Tài liệu Nghiên cứu về trắc nghiệm thích nghi

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ THU THẢO NGHIÊN CỨU VỀ TRẮC NGHIỆM THÍCH NGHI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2008 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ E–LEARNING .................................................... 4 1.1. Định nghĩa .................................................................................................... 4 1.2. Lịch sử phát triển .......................................................................................... 4 1.2.1. Đào tạo từ xa ........................................................................................ 4 1.2.2. Đào tạo có sự trợ giúp của máy tính ...................................................... 5 1.2.3. Đào tạo có sự trợ giúp của Internet ....................................................... 6 1.3. Kiến trúc hệ thống E-Learning qua Internet .................................................. 7 1.4. Các chuẩn trong E-learning.......................................................................... 9 1.4.1. Chuẩn của AICC................................................................................... 9 1.4.2. Chuẩn của IEEE ................................................................................. 10 1.4.3. Chuẩn của IMS ................................................................................... 10 1.4.4. Chuẩn của ADL .................................................................................. 10 1.4.5. Chuẩn SCORM................................................................................... 11 CHƢƠNG 2: TRẮC NGHIỆM TRỰC TUYẾN .................................................... 18 2.1. Trắc nghiệm trực tuyến ............................................................................... 18 2.2. Tình hình phát triển và ứng dụng trắc nghiệm ............................................. 20 2.2.1. Tình hình phát triển và ứng dụng trắc nghiệm trên thế giới ................. 20 2.2.2. Tình hình phát triển và ứng dụng trắc nghiệm ở Việt Nam .................. 22 2.3. Đặc tả QTI cho câu hỏi, bài trắc nghiệm ..................................................... 24 2.3.1. Giới thiệu chung về đặc tả QTI ........................................................... 24 2.3.2. Các tài liệu trong đặc tả QTI ............................................................... 26 2.3.3. Các đối tƣợng cơ bản nhất trong QTI ................................................. 27 2.3.4. Ví dụ minh hoạ biểu diễn câu hỏi theo đặc tả QTI .............................. 28 CHƢƠNG 3: TRẮC NGHIỆM THÍCH NGHI ...................................................... 30 3.1. Khái niệm trắc nghiệm thích nghi trên máy tính.......................................... 30 3.1.1. Khái niệm ........................................................................................... 30 3.1.2. Kỹ thuật của CAT ............................................................................... 30 3.1.3. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của CAT ...................................................... 32 3.2. Lịch sử phát triển ........................................................................................ 35 3.3. Các hệ thống đánh giá dựa trên web............................................................ 39 3.3.1. SIETTE .............................................................................................. 40 3.3.2. Hệ thống đánh giá cá nhân (PASS) ..................................................... 41 3.4. Một số phát triển mới hiện nay ................................................................... 42 3.4.1. Trắc nghiệm thích nghi có ràng buộc .................................................. 42 3.4.2. Trắc nghiệm thích nghi với việc sinh ra các câu hỏi dựa vào quy tắc .. 44 3.4.3. Sử dụng các công cụ trắc nghiệm thích nghi ....................................... 47 3.4.4. Sử dụng các thời gian ứng đáp trong trắc nghiệm thích nghi ............... 49 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 52 4.1. Hệ thống trắc nghiệm thích nghi ................................................................. 