ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
MAI VĂN THANH
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ GIẢNG DẠY THEO MÔ HÌNH “VAI MẪU” ĐỐI VỚI KỊCH HÁT
DÂN TỘC
Ngành: Kỹ thuật phần mềm
Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã Số: 8480103.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHẦN MỀM
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. BÙI THẾ DUY
TS. NGÔ THỊ DUYÊN
Hà Nội – 2018
i
LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn trân trọng đầu tiên tôi muốn dành tới PGS.TS. Bùi Thế Duy, TS. Ngô Thị Duyên người thầy, người cô đã dìu dắt và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn, sự chỉ bảo và định hướng của thầy, của cô giúp tôi tự tin nghiên cứu những vấn đề cần giải quyết của đề tài, để có những kiến thức phù hợp áp dụng vào đề tài được giao nghiên cứu.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu và các Thầy, Cô Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và làm khóa luận một cách thuận lợi.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ từ đề tài "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện trong bảo tồn và phát huy di sản văn hoá phi vật thể" mã số ĐTĐL.CN-34/16
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Trung tâm Quản lý Chất lượng – Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tạo mọi điều kiện để tôi được đi học và hoàn thành tốt khoá học
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng chắc chắn trong quá trình học tập cũng như luận văn không khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong được sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của các thầy cô và các bạn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2018
Mai Văn Thanh
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, nội dung được trình bày trong luận văn “Nghiên cứu, xây dựng phần mềm hỗ trợ giảng dạy theo mô hình “vai mẫu” đối với kịch hát dân tộc” do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Bùi Thế Duy và TS. Ngô Thị Duyên.
Tôi đã trích dẫn đầy đủ các tài liệu tham khảo, công trình nghiên cứu liên quan ở trong nước và quốc tế. Tất cả những tham khảo từ các nghiên cứu liên quan đều được nêu nguồn gốc một cách rõ ràng từ danh mục tài liệu tham khảo trong luận văn.
Học viên thực hiện luận văn (Ký và ghi rõ họ tên)
Mai Văn Thanh
iii
MỤC LỤC
Lời cảm ơn ... i
Lời cam đoan ... ii
Mục lục ... iii
Danh mục các thuật ngữ ... iv
Danh mục các bảng ... v
Danh mục các hình ... vi
Mở đầu ... 1
Chương 1. Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm... 4
1.1 Quy trình phát triển phần mềm ... 4
1.2 Các phương pháp phát triển phần mềm ... 4
1.3 Một số quy trình phát triển phần mềm ... 6
1.4 Kết chương ... 12
Chương 2. Các phương pháp tạo mẫu, thiết kế tương tác người - máy ... 13
2.1 Tổng quan về mẫu thiết kế ... 13
2.2 Phương pháp và kỹ thuật tạo mẫu ... 13
2.2.1 Quá trình tạo mẫu (Software Prototyping) ... 13
2.2.2 Các phương pháp tạo mẫu ... 14
2.2.3 Các kỹ thuật xây dựng mẫu ... 15
2.2.4 Các công cụ tạo mẫu ... 18
2.3 Ưu điểm nhược điểm của tạo mẫu ... 18
2.4 Tiêu chí đánh giá mẫu ... 19
2.5 Kết chương ... 21
Chương 3. Nghiên cứu, xây dựng phần mềm hỗ trợ giảng dạy theo mô hình “vai mẫu” đối với kịch hát dân tộc ... 22
3.1 Phân tính mô hình người dùng ... 23
3.2 Áp dụng kỹ thuật tạo nguyên mẫu để đặc tả tương tác trong hệ thống ... 25
3.3 Phân tích, đánh giá mẫu ... 25
3.3.1 Lập kế hoạch đánh giá mẫu ... 25
3.3.2 Tổ chức phiên đánh giá và kết quả các phiên đánh giá ... 26
