bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

ứng dụng mạng nơ-ron trong
e-learning
ngành : kỹ thuật điện tử
m số:23.04.3898
Nguyễn thị kim thoa

Ngời hớng dẫn khoa học : pgs.ts nguyễn thị việt hơng

Hà Nội 2009


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 1

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Thị Kim Thoa. Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học
này do chính tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS
Nguyễn Thị Việt Hương. Nếu có gì sai phạm, tôi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm.

Người làm cam đoan

Nguyễn Thị Kim Thoa.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học

Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 2

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. 1
MỤC LỤC......................................................................................................... 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................... 5
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................... 6
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ E-LEARNING ......................................... 12
1.1

Xu hướng dạy học trong thế kỷ 21.................................................... 12

1.2

E-learning .......................................................................................... 15

1.2.1

Định nghĩa E-learning ................................................................ 15

1.2.2

Vai trò của E-learning ................................................................ 16

1.2.3

Đặc trưng của E-learning............................................................ 16


1.2.4

Ưu nhược điểm của E-learning. ................................................. 18

1.3

1.2.4.1

Ưu điểm ............................................................................... 18

1.2.4.2

Nhược điểm của e-learning ................................................. 21

Hệ thống E-learning (E-Learning System) ....................................... 23

1.3.1

1.3.1.1

Hạ tầng truyền thông và mạng ........................................... 24

1.3.1.2

Hạ tầng phần mềm .............................................................. 27

1.3.1.3

Nội dung đào tạo................................................................. 31


1.3.2
1.4

Mô hình hệ thống........................................................................ 23

Hoạt động của hệ thống E–Learning ........................................ 32

Ưu nhược điểm của quá trình dạy học trực tuyến............................. 35

1.4.1

Ưu điểm ...................................................................................... 35

1.4.2

Nhược điểm ................................................................................ 36

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NƠ-RON..................................... 37
2.1

Giới thiệu chung về mạng nơ ron...................................................... 37

2.2

Mô hình nơ-ron sinh học ................................................................... 38

2.3

Mô hình toán học của một nơ-ron nhân tạo ...................................... 42


Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 3

2.4

Mô hình toán học mạng nơ-ron nhân tạo .......................................... 44

2.5

Kiến trúc mạng nơ-ron ...................................................................... 46

2.5.1

Kiến trúc mạng một lớp.............................................................. 46

2.5.2

Kiến trúc mạng đa lớp ................................................................ 48

2.5.3

Kiến trúc mạng truyền thẳng ...................................................... 49

2.5.4

Kiến trúc mạng hồi qui ............................................................... 50


2.5.5

Kiến trúc mạng tự tổ chức .......................................................... 51

2.6

Huấn luyện mạng............................................................................... 53

2.6.1

Huấn luyện có giám sát .............................................................. 53

2.6.2

Huấn luyện không có giám sát ................................................... 54

2.6.3

Một số luật huấn luyện cơ bản ................................................... 55

2.7

Ứng dụng của mạng nơ-ron nhân tạo................................................ 57

CHƯƠNG 3
MỘT SỐ MẠNG NƠ-RON CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG
CHO BÀI TOÁN PHÂN LOẠI...................................................................... 60
3.1

Mạng Perceptron ............................................................................... 60


3.1.1

Kiến trúc mạng Perceptron......................................................... 60

3.1.2

Luật học Perceptron.................................................................... 63

3.1.3

Ứng dụng mạng perceptron cho bài toán phân loại ................... 65

3.2

Mạng Perceptron nhiều lớp ............................................................... 68

3.2.1

Kiến trúc mạng ........................................................................... 68

3.2.2

Huấn luyện mạng........................................................................ 69

3.2.3

Ứng dụng mạng MLP cho bài toán phân loại ............................ 71

3.3


Mạng nơ-ron tự tổ chức..................................................................... 74

3.3.1

Cấu trúc của mạng không giám sát ............................................ 74

3.3.2

Quá trình học trong các mạng không giám sát........................... 75

3.3.3

Nguyên tắc học cạnh tranh ......................................................... 76
3.3.3.1

3.3.3.2

Lựa chọn nơ-ron chiến thắng dựa trên sự hoạt hóa của nơron
77
Lựa chọn nơ-ron chiến thắng dựa trên khoảng cách tới véc tơ
vào
77

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 4

3.3.3.3


Ví dụ minh họa học cạnh tranh ........................................... 79

3.3.4

Mạng SOFM (Self-Organizing Feature Map) ........................... 83

3.3.5

Ứng dụng mạng SOFM trong phân loại..................................... 88

CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG MẠNG NƠ-RON TRONG BÀI TOÁN PHÂN
LOẠI NGƯỜI HỌC........................................................................................ 92
4.1

Cơ sở thực hiện bài toán phân loại người học................................... 92

4.2

Cơ sở phân loại người học................................................................. 93

4.3

Thống kê đặc tính của nhóm người học bằng phần mềm SPSS ....... 98

4.3.1

Giới thiệu phần mềm SPSS ........................................................ 98