52 4.2. Thực nghiệm............................................................................................... 53 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 60 PHỤ LỤC.............................................................................................................. 63 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Kiến trúc hệ thống E-learning ..................................................................... 7 Hình 2: Chuẩn Scorm ............................................................................................ 11 Hình 3: Các phiên bản của Scorm .......................................................................... 12 Hình 4: Tổ chức của Scorm ................................................................................... 12 Hình 5: Vídụ về các Asset ..................................................................................... 14 Hình 6: Đối tƣợng chia sẻ nội dung ....................................................................... 14 Hình 7: Content Organization ................................................................................ 15 Hình 8: Cấu trúc gói nội dung................................................................................ 17 Hình 9: Một ví dụ về file manifest ......................................................................... 17 Hình 10: Câu hỏi lựa chọn một phƣơng án ............................................................ 29 Hình 11: Đồ thị về sự lựa chọn ba câu hỏi đầu tiên trong trắc nghiệm thích nghi sử dụng hàm thông tin về các câu hỏi trong ngân hàng ............................................... 38 Hình 12: Chu trình hoạt động của một câu hỏi ....................................................... 40 Hình 13: Trắc nghiệm thích nghi sử dụng phƣơng pháp trắc nghiệm ẩn ................. 43 Hình 14: Ngân hàng nhóm câu hỏi cho trắc nghiệm thích nghi .............................. 46 Hình 15: Mô hình hệ thống trắc nghiệm thích nghi ................................................ 52 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAI Computer-Aided Instruction CAT Cumputerized Adaptive Testing CBT Computer-Based Training CTT Classical Test Theory iBT internet Based Testing IMS QTI IMS Question & Test Interoperability Specification IRT Item Response Theory LCMS Learning Content Management System LMS Learning Management System MIRT Multidimentional Item Response Theory SCORM Sharable Content Object Reference Model EMS Electronic Meeting Systems RT Response Time UML Unified Modeling Language WBT Web Based Training 1 MỞ ĐẦU Trong những năm cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21, thế giới đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ chƣa từng có của khoa học kỹ thuật đặc biệt là trong lĩnh vực máy tính và truyền thông với việc phổ biến của máy tính cá nhân và sự xuất hiện của mạng máy tính toàn cầu Internet, đã và đang mang lại cho con ngƣời những điều kiện tham gia vào một xã hội mới đa dạng về thông tin và không gian địa lý. Những thành tựu này cũng mang lại cho con ngƣời một môi trƣờng học tập thuận lợi hơn bao giờ hết. Với ngƣời học, việc học tập không còn bị ràng buộc bởi vấn đề thời gian, không gian và khoảng cách địa lý [4]. Ngƣời học đƣợc chủ động trong việc xác định nội dung học, tiến trình học tập trên cơ sở nhu cầu và trình độ của bản thân. Những phƣơng tiện truyền thông hiện đại cũng mang lại cho ngƣời học khả năng trao đổi học hỏi lẫn nhau một cách đơn giản dễ dàng, mỗi vấn đề một ngƣời học gặp phải có thể đƣợc nhanh chóng giải quyết với sự trợ giúp của giáo viên cũng nhƣ của rất nhiều ngƣời học khác tại nhiều nơi trên thế giới bất chấp sự khác biệt về thời gian, không gian địa lý. Còn đối với ngƣời dạy, họ có thêm những phƣơng tiện hỗ trợ trong việc biên tập, quản lý nội dung bài học cũng nhƣ trong việc theo dõi và trợ giúp ngƣời học. Các hoạt động học tập dựa trên việc sử dụng các phƣơng tiện truyền thông này đƣợc gọi dƣới tên chung là “Đào tạo điện tử” (E-learning) [4]. Với những ƣu điểm nhƣ vậy, trong những năm gần đây nhiều hệ thống đào tạo điện tử đã đƣợc nghiên