THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ HỌC SINH TẠI TRƯỜNG THPT NGUYỄN HUỆ TỈNH QUẢNG NAM THEO ANCHOR MODELING
Xây dựng cơ sở dữ liệu ứng dụng cho mô hình quản lý học sinh Trung học phổ thông (THPT) nhằm thực hiện Chương trình giáo dục phổ thông mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Để đổi mới quản lý dạy học một cách khoa học, cần phải nghiên cứu, tìm kiếm một phương thức quản lý mới. Phương thức quản lý học sinh sẽ là giải pháp cơ bản trong quản lý nhà trường hiện nay. Trong các mô hình quản lý giáo dục thì mô hình quản lý học sinh bằng phương pháp mô hình hóa hệ thống Anchor Modeler được cho rằng có thể áp dụng khả thi trong quản lý học sinh trong nhà trường. Bởi phương pháp mô hình hóa hệ thống Anchor Modeler cho phép mô hình hóa các hệ thống lớn cần lưu lại tính lịch sử của dữ liệu. Phương pháp này ra đời nhằm giải quyết được các hạn chế về việc lưu trữ các dữ liệu lịch sử của các phương pháp mô hình hoá hệ thống khác như UML, ERM, FCO-IM… Bộ công cụ Anchor Modeling tự động sinh CSDL thời gian Anchor cho các hệ quản trị CSDL quan hệ đảm bảo tính toàn vẹn của CSDL. Ứng dụng của bộ công cụ này rất lớn khi nó được áp dụng vào các hệ thống thông tin lớn, nơi dữ liệu lịch sử rất quan trọng, như ngân hàng, bảo hiểm, hàng không, chứng khoán….
Hơn nữa, những thao tác dữ liệu truyền thống chỉ cho phép truy cập dữ liệu ở thời điểm hiện tại, không thể truy cập đến các phiên bản dữ liệu trong quá khứ.
Trong những năm gần đây, các trường THPT chất lượng dạy học có những chuyển biến tích cực, hệ thống các trường đã có nhiều cố gắng, song quản lý học sinh còn nhiều bất cập. Đặc biệt các thao tác cập nhật (update) dữ liệu xóa dữ liệu cũ và thay vào đó bằng những giá trị mới, thao tác xóa (delete) dữ liệu thực hiện xóa hoàn toàn bản ghi từ cơ sở dữ liệu. Trong khi đó cơ sở dữ liệu (CSDL) thời gian lại lưu dữ liệu trong quá trình tiến hóa và cho phép tìm kiếm lịch sử trên đó. Cụ thể, cơ sở dữ liệu thời gian cho phép truy cập dữ liệu ở thời điểm cuối cùng, một thời điểm bất kỳ trong quá khứ hoặc truy cập đến lịch sử thay đổi dữ liệu trong một khoảng thời gian nào đó. Dữ liệu phụ thuộc vào thời gian và thời điểm thay đổi dữ liệu phải được ghi lại. Đồng thời để tiết kiệm thời gian và chi phí nhưng vẫn đạt được hiệu quả cao trong công tác quản lý. Điều này đặt ra vấn đề hết sức cấp thiết là cần phải tìm ra các biện pháp quản lý học sinh phù hợp với tình hình hoạt động dạy học để nâng cao chất lượng giáo dục ở các nhà trường đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục hiện nay.
Vấn đề quản lý học sinh trong nhà trường luôn quan trọng, nhất là mảng đề tài quản lý hoc sinh ở trường THPT cần được nghiên cứu một cách đầy đủ và hệ thống lưu trữ lớn truy cập đến các phiên bản dữ liệu trong quá khứ. Vì vậy, Nhờ vào công nghệ thông tin “Thiết kế cơ sở dữ liệu quản lý học sinh tại trường THPT Nguyễn Huệ, tỉnh Quảng Nam theo Anchor Modeling” sẽ góp phần hướng đến việc đổi mới cách quản lý học sinh trong nhà trường.
Xuất phát từ những lý do trên, được sự đồng ý và hướng dẫn của Tiến sĩ Nguyễn Trần Quốc Vinh, tôi chọn đề tài “Thiết kế cơ sở dữ liệu quản lý học sinh tại trường THPT Nguyễn Huệ, tỉnh Quảng Nam theo Anchor Modeling” để làm luận văn thạc sỹ.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài
Nghiên cứu về Anchor Modeling (AM).
Phân tích hệ thống quản lý học sinh trường THPT
Mô hình hóa dữ liệu với AM.
Xây dựng được hệ thống quản lý học sinh trung học phổ thông minh hoá thực nghiệm.
- Nhiệm vụ
Khai thác các công cụ hỗ trợ xây dựng CSDL theo AM.
Xây dựng CSDL cho hệ thống quản lý học sinh trung học phổ thông theo AM.
Xây dựng hệ thống thông tin về CSDL hồ sơ học sinh, CSDL điểm học sinh kết quả học tập của học sinh Trung học phổ thông, sử dụng CSDL theo thời gian quá khứ cho phép tìm kiếm dữ liệu về học sinh trung học phổ thông theo bối cảnh thời gian.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Học sinh trung học phổ thông.
Hệ thống thông tin quản lý.
- Phạm vi nghiên cứu
Xây dựng CSDL phục vụ quản lý chất lượng học sinh trung học phổ thông, thử nghiệm cho trường trung học phổ thông trên địa bàn tỉnh Quảng Nam.
Sử dụng hệ quản trị CSDL SQL Server để quản lý CSDL được thiết kế theo AM.
Hệ thống thông tin về chất lượng học sinh trung học phổ thông theo mô hình AM cho phép tìm kiếm và hiển thị kết quả theo bối cảnh thời gian.
