt truyện: Một nhóm gồm ba học sinh ở Thế kỷ L, thời đại của công
nghệ nhân tạo, khi mà mọi thứ thuộc về tự nhiên đã không còn nữa Nhóm học sinh này có niềm đam mê Nghiên cứu mãnh liệt, đầy nhiệt huyết và vốn kiến thức về khoa học rộng lớn Họ cùng nhau phát minh ra cỗ máy thời gian và chuyến hành trình du hành của họ bắt đầu Đầu tiên họ tìm hiểu về Hệ mặt trời với từng hành tinh nằm trong Hệ: các tính chất, những điều kỳ thú, các yếu tố văn hóa,… Tiếp theo họ sẽ tiếp tục hành trình tìm hiểu về trái đất thuở sơ khai, từ lúc mới được hình thành trong vũ trụ cho tới sự phát triển của nó qua các kỷ nguyên lớn trong quá khứ Song song với sự phát triển của trái đất là sự phát triển của muôn loài sinh vật Phần tiếp theo này sẽ đưa người dùng đến với một thế giới tự nhiên vô cùng rộng lớn điều mà họ đã luôn trông ngóng từ rất lâu Họ sẽ khám phá về các loài động thực vật dựa trên sự phân loại theo các nhóm ngành sinh vật Các hiện tượng tự nhiên xung quanh cũng thu hút được sự quan tâm từ nhóm bạn trẻ này
Họ sẽ cùng phân tích và giải thích các hiện tượng tự nhiên thường gặp, luôn diễn ra trong cuộc sống hàng ngày như: sấm sét, mưa, màu xanh của bầu trời,…
- Nội dung khoa học được lồng ghép vào lời thoại của các nhân vật để truyền tải đến người dùng một cách sinh động, dễ hiểu nhất; nhưng vẫn đảm bảo tính khoa học, giữ nguyên các thuật ngữ khoa học, tên khoa học, thành phần hóa học,…
- Thông tin sau khi chọn lọc và kiểm định đã được đưa vào cơ sở dữ liệu và quản lí bởi hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL (Structured Query Language)
Trang 112.2 Thiết kế, xây dựng đồ họa
2.2.1 Nhân vật
Gồm ba nhân vật, hai nam một nữ:
+ Nhân vật Nam thứ nhất (Hải Long): Là một cậu học sinh có ngoại hình khá ưa nhìn, có hiểu biết rộng về những lĩnh vực trong đời sống, luôn nói những câu nói đầy triết lý và làm người khác bất ngờ với những thứ mà cậu biết
Nhân vật Hải Long
+ Nhân vật Nam thứ hai (Quý Vũ): Là một người luôn ưa thích tìm tòi, khám phá những thứ xung quanh, tìm hiểu cách mọi thứ vận động, cháy hết mình với đam mê nghiên cứu
Trang 12+ Nhân vật Nữ (Minh Hương): Là một cô nàng có cá tính mạnh mẽ, đam
mê cơ khí với nhiều phát minh nổi tiếng từ nhỏ, luôn đầy sức sống, năng động và nhiều ý tưởng độc đáo
`
Nhân vật Minh Hương
Các nhân vật được xây dựng một cách thân thiện, sinh động, tạo được sức hấp dẫn với người dùng
2.2.2 Hình ảnh background
Các hình ảnh nền được sử dụng thân thiện, bắt mắt, phù hợp với nội dung
mà từng chủ đề nói tới Thay đổi linh hoạt sau mỗi câu thoại, tạo nên sự sinh động, làm tăng hứng thú cho người sử dụng
2.3 Xây dựng chương trình, thiết kế giao diện người dùng
Chương trình được viết dựa trên cơ sở ngôn ngữ Java, sử dụng công cụ Android Studio phiên bản 2.3.3 (sau nâng cấp lên phiên bản 3.0) Phần mềm được xây dựng tương thích với các thiết bị Android từ phiên bản 4.0.3 đến 8.0 (từ API
15 đến API 26), đáp ứng được hầu hết các phiên bản thiết bị điện thoại Android trên thị trường hiện nay
2.3.1 Ý tưởng thiết kế
Xây dựng giao diện người dùng một cách khoa học, tối ưu hóa diện tích màn hình máy điện thoại, thể hiện được tính chất học tập của ứng dụng
Trang 132.3.2 Thiết kế màn hình chính
Giao diện màn hình chính chia làm ba tab, mỗi tab là một fragment riêng biệt Dưới cuối màn hình là thanh Navigation bar để chuyển tiếp giữa các fragment
