Tài liệu Xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN KHẮC NHẬT XÂY DỰNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ HỌC TẬP HỖN HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN KHẮC NHẬT XÂY DỰNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ HỌC TẬP HỖN HỢP Ngành Chuyên ngành Mã số : Công nghệ Thông tin : Kỹ thuật Phần mềm : 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ HUYỀN CHÂU Hà Nội – 2016 i 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 dƣới sự giúp đỡ rất lớn của Giảng viên hƣớng dẫn là TS. Nguyễn Thị Huyền Châu, không sao chép của ngƣời khác. Những điều đƣợc trình bày trong toàn bộ nội dung của luận văn này hoặc là của chính cá nhân tôi, hoặc là đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc rõ ràng và đƣợc 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 ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến cô giáo TS. Nguyễn Thị Huyền Châu – ngƣời đã nhiệt tình nhận lời hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Không có những hƣớng dẫn và chỉ bảo của cô thì tôi đã không thể hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin, trƣờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội – những ngƣời đã cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu, hữu ích và cần thiết trong học tập và thực tiễn. Các bài giảng của thầy cô cùng với sự nhiệt tình và tâm huyết đã giúp cho tôi có những nền tảng tri thức phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn tới những ngƣời thân trong gia đình tôi – những ngƣời đã luôn ở bên cạnh, tạo điều kiện, hỗ trợ và động viên tôi rất nhiều trong quá trình học tập cũng nhƣ thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn những bạn bè cùng khóa đã chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua. Và cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn bè của tôi trong công ty đã chia sẻ, cổ vũ và trân trọng những nỗ lực của tôi dành cho luận văn này. Mặc dù tôi đã dành nhiều cố gắng để thực hiện luận văn này một cách tốt nhất trong khả năng của mình, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi một số thiếu sót, tôi rất mong nhận đƣợc các ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn. Hà Nội, tháng 11 năm 2016 Học viên Nguyễn Khắc Nhật iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii MỤC LỤC ............................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ....................................................... vii LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................................5 1.1.Đánh giá các phƣơng pháp và hệ thống hỗ trợ học tập hiện tại và lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp ....................................................................................... 5 1.1.1.Phƣơng pháp dạy học truyền thống.............................................................. 5 1.1.2.Phƣơng pháp học tập trực tuyến .................................................................. 7 1.1.3.Phƣơng pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning) ..................................... 8 1.1.4.Các mức độ và giai đoạn của mô hình học tập hỗn hợp .............................. 9 1.2.Tìm hiểu một số nền tảng hỗ trợ học tập trực tuyến và hỗn hợp hiện có ..... 12 1.2.1.Google Classroom ...................................................................................... 12 1.2.2.Edmodo ...................................................................................................... 13 1.2.3.Coursera ..................................................................................................... 14 1.2.4.Lynda ....................................................................................................... 14 1.2.5.Udemy ....................................................................................................... 