cứu và triển khai. Kiểm tra là một phần không thể thiếu trong một hệ thống e-learning, nhờ đó mà ngƣời dạy có thể đánh giá khách quan và chính xác trình độ của thí sinh qua nội dung kiểm tra. Phần này sẽ tạo nên thông tin phản hồi tới ngƣời dạy và giúp cho việc hiệu chỉnh nội dung bài học cho phù hợp với đối tƣợng học Trong những năm gần đây trắc nghiệm trực tuyến [2] (Online Testing hay Internet Based Testing - iBT) [25] đƣợc đặc biệt quan tâm bởi các ƣu điểm nổi bật của nó nhƣ: dễ dàng sinh bài thi theo yêu cầu; có thể triển khai kỳ thi trên diện rộng; tích hợp với các hệ thống đào tạo từ xa e-Learning; không phụ thuộc thời gian, địa điểm tổ chức kỳ thi... Hầu hết các tổ chức sát hạch nổi tiếng trên thế giới đều chuyển sang phƣơng thức trắc nghiệm trực tuyến, hai ví dụ điển hình là: tổ chức Educational Testing Service (ETS) - http://www.ets.org/ - một đơn vị chuyên tổ chức các kỳ thi sát hạch cấp chứng chỉ TOEFL, TOEIC, GRE,…- đã chuyển kỳ thi TOEFL từ trắc nghiệm trên giấy sang iBT; hoặc tổ chức International Computer Driving Licence Asia Pacific (ICDLAP) - http://www.icdlap.com/ - đơn vị tổ chức các kỳ thi sát hạch kỹ năng Công nghệ Thông tin cũng chuyển sang hình thức sát hạch iBT. Cùng với sự phát 2 triển của phƣơng thức đào tạo qua Web (Web Based Training), trắc nghiệm trực tuyến sẽ ngày càng đƣợc quan tâm và phát triển. Trắc nghiệm trên máy tính nói chung và trắc nghiệm trực tuyến nói riêng thƣờng gồm hai bộ phận quan trọng là: ngân hàng câu hỏi và phần mềm trắc nghiệm. Ngân hàng câu hỏi đƣợc xem là phần nội dung (content) của phần mềm trắc nghiệm. Trong trắc nghiệm trực tuyến, tất cả các câu hỏi trắc nghiệm thuộc một môn học hoặc một chủ đề nào đó đƣợc tập trung lại thành một ngân hàng câu hỏi đặt ở phía máy chủ; phần mềm trắc nghiệm làm nhiệm vụ tổ chức câu hỏi đƣợc lấy ra từ ngân hàng thành bài thi và phân phối đến thí sinh thông qua trình duyệt Web, đồng thời thực hiện phân tích các phƣơng án trả lời của thí sinh và cuối cùng đƣa ra kết quả đánh giá năng lực thí sinh. Việc đánh giá năng lực thí sinh (qua việc làm bài thi trắc nghiệm) phụ thuộc vào một số yếu tố, trong đó đặc biệt chú ý đến: (1) ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm có chất lƣợng và phù hợp mục tiêu trắc nghiệm; (2) phƣơng thức đánh giá năng lực thí sinh khách quan và có độ chính xác cao. Mặc dù vậy trắc nghiệm trực tuyến có những thuận lợi, là cho kết quả đánh giá ngay tức thì, kiểm tra đƣợc nhiều thí sinh đồng thời nhƣng nó vẫn có những nhƣợc điểm của nó là gây nhàm chán cho các thí sinh khi phải làm câu hỏi quá dễ hoặc gây căng thẳng cho thí sinh khi phải làm các câu hỏi quá khó. Nhƣng phƣơng pháp này không thể thay thế đƣợc các phƣơng pháp thi truyền thống nhƣ hỏi thi vấn đáp, ngƣời hỏi thi có thể đƣa ra câu hỏi thì phù hợp với năng lực của thí sinh, phƣơng pháp này chỉ áp dụng đƣợc khi thí sinh là ít, còn khi thí sinh quá lớn thì không thể kiểm tra bằng phƣơng pháp này đƣợc. Chính vì các nguyên nhân trên mà trắc nghiệm thích nghi ra đời nó khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của hai phƣơng pháp trên [5], [12]. Nó có thể kiểm tra nhiều thí sinh cùng một lúc dựa trên máy tính đƣợc kết nối mạng, cho thông tin về năng lực của thí sinh ngay tức thời, đƣa ra các câu hỏi thi tức thời phù hợp với năng lực của thí sinh. Việc đánh giá năng lực thí sinh cũng giống nhƣ trắc nghiệm trực tuyến chỉ khác là tại mỗi câu hỏi đƣợc đƣa ra là phù hợp với năng lực thí sinh, năng lực này đƣợc cập nhật thƣờng xuyên trong quá trình thí sinh làm bài cho đến khi đo đƣợc năng lực thực sự của thí sinh (phụ thuộc vào bài thi của thí sinh kết thúc nhƣ thế nào; thông thƣờng bài thi của thí sinh kết thúc khi thí sinh trả lời một loạt các câu hỏi sai, hoặc hết thời gian hoặc thí sinh đã đạt đƣợc ƣớc lƣợng năng lực tối đa về yêu cầu của bài test khi đó năng lực của thi sinh sẽ bằng độ khó tối đa của bài test mà môn học quy định). Với các ƣu điểm của trắc nghiệm thích nghi là kiểm tra đồng thời nhiều thí sinh đồng thời, cho kết quả tức thời, thí sinh không phải đứng trƣớc các câu hỏi quá khó đối với năng lực của chính mình,… Mặt khác ở Việt Nam cũng chƣa có tác giả nào