Sử dụng hai phương pháp chính là nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.
Tìm hiểu về CSDL và hệ quản trị CSDL, AM, phân tích và thiết kế CSDL, các CSDL liên quan về quản lý học sinh trung học phổ thông.
Áp dụng xây dựng hệ thống thông tin quản lý học sinh trung học phổ thông sử dụng CSDL theo thời gian cho phép tìm kiếm dữ liệu về học sinh trung học phổ thông theo bối cảnh thời gian bằng phương pháp hóa hệ thống AM.
Thực nghiệm trên dữ liệu đầu vào là học sinh trung học phổ thông của các trường.
5. Mục đích và ý nghĩa của đề tài
Nghiên cứu đề xuất giải pháp thiết kế CSDL theo AM vào quản lý học sinh trung học phổ thông với hồ sơ học sinh, quản lý điểm của học sinh với dữ liệu lớn được lưu trữ lâu dài theo thời gian.
Góp phần phát triển hệ thống thông tin về CSDL quản lý học sinh trung học phổ thông ở nước ta.
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài tìm hiểu sâu hơn về kỹ thuật thiết kế CSDL theo chuẩn AM.
Nghiên cứu sâu hơn về thuật toán lưu trữ và quay lại dữ liệu tại thời điểm nào đó trong quá khứ.
Thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài thúc đẩy việc áp dụng công nghệ thông tin vào việc hỗ trợ quản lý học sinh trung học phổ thông với khối lượng cơ sở dữ liệu lớn, lưu trữ lâu dài theo thời gian,truy cập dữ liêụ vào bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ đáp ứng được các nhu cầu cần thiết về thông tin trong công tác quản lý giáo dục và đào tạo của Tỉnh Quảng Nam.
Nội dung của luận văn được trình bày bao gồm các phần chính như sau:
Chương 1 – TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Chương 2 – PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Chương 3 – LẬP TRÌNH, THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Duy trì và phát triển kho dữ liệu là một hoạt động phức tạp, dễ bị lỗi và tốn nhiều thời gian. Lý do chính của tình trạng này đó là môi trường của một kho dữ liệu thay đổi liên tục trong khi chính kho dữ liệu đó cần cung cấp một giao diện ổn định và nhất quán với thông tin kéo dài trong thời gian dài. Các nguồn cung cấp dữ liệu cho kho thay đổi liên tục theo thời gian và đôi khi còn có sự thay đổi lớn. Các nhu cầu tìm kiếm thông tin, chẳng hạn như các nhu cầu phân tích và báo cáo cũng thay đổi theo.
Ngoài ra, kỹ thuật mô hình hóa AM cũng cho phép biểu diễn mạnh mẽ và linh hoạt những thay đổi. Tất cả các thay đổi đều được thực hiện dưới hình thức các phần mở rộng, làm cho các phiên bản khác nhau của một mô hình liên tục có sẵn như là tập con của mô hình mới nhất [6]. Điều này cho phép truy vấn phiên bản chéo một cách dễ dàng [7]. Đây cũng là một lợi ích quan trọng trong các môi trường kho dữ liệu bởi vì các ứng dụng không bị ảnh hưởng bởi sự phát triển của mô hình dữ liệu. Hơn nữa, kết quả của sự phát triển thông qua các phần mở rộng (thay vì sửa đổi) là tính môđun, làm cho nó có thể phân tách các mô hình dữ liệu thành các thành phần nhỏ, ổn định và dễ quản lý. Tính mô đun này có giá trị lớn trong việc phát triển linh hoạt khi những lặp ngắn là cần thiết. Khá đơn giản để lần đầu xây dựng một mô hình bộ phận với một số lượng nhỏ các điều khoản kinh doanh đã thỏa thuận và sau đó liên tục mở rộng nó thành một mô hình hoàn chỉnh. Cách thức làm việc này có thể cải thiện tình trạng hiện tại trong việc thiết kế kho dữ liệu, nơi gần một nửa trong số các dự án hiện tại hoặc là chậm tiến độ hoặc là vượt quá ngân sách một phần là do phạm vi dự án ban đầu quá lớn. Bên cạnh đó, kết quả của việc sử dụng kỹ thuật mô hình hóa AM là các mô hình dữ liệu chỉ cần những thay đổi nhỏ khi có thay đổi lớn trong môi trường. Do đó, những thay đổi như thêm hoặc chuyển sang một hệ thống nguồn hoặc công cụ phân tích – là những kịch bản kho dữ liệu điển hình dễ dàng được phản ánh trong một mô hình AM. Việc giảm thiết kế lại làm tăng thêm tuổi thọ của một kho dữ liệu, rút ngắn thời gian thực hiện và đơn giản hóa việc bảo trì.
AM, kết hợp chuẩn hoá [10] [15] lược đồ quan hệ và tính cạnh tranh để cung cấp kỹ thuật mô hình hoá CSDL linh hoạt cho dữ liệu tiến hoá. AM cung cấp hệ thống các nguyên tắc [14], theo đó mô hình thu được có thể được triển khai theo mô hình dữ liệu quan hệ một cách đơn giản. Kết quả trực tiếp là CSDL thời gian đạt chuẩn 6NF.