Activity được loại bỏ phần tiêu đề (vốn chiếm 1 phần diện tích tương đối nhiều của màn hình điện thoại) bằng cách kế thừa các class từ “class cha” là Activity thay vì AppCompatActivity, giúp giải phóng diện tích màn hình
a Tab 1 (“Hành trình”):
- Gồm hình nền được xây dựng bắt mắt, thu hút người dùng Đưa vào chương trình qua hàm setBackgroundResource Ngoài ra còn có ImageButton (“Bắt đầu”) được thiết lập sự kiện để đưa người dùng đến Activity “Hành trình”
Tab 1: “Hành trình”
b Tab 2 (“Chủ đề”):
Tab này chứa danh sách các nhóm chủ đề cho người dùng lựa tìm hiểu một nội dung cụ thể nào đó, giúp họ chọn tìm hiểu nhanh một thông tin mà họ cần mà
Trang 14Tab này sẽ bao gồm một ListView được xây dựng theo dạng Custom Layout Mỗi mục sẽ được xây dựng là một hình ảnh có tên tiêu đề của chủ đề
c Tab 3 (“Giới thiệu”):
Tab này là phần chứa một số thông tin cơ bản về chương trình như: Tên ứng dụng, Tên dự án, Nhóm tác giả, Nguồn tư liệu, …
Nội dung tab này gồm một ImageView thể hiện biểu tượng icon của ứng dụng, một TextView với nội dung là tên ứng dụng và một ListView chứa các thông tin là:
Trang 15 Sản phẩm dự thi Nghiên cứu Khoa học – Kỹ thuật 2017
Nhóm tác giả
Giáo viên Hướng dẫn
Nguồn cung tấp tư liệu và hình ảnh
Tab 3: “Giới thiệu”
2.3.3 Màn hình tìm hiểu theo cốt truyện (Màn hình “Hành trình”)
Màn hình này gồm phần background được set thay đổi theo từng lời thoại phù hợp với phần đó Lời thoại nhân vật sẽ đưa vào một khung thoại ở phía cuối màn hình
Toàn bộ Layout màn hình sẽ được thiết lập sự kiện để người dùng chạm vào bất cứ vị trí nào trên màn hình thì các câu thoại sẽ thay đổi
Trang 17Màn hình chủ đề “Hiện tượng tự nhiên”
Riêng màn hình của chủ đề “Thiên Nhiên Kì Thú” được chia làm hai tab nhỏ là tab “Động vật” và tab “Thực vật” Trong mỗi tab này cũng chứa ListView với nội dung như trên
Trang 182.3.5 Các màn hình tìm hiểu chủ đề
Các màn hình này được chưa ra hai tab con:
a.Tab 1 chứa một phần nhỏ trong phần hành trình, thể hiện nội dung, cung
cấp thông tin về vấn đề mà người dùng muốn tìm hiểu
Tab “tìm hiểu”
b.Tab 2 là phần câu hỏi kiểm tra, đánh giá – Cho người sử dụng trả lời các
câu hỏi để ôn lại phần kiến thức vừa tiếp nhận được với hình thức Trắc nghiệm khách quan Áp dụng phương pháp tự học đã được các nhà khoa học kiểm chứng
về công dụng: Tự kiểm tra giúp kiến thức được củng cố và ghi nhớ lâu hơn…
Tab này được xây dựng gồm các TextView chứa câu hỏi, và các Radio Button chứa các đáp án trả lời được đặt trong một RadioGroup Với mỗi câu trả lời đúng hoặc sai của người dùng, sẽ có thông báo và thông tin đi kèm theo xuất hiện
Trang 19Tab “Kiểm tra”
Trang 20KẾT LUẬN KHOA HỌC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA DỰ ÁN
- Làm giảm sự thụ động của người dùng khi sử dụng các thiết bị thông minh này, đáp ứng nhu cầu tìm hiểu về kiến thức về những điều gần gũi với ta hàng ngày
1.2 Hạn chế
- Nguồn cơ sở dữ liệu còn chưa phong phú
- Chưa có sự tương tác giữa các người dùng với nhau
2 Hướng phát triển của dự án
Để có thể khắc phục được những hạn chế của chương trình, mở rộng, phát triển và giúp chương trình ngày càng hoàn thiện hơn, có thể tiếp tục cải tiến theo những hướng sau:
- Về nội dung: Xây dựng thêm các chủ đề, sự vật, hiện tượng để nguồn cơ sở
dữ liệu ngày càng được mở rộng, hình thành các hướng đi mới cho cốt truyện Áp dụng thêm các phương pháp học tập mới
- Về cách sử dụng: Đưa thêm chế độ lồng tiếng vào ứng dụng, từ đó mở rộng đối tượng, hướng đến những người dùng nhỏ tuổi, chưa có kỹ năng đọc