tìm 3 hiểu về trắc nghiệm thích nghi nên với đánh giá trên tôi đã chọn đề tài luận văn là nghiên cứu về trắc nghiệm thích nghi. Luận văn này tập trung tìm hiểu nó là hệ thống nhƣ thế nào hoạt động ra sao, các ƣu nhƣợc điểm của nó…và thực nghiệm về trắc nghiệm thích nghi với giả sử ngân hàng câu hỏi đã đƣợc định cỡ và sử dụng phƣơng pháp tính điểm thô. Các phần tiếp theo của luận văn có cấu trúc nhƣ sau: Chƣơng 1 trình bày các khái niệm cơ bản về e-learning: khái niệm, lịch sử phát triển, kiến trúc hệ thống và một số chuẩn của e-learning. Chƣơng 2 trình bày về trắc nghiệm trực tuyến trong đó với các khái niệm trắc nghiệm trực tuyến tình hình phát triển và ứng dụng, giới thiệu về đặc tả QTI (cấu trúc, mô tả…) cho phép tạo các câu hỏi và đóng gói nội dung để có thể tƣơng thích với các hệ thống e-learning. Chƣơng 3 trình bày về trắc nghiệm thích nghi, bao gồm các vấn đề: khái niệm, hoạt động của hệ thống, các ƣu nhƣợc điểm, quá trình phát triển và một số dạng phát triển, phƣơng pháp trắc nghiệm thích nghi có ràng buộc, phƣơng pháp trắc nghiệm thích nghi với việc sinh các câu hỏi dựa vào quy tắc, sử dụng thời gian trong trắc nghiệm thích nghi. Chƣơng 4 trình bày thực nghiệm mô phỏng bài trắc nghiệm thích nghi đối với môn học Tin học cơ sở trong Trƣờng Đại học Công nghệ, sử dụng đặc tả QTI để mô tả dữ liệu câu hỏi. Phần kết luận của luận văn tổng kết các kết quả đã đạt đƣợc, kết luận và đƣa ra một số hƣớng nghiên cứu tiếp theo. 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ E–LEARNING 1.1. Định nghĩa Khái niệm E-learning hay đào tạo điện tử đã đƣợc rất nhiều học giả và các nhà nghiên cứu về giáo dục đƣa ra, mỗi khái niệm lại thể hiện những đặc trƣng riêng của E-learning. Dƣới đây là một số định nghĩa đƣợc nhiều nhà nghiên cứu công nhận và sử dụng [4]: - E-Learning là quá trình học tập có sự trợ giúp của công nghệ Web và Internet. - E-Learning là một thuật ngữ dùng để mô tả việc học tập, đào tạo dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông. - E-Learning là quá trình học tập hay đào tạo đƣợc chuẩn bị, truyền tải hoặc quản lý sử dụng nhiều công cụ của công nghệ thông tin, truyền thông khác nhau và đƣợc thực hiện ở mức cục bộ hay toàn cục 1.2. Lịch sử phát triển Xuất phát từ định nghĩa về đào tạo điện tử đã nêu ở phần trƣớc, trong phần này, luận văn sẽ trình bày tóm tắt lịch sử phát triển của đào tạo điện tử theo một số làn sóng khác nhau gắn liền với các làn sóng phát triển của kỹ thuật điện tử với mục tiêu làm rõ xu hƣớng phát triển và mục tiêu mà các hệ thống đào tạo điện tử ngày nay đang hƣớng tới [1]. 1.2.1. Đào tạo từ xa Là hình thức đào tạo đƣợc sử dụng khi ngƣời học và ngƣời dạy cách xa nhau về vị trí địa lý hoặc không thể có điều kiện để gặp mặt tại cùng một thời điểm trong cùng một không gian địa lý xác định. Hình thức ban đầu của phƣơng pháp này là việc đào tạo thông qua hệ thống thƣ tín, bài giảng. Với hình thức này, các trao đổi giữa giáo viên và ngƣời học đƣợc thực hiện qua thƣ và xuất hiện từ những năm 1800 tại một số nƣớc Châu Âu và Mỹ. Tuy nhiên cột mốc đầu tiên của đào tạo điện tử chỉ thực sự xuất hiện với sự xuất hiện của hệ thống phát thanh truyền hình vào đầu thế kỷ 20. Khóa học qua hệ thống Radio đầu tiên đƣợc tổ chức tại trƣờng đại học Iowa (Mỹ) vào năm 1925. Đến những năm 80 là sự xuất hiện của việc đào tạo thông qua truyền hình vệ tinh cho phép thí sinh tại bất kỳ vị trí nào trên thế giới đều 5 có thể tiếp nhận các bài giảng. Ngày nay, những phƣơng tiện điện tử nêu trên vẫn là những công cụ truyền tải thông tin thông dụng. Ngoài những ƣu điểm, các công cụ truyền tin đó có các hạn chế: - Tính tƣơng tác giữa ngƣời học với ngƣời dạy bị hạn chế, đa số vẫn là tƣơng tác một chiều từ ngƣời dạy, việc trao đổi, phản hồi từ ngƣời học tới ngƣời dạy còn chƣa thuận tiện - Mặc dù khắc phục đƣợc vấn đề cách biệt về không gian địa lý giữa ngƣời học và ngƣời dạy, nhƣng ngƣời học vẫn bị ràng buộc về mặt thời gian học (phải nắm đƣợc lịch phát của các chƣơng trình học để theo dõi; bắt buộc phải học tuần tự) Nhƣ vậy có thể thấy, đào tạo điện tử trong giai đoạn này chủ yếu đóng vai trò cung cấp một phƣơng tiện truyền tải bài giảng từ ngƣời