Mô hình hóa Anchor là một kỹ thuật mô hình hóa cơ sở dữ liệu Nguồn mở được xây dựng dựa trên tiền đề rằng môi trường xung quanh kho dữ liệu luôn thay đổi. Một thay đổi lớn bên ngoài của mô hình sẽ dẫn đến một thay đổi nhỏ bên trong. Kỹ thuật này kết hợp các đoạn mã tự nhiên của các đối tượng, thuộc tính và mối quan hệ làm cho nó dễ sử dụng và dễ hiểu. Nó dựa trên biểu mẫu bình thường thứ sáu, dẫn đến việc triển khai được phân tách cao, tránh được nhiều cạm bẫy liên quan đến mô hình cơ sở dữ liệu truyền thống. Nhờ tính chất mô-đun của nó, kỹ thuật này hỗ trợ tách các mối quan tâm và đơn giản hóa phạm vi dự án. Bạn có thể bắt đầu với quy mô nhỏ với việc tạo mẫu và sau đó phát triển thành kho dữ liệu doanh nghiệp mà không cần phải thực hiện lại bất kỳ công việc nào trước đây của bạn.
Các khái niệm nền tảng trong AM bao gồm neo (anchor), giới hạn (knot), thuộc tính (attribute), thuộc tính hằng (static attribute), thuộc tính biến thiên (historized attribute), thuộc tính hằng giới hạn (knotted static attribute), thuộc tính biến thiên giới hạn (knotted historized attribute). Các loại mối quan hệ (tie) bao gồm quan hệ hằng (static tie), quan hệ biến thiên (historized tie), quan hệ hằng giới hạn (knotted static tie), quan hệ biến thiên giới hạn (knotted historized tie) [15].
Trong AM có các đối tượng sau: Anchor, Knot,Attributes,Ties
1.2. Cơ sở dữ liệu có yếu tố thời gian
Luận văn làm rõ Khái niệm cơ sở dữ liệu có yếu tố thời gian,Thời điểm thay đổi, Thời điểm ghi nhận,Thời điểm diễn ra.
Chương này đã tập trung nghiên cứu tổng quan về AM . Trong AM ta tập trung nghiên cứu các khái niệm cơ bản về AM, CSDL có yếu tố thời gian, dữ liệu tiến hóa, mô hình dữ liệu với AM và lợi ích mà AM mang lại. AM là một công cụ mô hình hoá CSDL cho phép tạo các mô hình dữ liệu thời gian sử dụng 6NF. CSDL AM lưu lại tất cả các phiên bản dữ liệu, cho phép truy cập đến dữ liệu ở bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ với tốc độ truy cập rất cao. Mô hình hóa AM hỗ trợ mô hình hóa thông tin linh hoạt bằng cách đáp ứng yêu cầu rằng toàn bộ miền, cơ quan, doanh nghiệp phải được mô hình hóa trong một bước duy nhất. Khả năng của một mô hình bao gồm tất cả không phải là một lựa chọn thực tế. Hơn nữa, tại một số thời điểm, một sự thay đổi có thể xảy ra mà không thể lường trước được. Mô hình hóa AM được xây dựng dựa trên giả định rằng không bao giờ có thể thực hiện được các dự đoán hoàn hảo. Một mô hình không được xây dựng để trở thành mô hình cuối cùng mà nó được xây dựng để được thay đổi.
CHƯƠNG 2 – PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. Tổng quan về học sinh trung học phổ thông
Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân, giúp học sinh củng cố và phát triển những kết quả giáo dục trung học cơ sở, hoàn thiện học vấn phổ thông và những hiểu biết thông thường về kỹ thuật và hướng nghiệp, có điều kiện phát huy năng lực cá nhân để lựa chọn hướng phát triển, tiếp tục học đại học, cao đẳng, trung cấp, học nghề hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc.
2.2. Quản lý thông tin học sinh trung học phổ thông
Trường trung học phổ thông là cơ sở giáo dục của bậc trung học, bậc học nối tiếp bậc tiểu học và cấp trung học cơ sở của hệ thống giáo dục quốc dân nhằm hoàn chỉnh học vấn phổ thông. Trường trung học phổ thông có vai trò hết sức quan trọng trong việc trang bị kiến thức tương đối toàn diện ở cấp trung học phổ thông, giúp các em có cơ sở vững chắc để tiếp tục học đại học, cao đẳng, trung cấp, học nghề hoặc đi vào cuộc sống lao động. Trường trung học phổ thông là bậc học cuối cùng của ngành học phổ thông, là nơi hoàn thiện kiến thức cơ bản toàn diện cho học sinh. Học sinh trung học phổ thông là lớp người có độ tuổi từ 15 đến 18. Hầu hết học sinh trong lứa tuổi này thể hiện ước mơ hoài bão của mình. Họ có nhiều nỗ lực cá nhân nhằm giải quyết các mâu thuẫn giữa năng lực bản thân với yêu cầu của xã hội. Do đặc điểm về bậc học, độ tuổi, gia đình, việc làm đã phân hoá nguyện vọng của học sinh trung học phổ thông theo 2 hướng chính: Thứ nhất, đa số học sinh có nguyện vọng tiếp tục cao hơn để vào các trường Cao đẳng, Đại học; thứ hai, tham gia vào thị trường lao động để mưu sinh sau đó có điều kiện tiếp tục học lên. Vì vậy trường trung học phổ thông là cái nôi đào tạo nguồn nhân lực cho sự phát triển, áp dụng các phương pháp, các biện pháp quản lý để thực hiện kế hoạch được giao, nhiệm vụ năm học và xa hơn nữa là thực hiện mục tiêu giáo dục lâu dài của nhà trường.
Để đạt được những nhiệm vụ trên, ngoài nhân tố có tính quyết định và cũng là động lực của sự phát triển giáo dục là nhân tố con người – là đội ngũ các thầy giáo, cô giáo mà trong đó có đội ngũ giáo viên trung học phổ thông còn phải thực hiện tốt khâu quản lý thông tin học sinh THPT.