4.3.2

Các khái niệm đặc trưng trong thống kê .................................... 98

4.4

Phân loại người học với mạng MLP ............................................... 101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 112
PHỤ LỤC...................................................................................................... 113

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ANN - Artificial Neural Networks
BNN - Biological Neural Networks
E-Learning: Electronic Learning
IJCNN (International Joint Conference on Neural Networks)
LAN: Local Area Networ
LMS: Learning Managerment System
LCMS: Learning Content Managerment System
LVQ – Learning Vector Quantization
MLP – MultiLayer Perceptron
SOM: self-organizing map
SOFM : self-organizing feature map
SPSS: Statistical Products for the Social Services

WAN: Wide Area Network
HTML: Hyper Text Markup Language.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 6

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Mô tả mô chức năng một số thiết bị mạng
Bảng 3.1 Số lượng các véc tơ dữ liệu đầu vào được đại diện bởi 25 nơ-ron
Bảng 4.1 Dữ liệu huấn luyện mạng nơ-ron
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Mô hình hệ thống E-Learning
Hình 1.2 Cơ sở hạ tầng phần cứng của hệ thống E-Learning
Hình 1.3 Hạ tầng phần mềm hệ thống E –Learning
Hình 1.4 Kết hợp giữa LCMS và LMS
Hình 1.5 Mô hình cấu trúc của hệ thống
Hình 2.1 Cấu tạo của các tế bào thần kinh sinh học
Hình 2.2 Mô hình một nơ-ron
Hình 2.3 Liên kết giữa các nơ ron
Hình 2.4 Mô hình toán học một nơ-ron nhân tạo
Hình 2.5 Một số hàm truyền đạt điển hình
Hình 2.6 Mô hình mạng nơ ron nhân tạo có 3 lớp
Hình 2.7 Kiến trúc mạng một lớp
Hình 2.8 Kiến trúc mạng đa lớp
Hình 2.9 Khối trễ
Hình 2.10 Minh họa kiến trúc mạng hồi qui
Hình 2.11 Liên kết bên trên lớp cạnh tranh


Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 7

Hình 2.12 Kiến truc mạng Kohonen
Hình 2.13 Huấn luyện được giám sát
Hình 2.14 Huấn luyện không có giám sát
Hình 2.15 Khả năng phân loại của mạng nơ-ron
Hình 3.1 Mô hình một nơ-ron Perceptron và hàm truyền hardlimit
Hình 3.2 Kiến trúc mạng Perceptron tổng quát
Hình 3.3 Nơ-ron perceptron với hai đầu vào
Hình 3.4 Ánh xạ giữa không gian dữ liệu vào và không gian ra
Hình 3.5 Không gian mẫu khả tuyến tính
Hình 3.6 Mạng perceptron với 3 đầu ra
Hình 3.7 Phân bố dữ liệu
Hình 3.8 Biên phân loại được mạng nơ-ron chỉ ra sau khi huấn luyện
Hình 3.9 Mạng MLP
Hình 3.10 Ánh xạ giữa không gian vào và không gian ra khi sử dụng mạng
nơ-ron MLP cho bài toán phân loại
Hình 3.11 Sự phân bố của các dữ liệu đầu vào mẫu
Hình 3.12 Cấu trúc mạng MLP được sử dụng để phân loại dữ liệu
Hình 3.13 Kết quả chia biên phi tuyến sau khi huấn luyện mạng
Hình 3.14 Các mặt phẳng ứng với các đầu ra của mạng
Hình 3.15 Cấu trúc mạng không giám sát
Hình 3.16 Quan hệ giữa véc tơ vào x và véc tơ trọng số w
Hình 3.17 Minh họa khoảng cách và cập nhật trọng số
Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học



Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 8

Hình 3.18 Dữ liệu vào hai chiều, chia thành sáu nhóm tách biệt
Hình 3.19 Mạng một chiều không giám sát
Hình 3.20 Vị trí các bộ trọng số được khởi tạo ngẫu nhiên
Hình 3.21 Vị trí các véc tơ trọng số sau khi kết thúc huận luyện mạng
Hình 3.22 Quan hệ vào/ra của mạng tự tổ chức
Hình 3.23 Minh họa sự dịch chuyển của nơ-ron chiến thắng và nơ-ron lân cận
Hình 3.24 Các dạng xác định các lân cận
Hình 3.25 Hàm NS dạng Gaussian
Hình 3.26 Hàm NS dạng hàm mũ với k = 0.1
Hình 3.27 Dữ liệu hai chiều
Hình 3.28 Cấu trúc mạng và vị trí khởi tạo của các trọng số
Hình 3.29 Véc tơ codebook của mạng sau khi huấn luyện
Hình 4.1 Cấu trúc mạng nơ-ron được sử dụng phân loại người học
Hình 4.2 Kết quả huấn luyện mạng nơ-ron
Hình 4.3 Giao diện chương trình phân loại người học

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 9

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Ngày nay chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên phát triển và ứng dụng các
thành tựu khoa học vào cuộc sống, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ thông
tin và viễn thông. Những tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin và viễn
thông đã tác động tích cực đến tất cả mọi lĩnh vực, làm thay đổi nhanh chóng
đời sống vật chất và tinh thần của toàn xã hội. Sự ngăn cách về không gian và

thời gian không còn ảnh hưởng nhiều đến con người như trước kia nữa. Xu
hướng toàn cầu hóa diễn ra ở khắp mọi nơi, trong tất cả các ngành nghề.
Đứng trước sự toàn cầu hóa, một yêu cầu cấp thiết với các ngành nghề là phải
luôn cập nhật công nghệ, áp dụng các thành tựu của công nghệ thông tin và
viễn thông, liên kết và sử dụng thành tựu công nghệ của nhau.
Trong ngành giáo dục, việc áp dụng công nghệ thông tin và truyền thông vào
dạy học đã làm thay đổi lớn về phương pháp dạy học, mục tiêu dạy học, nội
dung dạy học và phương tiện dạy học. Giáo dục hiện đại không còn bị giới
hạn về địa điểm và thời gian như những “phòng học”, “bảng đen” truyền
thống trước kia nữa. Thay vào đó là các hình thức tổ chức học tập mới dựa
vào các thành tựu của công nghệ thông tin và truyền thông, điển hình là Elearning.
E-learning là hình thức đào tạo tập trung vào hiệu quả, lấy người học làm
trung tâm, dành cho bất cứ ai có nhu cầu học tập và có thể học tập ở mọi nơi
mọi lúc. Tuy nhiên, một nhược điểm rất lớn của hình thức đào tạo này là thầy
và trò không giáp mặt. Như vậy người thầy rất khó có thể biết được năng lực,
sở trường cũng như các điểm yếu của người học, do đó rất khó có được những
ứng xử sư phạm phù hợp với từng đối tượng người học. Để khắc phục nhược
điểm này, tôi đưa ra ý tưởng là dùng mạng nơ-ron để tự động phân loại người
Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 10

học, từ đó có thể đưa ra các cách xây dựng bài giảng phù hợp với từng đối
tượng người học.
Với sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS Nguyễn Thị Việt Hương,
Thạc sĩ Nguyễn Thị Hương Giang, cùng với sự cố gắng của bản thân, tôi đã
hoàn thành luận văn cao học với đề tài “Ứng dụng mạng nơ-ron trong Elearning”.
Tôi rất mong muốn nhận được các ý kiến đóng góp quý giá của các thầy cô,
bạn bè, đồng nghiệp để tôi có thể bổ sung trong những nghiên cứu tiếp theo

của luận văn này.
Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích nghiên cứu của đề tài là ứng dụng mạng nơ-ron để tự động phân
loại người học trong E-learning.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mạng nơ-ron, E-learning.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là mô phỏng một chương trình phân loại người
học dựa theo tiêu chí.
Nhiệm vụ nghiên cứu
Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài là:
• Nghiên cứu E-learning.
• Nghiên cứu mạng nơ-ron.
• Mô phỏng một chương trình phân loại người học.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 11

Cơ sở khoa học và thực tiễn
Cơ sở khoa học
Hiện nay đã có những nghiên cứu về:
• Mạng nơ-ron
• Tổng quan về E-learning
• Vấn đề đánh giá năng lực người học trong E-learning
Cơ sở thực tiễn
• Công cụ matlab
• Phần mềm thống kê SPSS
Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp nghiên cứu lý thuyết (nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích, tổng hợp tài

liệu) và nghiên cứu thực nghiệm (điều tra khảo sát người học, quan sát,
phân tích, xây dựng chương trình mô phỏng).
Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và các danh mục tài liệu tham khảo,
các phụ lục của luận văn, nội dung của luận văn bao gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về E-learning.
Chương 2: Tổng quan về mạng nơ-ron.
Chương 3: Một số mạng nơ-ron cơ bản và ứng dụng vào bài toán phân loại
Chương 4: Ứng dụng mạng nơ-ron trong bài toán phân loại người học.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ E-LEARNING
1.1 Xu hướng dạy học trong thế kỷ 21
Nhân loại đang bước vào thế kỷ 21 – kỷ nguyên của công nghệ thông tin với
xu thế toàn cầu hóa của nền kinh tế tri thức, với sự phát triển mạnh mẽ của xã
hội hóa giáo dục. Những tiến bộ vượt bậc của công nghệ thông tin và viễn
thông cùng với sự phát triển nhảy vọt của các cuộc cách mạng khoa học –
công nghệ đã tác động tích cực đến tất cả các lĩnh vực, làm biến đổi một cách
nhanh chóng và sâu sắc đến đời sống vật chất và tinh thần của toàn xã hội.
Các phát minh khoa học – công nghệ ngày càng được ứng dụng nhanh chóng
và rộng rãi vào thực tiễn.
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – công nghệ cùng với quá trình hội nhập
toàn cầu và toàn cầu hóa nền kinh tế đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc rút
ngắn khoảng cách về trình độ phát triển giữa các quốc gia. Khoa học - công
nghệ trở thành động lực cơ bản của sự phát triển kinh tế - xã hội. Giáo dục là
nền tảng của sự phát triển khoa học – công nghệ, phát triển nguồn nhân lực

đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện đại và đóng vai trò chủ yếu trong việc nâng
cao ý thức dân tộc, tinh thần trách nhiệm và năng lực của thế hệ hiện nay và
mai sau.
Chính những thay đổi trong công nghệ và trong các lĩnh vực xã hội đòi hỏi
phải đổi mới giáo dục. Phương thức dạy học truyền thống đã bộc lộ một số
hạn chế. Các kiến thức phát triển nhanh chóng, người thầy phải thường xuyên
cập nhật và cung cấp thông tin chính xác cho người học, và người học phải
không ngừng trau dồi kiến thức để đáp ứng các yêu cầu mới của xã hội. Chính
vì vậy, đổi mới giáo dục đang diễn ra trên quy mô toàn cầu như một kết quả
tất yếu. Bối cảnh trên đã tạo nên những thay đổi sâu sắc trong giáo dục, từ
quan niệm về chất lượng giáo dục, xây dựng nhân cách người học đến cách tổ
Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 13

chức quá trình và hệ thống giáo dục. Nhà trường từ chỗ khép kín chuyển sang
mở cửa rộng rãi, đối thoại với xã hội, gắn bó chặt chẽ với nghiên cứu khoa
học - công nghệ và ứng dụng. Nhà giáo trước đây chỉ truyền đạt tri thức,
chuyển sang cung cấp cho người học phương pháp thu nhận tri thức một cách
có hệ thống, có tư duy phân tích và tổng hợp. Đầu tư cho giáo dục từ chỗ
được xem là phúc lợi xã hội chuyển sang việc đầu tư phát triển. Chính vì vậy,
các quốc gia từ các nước phát triển đến các nước đang phát triển đều đổi mới
giáo dục để có thể đáp ứng năng động hơn, hiệu quả hơn, trực tiếp hơn những
nhu cầu của phát triển đất nước.
Trong bối cảnh đó, dạy học hiện đại đã hình thành 5 xu hướng sau:
• Sự chuyển hướng từ dạy học tập trung vào các hoạt động đào tạo sang
dạy học tập trung vào hiệu quả. Để nâng cao hiệu quả, người thầy
không chỉ truyền đạt kiến thức một chiều mà còn phải lựa chọn chính
xác các công cụ hỗ trợ dạy học phù hợp; cung cấp cho người học động

cơ, phương pháp để chiếm lĩnh tri thức; khuyến khích và tiếp nhận
thông tin phản hồi từ phía người học để từ đó điều chỉnh quá trình dạy
học cho thật sự hiệu quả. Đó chính là nền tảng cơ bản của chiến lược
nâng cao hiệu quả đào tạo được đề cập đến như là một công nghệ để
phát triển con người.
• Sự chuyển hướng từ học theo trường lớp truyền thống sang học bất kỳ
lúc nào, ở bất kỳ nơi đâu và cho bất kỳ ai muốn học. Sự chuyển đổi này
đề cập đến quyền được học tập của tất cả mọi người. Trong xu thế xã
hội hóa giáo dục và xây dựng xã hội học tập, mọi người đều có quyền
tham gia vào quá trình học tập để thỏa mãn nhu cầu cá nhân. Tuy nhiên
không phải ai có nhu cầu cũng có sẵn thời gian, vì vậy họ muốn có giải
pháp đào tạo đáp ứng các nhu cầu và khung thời gian của họ. Việc đào

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 14

tạo phải đáp ứng sẵn sàng mọi lúc, với khả năng phân phối khắp mọi
nơi. Điều này chỉ có thể được đáp ứng một cách hiệu quả khi sử dụng
các công nghệ hỗn hợp.
• Sự chuyển hướng từ học tập trên giấy, qua phấn bảng sang học tập trực
tuyến. Sự xuất hiện của Internet đã mang lại cho nhân loại những khả
năng diệu kỳ, đó là việc cập nhật thông tin ngay lập tức và liên tục. Vì
thế, người học không cần phải dựa trên các tài liệu phát tay trên lớp học
truyền thống, thay vào đó là các tài nguyên trực tuyến, các tài liệu học
tập có thể được cập nhật thường xuyên và đảm bảo chính xác, có giá trị
tương đối lâu dài đối với người học.
• Sự chuyển hướng từ sử dụng các phòng học, phòng thí nghiệm thật
sang sử dụng các phòng học, phòng thí nghiệm và các trang thiết bị ảo

được tích hợp trên mạng. Với tính năng ưu việt của kỷ nguyên kỹ thuật
số cho phép chúng ta liên kết các thiết bị và con người thông qua các
mạng LAN, WAN, Internet, Intranet. Các khóa học, các nội dung đào
tạo sẽ được chuyển đến các trang web. Người học sẽ khai thác thông tin
học tập thông qua các trang Web này theo cách thuận lợi nhất. Sự
chuyển hướng này cho phép người học nghiên cứu với những đối tượng
không thể quan sát trực tiếp được như các hệ vi mô, vĩ mô, các hệ biến
đổi quá nhanh hay quá chậm, những đối tượng mà điều kiện thực tế
không cho phép vì nguy hiểm hay không có thiết bị.
• Chuyển hướng từ việc chuẩn bị nội dung giảng dạy theo thời gian định
kỳ sang thời gian thực. Trước đây ta có thể mất một thời gian dài để
chuẩn bị một khóa học và khóa học này thường có chu kỳ sống một vài
năm trước khi nó cần chỉnh sửa. Cách làm này chỉ phù hợp với những
nội dung có tính ổn định như các môn khoa học cơ bản. Chúng ta cần
sự đầu tư để xây dựng các chương trình học tập sao cho lôi cuốn người
Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 15

học. Tuy nhiên trong các trường hợp khác, chúng ta không đủ thời gian
để chuẩn bị cho một khóa học tương tự vì thông tin khi đưa ra đã không
còn chính xác và đã trở nên lạc hậu với thực tế. Mặt khác, khối lượng
kiến thức không dạy hết ngày càng nhiều. Điều này thôi thúc chúng ta
phải làm việc trong thời gian thực, và chỉ có thể thực hiện khi chúng ta
sử dụng công nghệ và kỹ thuật thiết kế có cấu trúc và thông tin phù hợp
với các thay đổi đang diễn ra xung quanh.
Xuất phát từ năm xu hướng dạy học trên đây cho thấy rằng, việc áp dụng
công nghệ thông tin và viễn thông vào hoạt động dạy và học được xem là xu
thế tất yếu của dạy học hiện đại, là giải pháp chiến lược nhằm đáp ứng nhu

cầu đào tạo nhân lực cho nền kinh tế tri thức. Từ đó, hàng loạt các hình thức
tổ chức học tập được hình thành, điển hình là E – Learning.
1.2 E-learning
1.2.1 Định nghĩa E-learning

Việc tổ chức học tập dựa trên mạng Internet đã cho ra đời một hình thức học
tập mới, đó là E-Learning (Electronic Learning). Hiện nay theo các quan điểm
và dưới các hình thức khác nhau có rất nhiều cách hiểu về E-Learning. Hiểu
theo nghĩa rộng, E-learning là một thuật ngữ dùng để mô tả việc học tập và
đào tạo dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông.
Theo quan điểm hiện đại, E-learning là sự phân phát nội dung học sử dụng
các công cụ điện tử hiện đại như máy tính, mạng máy tính, mạng vệ tinh,
mạng internet, Intranet…trong đó nội dung học có thể thu được từ các
Website, đĩa CD, băng video, audio…thông qua một máy tính; người dạy và
người học có thể giao tiếp với nhau qua mạng dưới các hình thức như: e-mail,
thảo luận trực tuyến (chat), diễn đàn (forum), hội thảo video…

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 16

1.2.2 Vai trò của E-learning

E-learning là một phương thức đào tạo thông qua các phương tiện điện tử và
sự tiện ích của công nghệ thông tin. Dựa trên sự hỗ trợ của các phần mềm dạy
học cùng với việc tích hợp các bài giảng trên mạng, E-learning đã tạo ra và
phổ biến kiến thức trực tiếp đến người học ở bất cứ nơi đâu và bất kỳ lúc nào.
Với E-learning, mọi người học có thể học tập thông qua các trang Web được
thiết kế theo mục đích dạy học mà không bị ràng buộc về thời gian biểu và địa

điểm học. E-learning thường được sử dụng vào quá trình học dưới các hình
thức: sử dụng công nghệ để trợ giúp hoặc bổ sung cho các môn học theo cách
truyền thống, hay dạy học hoàn toàn trên mạng. Có thể nói rằng, E-learning
chính là cánh cửa đưa mọi người đến kho tàng tri thức.
1.2.3 Đặc trưng của E-learning

E-learning đang phát triển mạnh mẽ và được coi là phương thức đào tạo cho
tương lai. Vậy điều gì khiến cho E-learning được coi trọng như vậy? Về bản
chất, E-learning cũng là một hình thức đào tạo từ xa so với đào tạo truyền
thống. Những đặc điểm nổi bật của E-learning so với đào tạo truyền thống
được liệt kê sau đây:
• E-learning có đặc tính động và cung cấp thông tin chính xác. Nó có
thể đáp ứng đầy đủ các chương trình đào tạo với sự kết hợp của các
chuyên gia trong nhiều lĩnh vực. E-learning có thể cung cấp các
chuyên gia trực tuyến, các tài nguyên học tập tốt nhất và các giải
pháp kịp thời nhất khi cần người học cần đến. E-learning cung cấp
các vật liệu học tập từ nhiều nguồn, cho phép người học lựa chọn các
định dạng hoặc các phương pháp học tập phù hợp hay nó cho phép
người học tự học mà không phụ thuộc vào sự hướng dẫn giáp mặt của
giáo viên.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 17