3.3.3 Những hạn chế và các đề xuất cải tiến trong việc áp dụng xây dựng mẫu lấy người dùng làm trung tâm ... 27
3.4 Nghiên cứu, xây dựng hệ thống ... 28
3.4.1 Phân tích thiết kế ... 28
3.4.2 Xây dựng hệ thống ... 32
3.5 Kết chương ... 35
Kết luận ... 36
Tài liệu tham khảo ... 37
iv
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ Ký hiệu,
viết tắt Tiếng anh Chú giải
Agile Agile Software Development Phát triển phần mềm Agile HTML Hypertext Markup Language
RAD Rapid Application Development Mô hình phát triển nhanh SEP Software development/ Engineering
Process Quy trình phát triển phần mềm
UAT User acceptance test Test case kiểm thử chấp nhận
UCSD User Center System Design Thiết kế lấy người dùng làm trung tâm XP Extreme Programming Lập trình cực hạn
GUI Graphical User Interface Giao diện đồ họa người dùng
Vai mẫu Những nhân vật tiêu biểu trong một số tích
diễn của sân khấu truyền thống
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 So sánh giữa các kỹ thuật tạo mẫu độ trung thực thấp... 16
Bảng 2.2 So sánh giữa các kỹ thuật tạo mẫu mức độ trung thực cao ... 17
Bảng 3.1 Phân loại mô hình người dùng trong hệ thống ... 23
Bảng 3.2 Mô tả các nhóm làm việc và nhiệm vụ ... 24
Bảng 3.3 Xác định những nhu cầu của các đối tượng liên quan dựa trên yêu cầu và chức năng hệ thống định xây dựng ... 24
Bảng 3.4 Tạo kịch bản các nhiệm vụ đánh giá mẫu ... 26
Bảng 3.5 Những góp ý, và kết quả đánh giá mẫu ... 27
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1 Lược đồ các Use Case hệ thống ... 28
Hình 3.2 Lược đồ hoạt động thêm mới nội dung 3D ... 29
Hình 3.3 Lược đồ hoạt động thêm mới nội dung video 2D ... 29
Hình 3.4 Lược đồ hoạt động thêm mới nội dung đa phương tiện, hình ảnh ... 30
Hình 3.5 Lược đồ hoạt động tra cứu, xem nội dung đa phương tiện ... 30
Hình 3.6 Lược đồ hoạt động xây dựng bài giảng ... 31
Hình 3.7 Lược đồ lớp ... 31
Hình 3.8 Lược đồ quan hệ giữa các bảng cơ sở dữ liệu ... 32
1
MỞ ĐẦU
Trong đời sống của mỗi con người chúng ta và trong bản sắc của mỗi dân tộc, văn hóa nói chung và di sản văn hóa nói riêng, luôn có vai trò, vị trí quan trọng. Văn hóa không chỉ tạo nên nét độc đáo và sự khác biệt của mỗi dân tộc mà văn hóa còn giúp cho đời sống văn hóa của cả xã hội thêm phong phú, đa dạng. Cùng với sự phát triển và thay đổi từng ngày của xã hội hiện đại những bản sắc, hoạt động văn hóa này ngày càng mai một và rất cần được bảo tồn. Có rất nhiều hình thức bảo tồn, trong đó bảo tồn dưới dạng số hóa để lưu trữ trên máy tính, lưu giữ làm tài liệu giảng dạy cho các thế hệ mai sau đã và đang thu hút được rất nhiều nghiên cứu. Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu bảo tồn nội dung văn hóa phi vật thể sử dụng các công nghệ khác nhau với hai hướng chính là hệ thống công nghệ nhằm truyền bá nội dung văn hóa phi vật thể và hệ thống công nghệ hỗ trợ giảng dạy nội dung văn hóa phi vật thể.
Việc giảng dạy và truyền bá nội dung văn hóa phi vật thể phụ thuộc nhiều vào việc truyền thụ trực tiếp giữa người dạy và người học. Các phương pháp giảng dạy trực tiếp khó có thể truyền bá được các nội dung văn hóa phi vật thể một cách rộng rãi, hơn nữa tài nguyên về con người cho việc giảng dạy cũng như truyền thụ là hạn chế. Do đó, việc xây dựng hệ thống hỗ trợ giảng dạy theo mô hình vai mẫu sẽ tạo ra một phương pháp học mới, ở đó người học có các công cụ để xem và so sánh các diễn viên khác nhau diễn cùng một nhân vật. Từ đó, tăng khả năng cảm thụ và tính sáng tạo của người học.
Bên cạnh đó hệ thống sẽ giúp bảo tồn và truyền bá nội dung văn hóa phi vật thể một cách rộng rãi.