dạy đến ngƣời học một cách thuận tiện hơn, nhằm khắc phục các khó khăn về không gian địa lý. 1.2.2. Đào tạo có sự trợ giúp của máy tính Cuối những năm 70 bƣớc sang đầu những năm 80, máy tính cá nhân xuất hiện và nhanh chóng trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho con ngƣời trong công việc cũng nhƣ trong quá trình học tập. Các bài giảng đƣợc đóng gói dƣới dạng các đĩa CD-ROM và phân phối tới ngƣời học. Với sự trợ giúp của máy tính, các nhà cung cấp bài giảng đã bƣớc đầu đƣa các tƣơng tác hai chiều vào nội dung bài giảng, cho phép ngƣời học có đƣợc những tƣơng tác ở mức độ nhất định với nội dung đƣợc học. Những tƣơng tác này mặc dù đơn giản, chủ yếu ở dạng các bài kiểm tra ngắn nhằm phân loại ngƣời học giúp họ xác định tiến trình học hợp lý, hay các kịch bản tình huống thay đổi theo hành vi của ngƣời học, đã giúp cho quá trình học giảm đƣợc sự đơn điệu, đồng thời giúp ngƣời học tiết kiệm đƣợc thời gian và công sức. Hai phƣơng pháp học dựa trên máy tính phổ biến nhất là Computer-Aided Instruction (CAI) và Computer-Based Training (CBT). Tuy nhiên đào tạo dựa trên máy tính có hạn chế là chi phí để xây dựng bài giảng khá lớn, việc cập nhật nội dung bài giảng là khó khăn. Mặt khác, các tƣơng tác trong bài giảng còn hạn chế, không đáp ứng đƣợc hết nhu cầu của ngƣời học, nhất là nhu cầu trao đổi nhằm tăng cƣờng khả năng tiếp thu kiến thức của ngƣời học. Tuy nhiên so với giai đoạn trƣớc, ở giai đoạn này, đào tạo điện tử ngoài việc tạo một môi trƣờng phân phối bài giảng đơn giản, hiệu quả đến ngƣời học, đã bƣớc đầu chú ý đến việc quản lý nhu cầu và quá trình học tập của ngƣời học nhằm giúp ngƣời học có những điều chỉnh phù hợp với nhu cầu và khả năng của bản thân. 6 1.2.3. Đào tạo có sự trợ giúp của Internet Với sự phát triển của Internet đầu những năm 90, một môi trƣờng vô cùng thuận lợi cho đào tạo điện tử đã xuất hiện. Khả năng hỗ trợ đa phƣơng tiện phong phú, định dạng thống nhất đã đƣa công nghệ Web trở thành môi trƣờng xuất bản bài giảng lý tƣởng cho đào tạo điện tử, cho phép ngƣời học có thể truy cập một cách dễ dàng các tri thức ở bất kỳ đâu, bất kỳ thời điểm nào với nội dung cập nhật nhất. Bên cạnh đó, việc Internet đƣợc kết nối rộng rãi đã tạo ra môi trƣờng tƣơng tác đơn giản, hiệu quả giữa ngƣời dạy và ngƣời học cũng nhƣ giữa ngƣời học với nhau. Cùng với sự phát triển của Internet, đào tạo điện tử đã bƣớc vào giai đoạn phát triển mạnh nhất từ trƣớc đến nay thu hút đƣợc sự quan tâm của các tổ chức đào tạo và nghiên cứu. Ở Mỹ, đào tạo điện tử rất đƣợc coi trọng. Năm 1999 quốc hội Mỹ đã thành lập một tiểu ban phụ trách vấn đề này. Hiện nay hầu hết các cơ sở giáo dục ở Mỹ đều ứng dụng đào tạo điện tử với các mức độ khác nhau. Châu Âu cũng có thái độ rất tích cực với vấn đề này. Năm 2001, Ủy ban châu Âu đã đƣa ra kế hoạch mang tên "Kế hoạch hành động WBT" với chi phí 13,3 tỷ USD nhằm nghiên cứu và triển khai các hoạt động đào tạo điện tử. Ở châu Á, Hàn Quốc, Nhật Bản và Singapore là những quốc gia đi đầu trong việc triển khai và ứng dụng đào tạo điện tử. Ở giai đoạn này, hệ thống đào tạo điện tử đã trở nên phức tạp hơn rất nhiều so với trƣớc, giờ đây nó không chỉ đơn thuần là một công cụ quản lý và phân phối nội dung bài giảng đến ngƣời học mà nó còn là một công cụ trợ giúp đắc lực ngƣời học trong quá trình học tập của họ. Chính vì sự phức tạp và đa dạng trong việc phát triển các hệ thống đào tạo điện tử mà lĩnh vực này đã đặt ra cho các nhà nghiên cứu nhiều vấn đề cần giải quyết, nhiều xu hƣớng nghiên cứu khác nhau đã xuất hiện: - Chuẩn hóa môi trường đào tạo: Với việc chuẩn hóa này, đối với ngƣời phát triển hệ thống, có thêm một cơ sở để định hƣớng quá trình xây dựng hệ thống của mình, đối với ngƣời quản lý có thêm những căn cứ để đánh giá tính phù hợp, tính khả thi của hệ thống trong quá trình lựa chọn một mô hình đào tạo điện tử phù hợp cho tổ chức của mình. Ngoài ra việc chuẩn hóa còn giúp việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống trở nên đơn giản, thống nhất, nhằm tạo ra tạo ra một môi trƣờng học tập chia sẻ rộng rãi. - Tăng cường tính tương tác với người học: Xu hƣớng này nhằm hƣớng tới việc hệ thống đào tạo sẽ hỗ trợ ngƣời học tốt hơn trong quá trình học tập, từ 7 việc giúp ngƣời học xác định một tiến trình học phù hợp với trình độ và năng lực của họ đến việc hỗ trợ ngƣời học trong việc giải quyết các các vấn đề nẩy sinh trong suốt tiến trình đào tạo. Từ thời điểm này, khái niệm đào tạo điện tử để chỉ quá trình đào tạo điện tử đƣợc hiểu là quá trình đào tạo điện tử qua mạng Internet. 