2.2.2. Thực trạng quản lý học sinh trung học phổ thông
Hiện nay, việc triển khai công tác tin học hoá quản lý thông tin học sinh THPT đã có nhiều phần mềm chẳng hạn như phần mềm VEMIS, trong phần mềm VEMIS có phần quản lý hồ sơ học sinh, quản lý điểm cho học sinh cho phép nhập, sa, xoá, tính điểm trung bình của học sinh và lưu dữ liệu điểm của học sinh lại. Hoặc như phần mềm SMAS (School Management System) của Tập đoàn Viễn thông Quân đội viettel triễn khai áp dụng, Vnedu (VietNam Education Networdk ) của tập đoàn VNPT, nhìn chung hai phần mềm SMAS và VnEdu đều xây dựng dựa trên nền tảng điện toán đám mây, cho phép xử lý tập trung dữ liệu, xử lý linh hoạt. Những ứng dụng của hệ thống thông tin trong lĩnh vực quản lý là những ứng dụng vô cùng quan trọng. Nó không những giải phóng công sức cho những người quản lý mà còn đem lại sự chính xác và nhanh nhạy trong quản lý. Tuy nhiên các thao tác cập nhật (update) dữ liệu xóa dữ liệu cũ và thay vào đó bằng những giá trị mới, thao tác xóa (delete) dữ liệu thực hiện xóa hoàn toàn bản ghi từ cơ sở dữ liệu CSDL chỉ lưu giữ lại dữ liệu ở thời điểm cuối cùng mà các dữ liệu thay đổi trước đó không còn nữa. Muốn truy tìm các dữ liệu cũ đã thay đổi trước đó ta không tìm được… Hơn nữa, các thao tác tìm kiếm thông tin học sinh thực hiện tốn khá nhiều thời gian.
Trong CSDL, muốn dữ liệu thời gian lưu lại, nghĩa là lưu dữ liệu trong quá trình thay đổi và cho phép tìm kiếm lịch sử trên đó. Cụ thể, cơ sở dữ liệu thời gian cho phép truy cập dữ liệu ở thời điểm cuối cùng, một thời điểm bất kỳ trong quá khứ hoặc truy cập đến lịch sử thay đổi dữ liệu trong một khoảng thời gian nào đó. Dữ liệu phụ thuộc vào thời gian và thời điểm thay đổi dữ liệu phải được ghi lại. Đồng thời để tiết kiệm thời gian và chi phí nhưng vẫn đạt được hiệu quả cao trong công tác quản lý. Phương pháp mô hình hoá hệ thống Anchor Modeler cho phép mô hình hoá các hệ thống lớn cần lưu lại tính lịch sử của dữ liệu. Phương pháp này ra đời nhằm giải quyết được các hạn chế về việc lưu trữ các dữ liệu lịch sử của các phương pháp mô hình hoá hệ thống khác như UML, ERM, FCO-IM… Bộ công cụ Anchor Modeling tự động sinh CSDL thời gian Anchor cho các hệ quản trị CSDL quan hệ đảm bảo tính toàn vẹn của CSDL. Ứng dụng của bộ công cụ này rất lớn khi nó được áp dụng vào các hệ thống thông tin lớn, nơi dữ liệu lịch sử rất quan trọng, đặc biệt các thao tác cập nhật (update) dữ liệu xóa dữ liệu cũ và thay vào đó bằng những giá trị mới, thao tác xóa (delete) dữ liệu thực hiện xóa hoàn toàn bản ghi từ cơ sở dữ liệu. Đồng thời để tiết kiệm thời gian và chi phí nhưng vẫn đạt được hiệu quả cao trong công tác quản lý. Chính vì vậy tôi đề xuất áp dụng AM vào việc quản lý thông tin học sinh THPT.
2.3. Hệ thống thông tin học sinh trường trung học phổ thông
Nghiệp vụ chung tại các trường THPT thường hướng đến thông tin học sinh, thông tin cán bộ giáo viên, nhân viên nhà trường, các kết quả học tập, điểm số từng kỳ của từng lớp, từng học sinh. Ví dụ như:
Vào đầu năm học, sau khi thi tuyển vào lớp 10 nhà trường sẽ xếp những học sinh trúng tuyển vào các lớp đầu cấp (khối 10), đối với những lớp học cũ (khối 10, khối 11) thì nói chung sang năm học mới học sinh tăng lên một lớp (chẳng hạng năm học 2016 – 2017 là lớp 10A1 thì qua năm học 2017 – 2018 trở thành 11B1), trong trường hợp học sinh bị lưu ban hay chuyển lớp thì phải sắp xếp lại. Nhờ sự sắp xếp này mà có thể biết được một lớp học có bao nhiêu học sinh.
Vào đầu học kỳ mỗi năm học nhà trường phân công giảng dạy từng môn cho giáo viên dạy bộ môn và phân công giáo viên làm công tác chủ nhiệm cho từng lớp.
Giáo viên dạy bộ môn cho từng lớp thì phải chịu trách nhiệm về điểm số môn học ở lớp đó. Ở mỗi học kỳ, một học sinh thường có 3 loại điểm trên một môn: điểm tính hệ số 1 (điểm kiểm tra thường xuyên thường như: điểm kiểm tra miệng hay điểm kiểm tra 15 phút), điểm tính hệ số 2 (gồm điểm kiểm tra viết và kiểm tra thực hành từ 1 tiết trở lên), điểm kiểm tra học kỳ tính hệ số 3. Trên cơ sở có các con điểm đó, để xác định được điểm trung bình cuối học kỳ của học sinh từng môn học.