Cũng chính vì lý do này mà tôi chọn và nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu, xây dựng phần mềm hỗ trợ giảng dạy theo mô hình “vai mẫu” đối với kịch hát dân tộc”. Đề tài là một nội dung thực hiện trong dự án bảo tồn và phát huy di sản văn hoá phi vật thể. Nhằm nâng cao chất lượng, tăng hiệu quả của việc giảng dạy, bảo tồn và truyền bá nội dung văn hóa phi vật thể của dân tộc, đề tài được đề xuất để giải quyết thực trạng giảng dạy tại các trường nghệ thuật, phục vụ công tác đào tạo bậc đại học và cao đẳng về văn hoá nghệ thuật. Cụ thể là áp dụng tại trường Đại học Sân khấu – Điện ảnh Hà Nội
Trường Đại học Sân khấu - Điện ảnh Hà Nội có sứ mạng đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, bồi dưỡng nhân tài trong các lĩnh vực sân khấu, điện ảnh, nhiếp ảnh, múa, thiết kế mỹ thuật và truyền hình, góp phần xây dựng nền văn hóa Việt Nam và thực hiện thành công các mục tiêu về hội nhập quốc tế. Hiện nay nhà trường đang đào tạo 16 ngành đào tạo với các chuyên ngành khác nhau tương ứng với các trình độ đào tạo khác nhau. Trong đó có các chuyên ngành về Kịch về Sân khấu truyền thống: diễn viên Chèo, diễn viên Cải lương, diễn viên Tuồng, diễn viên Kịch hát dân tộc, …
Công tác giảng dạy các loại hình sân khấu truyền thống tại trường hiện đang theo hình thức truyền nghề, theo cách giảng viên dạy sinh viên trực tiếp trên lớp phần lý thuyết và thể hiện các mẫu nhân vật theo vai mẫu, sau đó chia các nhóm sinh viên tự học và tự biểu diễn, sinh viên sẽ tự học và trả bài ở các buổi lên lớp tiếp theo. Với cách giảng dạy này người học mới thu nhận được những kiến thức từ một phía và tạo ra những vai diễn dập khuôn, cứng nhắc, thiếu sự cá tính và nét riêng của bản thân. Bên cạnh đó, công tác đào tạo bộ môn kịch hát dân tộc còn bất cập: thiếu thốn trang thiết bị phục vụ giảng dạy và học tập, tài nguyên người giảng dạy còn hạn chế, nên các phương pháp giảng dạy trực tiếp chưa thể truyền bá được nội dung văn hóa phi vật thể một cách rộng rãi. Những yếu tố này đã phần nào làm cho học sinh hụt hẫng, khiếm khuyết về kiến thức và sinh ra những vai diễn “bản sao”
của thầy, nghèo nàn, cứng nhắc, thiếu cái riêng, độc đáo.
2
Để khắc phục những hạn chế trên Trường ĐH Sân khấu & Điện ảnh Hà Nội đã thực hiện ghi hình (các tệp dữ liệu mẫu) trong các trích đoạn sân khấu truyền thống, với sự trình diễn của các nghệ nhân, nghệ sĩ tài danh để đưa vào giảng dạy cho sinh viên ngành kịch hát dân tộc của nhà trường. Tiến trình ghi hình diễn ra tại cả ba miền ở nước ta với cả ba thể loại: chèo, tuồng, cải lương. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ thông tin vào hỗ trợ việc giảng dạy tại nhà trường mới chỉ ở mức ghi hình các trích đoạn và giảng dạy cho sinh viên với các thể loại: chèo, tuồng, cải lương, kịch hát dân tộc, múa rối...Với hình thức ghi hình này chưa đáp ứng được nhu cầu của người học khi muốn xem các vở diễn ở nhiều góc cảnh khác nhau, chưa hỗ trợ người học so sánh các ưu, nhược điểm của từng diễn viên khi diễn cùng vai diễn trong cùng một vở diễn.
Bên cạnh đó những hạn chế về kỹ năng sử dụng máy tính của cán bộ giáo viên trong nhà trường không đồng đều, cán bộ và giáo viên với nhiều độ tuổi khác nhau.
Từ thực trạng trên, việc nghiên cứu xây dựng một hệ thống hỗ trợ giảng dạy theo mô hình “vai mẫu” để giảng viên và người học dễ sử dụng, đạt hiệu quả trong công tác giảng dạy và học tập là rất cần thiết. Để hiểu rõ hơn về mục đích xây dựng hệ thống tôi xin trình bày về hai khái niệm đó là khái niệm “hệ thống hỗ trợ giảng dạy” và khái niệm “vai mẫu”.