15 1.2.6.Edumall ...................................................................................................... 16 1.2.7.Kyna ....................................................................................................... 16 1.3.Một số lý thuyết quan trọng về học tập và đào tạo ....................................... 16 1.3.1.Học tập trải nghiệm và vòng học tập Kolb ................................................ 16 1.3.2.Thuyết kiến tạo trong học tập..................................................................... 18 1.3.3.Mô hình thiết kế động viên ARCS của Keller ........................................... 18 Tóm lƣợc Chƣơng 1 ............................................................................................ 19 Chƣơng 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ.............................................................................. 20 2.1.Tổng quan về phƣơng pháp và hệ thống hỗ trợ học tập mới ........................ 20 iv 2.1.1.Lựa chọn mô hình học tập hỗn hợp............................................................ 20 2.1.2.Giai đoạn thiết kế khóa học........................................................................ 21 2.1.3.Giai đoạn triển khai khóa học .................................................................... 21 2.1.4.Theo dõi và đánh giá .................................................................................. 21 2.1.5.Sơ đồ ca sử dụng tổng quan của hệ thống .................................................. 21 2.2.Cấu trúc tổ chức của lớp học......................................................................... 22 2.3.Tổ chức nội dung học tập .............................................................................. 23 2.4.Cá nhân hóa hoạt động học tập ..................................................................... 25 2.5.Giao tiếp và tƣơng tác ................................................................................... 27 2.6.Theo dõi tiến độ học tập ................................................................................ 29 2.7.Các công cụ hỗ trợ ........................................................................................ 30 2.7.1.Ghi chép ..................................................................................................... 30 2.7.2.Bản đồ tƣ duy (mind map) ......................................................................... 31 2.7.3.Các ứng dụng đọc tài liệu trực tuyến ......................................................... 32 Tóm lƣợc Chƣơng 2 ............................................................................................ 33 Chƣơng 3. CÀI ĐẶT HỆ THỐNG ................................................................................. 34 3.1.Kiến trúc hệ thống ......................................................................................... 34 3.1.1.Áp dụng mô hình client-server................................................................... 34 3.1.2.Sử dụng RESTful Webservice ................................................................... 35 3.1.3.Bảo mật và phân quyền .............................................................................. 36 3.2.Công nghệ sử dụng........................................................................................ 37 3.2.1.Sử dụng ngôn ngữ lập trình Javascript ....................................................... 37 3.2.2.Sử dụng Node.js ở phía server ................................................................... 38 3.2.3.Sử dụng express.js framework ................................................................... 38 3.2.4.Sử dụng AngularJS ở phía client................................................................ 39 3.2.5.Sử dụng MongoDB để lƣu trữ dữ liệu ....................................................... 40 3.2.6.Sử dụng các module mã nguồn mở ............................................................ 