1.3. Kiến trúc hệ thống E-Learning qua Internet Theo [32] kiến trúc của hệ thống e-learning gồm năm tầng (hình 1) Hình 1: Kiến trúc hệ thống E-learning - Tầng 1: Truy cập hệ thống (user Access) Cho phép những ngƣời dùng truy cập tất cả các phần liên quan của nền thông qua trình duyệt web chuẩn. Portal: Learning Internet & Intranet cung cấp truy cập chung cho tất cả những ngƣời dùng. Trong khi một số tin tức ở trang chủ hoặc trang thông tin có thể mở cho một ngƣời nào đó thấy, truy cập sâu hơn vào bên trong các dịch vụ web bị hạn chế bởi chức năng Log-in. Log-in có vai trò xác thức ngƣời dùng có quyền truy cập hay không: nhận ra ID duy nhất của chúng và các vai trò và các quyền mà đã đƣợc gán cho chúng. - Tầng 2: Các dịch vụ chung (Common Services) Các dịch vụ chung này cần thiết cho mọi ngƣời dùng và không cho bất kỳ chức năng giáo dục cá biệt. + Quản lý ngƣời dùng (User Management) Mỗi ngƣời dùng cần định danh với một ID duy nhất, và các ngƣời dùng (ngƣời học, giáo viên, quản trị viên (admin hệ thống IT và những ngƣời giám sát hệ thống), ngƣời cố vấn dạy, chuyên gia nội dung…) có thể đƣợc gán với các quyền nhất định. Ngƣời dùng và các quyền có thể đƣợc thay đổi nhiều lần theo yêu cầu. + Sự cộng tác (đồng bộ/không đồng bộ) 8 Dịch vụ cộng tác cung cấp truyền thông giữa tất cả những ngƣời dùng của hệ thống. Các công nghệ cộng tác đồng bộ gồm: lớp học ảo (với các tài nguyên audiovisual và whiteboard), các phòng hội thảo ảo, và chat. Công nghệ cộng tác không đồng bộ bao gồm: email, thảo luận luồng, và truyền thông điệp ngang hàng tức thì. + Quản lý sự kiện - Event Management (Calendar/Scheduling/Reminders) Những ngƣời học có thể nhìn thấy lịch trình của khóa học cung cấp và thấy lịch trình riêng nhìn qua sự ghi danh của họ. Hơn nữa, với những ngƣời học và các giáo viên cần nhớ lại để hỗ trợ làm việc. - Tầng 3: Dịch vụ học (Learning Service) Các dịch vụ này cung cấp chức năng nòng cốt cho sản phẩm và sự tiêu thụ tài nguyên e-learning. + LCMS: content development (các đối tƣợng học/tập hợp nội dung) LCMS là hệ thống quản lý nội dung học. Hệ thống này cho phép cập nhật nội dung vào bên trong cơ sở dữ liệu, và đƣợc sắp xếp phù hợp để tìm kiếm và thu thập thông tin dễ dàng. Những chiến lƣợc mới nhất của LCMS hƣớng thiết kế theo đối tƣợng học - với một mục đích tự động hóa sự tập hợp của các đối tƣợng học vào trong khóa học và phân phối bài học, và khả năng để sử dụng lại một đối tƣợng học cho nhiều phƣơng pháp giảng dạy. LCMS cung cấp cơ chế cho tác giả để gửi nội dung vào trong cơ sở dữ liệu để xem xét, chỉnh sửa và phê duyệt cuối cùng. Giao diện này cho phép các tác giả, các chuyên gia nội dung, các nhà phê bình và các quản trị viên để kiểm soát backend các dịch vụ học tập. Các LCMS cung cấp tính linh hoạt tối đa trong quá trình soạn thảo: cho phép nhập khẩu và metatagging của tất cả dạng nội dung, cũng nhƣ thích ứng cho quá trình luồng công việc soạn thảo cho những yêu cầu của tổ chức. + LMS: Content Delivery (Ghi danh/Theo dõi/Báo cáo) LMS là hệ thống quản lý học tập. Đây là trung tâm dịch vụ học tập để giao tiếp với học viên - cho phép xem xét lại danh mục, lựa chọn khóa học, ghi danh, theo dõi sinh viên, tự động hóa thƣơng mại điện tử, và đƣa các nội dung trực tuyến (khóa học-môn học- bài học). LMS là sự kết nối chặt chẽ với các dịch vụ quản lý ngƣời dùng để cung cấp cho học viên truy cập tới các nguồn tài nguyên theo quyền đƣợc phép, và để thiết 9 lập theo dõi học sinh và điểm số. LMS có thể tạo các báo cáo của về các hoạt động của ngƣời học và cấp giấy chứng nhận. + Đánh giá (kiểm tra/điểm số/ƣớc lƣợng/Khảo sát ý kiến) Dịch vụ đánh giá cung cấp dạy/hƣớng dẫn với các tài nguyên để sinh ra câu hỏi và bài kiểm tra. Thông thƣờng đây là một bản mẫu định hƣớng hệ thống mà hỗ trợ lựa chọn