Vai mẫu là những nhân vật tiêu biểu trong một số tích diễn của sân khấu truyền thống, được các thế hệ nghệ nhân, nghệ sĩ sáng tạo, thể hiện, đạt đến chuẩn mực, được xem là khuôn mẫu nghệ thuật. Các vai mẫu này có thể do nhiều diễn viên diễn khác nhau thể hiện cùng một nhân vật. Trong mỗi loại hình nghệ thuật thì đều có các vai mẫu tiêu biểu. Ví dụ trong sân khấu chèo các vai mẫu có thể nhắc đến như: Thị Kính, Thị Mầu, Xúy Vân, Mẹ Đốp, Lý Trưởng,…
Hệ thống hỗ trợ giảng dạy được hiểu là hệ thống được xây dựng giúp công tác giảng dạy của giáo viên hiệu quả hơn, giúp người học phát huy khả năng sáng tạo, tiếp thu kiến thức nhanh và học tập đạt kết quả cao.
Có nhiều hình thức hỗ trợ giảng dạy khác nhau như:
- Các hệ thống quản lý học tâp - Learning managerment Systems (LMSs). Những hệ thống này hỗ trợ việc quản lý lớp học, danh sách lớp, câu hỏi, bài tập và các học phần. Các hệ thống hỗ trợ hình thức này có cả hệ thống nguồn mở và hệ thống trả phí phổ biến như Moodle, BlackBoard/ WebCT….
- Các hệ thống cung cấp môi trường học tập ảo – Virtual learning evironments (VLEs). Cung cấp môi trường học tập ảo thể hiện nội dung bài học theo các kịch bản dựng sẵn. Các hệ thống này thường là những hệ thống yêu cầu người dùng phải trả phí sử dụng. Nổi bật trong hình thức này như: Second life, Open cobalt, OpenSimulator…
- Các hệ thống quản lý nội dung – Content management systems (CMSs). Các hệ thống này cung cấp công cụ quản lý nội dung các bài giảng, học phần, khóa học, nội dung đa phương tiện. Hiện nay có nhiều hệ thống theo hình thức này.
- Các hệ thống học kết hợp – Blended and online learning. Các hệ thống này sẽ áp dụng hình thức kết hợp giữa việc sinh viên lên lớp và kết hợp học trực tuyến. Ví dụ: sinh viên học lý thuyết trực tuyến trên hệ thống và tham gia thực hành trên lớp, hoặc ngược lại,…
- Các hệ thống blog, wikis… cũng có thể hỗ trợ giảng dạy
3
Hệ thống được xây dựng sẽ cung cấp những hình thức hỗ trợ giảng dạy như: cung cấp môi trường học tập ảo, lưu trữ nội dung các khóa học, nội dung các loại hình nghệ thuật, nội dung bài giảng, người học sẽ kết hợp việc học trên lớp và học online trên hệ thống, bên cạnh đó hệ thống sẽ là thư viện tra cứu các nội dung đa phương tiện của các loại hình nghệ thuật giúp việc bảo tồn và truyền bá văn hóa phi vật thể tốt hơn và rộng rãi hơn.
Phần mềm hỗ trợ giảng dạy theo mô hình vai mẫu được xây dựng từ các mẫu thiết kế tương tác người máy lấy người dùng làm trung tâm và ứng dụng công nghệ đa phương tiện sẽ cung cấp những hình thức hỗ trợ giảng dạy như: thể hiện các vai mẫu trên môi trường học tập ảo, công cụ xây dựng và lưu trữ nội dung các khóa học, các loại hình nghệ thuật, nội dung các bài giảng… Sinh viên sẽ kết hợp học lý thuyết trên lớp sau đó sử dụng phần mềm để tham khảo áp dụng thực hành theo các vai mẫu.
Các mẫu thiết kế tương tác người máy lấy người dùng làm trung tâm được xây dựng giúp giảm thời gian, chi phí tài nguyên dự án và tăng cường sự tham gia của người dùng vào quá trình phát triển. Việc phần mềm ứng dụng công nghệ đa phương tiện như (hình ảnh, văn bản, âm thanh, video 2D, video 3D), đặc biệt ứng dụng công nghệ 3D vào hỗ trợ giảng dạy, cho phép người dùng chủ động quản lý nội dung video 3D, nhúng nội dung video 3D vào bài giảng. Trong khi các phần mềm khác hiện tại mới cho phép nhúng nội dung video 3D từ hệ thống khác vào bài giảng. Bên cạnh đó phần mềm còn hỗ trợ việc biên tập nội dung video 3D, cho phép kết hợp âm thanh và ghép nhiều cảnh diễn 3D vào cùng một vở diễn, giúp tiết kiệm thời gian biên tập nội dung và tái sử dụng được các cảnh diễn 3D.
Luận văn bao gồm những phần nội dung sau:
Chương 1. Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm. Chương này tổng hợp, tóm tắt tổng quan về các quy trình phát triển phần mềm. Để có thể lựa chọn được quy trình phù hợp với dự án
Chương 2. Các phương pháp tạo mẫu, thiết kế tương tác người máy. Chương này trình bày tổng quan về mục đích, vai trò, qui trình tạo mẫu. Phân tích đánh giá, so sánh các phương pháp, các kỹ thuật tạo mẫu và các công cụ tạo mẫu. Sau đó áp dụng phương pháp tạo mẫu, thiết kế tương tác người máy phù hợp để xây dựng các mẫu thiết kế của phần mềm.
Chương 3. Nghiên cứu xây dựng phần mềm. Áp dụng kỹ thuật xây dựng mẫu nhanh dựa trên phân tích lấy người dùng làm trung tâm vào quá trình phát triển, nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện (văn bản, hình ảnh, âm thanh, video 2D và 3D) vào hỗ trợ giảng dạy, đặc biệt ứng dụng công nghệ 3D
4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM
Trong công nghệ phần mềm hiện nay có nhiều quy trình phát triển phần mềm khác nhau, mỗi quy trình phát triển đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Để phát triển phần mềm có thể áp dụng nhiều quy trình khác nhau, tuy nhiên không phải mọi quy trình đều thích hợp cho mọi dự án. Vì vậy, việc lựa chọn quy trình phát triển phần mềm thích hợp cho dự án sẽ quyết định sự thành công của dự án. Trong chương này tôi sẽ trình bày tổng quan về quy trình phát triển phần mềm, tổng hợp lại một số quy trình phát triển phần mềm, các ưu điểm và nhược điểm của từng quy trình. Từ đó sẽ đề xuất áp dụng quy trình thích hợp cho dự án. Dưới đây là nội dung chi tiết của chương.
1.1 Quy trình phát triển phần mềm
Vòng đời phần mềm (Software life-cycle): là thời kỳ tính từ khi phần mềm được sinh (tạo) ra cho đến khi chết đi (từ lúc hình thành đáp ứng yêu cầu, vận hành, bảo dưỡng cho đến khi loại bỏ). Quy trình phần mềm được phân chia thành các pha chính gồm: phân tích, thiết kế, chế tạo, kiểm thử và bảo trì [3].
Quy trình phát triển phần mềm (Software development/Engineering Process - SEP) là phương pháp phát triển hay sản xuất ra sản phẩm phần mềm. Có thể nói quy trình phát triển phần mềm có tính chất quyết định để tạo ra sản phẩm chất luợng tốt với chi phí thấp và năng suất cao [1, 3].
Thông thường một quy trình bao gồm những yếu tố cơ bản sau: Thủ tục (Procedures), danh sách kiểm định (Checklists), hướng dẫn công việc (Activity Guidelines), công cụ hỗ trợ (Tools) và biểu mẫu (Forms/templates) [1].
Có 4 công việc chính trong quy trình phát triển phần mềm gồm:
- Đặc tả yêu cầu (Requirements Specification): chỉ ra những “đòi hỏi” cho cả các yêu cầu chức năng và phi chức năng.
- Phát triển phần mềm (Development): tạo ra phần mềm thỏa mãn các yêu cầu được chỉ ra trong phần “đặc tả yêu cầu”.
- Kiểm thử phần mềm (Validation/Testing): để bảo đảm phần mềm sản xuất ra đáp ứng những “đòi hỏi” được chỉ ra trong “đặc tả yêu cầu”.
- Thay đổi phần mềm (Evolution): đáp ứng nhu cầu thay đổi của khách hàng.
Tùy theo mô hình phát triển phần mềm, các nhóm công việc được triển khai theo những cách khác nhau. Để sản xuất cùng một sản phẩm phần mềm người ta có thể dùng các mô hình khác nhau.