• E-learning hoạt động trong thời gian thực, sử dụng các công nghệ tiên
tiến nhất, như công nghệ mạng, công nghệ đồ họa, kỹ thuật mô phỏng,
kỹ thuật tính toán. Đặc trưng này xuất phát từ yêu cầu về kiến thức và
kỹ năng cần trang bị cho người học. Để phát triển được một khóa học,

E-learning cần nhiều chuyên viên trong các lĩnh vực khác nhau tham
gia thực hiện. Vì thế E-learning cần kết hợp mọi người lại với nhau
thành một tập thể bao gồm các đồng nghiệp, các chuyên gia và cộng tác
viên, các nhà quản lý dự án, chuyên gia về nội dung (do giảng viên hay
nhóm giảng viên đảm nhiệm), nhà thiết kế thẩm mỹ, nhà thiết kế thông
tin, lập trình viên, nhà quay phim, xử lý âm thanh, nhân viên xử lý dữ
liệu, nhà kiểm định sản phẩm (khóa học).
• E-learning có tính hấp dẫn. Với sự hỗ trợ của công nghệ đa phương
tiện, những bài giảng tích hợp văn bản, hình ảnh minh họa, âm thanh
làm tăng thêm tính hấp dẫn của bài học. Người học giờ đây không chỉ
được nghe giảng mà còn được xem những ví dụ minh họa trực quan,
thậm chí còn có thể tiến hành tương tác với bài học nên khả năng nắm
bắt cũng tăng lên.
• E-learning không bị giới hạn bởi không gian và thời gian. Sự phổ cập
rộng rãi của Internet đã dần xóa đi khoảng cách về thời gian và không
gian trong E-learning. Một khóa học E-learning được chuyển tải qua
mạng tới máy tính của người học cho phép các học viên có thể học bất
cứ khi nào và ở bất cư nơi đâu.
• E-learning có tính linh hoạt. Một khóa học E-learning được phục vụ
theo nhu cầu người học chứ không nhất thiết phải bám theo một thời
gian biểu cố định. Vì thế người học có thể tự điều chỉnh quá trình học,
lựa chọn cách học phù hợp nhất với hoàn cảnh của mình.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 18

• Dễ tiếp cận và truy nhập ngẫu nhiên. Bảng danh mục bài giảng sẽ cho
phép học viên lựa chọn đơn vị tri thức, tài liệu một cách tùy ý theo trình

độ kiến thức và điều kiện truy nhập mạng của mình. Học viên tự tìm ra
các kỹ năng học cho riêng mình với sự giúp đỡ của những tài liệu trực
tuyến.
• E-learning có tính cập nhật. Nội dung khóa học thường xuyên được cập
nhật và đổi mới nhằm đáp ứng và phù hợp nhất cho học viên.
• E-learning có sự hợp tác, phối hợp trong học tập. Các học viên có thể
dễ dàng trao đổi với nhau và trao đổi với giảng viên qua mạng trong
quá trình học tập. Các trao đổi này hỗ trợ tích cực cho quá trình học tập
của học viên.
1.2.4 Ưu nhược điểm của E-learning.
1.2.4.1 Ưu điểm

• Có tính mềm dẻo:
9 E-learning là hình thức đào tạo theo kiểu tự học, có tính mềm dẻo,
linh hoạt về mặt thời gian học, địa điểm, nội dung và phương pháp
học. Người học có thể theo đuổi suốt toàn bộ chương trình đào tạo
bởi họ có thể tự lựa chọn cho mình phương thức, nội dung học tập
hợp với trình độ của mình, có thể học vào những lúc thuận tiện ngay
tại nơi họ muốn.
9 E-learning cho phép phản hồi tức thời, tức là cho phép giáo viên và
học viên theo dõi quá trình học và điều chỉnh cho phù hợp. Đặc
điểm nàygiúp học viên có thể nắm bắt và theo kịp quá trình học của
mình đồng thời quyết định xem học viên sẽ phải sử dụng bao nhiêu
thời gian cho những lĩnh vực còn yếu và không sử dụng nhiều thời
gian cho những lĩnh vực đã nắm chắc.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 19


9 E-learning cho phép học viên chỉ học những gì học viên thấy cần.
Các khóa học có lớp học đồng nghĩa với việc bạn sẽ phải nhận
những gì mà người khác cũng nhận được khi bạn tham gia toàn bộ
khóa học. Với E-learning, bạn có thể chọn những gì cần cho bạn và
bỏ qua những chủ đề không phù hợp với mục đích của bạn.
• Triển khai và cập nhật nhanh chóng, dễ dàng, rộng khắp.
9 E-learning không phụ thuộc vào hệ điều hành, do đó có thể được
truy cập bằng phần mềm duyệt web trên bất kỳ hệ điều hành nào:
Windows, Mac, Unix, Amiga…. Bạn có thể truyền tải chương trình
đào tạo của bạn tới bất cứ máy tính nào trên Internet hay Intranet mà
không phải xây dựng các chương trình khác nhau cho từng hệ điều
hành.
9 Dễ dàng cập nhật. Nếu có những thay đổi đối với chương trình đào
tạo sau khi đã cài đặt ban đầu thì những thay đổi đó sẽ được thực
hiện trên máy chủ có chứa các chương trình đào tạo, và do đó mọi
người luôn nhận được những chương trình đào tạo được cập nhật rất
mới mẻ. Các khóa học được thiết kế để người học luôn nhận được
những thông tin mới nhất từ bất cứ máy chủ nào.
9 Phần mềm duyệt Web và các kết nối internet được sử dụng rộng rãi.
Hầu hết những người sử dụng máy tính đều có một trình duyệt
chẳng hạn như Netscape Navigator và kết nối vào mạng Intranet của
công ty hay đơn vị nào đó, hoặc cũng có thể truy cập trực tiếp tới
internet.
9 Sự phân tán rộng rãi với chi phí thấp. Không cần phải có một cơ chế
phân tán nào, E-learning có thể được truy cập từ bất cứ một máy
tính nào có kết nối internet ở bất cứ đâu trên thế giới với chi phí rất
thấp.
Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học



Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 20

• Giảm giá thành và tiết kiệm thời gian mà vẫn có hiệu quả cao trong đào
tạo.
9 Không cần phải có bất cứ chi phí đi lại nào cho các học viên ở xa
bởi vì web luôn có trong các máy tính kể cả máy tính để bàn cũng
như máy tính xách tay.
9 Chi phí hiệu quả hơn so với đào tạo truyền thống. Chi phí cho Elearning là sự đầu tư hiệu quả. Sau khi có các chi phí ban đầu, bạn
có tới 24 giờ trong ngày cho đào tạo vì E-learning không bao giờ có
nghỉ giải lao, luôn luôn sẵn sàng cho bất cứ học viên nào muốn tham
gia học tập. So với các hình thức đào tạo khác, E-learning là một lựa
chọn đào tạo ưu tiên. E-learning có thể đào tạo trong khoảng thời
gian cho trước với một số lượng học viên rất, thỏa mãn những yêu
cầu học tập cũng như những công việc đòi hỏi quá trình đào tạo liên
tục. Ngoài ra, khi so sánh với các hình thức đào tạo truyền thống ta
thấy rằng e-learning loại bỏ được chi phí thuê giáo viên, thuê các
phương tiện giảng dạy cũng như chi phí đi lại của học viên và giảm
thiểu tối đa việc sử dụng phương tiện học tập (chỉ cần máy tính kết
nối internet và có trình duyệt web).
9 E-learning là hình thức học tập hiệu quả với nhiều kiểu học khác
nhau, với nhiều hình thức thu nhận thông tin qua nhiều giác quan
làm cho học viên có khả năng nhớ lại thông tin sau này. E-learning
cung cấp khả năng tích hợp văn bản, đồ họa, âm thanh và hình ảnh.
Nó hấp dẫn đối với nhiều giác quan của chúng ta: xem, nghe, và
làm.
9 E-learning là một lựa chọn đào tạo hiệu quả cho những người
trưởng thành. Trong rất nhiều trường hợp những người trưởng thành
thường cần những khóa học đào tạo bổ sung để phục vụ cho các
Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học



Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 21

mục đích nghề nghiệp. Với e-learning họ có thể tham gia các khóa
đào tạo một cách thoải mái hơn, không phải lo lắng về thời gian như
khi tham gia các hình thức đào tạo truyền thống.
9 E-learning cải thiện đáng kể chất lượng công việc. Một chương trình
e-learning có thể giúp cho các công ty đào tạo nhân viên của mình
các kỹ năng nghề nghiệp, các kỹ năng ra quyết định và các kỹ năng
khác như tăng khả năng và làm giảm thời gian thích nghi với sản
phẩm mới, từ đó tăng khả năng cạnh tranh, tính chuyên nghiệp của
công ty.
• E-learning là một môi trường học tập hấp dẫn và mang tính tương tác,
dễ dàng đánh giá hiệu quả đào tạo hơn so với các dạng học tập và đào
tạo khác.
9 E-learning không gây ra sự nhàm chán. Nội dung nó truyền tải rất
hấp dẫn đối với nhiều giác quan của học viên, các hình thức luyện
tập hợp lý đa dạng làm cho học viên thích thú với việc kiểm tra các
kỹ năng của họ với sự chính xác cao mà không gây cảm giác sợ sệt
lo lắng.
9 E-learning cho phép học viên tự kiểm soát mình\. Với e-learning
bạn không phải đợi ai đó nói cho bạn biết là những khóa học nào và
khi nào thì bạn phải làm gì. Nó cho phép bạn tự kiểm soát sự phát
triển của riêng bạn theo điều kiện cũng như hoàn cảnh của bạn.
1.2.4.2 Nhược điểm của e-learning