các câu hỏi từ một ngân hàng câu hỏi sẵn có (mà đã đƣợc xác nhận), và tự động hóa cho việc tạo các câu hỏi và bài kiểm tra trực tuyến. + Quản trị học (Learning Administration ) Dịch vụ quản trị học cho phép quản lý backend (mục đích sau) chƣơng trình giảng dạy, tài nguyên, các giáo viên và các ngƣời học. Nó cũng cung cấp các bản mẫu và các tài nguyên cho hệ thống tự động báo cáo. - Tầng 4: Cơ sở dữ liệu(Databases) – Tầng này điển hình là sử dụng SQL cho phép cơ sở dữ liệu quan hệ liên kết với công nghệ cơ sở dữ liệu XML mới. - Tầng 5: Cơ sở hạ tầng (Infrastructure) – Tầng này thiết lập mạng clientserver và phần cứng vật lý, sử dụng các giao thức công nghệ Internet chuẩn. Internet & Intranet Servers / HTTP / FTP / SMTP / TCP-IP 1.4. Các chuẩn trong E-learning Có rất nhiều chuẩn trong e-learning và mục đích của các chuẩn này chính là giải quyết những khó khăn vƣớng mắc trong e-learning. Trong e-learning thì mọi vấn đề đều dựa trên đối tƣợng học tập ( LO – Learning Object) và các chuẩn trong e-learning đều xoay quanh các đối tƣợng học tập. Theo [29] và [30] e-learning có một số chuẩn tiêu biểu sau: 1.4.1. Chuẩn của AICC AICC - The Aviation Industry Computer-Based Training Committee là một hiệp hội quốc tế về công nghệ đào tạo chuyên nghiệp. AICC đƣa ra lý thuyết về ngành công nghiệp hàng không trong quá trình phát triển, hoạt động. AICC còn đƣa ra các tiêu chuẩn, cách thức định lƣợng về việc đào tạo trên máy tính (CBT – Computer Based Training) cũng nhƣ các công nghệ đào tạo khác. Mục đích chủ yếu của AICC là: - Hỗ trợ việc đào tạo ngƣời lái máy bay bằng việc đƣa ra và cài đặt một phƣơng pháp học kinh tế và hiệu quả là: đào tạo trên máy tính – CBT. 10 - Phát triển lý thuyết và nguyên tắc trong việc cộng tác trong quá trình đào tạo (interoperability), điều này tạo ra khả năng giao tiếp giữa các chuẩn khác nhau. - Cung cấp một diễn đàn để bàn về CBT và các công nghệ đào tạo khác. AICC phối hợp rất chặt chẽ với các tổ chức IEEE, ADL, IMS để hoàn thiện về chuẩn của mình. 1.4.2. Chuẩn của IEEE IEEE LTSC (Institute of Electrical for Electronics Engineers Learning Technology Standards Committee) là một tổ chức quốc tế phát triển các chuẩn và các chỉ dẫn cho điện, điện toán, máy tính và các hệ thống liên lạc. IEEE LTSC cung cấp các đặc tả về học tập để có thể sử dụng đƣợc trong thực tế. Ðặc tả nổi tiếng nhất của tổ chức là LOM (Learning Object Metadata). Nó đã đƣợc đƣa vào trong SCORM. 1.4.3. Chuẩn của IMS IMS Global Learning Consortium có trụ sở tại Burlington Massachusetts. Mục đích chủ yếu của IMS là xây dựng các đặc tả mở để đảm bảo việc học phân tán online đƣợc đảm bảo một cách thuận tiện, dễ dàng: - Định vị và sử dụng các nội dung đào tạo - Theo dõi tiến trình của thí sinh - Báo cáo về tiến độ và khả năng tiếp thu của thí sinh - Trao đổi thông tin giữa các hệ thống. IMS có hai mục đích chủ yếu là: - Định nghĩa các chuẩn kỹ thuật cho việc giao tiếp, trao đổi giữa các ứng dụng, dịch vụ trong đào tạo từ xa. - Hỗ trợ việc hợp nhất hoá đặc tả vào trong các sản phẩm và dịch vụ trên internet cho nên các môi trƣờng đào tạo từ xa khác nhau, các nhà cung cấp tài nguyên học tập khác nhau có thể cùng nhau làm việc và chia sẻ. 1.4.4. Chuẩn của ADL ADL là một tổ chức về e-learning đƣợc thành tập vào tháng 11 năm 1997. Mục tiêu của tổ chức này là đảm bảo các chất lƣợng giáo dục, hƣớng dẫn, giúp đỡ và đạo tạo các thí sinh bất cứ khi nào và ở bất cứ đâu. 11 ADL tạo ra các thƣ viện kiến thức hoặc các nhà kho để chứa các đối tƣợng học nhằm mục đích phân tán và sử dụng. ADL chú ý đến việc phát triển các đối tƣợng có tính chia sẻ (shareable) và có tính sử dụng lại (reusable). ADL đƣa ra chuẩn Scorm cho e-learning. Hiện nay ngƣời ta nhắc đến SCORM của ADL nhƣ một chuẩn phổ biến và đƣợc ứng dụng nhiều nhất trên thế giới. Nó là sự tổng hợp, thống nhất của hầu hết các chuẩn mạnh nhất trong elearning và tất cả các sản phẩm e-learning đều hƣớng tới việc đáp ứng (conformance) đƣợc chuẩn SCORM. 1.4.5. Chuẩn SCORM 1.4.5.1. Tổng quan về SCORM SCORM là sự tích hợp, thống nhất của các chuẩn trong e-learning. Trƣớc khi có chuẩn Scorm thì các chuẩn về e-learning đều rất mạnh nhƣng chỉ đáp ứng đƣợc một phần, một khía cạnh nào đấy của e-learning. Sự kết hợp và thống nhất của tất cả các chuẩn này mới có thể nói lên đƣợc đầy đủ các mặt khác nhau của e-learning. Nhƣ trên đã trình bày: AICC, IEEE LTSC, IMS,… là các chuẩn mạnh về elearning, nay đã đƣợc tích hợp trong chuẩn SCORM (hình 2) tạo ra một chuẩn thống nhất và mạnh mẽ cho e-learning. Hình 2: Chuẩn Scorm SCORM kể từ lúc đƣợc đƣa ra đã đƣợc cải tiến và cập nhật rất nhiều và cho tới nay nó đã có rất nhiều các version khác nhau (Hình 3). 12 Hình 3: Các phiên bản của Scorm 1.4.5.2. Cơ cấu tổ chức của SCORM Trong phiên bản 1.2 thì cơ cấu của SCORM có thể đƣợc chia làm hai phần chính (hình 4). Hình 4: Tổ chức của Scorm Mô hình tập hợp nội dung SCORM - Bao gồm các hƣớng giải quyết cho việc định nghĩa, xác định và tập hợp các tài nguyên trong nội dung học đã đƣợc cấu trúc hóa. 13 - Phần này mô tả thuật ngữ (cách đặt tên) cho các nội dung học (learning content), mô tả SCORM Content Packages và tham chiếu tới IMS Learning Resourse Metadata Info Model, bản thân nó dựa trên IEEE Learning Technology Standarts Committee (LTSC). Đặc tả về Learning Object Model đƣợc phát triển nhƣ là sự nỗ lực kết nối giữa IMS Global Learning Consortium và ARIADNE (the Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks for Europe). Tất cả những đặc tả này cùng nhau tạo nên SCORM Content Aggregation Model. Môi trường thực hiện SCORM Phần này những chỉ đạo cho việc kích hoạt, giao tiếp với nội dung trong một môi trƣờng Web – based, và theo dõi, kiểm soát nội dung. Nó đƣợc phát sinh từ những chức năng môi trƣờng thời gian chạy đã đƣợc định nghĩa trong AICC’s CMI001 Guidelines for Interoperability. 1.4.5.3. Mô hình tập hợp nội dung a. Mô hình nội dung Mô hình nội dung (Content Model) của SCORM mô tả các thành phần SCORM đƣợc sử dụng để xây dựng một hệ elearning từ những tài nguyên học tập, đồng thời định nghĩa cách kết hợp những đơn vị, tài nguyên học tập có thể chia sẻ mức thấp này thành những đơn vị giảng dạy mức cao hơn. Mô hình nội dung SCORM đƣợc cấu thành bởi các khái niệm: tài sản (asset), đối tƣợng chia sẻ (Sharable Content Object) và tổ chức nội dung (Content Organization). * Asset: là thành phần nhỏ nhất của một bài giảng theo chuẩn SCORM. Một Asset (hình 5) có thể đơn giản chỉ là một file văn bản, trang web tĩnh hay cũng có thể là các dữ liệu đa phƣơng tiện nhƣ âm thanh, video clip hoặc hình ảnh động v.v… Các Asset có thể chứa các Asset con ở bên trong nó. 14 Hình 5: Vídụ về các Asset * Sharable Content Object (SCO): Đối tƣợng chia sẻ nội dung (hình 6), là một tập hợp của một hoặc nhiều Asset tạo thành một nguồn tài nguyên học tập đơn nhất có thể triệu gọi bởi LMS. SCO phải có quá trình khởi tạo và kết thúc giao tiếp với LMS . Hình 6: Đối tượng chia sẻ nội dung 15 * Content Organization Hình 7: Content Organization CO hay lƣợc đồ nội dung là sơ đồ cho biết mối liên hệ giữa các hoạt động (tên gọi tắt cho một đơn vị bài giảng có cấu trúc). Mỗi hoạt động lại có thể bao chứa các hoạt động khác hoặc đơn giản mỗi hoạt động có thể là một SCO hoặc một Asset thể hiện nội dung của hoạt động. CO cũng đƣợc mô tả bởi các siêu dữ liệu, mỗi hoạt động đều đƣợc ánh xạ đến siêu dữ liệu của mình do đó hoàn toàn có thể sử dụng lại các siêu dữ liệu này cho các CO khác nhau, bởi vậy cấu trúc siêu dữ liệu của CO còn đƣợc gọi là “Đa tổ chức nội dung”. Bên cạnh đó CO còn chứa các thông tin về sắp xếp thứ tự của các hoạt động, LMS sẽ dựa vào các thông tin này để thực hiện việc phân phối và kiểm soát nội dung trong thời gian chạy. * Siêu dữ liệu Siêu dữ liệu hay dữ liệu về dữ liệu trong SCORM đƣợc xây dựng trên cơ sở các siêu dữ liệu đƣợc đề xuất bởi IEEE LTSC LOM dùng để mô tả các thông tin liên quan đến nội dung bài giảng. Siêu dữ liệu SCORM gồm năm thành phần: - Siêu dữ liệu kết hợp nội dung: Siêu dữ liệu mô tả cách kết hợp các nội dung trong gói bài giảng (gói nội dung). Bên cạnh đó siêu dữ liệu này còn đƣợc sử dụng cho các mục đích tìm kiếm. - Siêu dữ liệu tổ chức nội dung: Đây là siêu dữ liệu mô tả Tổ chức nội dung. Mục đích của siêu dữ liệu này là cho phép tìm kiếm trong kho nội dung và cung cấp thông tin về cấu trúc nội dung.