Tuy nhiên không phải tất cả các mô hình đều thích hợp cho mọi ứng dụng.
1.2 Các phương pháp phát triển phần mềm
Trong thời gian gần đây, rất nhiều các phương pháp phát triển phần mềm được đề xuất. Nhiều phương pháp đã được lý thuyết hoá thành các phương pháp luận. Trong dự án công nghệ thông tin, một phương pháp luận có thể được hiểu như là một tập các hoạt động thực tiễn được hệ thống hoá.
Tuỳ theo phạm vi dự án, điều kiện thời gian và nhiều yếu tố khác mà có thể lựa chọn áp dụng các phương pháp khác nhau, hoặc kết hợp các phương pháp sao cho phù hợp. Các mô hình, phương pháp
5
phát triển phần mềm có thể được phân chia thành hai lớp chính: các phương pháp truyền thống và các phương pháp phát triển nhanh.
Các phương pháp truyền thống là các phương pháp thiên về kế hoạch, quá trình phát triển phần mềm phải tuân thủ quy trình một cách nghiêm ngặt. Trong quá trình phát triển phần mềm, rất nhiều tài liệu được tạo ra, được xét duyệt và đó là một yếu tố quan trọng trong quản lý rủi ro.
Với các phương pháp này, thì quá trình phát triển phần mềm giống như sản xuất các mặt hàng công nghiệp khác. Những người phát triển thực hiện công việc một cách nghiêm ngặt theo các chuẩn và quy trình, không yêu cầu sáng tạo nhiều. Những người quản lý chỉ quan tâm đến việc tăng năng lực sản xuất và đạt được một số mục tiêu như [3]:
- Giảm thiểu lỗi và làm sao cho mọi công việc diễn ra trơn tru.
- Cố gắng giữ ổn định (về tổ chức, về sản lượng...)
- Chuẩn hoá mọi thao tác và bắt buộc người thực hiện phải tuân theo một cách nghiêm ngặt.
- Không cho phép sự sai sót.
Các phương pháp này thường áp dụng cho các dự án lớn. Một số phương pháp tiêu biểu thuộc lớp này như: mô hình thác nước, mô hình chữ V, mô hình xoắn ốc, mô hình lặp và gia tăng...
Các phương pháp phát triển nhanh được gọi với cái tên là Agile, theo nghĩa là nhanh nhẹn, khéo léo trong hành động, là các phương pháp dựa trên các quy trình phát triển nhanh. Điều này đặc biệt cần thiết trong lĩnh vực Internet và truyền thông di động hiện đang phát triển rất nhanh chóng [12].
Các phương pháp phát triển nhanh ra đời cách đây không lâu. Nó được bắt đầu bởi tuyên ngôn về các phương pháp phát triển phần mềm Agile được đưa ra bởi một nhóm những người hoạt động trong lĩnh vực phần mềm vào năm 2001. Những người này đại diện cho các phương pháp như:
Extreme Programming (XP), Scrum, Crystal và các phương pháp khác cùng thống nhất đưa ra một bản tuyên ngôn với những điểm chính sau [12]:
Chúng ta dần phát hiện ra những cách phát triển phần mềm tốt hơn bằng cách thực hiện nó và giúp người khác thực hiện nó. Qua công việc này, chúng ta thu được các giá trị:
- Các cá nhân và sự tương tác với nhau quan trọng hơn các quy trình và các công cụ.
- Làm phần mềm quan trọng hơn việc lập tài liệu.
- Việc hợp tác với khách hàng quan trọng hơn việc ký kết hợp đồng.
- Đáp ứng thay đổi quan trọng hơn việc theo một kế hoạch.
Ở đây không có sự mâu thuẫn giữa các phương pháp truyền thống và các phương pháp phát triển nhanh. Vấn đề là ở chỗ những điều mà các phương pháp phát triển nhanh và các phương pháp truyền thống chú trọng vào là khác nhau. Điểm chính của các phương phát phát triển nhanh là việc đáp ứng thay đổi trong khi các phương pháp truyền thống tập trung vào kế hoạch.
Đối với dự án bảo tồn văn hóa phi vật thể nói chung và nội dung “Nghiên cứu, xây dựng phần mềm hỗ trợ giảng dạy theo mô hình ‘vai mẫu’ đối với kịch hát dân tộc” nói riêng, việc áp dụng một trong các phương pháp nhanh sẽ phù hợp hơn so với các phương pháp truyền thống.
