Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG TÌM KIẾM HỌC LIỆU E-LEARNING
CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG DỰA TRÊN WEB NGỮ NGHĨA
1

Lý Anh Tuấn1, Trần Thị Minh Hoàn1
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

E-learning không chỉ liên quan đến việc
cung cấp truy cập tài nguyên học mọi lúc,
mọi nơi, mà cịn hỗ trợ các tính năng như xác
định mục tiêu học tập cá nhân, giao tiếp đồng
bộ và không đồng bộ và sự hợp tác giữa
người dạy và người học.
Web ngữ nghĩa (WebNN) [1] là một xu thế
phát triển nhằm cung cấp ngữ nghĩa cho dữ
liệu Web, hướng đến một thế hệ Web đáp
ứng tốt hơn nhu cầu của con người và các
ứng dụng. WebNN cung cấp các dịch vụ cao
cấp như tìm kiếm chính xác, tích hợp và tư
vấn thơng tin thơng minh, bộ lọc thơng tin, và
quản lí tri thức… nhờ sự ánh xạ ngữ nghĩa
của các thuật ngữ trong dữ liệu và các yêu
cầu phân tích nội dung.
Thuộc tính chính của WebNN (ngữ nghĩa
được chia sẻ cơng khai, siêu dữ liệu có thể

được xử lý bởi máy) dường như đủ mạnh để
thỏa mãn các địi hỏi của E-Learning: học
nhanh, đúng lúc, và có liên quan. Tùy theo
nhu cầu của người dùng, học liệu có thể dễ
dàng được tìm thấy và được kết hợp vào
trong một khóa học mới.
Bài báo này tập trung vào việc nghiên cứu
và phát triển hệ thống tìm kiếm học liệu Elearning dành cho học sinh phổ thông dựa
trên công nghệ WebNN.
Hệ thống tích hợp các cơng nghệ WebNN
hỗ trợ người học tìm kiếm thơng tin về tài
ngun học tập như bài giảng, bài tập, tài liệu
tham khảo… phù hợp nhu cầu cá nhân. Các
học liệu được cung cấp thông tin chi tiết, đầy
đủ về mặt ngữ nghĩa phục vụ cho công tác
quản lý, giảng dạy và học tập.

Nghiên cứu tài liệu tìm hiểu về cơng nghệ
WebNN và các cơng cụ liên quan. Tìm hiểu về
ứng dụng WebNN, các ưu điểm nhược điểm và
phương pháp phát triển ứng dụng WebNN.
Tìm hiểu các mơ hình E-learning, khảo sát
các hệ thống E-learning hiện có, nghiên cứu
cách ứng dụng cơng nghệ WebNN vào việc
phát triển một hệ thống E-learning.
Các công cụ sau đây được chúng tôi lựa
chọn để phát triển ứng dụng:
1) Protégé [3]: xuất xứ từ Đại học
Stanford, là một bộ biên tập ontology nguồn
mở miễn phí viết bằng Java cho phép người

dùng tạo ra các ontology ở ngôn ngữ RDFS
và OWL. Protégé cho phép sử dụng một cấu
trúc dạng cây để thực hiện các thao tác với
lớp chẳng hạn như tạo lớp, tạo lớp con, gắn
thuộc tính...
2) Jena [4]: một framework Java giúp xây
dựng các ứng dụng WebNN. Nó cung cấp
một mơi trường lập trình cho RDF/ RDFS,
OWL, SPARQL và bao gồm một động cơ
suy diễn dựa trên luật. Jena còn cung cấp bộ
lưu trữ TDB (TDB triplestore) để lưu trữ và
truy hồi dữ liệu RDF trên diện rộng.
3) JSP: công nghệ để phát triển các trang
Web hỗ trợ nội dung động, có thể kết hợp với
ngơn ngữ JavaScript và cơng nghệ AJAX để
tăng khả năng tương tác với người dùng.
Quy trình phát triển ứng dụng WebNN
(Hình 1) gồm hai hoạt động chính: i) tạo các
trang Web, ii) xây dựng nội dung logic (hoặc
ontology), được tiến hành song song. Sau đó
thực hiện tích hợp và kiểm thử để tạo ra sản
phẩm cuối.

148


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

Hình 1. Kiến trúc của quy trình phát triển
ứng dụng WebNN

Dựa vào quy trình này, chúng tơi đã tiến
hành các bước sau đây để hoàn thiện hệ thống:
- Khảo sát, tham khảo một số mơ hình Elearning, một số hệ thống tìm kiếm WebNN
hiện có.
- Thu thập dữ liệu về bài giảng E-learning
cho học sinh phổ thông.
- Xây dựng ontology học liệu E-learning
cho học sinh trung học bằng công cụ Protége.
- Phân tích thiết kế hệ thống, xây dựng trang
Web tìm kiếm học liệu E-learning cho học sinh
phổ thơng.
Hệ thống được xây dựng trên nền Web bằng
công nghệ JSP, sử dụng framework Jena để
vận hành dữ liệu và cơ sở tri thức TDB của
Jena để lưu trữ ontology.