Trong một học kỳ, nhà trường qui định cho giáo viên giảng dạy bộ môn nộp điểm về cho nhà trường thành nhiều lần (hình thức nộp điểm cho nhà trường có thể bằng sổ điểm cá nhân hay gởi file dữ liệu điểm).
Cuối học kỳ, giáo viên giảng dạy bộ môn phải hoàn thành đầy đủ các con điểm ở các lớp mình giảng dạy gởi về cho nhà trường. Giáo viên chủ nhiệm gởi xếp loại hạnh kiểm cho nhà trường.
Vào đầu năm học Hiệu trưởng nhà trường phân công cho một hoặc một nhóm giáo viên làm nhiệm vụ quản lí điểm học sinh trong nhà trường (gọi chung bộ phận quản lí điểm). Trong năm học bộ phận quản lí điểm thực hiện các công việc sau:
Vào đầu năm học bộ phận quản lí điểm phải cập nhật danh sách học sinh, danh sách giáo viên, phân công giảng dảy dạy của giáo viên vào hệ thống.
Trong học kỳ giáo viên phải nhiều lần nhập điểm vào hệ thống. Vào cuối mỗi học kỳ giáo viên bộ môn giảng dạy lớp nào phải có trách nhiệm hoàn thành tất cả các cột điểm của lớp đó, riêng đối với những giáo viên là giáo viên chủ nhiệm phải nhập thêm xếp loại hạnh kiểm cho học sinh ở học kỳ đó. Bộ phận quản lí điểm kiểm tra điểm thành phần của toàn bộ học sinh được cập nhật đầy đủ hay chưa, nếu thiếu yêu cầu giáo viên giảng dạy bổ sung. Tiến hành tính điểm trung bình môn và xếp loại học lực học sinh.Tiến hành thực hiện các báo cáo, thống kê cuối mỗi kỳ. Để trong quá trình báo cáo thống kê được chính xác trong thời gian diễn ra năm học danh sách học sinh phải luôn được cập nhật (Chẳng hạn có học sinh nghỉ học hay chuyển trường thì phải xóa tên học sinh đó khỏi hệ thống)
Hình 2.1 Hệ thống quản lý học sinh
2.3.3. Mô tả các chức năng của hệ thống
Hình 2.2 Mô hình chức năng của hệ thống
2.3.4. Mô hình cơ sở dữ liệu hiện tại
Hình 2.3 Mô hình dữ liệu quan hệ
2.4. Thiết kế cơ sở dữ liệu theo mô hình anchor
2.4.1. Xác định các thuộc tính trong AM
Bảng 3.1 Mô tả các thuộc tính theo AM
2.4.2. Mô tả các mối quan hệ theo AM
2.4.3. Mô hình hóa cơ sở dữ liệu theo AM
Hình 2.4 Mô hình hóa cơ sở dữ liệu theo AM
2.5. Kết chương 2
Dựa trên mô hình CSDL đã được mô tả ở chương này, ta đặt ra các vấn đề như sau:
– Vào đầu năm học phải nhập toàn bộ thông tin học sinh vào chương trình, hoặc khi có học sinh chuyển từ trường khác đến cũng phải nhập vào chương trinh.
– Trong năm học có học sinh chuyển trường hay bỏ học chúng ta phải xóa tên học sinh đó khỏi danh sách lớp. Trong khi đã xóa thông tin học sinh khỏi danh sách, nhưng sau này muốn trích lại thông tin của học sinh này không còn nữa.
Theo như các vấn đề ở trên, nếu muốn nắm bắt được danh sách thông tin những học sinh mới chuyển đến, hoặc chuyển đi trong 1 thời gian nào đó thì không thể thực hiện được.
Ngoài ra, trong một học kỳ học sinh học nhiều môn học và mỗi môn học có nhiều loại điểm như hệ số 1, hệ số 2 và hệ số 3, các điểm số này được nhập nhiều lần trong học kỳ. Nhiều lúc cần phải cập nhật lại các điểm số này khi có sai sót trong quá trình nhập hoặc trong quá trình học tập, học sinh có cố gắng nên được giáo viên cộng điểm. Rất khó để xem lại thông tin cũ khi gặp vấn đề về điểm số nếu sử dụng mô hình CSDL cũ.
Kết luận: Ta cần sử dụng Anchor modeling để giải quyết những vấn đề này.
CHƯƠNG 3 – THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Thử nghiệm được thực hiện trên máy tính có cấu hình: Intel Core i3, CPU 1.7 GHz, RAM 4Gb; Hệ điều hành Windows 7, SQL Sever 2014
Thực nghiệm hệ thống thông tin quản lý điểm học sinh tại trường THPT Nguyễn Huệ tỉnh Quảng Nam.
Trường THPT Nguyễn Huệ có 3 khối lớp 10, lớp 11, lớp 12. Mỗi khối có 12 đên 15 lớp, mỗi lớp 40 đến 42 học sinh. Tổng học sinh mỗi năm 1200 học sinh, số lượng học sinh tăng từng năm khi lưu trữ dữ liệu quản lý học sinh tại trường vì vậy cần sử dụng một phần mềm quản lý nào tối ưu, nhanh và giải quyết được các bài toán truy cập dữ liệu theo thơi gian ở mọi thời điểm. Tuy nhiên các thao tác cập nhật (update) dữ liệu xóa dữ liệu cũ và thay vào đó bằng những giá trị mới, thao tác xóa (delete) dữ liệu thực hiện xóa hoàn toàn bản ghi từ cơ sở dữ liệu CSDL chỉ lưu giữ lại dữ liệu ở thời điểm cuối cùng mà các dữ liệu thay đổi trước đó không còn nữa. Muốn truy tìm các dữ liệu cũ đã thay đổi trước đó ta không tìm được… Hơn nữa, các thao tác tìm kiếm thông tin học sinh thực hiện tốn khá nhiều thời gian. Để có thể giải quyết các bài toán truy cập dự liệu lớn, nhanh, truy cập ở mọi thời điểm trong qua khứ. Chính vì vậy áp dụng AM vào việc quản lý thông tin học sinh THPT trường Nguyễn Huệ.
Tại trường năm những thông tin cơ bản của học sinh như: họ tên, ngày sinh, giới tính, dân tộc, tôn giáo, đang sinh sống tại xã, huyện nào. Nhưng để cho đơn giản ta thường gán cho mỗi học sinh một mã số gọi là mã số học sinh. Mã số này là duy nhất với từng học sinh và không thay đổi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Dữ liệu sử dụng thử nghiệm như sau:
Bảng 3.3. Mô tả dữ liệu thử nghiệm
Truy vấn dữ liệu vào bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ, tối ưu hóa dữ liệu,
Bẫy sự kiện (Trigger) được tạo ra bởi mô hình anchor modeling tự động cập nhật thời gian thay đổi.
3.2.1. Truy vấn danh sách tất cả học sinh (truy vấn Q1)
Hình 3.1 Truy vấn danh sách học sinh
SELECT [HS_MHS_HocSinh_MaHs]
,[HS_BIR_HocSinh_NgaySinh]
,[HS_DIA_HocSinh_DiaChi]
,[HS_SDT_HocSinh_SDT]
,[HS_HOT_HocSinh_HoTen]
,[HS_GIO_GIO_GioiTinh]
,[HS_PAS_HocSinh_Password]
FROM [QuanLyHocSinh].[dbo].[lHS_HocSinh]
Truy vấn trên lấy các thông tin của tất cả học sinh dựa trên 1 khung nhìn theo mô hình anchor modeling, khung nhìn này là tổng hợp tất cả các trường dữ liệu, có giá trị mới nhất (đối với những trường dữ liệu thuộc kiểu thuộc tính lịch sử (historized attribute)
3.2.2. Truy vấn cập nhật số điện thoại của 1 học sinh (truy vấn Q2)
/* Update số điện thoại của 1 học sinh cụ thể */
UPDATE [QuanLyHocSinh].[dbo].[lHS_HocSinh]
SET [HS_SDT_HocSinh_SDT] = ‘09211254375’
WHERE [HS_MHS_HocSinh_MaHs] = ‘HS8037’
3.2.3. Truy vấn xem lịch sử thay đổi số điện thoại của 1 học sinh (truy vấn Q3)
/* Xem lịch sử thay đổi số điện thoại của 1 học sinh từ năm 2017 đến hiện tại */
SELECT [HS_MHS_HocSinh_MaHs] as MaHS
,[HS_HOT_HocSinh_HoTen] as HoTen
,[HS_SDT_HocSinh_SDT] as SDT
,[HS_SDT_ChangedAt] as ThoiGianThayDoi
FROM [dbo].[dHS_HocSinh](‘2017-1-1’,GETDATE(),null)
WHERE [HS_MHS_HocSinh_MaHs] = ‘HS8037’
Anchor modeling hỗ trợ các hàm tìm kiếm theo thời gian đối với các loại thuộc tính lịch sử (historized attribute) và kiểu mối ràng buộc lịch sử (historized tie), Thuận tiện cho việc xem lịch sử thay đổi dữ liệu, ví dụ ở Hình 3.2, sử dụng hàm [dbo].[dHS_HocSinh](‘2017-1-1’,GETDATE(),null) để lấy tất cả giá trị trong khoảng thời gian từ 2017-1-1 đến ngày tháng hiện tại.
3.2.4. Truy vấn cập nhật, chuyển học sinh đến 1 lớp mới (truy vấn Q4)
/* Chuyển học sinh có mã học sinh là HS3849 vào lớp L10/4-K17 */
UPDATE [QuanLyHocSinh].[dbo].[lHS_isStudying_LO_at]
SET LO_ID_at = (SELECT LO_ID FROM [dbo].[nLO_Lop] WHERE [LO_MAL_Lop_MaLop] = ‘L10/4-K17’)
WHERE [HS_ID_isStudying] = (SELECT HS_ID FROM [QuanLyHocSinh].[dbo].[lHS_HocSinh] WHERE [HS_MHS_HocSinh_MaHs] = ‘HS3849’)
Giả sử có 1 học sinh chuyển sang lớp khác, ta cần phải cập nhật vào cơ sở dữ liệu chuyển học sinh đó sang lớp cần chuyển. Bẫy sự kiện (Trigger) được tạo ra bởi mô hình anchor modeling tự động cập nhật thời gian thay đổi (xem ở hình 3.3)
3.2.5. Truy vấn danh sách học sinh hiện tại của 1 lớp (truy vấn Q5)
/****** Xem danh sách học sinh hiện tại của lớp L10/4-K17 ******/
Hình 3.3 Truy vấn danh sách học sinh hiện tại của 1 lớp
SELECT [HS_MHS_HocSinh_MaHs] as [Ma Hoc Sinh]
,[HS_isStudying_LO_at_ChangedAt]
,[HS_BIR_HocSinh_NgaySinh] as [Ngay Sinh]
,[HS_DIA_HocSinh_DiaChi] as [Dia Chi]
,[HS_SDT_HocSinh_SDT] as [SDT]
,[HS_HOT_HocSinh_HoTen] as [Ho Ten]
,[HS_GIO_GIO_GioiTinh] as [Gioi Tinh]
,[HS_PAS_HocSinh_Password] as [Password]
FROM [QuanLyHocSinh].[dbo].[nHS_isStudying_LO_at] as tie
,[dbo].[nHS_HocSinh] as hs
,[dbo].[nLO_Lop] as lop
WHERE hs.HS_ID = HS_ID_isStudying
AND lop.LO_ID = LO_ID_at
AND [LO_MAL_Lop_MaLop] = ‘L10/4-K17’
3.2.6. Truy vấn danh sách học sinh của lớp L10/4-K17 trong khoảng thời gian năm 2000-2019 (Truy vấn Q6)
/* Xem danh sách học sinh của lớp L10/4-K17 trong khoảng thời gian năm 2000-2019 */
Hình 3.4 Truy vấn danh sách học sinh của lớp L10/4-K17 trong khoảng thời gian năm 2000-2019
SELECT [HS_MHS_HocSinh_MaHs] as [Ma Hoc Sinh]
,[HS_isStudying_LO_at_ChangedAt]
,[HS_BIR_HocSinh_NgaySinh] as [Ngay Sinh]
,[HS_DIA_HocSinh_DiaChi] as [Dia Chi]
,[HS_SDT_HocSinh_SDT] as [SDT]
,[HS_HOT_HocSinh_HoTen] as [Ho Ten]
,[HS_GIO_GIO_GioiTinh] as [Gioi Tinh]
,[HS_PAS_HocSinh_Password] as [Password]
FROM [dbo].[dHS_isStudying_LO_at](‘2000-1-1′,’2019-1-1’) as tie
,[dbo].[nHS_HocSinh] as hs
,[dbo].[nLO_Lop] as lop
WHERE hs.HS_ID = HS_ID_isStudying
AND lop.LO_ID = LO_ID_at
AND [LO_MAL_Lop_MaLop] = ‘L10/4-K17’
Ở hình 3.4, học sinh được thêm vào lớp L10/4-K17 ở ví dụ 3.4 đã không còn xuất hiện trong danh sách này vì chúng ta đang tìm kiếm trong thời gian từ 2000-1-1 đến 2019-1-1
3.2.7. Truy vấn danh sách điểm các môn học của 1 học sinh trong 1 học kỳ theo mã học sinh và mã học kỳ (truy vấn Q7)
Hình 3.5 Truy vấn danh sách điểm các môn của 1 học sinh trong 1 học kỳ
SELECT [MH_MAM_MonHoc_MaMH] as MaMH
,[MH_TEM_MonHoc_TenMH] as TenMH
,[HK_THK_HocKy_TenHK] as TenHK
,[BD_HSM_BangDiem_DiemHS1] as DiemHS1
,[BD_HSH_BangDiem_DiemHS2] as DiemHS2
,[BD_HSB_BangDiem_DiemHS3] as DiemHS3
,([BD_HSM_BangDiem_DiemHS1]*1+[BD_HSH_BangDiem_DiemHS2]*2+[BD_HSB_BangDiem_DiemHS3]*3)/6.0 as DTB
FROM [dbo].[lBD_BangDiem]
JOIN [dbo].[nHS_areViewed_BD_at] ON [nHS_areViewed_BD_at].[BD_ID_at] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[lHS_HocSinh] ON [HS_ID_areViewed] = [HS_ID]
JOIN [nBD_belong_HK_to] ON [nBD_belong_HK_to].[BD_ID_belong] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[nHK_HocKy] ON [HK_ID_to] = [HK_ID]
JOIN [dbo].[nBD_belong_MH_to] ON [nBD_belong_MH_to].[BD_ID_belong] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[nMH_MonHoc] ON [MH_ID_to] = [MH_ID]
WHERE [HS_MHS_HocSinh_MaHs] = ‘HS8591’
AND [HK_MHK_HocKy_MaHK] = ‘HK1-2018’;
3.2.8.Truy vấn xếp loại học sinh (truy vấn Q8)
Hình 3.6 Truy vấn xếp loại học sinh
SELECT [HS_HOT_HocSinh_HoTen] as HoTen
, [DSDIEM].DiemTB
,CASE
when ((DiemTB>=8) and (DiemTB)>=6.5 AND MaxToanVanAnh>=8.0) then ‘Gioi’
when ((DiemTB>=6.5) and (DiemTB)>=5 AND MaxToanVanAnh>=6.5) then ‘Kha’
when ((DiemTB>=5) and (DiemTB)>=3.5 AND MaxToanVanAnh>=5.0) then ‘TBinh’
when ((DiemTB>=3.5) and (DiemTB)>=2 AND MaxToanVanAnh>=3.5) then ‘Yeu’
else ‘Kem’
End As XepLoai
FROM [dbo].[lHS_HocSinh]
JOIN ( SELECT [HS_ID_areViewed]
, SUM(([BD_HSM_BangDiem_DiemHS1]*1+[BD_HSH_BangDiem_DiemHS2]*2+[BD_HSB_BangDiem_DiemHS3]*3)/6.0)/Count(1) as DiemTB
FROM [dbo].[lBD_BangDiem]
JOIN [dbo].[nHS_areViewed_BD_at] ON [nHS_areViewed_BD_at].[BD_ID_at] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[lHS_HocSinh] ON [HS_ID_areViewed] = [HS_ID]
JOIN [nBD_belong_HK_to] ON [nBD_belong_HK_to].[BD_ID_belong] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[nHK_HocKy] ON [HK_ID_to] = [HK_ID]
WHERE [HK_MHK_HocKy_MaHK] = ‘HK1-2018’
GROUP BY [HS_ID_areViewed]
) AS [DSDIEM]
ON [DSDIEM].[HS_ID_areViewed] = [HS_ID]
JOIN (
SELECT [HS_ID_areViewed]
,Max(([BD_HSM_BangDiem_DiemHS1]*1+[BD_HSH_BangDiem_DiemHS2]*2+[BD_HSB_BangDiem_DiemHS3]*3)/6.0) as MaxToanVanAnh
FROM [lBD_BangDiem]
JOIN [nHS_areViewed_BD_at] ON [nHS_areViewed_BD_at].[BD_ID_at] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[nBD_belong_MH_to] ON [nBD_belong_MH_to].[BD_ID_belong] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[nMH_MonHoc] ON [MH_ID_to] = [MH_ID]
JOIN [nBD_belong_HK_to] ON [nBD_belong_HK_to].[BD_ID_belong] = [BD_ID]
JOIN [dbo].[nHK_HocKy] ON [HK_ID_to] = [HK_ID]
WHERE ([MH_MAM_MonHoc_MaMH] = ‘TOAN’ OR [MH_MAM_MonHoc_MaMH] = ‘VAN’ OR [MH_MAM_MonHoc_MaMH] = ‘ANH’)
AND [HK_MHK_HocKy_MaHK] = ‘HK1-2018’
GROUP BY [HS_ID_areViewed]
) as ToanVanAnh
ON [ToanVanAnh].[HS_ID_areViewed] = [HS_ID]
WHERE [HS_MHS_HocSinh_MaHs] = ‘HS8591’
GROUP BY [HS_ID],[HS_HOT_HocSinh_HoTen],[DSDIEM].DiemTB, MaxToanVanAnh
(*) Không thể thực hiện được do truy vấn theo thời gian chỉ có thể được hỗ trợ bởi Anchor modeling, mô hình khác không thể lưu lại những chỉnh sửa trước đó, hoặc những bản ghi đã bị xóa.
Tiểu kết: chỉ mô hình Anchor Modeling mới có khả năng quản lý theo thời gian, hầu hết các truy vấn chạy trên Anchor Modeling đều đưa ra thời gian chạy nhanh hơn.
Với giả thiết hệ thống quản lý điểm đã tồn tại và đang hoạt động với CSDL bao gồm số lượng lớn bản ghi, chương này đã thực hiện chuyển đổi CSDL từ mô hình dữ liệu quan hệ truyền thống sang CSDL quan hệ được thiết kế theo AM để quản lí học sinh. Bằng công cụ Anchor Modeler cho phép sinh mã SQL để tạo CSDL, bao gồm cả các bảng mô tả các tập thực thể, thuộc tính và các mối quan hệ cũng như các hàm theo thời điểm và các khung nhìn cho phép truy cập đến dữ liệu vào bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ. Sử dụng cơ sở dữ liệu theo AM để quản lý điểm theo thời gian, nghĩa là, người dùng muốn chọn bất kỳ thời điểm nào để truy vấn tìm lại điểm của học sinh đã được thay đổi, những giá trị dữ liệu mới nhất tại thời điểm người dùng chọn sẽ được chọn để làm việc trong hệ thống.
Từ kết quả thu được qua các truy vấn cho một số thao tác của hệ thống trên CSDL SQL, CSDL AM, tiến hành đánh giá ứng dụng AM trong việc quản lý học sinh tại trường THPT Nguyễn Huệ.
Qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về các vấn đề liên quan đến AM, luận văn đã hoàn thành và đạt được một số kết quả sau:
Luận văn đã trình bày được cơ sở lý thuyết liên quan đến AM và tổng quan học sinh THPT. Nghiên cứu quy trình thiết kế CSDL Anchor cho hệ thống quản lí thông tin học sinh THPT, ngoài ra luận văn cũng tìm hiểu các công cụ Anchor Modeler, Microsoft SQL Sever 2014 để xây dựng dữ liệu ứng dụng cho hệ thống quản lý thông tin học sinh THPT. Anchor Modeler cho phép sinh mã SQL để tạo CSDL.
Đề tài là nền tảng trong việc nghiên cứu và ứng dụng AM để quản lí kho dữ liệu, phục vụ lĩnh vực hiển thị thông tin của học sinh, góp phần vào việc phát triển và mở rộng mô hình thiết kế CSDL hiện nay theo hướng các thay đổi chỉ yêu cầu mở rộng chứ không sửa đổi. Tính năng này là cơ sở cho một số lợi ích được cung cấp bởi mô hình hóa AM, bao gồm dễ dàng truy vấn thời gian và hiệu suất thời gian chạy cao, giúp cho các Trường trung học phổ thông chủ động, linh hoạt, vận dụng sáng tạo chương trình quốc gia, chương trình địa phương cho phù hợp với đặc điểm học sinh và điều kiện, bản sắc riêng của từng nhà trường nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển các phẩm chất, năng lực của người học.
Bên cạnh những kết quả đạt được, để đưa kho dữ liệu điểm của học sinh vào ứng dụng càng hiệu quả hơn thì cần tiếp tục cập nhật dữ liệu về thông tin học sinh đầy đủ hơn nữa trong suốt thời gian giảng dạy tại trường. Bản thân tôi nhận thấy đây là hướng tiếp cận đúng đắn và có tính thực tiễn cao.
Hướng phát triển
Trong tương lai, giải pháp đề xuất có thể tăng tốc truy cập dữ liệu quản lí thông tin học sinh, thống kê, phân tích dữ liệu, hoàn thiện hơn các chức năng quản lý dữ liệu. Xây dựng kho dữ liệu phong phú, đầy đủ hơn về thông tin và chi tiết hơn về nội dung, dữ liệu được cung cấp đầy đủ, cập nhật thường xuyên và chính xác theo thời gian.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\HE THONG THONG TIN\NGUYEN THI HUONG VY