6
1.3 Một số quy trình phát triển phần mềm
Mô hình thác nước (Waterfall Model) là mô hình hình phát triển phần mềm áp dụng theo tính tuần tự của các giai đoạn phát triển phần mềm. Tức là giai đoạn sau chỉ được thực hiện tiếp khi giai đoạn trước đã kết thúc và không được quay lại giai đoạn trước để xử lí các thay đổi trong yêu cầu.
Nguyên tắc cơ bản của mô hình thác nước:
- Dự án được chia thành các giai đoạn tuần tự, có thể được chấp nhận được một chút sự chồng chéo và quay lui trở lại giữa các giai đoạn
- Nhấn mạnh vào kế hoạch, tiến độ, thời gian mục tiêu để hoàn thành dự án, ngân sách và thực hiện toàn bộ hệ thống cùng một lúc
- Được kiểm soát chặt chẽ thông qua việc sử dụng tài liệu bằng văn bản, cũng như thông qua việc đánh giá chính thức và ký kết bởi người sử dụng vào cuối giai đoạn trước khi bắt đầu giai đoạn tiếp theo
Hiện nay, tồn tại một số mô hình thác nước biến thể như mô hình của Royce để phù hợp hơn với thực tế. Để giải quyết các vấn đề với mô hình thác nước nguyên mẫu, các mô hình thác nước đã được chỉnh sửa và giới thiệu, chẳng hạn như: “Mô hình thác nước với các pha chồng chéo, thác nước với các dự án nhỏ và thác nước với giảm rủi ro”.
Mô hình này được sử dụng khi yêu cầu ổn định và không thay đổi thường xuyên, phù hợp với các ứng dụng nhỏ, không có yêu cầu khó hiểu hoặc không rõ ràng, môi trường ổn định, các công cụ và công nghệ được sử dụng là ổn định, nguồn lực được đào tạo sẵn sàng.
Ưu điểm: đơn giản, dễ hiểu và sử dụng. Đối với các dự án nhỏ hơn, mô hình thác nước hoạt động tốt và mang lại kết quả phù hợp. Vì các giai đoạn của mô hình thác nước cứng nhắc và chính xác, một pha được thực hiện một lần, nó rất dễ dàng để bảo trì. Các tiêu chí đầu vào và đầu ra được xác định rõ ràng, do đó dễ dàng đánh giá chất lượng.
Nhược điểm: mô hình không thể chấp nhận thay đổi yêu cầu, sẽ trở nên rất khó khăn để quay trở lại giai đoạn. Đối với các dự án lớn và phức tạp, mô hình này không tốt vì yếu tố rủi ro cao hơn.
Không thích hợp cho các dự án thường xuyên thay đổi yêu cầu. Khi thử nghiệm được thực hiện ở giai đoạn sau, nó không cho phép xác định những thách thức và rủi ro trong giai đoạn trước nên chiến lược giảm thiểu rủi ro rất khó để chuẩn bị.
Mô hình chữ V (V-Shaped Model) hay mô hình xác minh (verification) và mô hình xác nhận (validation) là một mở rộng của mô hình thác nước, thay vì di chuyển xuống theo tuần tự các bước thì quy trình sẽ đi theo hình chữ V. Sự khác biệt chính là việc lập kế hoạch kiểm tra sớm trong mô hình hình chữ V. Đây là mô hình có kỷ luật cao và giai đoạn tiếp theo chỉ bắt đầu sau khi giai đoạn trước hoàn thành [1, 3].
Xác minh (Verification): là một kỹ thuật phân tích tĩnh. Trong kiểm thử, kỹ thuật này được thực hiện mà không phải chạy code. Nó bao gồm một số hoạt động như xem lại (Review), kiểm tra (Inspection) và kiểm tra từ đầu tới cuối (Walkthrough).
Xác nhận (Validation): là một kỹ thuật phân tích động, trong đó việc kiểm thử được thực hiện bằng cách thực hiện code. Ví dụ bao gồm kỹ thuật kiểm tra chức năng (Function) và phi chức năng (Non-function).