• Chi phí đầu tư ban đầu lớn. Việc triển khai áp dụng công việc lớn bao
giờ cũng tốn kém ban đầu. Chi phí phát triển một khóa học lớn, việc
học qua mạng còn mới mẻ và cần có các chuyên viên kỹ thuật để thiết

kế khóa học. Triển khai một lớp học e-learning có thể gấp nhiều lần so
với một khóa học thông thường với nội dung tương đương. Việc các
Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 22

học viên không có các kết nối Internet tốc độ cao đòi hỏi phải luôn xây
dựng lại các khóa học để khắc phục những hạn chế đó.
• Hạn chế về băng thông và chi phí mạng. Những hạn chế của băng
thông làm giảm tốc độ truyền tải âm thanh, hình ảnh và các dữ liệu đồ
họa, làm cho người sử dụng phải mất nhiều thời gian để tải về máy của
mình khi tham gia khóa học. Vấn đề càng nan giải hơn đối với những
người sử dụng mạng internet công cộng, nơi mà hiện tượng tắc nghẽn
mạng thường xảy ra. Ngoài chi phí phải trả cho cơ sở đào tạo, người
học còn tốn một khoản chi phí khác cho dịch vụ mạng (đối với những
nước kém phát triển về mạng thì chi phí này rất cao). Việc triển khai elearning càng khó khăn đối với những nơi mà cơ sở hạ tầng về mạng
còn thấp.
• Yêu cầu có đội ngũ giáo viên giàu kinh nghiệm và ứng dụng công nghệ
mới vào giảng dạy. Những người có khả năng giảng dạy tốt trên lớp
chưa hẳn đã có trình độ thiết kế khóa học trên mạng. Phía cơ sở đào tạo
có thể phải đào tạo công nghệ mới cho một số giảng viên.
• Một số nội dung đào tạo không thích hợp với việc tự học qua mạng vì
tính chất đặc thù của nội dung đó đòi hỏi phải có sự tương tác, tiếp xúc.
Nếu mục đích đào tạo là dạy nghề cho công nhân thì e-learning khó có
thể hình thành kỹ năng nghề nghiệp cho người học được vì người học
cần được thực hành trên đối tượng thật để nâng cao tay nghề, bậc nghề.
Việc phát triển nhân cách cho người học cũng khó có thể thực hiện
được trong e-learning.
• Người học chưa quen làm việc với các tài liệu trực tuyến. Người học đã

quen làm việc với các tài liệu in ấn ngay từ khi đến trường mẫu giáo.
Trong khi đó hệ thống đa phương tiện (multimedia) còn đang mới mẻ

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 23

và cần được thử nghiệm để người học thích ứng, làm quen dần. Trước
khi có thể bắt đầu khóa học, họ phải thông thạo các kỹ năng mới.
• Khó khăn trong vấn đề quản lý người học. Số lượng người học tham
gia các khóa học đông và phân tán trên diện rộng nên việc quản lý gặp
rất nhiều khó khăn: khó khăn trong tuyển sinh đầu vào, theo dõi, đánh
giá, kiểm tra chất lượng học tập; khó khăn trong việc kiểm soát người
học có thực sự độc lập trong học và làm bài thi hay không.
• Yêu cầu ý thức người học cao hơn. Việc học qua mạng yêu cầu bản
thân học viên phải có trách nhiệm hơn đối với việc học của chính họ.
Một số người học sẽ cảm thấy khó khăn trong việc tạo ra cho mình một
lịch học cố định. Một số học viên sẽ cảm thấy thiếu quan hệ bạn bè và
sự tiếp xúc trên lớp nên rất buồn tẻ.
1.3 Hệ thống E-learning (E-Learning System)
1.3.1 Mô hình hệ thống

Một hệ thống E-learning bao gồm ba phần chính:
• Hạ tầng truyền thông và mạng: Bao gồm các thiết bị đầu cuối người
dùng (học viên), thiết bị tại các cơ sở cung cấp dịch vụ, mạng truyền
thông,...
• Hạ tầng phần mềm: Các phần mềm LMS, LCMS (ví dụ đơn
giản như MarcoMedia, Aurthorware, Toolbook,...)
• Hạ tầng thông tin (Nội dung đào tạo): Phần quan trọng của E-learning

là nội dung các khoá học, các phần mềm dạy học (courseware).

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học


Ứng dụng mạng nơ-ron trong E-learning 24

Hình vẽ 1.1 Mô hình hệ thống E-Learning
1.3.1.1 Hạ tầng truyền thông và mạng

Mô hình hạ tầng phần cứng cho mạng trung tâm của một hệ thống Elearning điển hình được minh hoạ trên hình 1.2.

Nguyễn Thị Kim Thoa_luận văn thạc sỹ khoa học