Hình 2. Mơ hình E-learning
dựa trên WebNN
được phân rã và lưu trữ vào trong các thành
phần này. Hình 3 là mơ hình phân cấp lớp
của ontology được xây dựng bằng Protégé.

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Chúng tôi tiến hành khảo sát và phân tích
thiết kế hệ thống. Hình 2 trình bày mơ hình
tổng quan của hệ thống. Trung tâm của mơ
hình là ontology học liệu E-learning giúp
biểu diễn tri thức về miền đặc thù.
Công việc phát triển ứng dụng bao gồm

các bước sau đây:
1) Xây dựng ontology: Dựa trên các bước
xây dựng ontology trong [2], chúng tôi tiến
hành định nghĩa các thành phần chính của
ontology học liệu E-learning cho học sinh
phổ thơng bao gồm các lớp, các mối quan hệ,
các thuộc tính và tạo các cá thể. Tất cả các
thông tin về học liệu thu thập được đều có thể

Hình 3. Mơ hình phân cấp lớp
của ontology E-learning
Ontology học liệu E-learning có lớp gốc là
Thing, nó bao gồm các lớp con là Con_người
và Học_liệu. Các lớp này lại được phân chia
thành các lớp con… Mỗi lớp con có các thể
hiện là các thể thực (đối tượng). Hình 4 trình
bày các dữ liệu thực thể được thêm vào
ontology.

149


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

4. KẾT LUẬN

Với mục đích là xây dựng một hệ thống Elearning giúp học sinh phổ thơng tìm kiếm
học liệu đầy đủ, chính xác và nhanh chóng,
chúng tơi đã ứng dụng công nghệ WebNN để
cung cấp thêm ngữ nghĩa cho các học liệu và

tăng khả năng tích hợp, chia sẻ dữ liệu của hệ
thống. Hệ thống đã được hoàn thiện các chức
năng cơ bản và đang được thử nghiệm và tích
hợp thêm dữ liệu để có thể được triển khai
thực tế.
Hình 4. Dữ liệu thực thể của ontology
Ontology cũng bao gồm các thuộc tính đối
tượng (Object Property) và các thuộc tính dữ
liệu (Data Property). Trong đó các thuộc tính
đối tượng bao gồm:
- coThanhvien: có thành viên, dùng để mơ
tả một loại học liệu có các học liệu nào.
- laThanhvienCua: là thành viên của, dùng
để mô tả một học liệu cụ thể thuộc một loại
học liệu nào.
Các thuộc tính dữ liệu bao gồm:
Tên_học_liệu, Tập, Tác_giả, Nhà_XB,
Thời_điểm_XB, Tóm_tắt, Định_dạng_TL,
Người_đăng, Ngày_đăng, Mơn_học, Lớp,
Chủ_đề_giáo_dục, Đối_tượng_sử_dụng…
2) Xây dựng chương trình: Sau khi được
xây dựng, ontology định dạng OWL được
nạp vào CSTT trong Jena TBD.
Mô-đun quản trị tri thức được phát triển
dựa trên framework Jena, trong đó sử dụng
các câu lệnh SPARQL để truy vấn CSTT.
Các chức năng cơ bản của hệ thống bao
gồm: tìm kiếm học liệu phù hợp với các tiêu
chí của người sử dụng, hiển thị thông tin chi
tiết của học liệu và nội dung của bản mềm

(nếu có) và suy diễn thơng tin học liệu.
Hình 5 là giao diện của chức năng tìm
kiếm. Việc cung cấp ngữ nghĩa cho các học
liệu giúp kết quả tìm kiếm chính xác hơn.

Hình 5. Giao diện của chức năng tìm kiếm
Do hệ thống được xây dựng dựa trên cơng
nghệ WebNN nên có các ưu điểm: dễ dàng
tương tác, dùng chung dữ liệu với các hệ
thống sử dụng chuẩn RDF và SPARQL có
sẵn; thơng tin và tri thức của hệ thống dễ
dàng được truy cập và được hiểu bởi các tác
nhân tự động; cải thiện tốc độ truy hồi thông
tin do việc giảm tải thông tin; cho phép suy
diễn dựa trên tri thức có sẵn trong CSTT.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] T. Berners-Lee, J. Hendler and O. Lassila,
The Semantic Web, Scientific American,
vol. 284(5), pp. 34-43, 2001.
[2] N.F. Noy, D. L. McGuinness. Ontology
Development 101: A guide to creating your
first
ontology,
Stanford
University,
Stanford, CA, USA, 2001.
[3] Protégé. .
[4] Apache Jena. .

150