7
Ưu điểm: quá trình phát triển và quy trình quản lý có tính tổ chức và hệ thống, hoạt động tốt cho các dự án có quy mô vừa và nhỏ. Kiểm tra bắt đầu từ khi bắt đầu phát triển vì vậy sự mơ hồ được xác định ngay từ đầu. Dễ dàng quản lý vì mỗi giai đoạn có các mục tiêu và mục tiêu được xác định rõ ràng. Mỗi giai đoạn có các sản phẩm cụ thể và một quá trình đánh giá.
Nhược điểm: không thích hợp cho các dự án lớn và phức tạp, dự án có các yêu cầu thường xuyên thay đổi
Mô hình thử nghiệm tiến hóa phần mềm (Evolutionary Prototyping Model) [3] đề cập đến việc xây dựng các nguyên mẫu ứng dụng phần mềm thể hiện tính năng của sản phẩm đang được phát triển nhưng có thể không có sự hoạt động logic chính xác của phần mềm gốc. Dựa vào những yêu cầu của khách hàng người phát triển phần mềm sẽ xây dựng một mẫu thử ban đầu đưa cho người sử dụng xem xét, sau đó tinh chỉnh qua nhiều mẫu thử cho đến khi thỏa mãn yêu cầu người sử dụng thì dừng lại. Sau đây là cách tiếp cận các bước để giải thích cách thiết kế một mẫu thử nghiệm của phần mềm
Xác định yêu cầu cơ bản: bước này liên quan đến việc hiểu được các yêu cầu cơ bản về sản phẩm và đặc biệt nhất là về giao diện người dùng. Các chi tiết phức tạp hơn của thiết kế bên trong và các khía cạnh bên ngoài như hiệu suất và bảo mật có thể bỏ qua ở giai đoạn này.
Phát triển nguyên mẫu ban đầu: những nguyên mẫu ban đầu được phát triển trong giai đoạn này, nơi yêu cầu rất cơ bản được giới thiệu và các giao diện người dùng được cung cấp. Các tính năng này có thể không hoạt động chính xác theo cách tương tự trong phần mềm thực tế khi phát triển, những nguyên mẫu cung cấp cho khách hàng cái nhìn và cảm nhận về phần mềm sẽ như thế nào sau khi phát triển
Đánh giá mẫu thử nghiệm: nguyên mẫu được phát triển sau đó được trình bày cho khách hàng và các bên liên quan trong dự án. Phản hồi được thu thập có tổ chức và được sử dụng để cải tiến thêm trong sản phẩm đang được phát triển.
Sửa đổi và nâng cao nguyên mẫu: phản hồi và ý kiến đánh giá được thảo luận trong giai đoạn này và một số cuộc thương lượng diễn ra với khách hàng dựa trên các yếu tố như: hạn chế về thời gian, về ngân sách và tính khả thi về mặt kỹ thuật khi thực hiện. Các thay đổi được chấp nhận sẽ được kết hợp với nguyên mẫu mới phát triển và chu kỳ lặp lại cho đến khi đáp ứng được kỳ vọng của khách hàng.
Ưu điểm: tăng sự tham gia của người sử dụng vào sản phẩm ngay cả trước khi phần mềm thực hiện. Kể từ khi một mô hình làm việc của hệ thống được hiển thị, người sử dụng hiểu rõ hơn về hệ thống đang được phát triển. Giảm thời gian và chi phí vì các lỗi có thể được phát hiện sớm hơn nhiều.
Phản hồi của người dùng nhanh hơn dẫn đến có các giải pháp tốt hơn. Thiếu sót chức năng thì có thể được xác định một cách dễ dàng. Có thể xác định các chức năng khó hiểu.
Nhược điểm: có nguy cơ phân tích yêu cầu không đầy đủ do có sự phụ thuộc quá nhiều vào mẫu thử nghiệm. Người dùng có thể bị nhầm lẫn giữa các chức năng trong nguyên mẫu và hệ thống thực tế. Thực tế, phương pháp này có thể làm tăng tính phức tạp của hệ thống vì phạm vi của hệ thống có thể mở rộng ra ngoài kế hoạch ban đầu. Các nhà phát triển có thể thử sử dụng lại nguyên mẫu hiện có để xây dựng hệ thống thực tế ngay cả khi nguyên mẫu không khả thi về mặt kỹ thuật. Nỗ lực, chi phí đầu tư xây dựng nguyên mẫu có thể là quá nhiều nếu nó không được theo dõi và quản lý đúng.
Học viên đã áp dụng mô hình thử nghiệm tiến hóa vào quá trình nghiên cứu, xây dựng hệ thống hