a/ Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu và xây dựng hệ thống hỗ trợ dạy và học môn Toán cao cấp
b/ Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trường đại học Bình Dương
c/ Họ và tên chủ nhiệm nhiệm vụ: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
d/ Mục tiêu của nhiệm vụ: Nghiên cứu các kỹ thuật và công nghệ thông tin ứng dụng trong việc dạy và học các môn toán cao cấp trong giai đoạn đại cương của chương trình đại học các chuyên ngành kỹ thuật; đặc biệt là công nghệ và phương pháp thiết kế lập trình ứng dụng giải toán, các hệ thống phần mềm hỗ trợ việc giảng dạy của giảng viên và học tập cho sinh viên.
Nghiên cứu ứng dụng và phát triển phần mềm, bao gồm các phần mềm tra cứu kiến thức và hỗ trợ giải bài tập, xây dựng tài liệu hướng dẫn sử dụng các phần mềm Toán cao cấp.
đ/ Kết quả thực hiện tóm tắt:
Đặt vấn đề
Ngày nay, công nghệ thông tin (CNTT) đã được ứng dụng vào hầu hết các lĩnh vực hoạt động của con người và đem lại hiệu quả đáng kể. Bên cạnh đó, việc cung cấp một hệ thống truyền thông phục vụ cho nhiều hoạt động giáo dục và đào tạo, ứng dụng CNTT trong điều hành, quản lý giáo dục, CNTT còn được ứng dụng trong đổi mới phương pháp dạy học.
Đã có nhiều công ty có những hoạt động nghiên cứu, sản xuất các sản phẩm CNTT cho giáo dục. Tuy nhiên, các sản phẩm thường tập trung vào các hệ thống quản lý giáo dục và các phần mềm giúp tự học và kiểm tra dưới hình thức sách điện tử với một số tính năng bổ sung tương đối đơn giản. Đặc biệt là các hệ ứng dụng CNTT trong việc dạy và học môn toán cao cấp còn rất hạn chế. Do đó, đề tài “Nghiên cứu và xây dựng hệ thống hỗ trợ dạy và học môn toán cao cấp” đã được đề xuất thực hiện.
Kết quả nghiên cứu
Hệ thống tra cứu kiến thức toán cao cấp:
Nhóm tác giả đã tiến hành thu thập, thống kê, đánh giá các mô hình và các phần mềm phục vụ cho giảng dạy và học tập tại Tp. Hồ Chí Minh, Bình Dương nhằm thực hiện việc thu thập trên thị trường thực tế (trong và ngoài nước) về các phần mềm phục vụ cho việc dạy và học với nội dung thuộc các môn học toán cao cấp trong chương trình của giai đoạn đại học đại cương.
Các giai đoạn thực hiện như sau:
+ Tìm hiểu về Ontology: Tìm hiểu qua các mô hình Ontology COKB và ứng dụng nó vào việc thiết kế mô hình tri thức cho hệ thống cần xây dựng.
+ Thu thập và phân loại tri thức: Các tri thức cần thu thập bao gồm các khái niệm, định nghĩa, tính chất, công thức… trong miền kiến thức toán cao cấp. Và các kiến thức sau khi thu thập sẽ được phân loại theo chương mục (như trong sách) và theo các thành phần tri thức như mô hình COKB.
+ Thiết kế cơ sở tri thức cho ứng dụng: Phần mềm được xây dựng dựa vào việc thiết kế các thành phần chính như: Thiết kế cơ sở tri thức; thiết kế xử lý và giao diện dựa trên ngôn ngữ lập trình C# trong bộ Visual Studio.Net về hệ quản trị cơ sở dữ liệu Access.
Kết quả kiểm thử cho thấy, chương trình đã đáp ứng được một số yêu cầu tra cứu thông dụng của người sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau như: Tra cứu hệ thống theo chương bài, tra cứu các khái niệm, định lý, tính chất và công thức tính toán, liệt kê hệ thống các dạng bài tập và phương pháp tính toán liên quan, tra cứu nhanh các kiến thức và tra cứu theo các kiến thức liên quan.