41 3.3.Sử dụng PivotalTracker để quản lý dự án ..................................................... 43 3.4.Cài đặt chi tiết các module của hệ thống ...................................................... 43 3.4.1.Quản lý ngƣời dùng .................................................................................... 43 v 3.4.2.Tổ chức lớp học .......................................................................................... 44 3.4.3.Quản lý nội dung học tập ........................................................................... 46 3.4.4.Theo dõi...................................................................................................... 48 3.4.5.Giao tiếp ..................................................................................................... 49 3.4.6.Các công cụ hỗ trợ...................................................................................... 49 Tóm lƣợc Chƣơng 3 ............................................................................................ 52 Chƣơng 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC VÀ PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN ..... 53 4.1.Kết quả đạt đƣợc ........................................................................................... 53 4.2.Phƣơng hƣớng phát triển tiếp theo ................................................................ 54 Tóm lƣợc Chƣơng 4 ............................................................................................ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 56 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT 1 2 3 4 Thuật ngữ viết tắt Thuật ngữ đầy đủ MOOC Massive Open Online Courses (Khóa học Trực tuyến Đại chúng Mở) LMS Learning Management System (Hệ thống Quản lý Học tập) ARCS Attention-Relevance-Confidence-Satisfaction MEAN MongoDB-Express.js-AngularJS-Node.js vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ STT 1 Số hiệu Hình 1.1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 10 11 Hình 3.4 Hình 3.5 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 24 25 26 27 28 29 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Tên hình vẽ Mức thông tin và tính hiệu quả của các phƣơng pháp giao tiếp Các không gian diễn ra hoạt động học tập Mô hình giảng dạy theo định hƣớng hỗn hợp Chu trình học tập Kolb Sơ đồ ca sử dụng tổng quan của hệ thống Cấu trúc của một bản ghi chép theo mô hình Cornell Thiết kế kiến trúc của hệ thống Sơ đồ hoạt động của cơ chế bảo mật dựa trên Token. Khởi động và định tuyến API trong một ứng dụng Express.js Các thành phần của AngularJS File Schema định nghĩa cấu trúc của tài liệu lƣu trữ thông tin ngƣời dùng trong MongoDB Danh sách các module đƣợc sử dụng ở phía server Danh sách các module đƣợc sử dụng ở phía client Trang quản trị dự án trên PivotalTracker Trang đăng ký ngƣời dùng Schema quy định cấu trúc của một lớp học Chức năng quản lý mã đăng ký vào lớp học Các thông báo trong trang chủ của một lớp học Lộ trình học tập của một lớp Giáo viên quản lý một lộ trình học tập Trang lộ trình học tập tùy biến của học sinh Tiến độ học tập tổng quan của học sinh Chi tiết tiến độ học tập của học sinh, phân biệt giữa hạng mục đã hoàn thành và chƣa hoàn thành Trao đổi trực tiếp giữa các thành viên trong lớp Xem hoặc tải về tập tin đính kèm ở một thông báo Danh sách các ghi chép Trang ghi chép Trang xem video Trang trả lời câu hỏi 1 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 nhƣ kinh tế, văn hóa, y tế, giải trí… Đối với lĩnh vực giáo dục, Công nghệ thông tin ngày càng chứng tỏ đƣợc vai trò không thể thiếu của mình trong cả công tác quản lý cũng nhƣ đào tạo. Những ngƣời 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 hƣớng 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 nhƣ: 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 ngƣợc (Flipped Teaching)… Một vấn đề lớn mà các trƣờng học hiện nay đang phải đối mặt đó là tỉ lệ học sinh bỏ học cao. Nguyên nhân chính của hiện tƣợng này đến từ việc thiếu động lực học tập của học sinh. Điều này chỉ có thể giải quyết bằng một biện pháp tổng thể với các hành động đến từ nhiều phía. Trong đó, việc lựa chọn một phƣơng pháp đào tạo bao gồm cả thiết kế và chuyển giao các khóa học đóng vai trò quan trọng. Phƣơng pháp đào tạo truyền thống và phƣơng pháp học trực tuyến đều có những ƣu điểm và nhƣợc điểm của riêng mình, học tập hỗn hợp cố gắng tận dụng và kết hợp các ƣu điểm của hai phƣơng pháp đó vào trong một phƣơng pháp duy nhất. Ƣu điểm lớn nhất của phƣơng pháp đào tạo truyền thống đó là cung cấp một kênh giao tiếp trực tiếp giữa giáo viên với sinh viên và giữa sinh viên với sinh viên. Đây là một kênh giao tiếp có hiệu quả và giúp ích cho việc nâng cao động lực học tập của sinh viên. Tuy nhiên, phƣơng pháp đào tạo truyền thống cũng bộc lộ nhiều nhƣợc điểm, trong đó có thể kể đến nhƣ thời gian học tập cố định, học viên và giáo viên phải di chuyển, số lƣợng sinh viên của một lớp bị hạn chế, kiến thức nền tảng và khả năng học tập của mỗi sinh viên là khác nhau gây ra sự phân hóa trong lớp học. Trong khi đó, phƣơng pháp học tập trực tuyến mang lại sự thay đổi lớn lao trong việc tiếp cận các tài nguyên giáo dục trong những năm gần đây nhờ những ƣu điểm vƣợt trội. Các khóa học trực tuyến có thời gian linh hoạt hơn và sinh viên không phải di chuyển, sinh viên có thể tự do sắp xếp thời gian và nhịp độ học tập của mình một cách phù hợp nhất. Học tập trực tuyến có thể phục vụ hàng nghìn thậm chí hàng triệu sinh viên mà giáo viên không mất thêm nhiều 2 công sức. Và nếu tính về khía cạnh tài chính thì các khóa học trực tuyến cũng ít tốn kém chi phí hơn. Tuy nhiên, phƣơng pháp học tập này cũng bộc lộ nhiều nhƣợc điểm, trong đó có thể kể đến tỉ lệ hoàn thành khóa học rất thấp do thiếu động lực học tập, trải nghiệm học tập không cao so với phƣơng pháp học tập truyền thống, đòi hỏi sinh viên phải có tính tự chủ lớn. Trong tình hình đó, học tập hỗn hợp đã ra đời, là hình thức học tập mà ở đó việc học đƣợc xảy ra trong không gian kết hợp giữa phƣơng pháp đào tạo truyền thống với các công nghệ máy tính và Internet. Đã có nhiều nơi triển khai phƣơng pháp học tập hỗn hợp ở từng cấp học khác nhau, kết quả đạt đƣợc 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 đƣợc 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 phƣơng pháp học tập hỗn hợp. Hệ thống sẽ giúp cho việc triển khai học tập hỗn hợp ở các trƣờng học trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn. Một phƣơng pháp đào tạo đƣợc đánh giá là có cơ hội thành công cao nếu giải quyết đƣợc những vấn đề cơ bản mà hiện nay chúng ta đang gặp phải. Thứ nhất, phƣơng pháp này phải gia tăng lƣợng thời gian mà mỗi sinh viên dành cho việc học. Muốn làm đƣợc việc đó thì ngoài thời gian ở trên lớp, giáo viên cần phải đảm bảo sinh viên sẽ dành thêm nhiều thời gian cho công việc tìm hiểu, nghiên cứu ở nhà, cùng với đó là một cơ chế để kiểm soát các hoạt động này. Thứ hai, phƣơng pháp này cần phải tối ƣu hóa giá trị của lƣợng thời gian ở trên lớp cũng nhƣ ở nhà. Nhƣ vậy, ở mỗi khóa học, giáo viên cần phải phân tích, đánh giá và xác định những công việc mà bản thân giáo viên và sinh viên sẽ giải quyết trên lớp cũng nhƣ ở nhà để có đƣợc một thiết kế phù hợp nhất. Công việc này sẽ phụ thuộc rất nhiều vào cá nhân giáo viên cũng nhƣ từng đối tƣợng sinh viên cụ thể và nội dung của môn học. Thứ ba, thiết kế và cách thức triển khai lớp học cần phải chú trọng nâng cao động lực học tập của sinh viên. Đây là một vấn đề đòi hỏi sự kết hợp của nhiều nhân tố, trong đó việc áp dụng thuyết học tập trải nghiệm của David Kolb là một định hƣớng đáng quan tâm. Thứ tƣ, phƣơng pháp này cần hỗ trợ cá nhân hóa hoạt động học tập. Hiện tại, chúng ta đang đi theo con đƣờng chuẩn hóa các hoạt động học tập, ở đó, tất cả các sinh viên đều học chung một giáo trình, cùng chung một giáo viên, cùng chung một thời gian biểu, cùng phải học theo một nhịp, cùng phải giải quyết 3 những vấn đề với độ khó nhƣ nhau. Trong khi đó, bản thân một sinh viên là một cá nhân khác biệt so với các sinh viên khác. Họ có các nền tảng tri thức khác nhau, có tƣ duy khác nhau, có thói quen học tập khác nhau, có kỹ năng giao tiếp khác nhau, có giờ giấc sinh hoạt khác nhau. Đây chính là nguyên nhân dẫn đến sự phân hóa trong lớp học, mà một khi đã có sự phân hóa đó thì ta không thể áp dụng một chuẩn chung cho tất cả sinh viên đƣợc, đó là lí do tại sao chúng ta cần phải có một chiến lƣợc cá nhân hóa hoạt động học tập. Ở đó mỗi sinh viên sẽ chủ động tìm cho mình nhịp học tập hợp lí nhất, tự sắp xếp thời gian biểu cho riêng mình và tự giải quyết những vấn đề mà mình quan tâm nhất phù hợp với năng lực của mình. Thứ năm, một công cụ toàn diện để hỗ trợ triển khai tất cả các hoạt động trên. Đây chính là nơi mà ứng dụng của Công nghệ thông tin và Internet đóng vai trò quan trọng. Đây cũng chính là nơi mà học tập hỗn hợp thể hiện đƣợc vai trò cũng nhƣ tính tiến bộ của nó. Học tập hỗn hợp sẽ giúp gia tăng thời gian học tập, chất lƣợng giờ học, trải nghiệm của học sinh, nâng cao tính dân chủ và cá nhân hóa hoạt động học tập. Hiện nay đã có một số hệ thống quản lý học tập, có thể kể đến nhƣ: Google Classroom, Moodle, Edx, Edmodo, Claroline, Piazza v.v.. Các hệ thống này khá đầy đủ và mạnh mẽ, tuy nhiên, mục đích ra đời của chúng phần lớn là để hỗ trợ đào tạo trực tuyến. Do đó, chúng thiếu sự hỗ trợ cần thiết cho thiết kế các hoạt động học tập cũng nhƣ cá nhân hóa dành cho học sinh. 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 phƣơng pháp sƣ phạm đằng nền tảng thì chúng ta cần phải có một hệ thống để hỗ trợ triển khai. Nhƣ 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 lƣợng giảng dạy, năng suất lao động mà không mất nhiều công sức. Đối với sinh viên, nó sẽ giúp nâng cao chất lƣợng học tập, phù hợp với khả năng và không gây buồn chán. Mục tiêu và phƣơng pháp: 1. Nghiên cứu các lý thuyết giáo dục chủ đạo và các phƣơng pháp học tập đang đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay. 2. Rà soát và đánh giá các ƣu điểm và nhƣợc điểm của các phƣơng pháp học tập cũng nhƣ hệ thống hỗ trợ hiện tại. 3. Thiết kế, đánh giá và chọn lọc các đặc điểm và tính năng của phƣơng 4 pháp cũng nhƣ hệ thống mới. 4. Xây dựng một hệ thống toàn diện và đầy đủ các công cụ để hỗ trợ giáo viên và học sinh trong tất cả các hoạt động học tập, kể cả trong và ngoài lớp học. 5. Đánh giá kết quả đạt đƣợc và lập kế hoạch triển khai hệ thống. Nội dung của đề tài bao gồm những mục chính sau: Chƣơng 1 - Cơ sở lý thuyết: Chƣơng này có mục đích nghiên cứu các lý tuyết giáo dục chủ đạo và các phƣơng pháp học tập đang đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay. Nội dung chủ yếu tập trung vào việc phân tích các lý thuyết giáo dục và việc áp dụng các lý thuyết đó vào trong các phƣơng pháp học tập hiện tại. Các lý thuyết này là phần kiến thức quan trọng giúp ích cho việc thiết kế, xây dựng và triển khai các chƣơng trình học tập hiệu quả. Song song với đó, chƣơng này cũng trình bày một số mô hình thiết kế khóa học nhằm gia tăng tính hiệu quả và đảm bảo động lực học tập cho học sinh. Chƣơng 2 - Phân tích thiết kế: Chƣơng 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 đƣợc đề cập trong chƣơng trƣớc. Nội dung của chƣơng chủ yếu đề cập đến thiết kế tổng quan cũng nhƣ những tính năng của hệ thống mới để đáp ứng đƣợc các mục tiêu đã đề ra. Các nội dung liên quan đến quản lý lớp học, quản lý chƣơng trình học, theo dõi quá trình học tập, giao tiếp trong lớp học và các công cụ hỗ trợ học tập sẽ đƣợc trình bày trong chƣơng này. Chƣơng 3 - Cài đặt: Chƣơng này trình bày kiến trúc tổng quan của hệ thống, các công nghệ đƣợc sử dụng cũng nhƣ các thiết kế chi tiết của tất cả các tính năng của hệ thống. Chƣơng này sẽ cung cấp góc nhìn kỹ thuật rõ nhất về toàn bộ quá trình phát triển hệ thống. Một phần nội dung đề cập đến việc lựa chọn kiến trúc phù hợp cho hệ thống, lựa chọn công nghệ phát triển đáp ứng đƣợc yêu cầu mở rộng và xây dựng hệ thống đa nền tảng. Chƣơng 4 – Kết quả đạt đƣợc và phƣơng hƣớng phát triển: Chƣơng này trình bày và đánh giá những kết quả đạt đƣợc trong việc nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống hỗ trợ học tập hỗn hợp. Song song với đó, luận văn cũng đề cập đến các bƣớc phát triển tiếp theo, bao gồm cả công tác nghiên cứu cũng nhƣ tích hợp thêm các tính năng nổi bật khác. 5 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng này có mục đích nghiên cứu và phân tích các lý thuyết và phƣơng pháp chủ đạo có ảnh hƣởng lớn tới việc thiết kế và chuyển giao các khóa học hiện nay. Cùng với đó, một phần nội dung sẽ phân tích các hệ thống hỗ trợ học tập hiện đang đƣợc sử dụng phổ biến, bao gồm cả các tính năng, ƣu điểm và nhƣợc điểm của từng hệ thống. Nội dung của chƣơng này sẽ là nền tảng để phục vụ cho việc phân tích và thiết kế hệ thống hỗ trợ học tập mới. 1.1. Đánh giá các phƣơng 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 phƣơng 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 nhƣ các ƣu điểm và nhƣợc điểm của các phƣơng pháp dạy học là: truyền thống, trực tuyến và hỗn hợp. 1.1.1. Phƣơng pháp dạy học truyền thống Ở phƣơng pháp học tập truyền thống, học sinh đến lớp học theo lịch biểu đã đƣợc 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 đƣợc giao hoặc tự học theo định hƣớng của mình. Ƣu điểm lớn nhất của phƣơng pháp dạy học trực tuyến đó là duy trì đƣợc giao tiếp trực tiếp giữa ngƣời dạy với ngƣời học, cũng nhƣ giữa ngƣời học với nhau. Đây là một hình thức giao tiếp giàu thông tin và có hiệu quả cao[13]. Ƣu điểm thứ hai của phƣơng pháp học tập truyền thống là giúp nâng cao động lực học tập cho học sinh. Động lực là một yếu tố cốt lõi dẫn đến thành công của hoạt động học tập[14]. Phƣơng pháp học tập truyền thống giúp xây dựng đƣợc động lực học tập cao hơn so với các phƣơng pháp học tập có khoảng cách[30]. 6 Hình 1.1. Mức thông tin và tính hiệu quả của các phương pháp giao tiếp Tuy nhiên, phƣơng pháp học tập truyền thống cũng bộc lộ nhiều nhƣợc điểm, trong đó có thể kể đến khía cạnh cá nhân hóa hoạt động học tập và chi phí tổ chức. Khi theo học các lớp học truyền thống, học sinh cần phải tuân thủ lịch biểu do nhà trƣờng quy định. Nhịp độ học tập của các học sinh trong cùng một lớp là nhƣ nhau, trong khi đó mỗi cá nhân thì lại có những nền tảng khác nhau, điều này gây khó khăn cho nhiều học sinh nếu nội dung, thời gian và địa điểm học tập không phù hợp. Việc đảm bảo tính cá nhân hóa hoạt động học tập để phù hợp với từng học sinh cũng gặp nhiều khó khăn[31]. Chi phí tổ chức học tập cũng là một yếu tố gây khó khăn khi triển khai các lớp học truyền thống[7]. Một trong số các lý do đƣợc nêu ra là do số lƣợng học sinh trong một lớp bị hạn chế. Nếu số lƣợng học sinh quá đông thì sẽ ảnh hƣởng đến hiệu quả học tập[28]. Trong khi đó, với số lƣợng học sinh trong một lớp hạn chế thì chi phí tổ chức lớp học sẽ bị tăng lên. Hay nói cách khác, học sinh sẽ phải trả học phí cao hơn để đến các lớp học. Còn đối với nhà trƣờng thì khó để tiếp cận đến một số lƣợng đông đảo học sinh. Với một số nhƣợc điểm cơ bản nhƣ đã kể trên của phƣơng pháp học tập truyền thống, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin và Internet, đã có nhiều phƣơng pháp học tập khác nhau đƣợc áp dụng để giải quyết những vấn đề đó. Trong số đó, phƣơng pháp đƣợc ƣa chuộng và sử dụng phổ biến là học tập trực tuyến. 7 1.1.2. Phƣơng pháp học tập trực tuyến Học tập trực tuyến là phƣơng pháp học tập đƣợc triển khai hoàn toàn dựa trên nền tảng công nghệ thông tin và Internet[25]. Phƣơng pháp này xuất hiện từ những năm 1980 của thế kỷ trƣớc[25] và ngày càng trở nên phổ biến[15]. Ở phƣơng pháp này, học sinh không phải di chuyển đến các lớp học mà thực hiện các hoạt động học tập từ xa thông qua các kênh giao tiếp trên Internet. Ngoại trừ một số khóa học có thời gian cố định thì phần lớn các khóa học đều rất linh hoạt về thời gian, giúp cho học sinh có thể tự lựa chọn, tự sắp xếp lịch biểu một cách phù hợp nhất với điều kiện của mình. Việc lựa chọn thời gian học tập phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng giúp nâng cao hiệu quả học tập[24] của học sinh. Linh hoạt về thời gian là một trong số các ƣu điểm của học tập trực tuyến. Một ƣu điểm nữa của học tập trực tuyến là giúp giảm thiểu chi phí triển khai học tập, đồng thời tiếp cận đƣợc với một lƣợng lớn học sinh phân tán ở những vùng khác nhau[6]. Thay vì chỉ chăm sóc đƣợc một lƣợng học sinh hạn chế trong cùng một thời điểm nhƣ cách dạy học truyền thống, thì bằng cách triển khai học tập trực tuyến, một giáo viên có thể chăm sóc hàng trăm, hàng ngàn thậm chí hàng triệu[23] học sinh trong cùng một thời điểm. Việc giảm chi phí và mở rộng đƣợc đối tƣợng tiếp cận là một ƣu điểm lớn của học tập trực tuyến, giúp phƣơng pháp này ngày càng trở nên đƣợc ƣa chuộng và phổ biến hơn. Tuy nhiên, phƣơng pháp học tập trực tuyến cũng có một số nhƣợc điểm ảnh hƣởng đến hiệu quả học tập nếu không đƣợc thiết kế tốt. Có thể kể đến một số nhƣợc điểm của phƣơng pháp này nhƣ tỉ lệ bỏ học cao[26] và nhiều khó khăn cho học sinh khi phải tự điều chỉnh hoạt động học tập. Theo một nghiên cứu đƣợc thực hiện bởi Christensen năm 2013 thì tỉ lệ hoàn thành các khóa học trực tuyến chỉ đạt con số 5%[11]. Ngoài ra, việc duy trì động lực học tập cho học sinh trong môi trƣờng trực tuyến cũng là một khó khăn [14]-[30] cho việc thiết kế và triển khai các khóa học. Đây là một trong các lý do chính dẫn đến việc học sinh từ chối tham gia các khóa học trực tuyến hoặc không hoàn thành đƣợc nội dung đã thiết kế. Để khắc phục các nhƣợc điểm của phƣơng pháp học tập truyền thống và phƣơng pháp học tập trực tuyến, đồng thời phát huy các lợi thế của hai phƣơng pháp này, phƣơng pháp học tập hỗn hợp đã đƣợc đƣa vào áp dụng. 8 1.1.3. Phƣơng pháp học tập hỗn hợp (Blended Learning) Học tập hỗn hợp là phƣơng pháp triển khai hoạt động học tập bằng cách kết hợp giữa môi trƣờng trực tuyến và môi trƣờng giao tiếp trực tiếp[16]. Với phƣơng 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 nhƣ đã kể trên[18]. Việc thiết kế các hoạt động học tập xuyên suốt các không gian học tập này cũng giúp làm tăng đƣợc động lực và hiệu quả học tập[1] của học sinh. Hình 1.2. Các không gian diễn ra hoạt động học tập Có nhiều lí do để lựa chọn hình thức học tập hỗn hợp. Graham đã đƣa ra ba lí do chính[16], bao gồm: (1) giàu tính sƣ phạm, (2) dễ tiếp cận, và (3) hiệu quả chi phí. Giàu tính sƣ phạm đƣợc thể hiện thông qua việc các hoạt động học tập có cơ hội diễn ra nhiều hơn, đa dạng hơn, kết hợp chặt chẽ hơn và đạt hiệu quả cao hơn. Việc kết hợp đƣợc các không gian học tập với nhau giúp cho thời gian học tập đƣợc kéo dài hơn về mặt thời gian, giúp cho giáo viên có thể đƣa vào đó những hoạt động học tập phù hợp hơn với từng không gian học tập. Việc thiết kế và triển khai một số hoạt động học tập mới bằng cách ứng dụng công nghệ thông tin và Internet giúp mang lại những trải nghiệm với và nâng cao hiệu quả học tập. Chẳng hạn, các bài giảng tƣơng tác, các bài hƣớng dẫn đƣợc xây dựng theo hƣớng kiến tạo, các kênh giao tiếp đa chiều… là những 9 hoạt động mà sẽ không thể có đƣợc nếu không có sự hỗ trợ của công nghệ. Dễ tiếp cận là một trong những ƣu điểm nổi bật của các khóa học diễn ra dƣới hình thức học tập trực tuyến hoặc hỗn hợp. Học sinh đƣợc chủ động hơn về mặt thời gian, không bị ràng buộc quá nhiều về việc phải có mặt ở các cơ sở đào tạo, có thể truy xuất các tài nguyên học tập bất cứ lúc nào, đƣợc cung cấp các kênh để giao tiếp một cách thuận tiện… là những yếu tố giúp giải phóng học sinh khỏi những hoạt động phục vụ cho việc học tập, thay vào đó học sinh có đƣợc tập trung hơn vào bản thân các hoạt động học tập để đạt đƣợc hiệu quả cao nhất. Hiệu quả chi phí là yếu tố mang lại lợi ích cho cả các đơn vị cung cấp dịch vụ đào tạo và học sinh. Về phía các đơn vị cung cấp dịch vụ, họ có thể tiếp cận đƣợc đến với nhiều học sinh hơn, nâng cao đƣợc năng lực chăm sóc học sinh nhờ sự hỗ trợ của công nghệ. Về phía học sinh, chi phí các khóa học đƣợc giảm, chất lƣợng dịch vụ đƣợc nâng cao hơn và chi phí cho các hoạt động hỗ trợ học tập cũng đƣợc cắt giảm giúp cho họ tiết kiệm đƣợc các chi phí và có thể tham gia nhiều khóa học hơn. Nhƣ vậy, chúng ta có thể thấy học tập hỗn hợp là một hình thức đào tạo có rất nhiều ƣu 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 hƣớng phát triển tiếp theo nhằm mở rộng dịch vụ đào tạo, nâng cao chất lƣợng và giảm chi phí và hƣớng đến hiệu quả học tập cao hơn. 1.1.4. Các mức độ và giai đoạn của mô hình học tập hỗn hợp Mô hình học tập hỗn hợp có thể đƣợc 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 chƣơng 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. Học tập hỗn hợp thƣờng đƣợc phân loại theo sáu mô hình dựa theo cách thức diễn ra hoạt động học tập[1], bao gồm: 1. 2. 3. Dựa vào giao tiếp trực tiếp: Giáo viên dẫn dắt quá trình học tập và sử dụng các công cụ công nghệ hỗ trợ. Luân phiên: Các hoạt động học tập trực tuyến và mặt đối mặt diễn ra luân phiên nhau. Linh hoạt: Nội dung học tập chủ yếu đƣợc chuyển giao qua nền tảng công nghệ, các giờ gặp mặt trực tiếp chủ yếu là để giáo viên định hƣớng, tƣ vấn và trao đổi về những nội dung còn vƣớng mắc. 10 Học ở phòng thực hành: Nội dung học tập đƣợc chuyển giao qua các nền tảng công nghệ nhƣng học sinh vẫn trực tiếp đến lớp. 5. Tự học hỗn hợp: Học sinh tham gia các lớp học truyền thống nhƣng tự tìm kiếm thêm các lớp học trực tuyến để học thêm. 6. Dựa vào nền tảng trực tuyến: Toàn bộ nội dung học tập đƣợc chuyển giao qua nền tảng công nghệ. Có thể có các cuộc gặp trao đổi trực tiếp giữa giáo viên và học sinh nếu cần thiết. Nhƣ vậy, có thể thấy rằng tồn tại nhiều mô hình học tập hỗn hợp khác nhau. Đối với mỗi mô hình thì các công cụ kỹ thuật hỗ trợ cũng sẽ khác nhau do nhu cầu khác nhau. Các tính năng của hệ thống đƣợc đề xuất trong luận văn này sẽ chủ yếu nhằm phục vụ mô hình Học tập Hỗn hợp Linh hoạt. Tuy nhiên, việc sử dụng hệ thống này sẽ không hạn chế trong mô hình đã lựa chọn. 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[8]: 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 hƣớng hỗn hợp đƣợc đề xuất. Cũng theo mô hình này, quá trình tự học trong học tập hỗn hợp có những đặc điểm sau:  Năng động: Nhận đƣợc sự hỗ trợ trực tuyến, có thể truy cập các tài nguyên một cách nhanh chóng và rộng rãi.  Thời gian thực: Học sinh có đƣợc ngay những thứ họ cần vào thời điểm cần thiết.  Cộng tác: Ngƣời học hỗ trợ lẫn nhau, do đó học tập hỗn hợp tạo ra sự kết nối giữa những ngƣời học, giữa ngƣời học và chuyên gia.  Cá nhân hóa: Ngƣời học tự lựa chọn mục tiêu và các hoạt động học tập dựa trên nền tảng kiến thức và kỹ năng của mình sao cho phù hợp và mang lại giá trị cao nhất đối với bản thân.  Toàn diện: Cung cấp các công cụ và tài nguyên đầy đủ dƣới nhiều hình thức khác nhau để ngƣời học có thể lựa chọn.  Thúc đẩy lẫn nhau: Tạo ra các cộng đồng học tập thúc đẩy lẫn nhau cùng tiến bộ. 4. 11 Hình 1.3: Mô hình giảng dạy theo định hướng hỗn hợp Theo đó, một giải pháp học tập hỗn hợp nên có những thành tố sau để mang hoạt động có hiệu quả[8]:  Có giáo viên dẫn dắt quá trình học.  Có công cụ hỗ trợ cá nhân hóa.  Có lớp học ảo dƣới dạng các bài giảng video để trình bày về các khái niệm chính.  Tƣơng tác giữa giáo viên và học sinh cũng nhƣ giữa học sinh với nhau để kích thích học tập nhóm.  Hỗ trợ giải quyết các vấn đề liên quan đến việc quản lý học tập.  Kiểm tra, đánh giá.  Chứng nhận và bằng cấp để ghi nhận việc đã hoàn thành khóa học. Đây là một mô hình khá toàn diện và đã đƣợc chứng thực tính hiệu quả trên