Hệ thống hỗ trợ giải bài tập toán cao cấp
Nghiên cứu phát triển ứng dụng các mô hình biểu diễn tri thức, mô hình cho các cơ sở tri thức toán cao cấp: Dựa trên kết quả nghiên cứu các mô hình biểu diễn tri thức đã có ứng dụng vào biểu diễn tri thức toán cao cấp.
Thực hiện nghiên cứu ứng dụng phương pháp suy luận giải toán và thiết kế thuật giải mô phỏng suy luận trên máy tính: Dựa vào các biểu diễn tri thức toán cao cấp ở trên, xây dựng các phương pháp suy luận để giải toán trên máy tính.
Xây dựng hệ thống tra cứu kiến thức và phần phần mềm hỗ trợ giải bài tập về toán cao cấp A1, A2, A3: Xây dựng hệ thống khá phổ biến nhưng sản phẩm thực tế còn hạn chế do độ phức tạp của việc thiết kế và lập trình xử lý tri thức: Các hệ tra cứu kiến thức. Một hệ thống phần mềm tra cứu kiến thức tổng hợp sẽ được xây dựng gồm các phân hệ như: Phân hệ tra cứu kiến thức toán giải tích 1 biến; nhiều biến và đại số tuyến tính, hình học giải tích…
Và để xây dựng hệ ứng dụng hỗ trợ giải toán, nhóm nghiên cứu thực hiện một quy trình gồm 05 giai đoạn sau:
+ Giai đoạn 1: Thu thập tri thức thực tế và phân loại dựa trên các mô hình biểu diễn tri thức thích hợp đối với tri thức
+ Giai đoạn 2: Xây dựng tổ chức cơ sở tri thức cho hệ thống dựa trên việc mô hình hóa cho toàn bộ tri thức hay mô hình hóa cho cơ sở tri thức.
+ Giai đoạn 3: Mô hình hóa vấn đề/bài toán và xây dựng các thuật giải
+ Giai đoạn 4: Thiết kế giao diện và cài đặt chương trình
+ Giai đoạn 5: Kiểm tra, thử nghiệm và triển khai ứng dụng
Phần mềm tra cứu kiến thức toán cao cấp sau khi hoàn thành đã đạt được những kết quả sau: Thể hiện được hệ thống tri thức, cùng với mối quan hệ giữa các tri thức thông qua việc tổ chức cơ sở tri thức dựa trên các mô hình tri thức đề xuất; chương trình cài đặt đơn giản, không cần cài thêm những chương trình hỗ trợ khác và đáp ứng được một số yêu cầu tra cứu thông dụng của người sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau như tra cứu khái niệm, tính chất và công thức tính toán, tra cứu nhanh… bên cạnh đó, chương trình còn hỗ trợ những chức năng phụ khác (bôi đen một từ khóa, tìm nhanh kiến thức của từ đó, in nội dung kiến thức,…)
Kết luận
Việc học tập theo phương pháp giảng dạy với sự hỗ trợ của CNTT đã giúp sinh viên tiếp thu kiến thức dễ dàng và hiểu biết các vấn đề sâu sắc hơn. Với hệ thống phần mềm thông tin hỗ trợ học tập như các tự điển kiến thức, các chương trình hỗ trợ giải bài tập tự động đã giúp cho sinh viên có thể dễ dàng tự mình ôn luyện kiến thức, học cách giải các bài tập trong các môn học toán cao cấp.
e/ Thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc:
- Thời gian bắt đầu: 5/2009
- Thời gian kết thúc: 4/2011
g/ Kinh phí thực hiện: 441.550.000 đồng
(Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của dự án tại Trung tâm Thông tin và Thống kê khoa học và công nghệ).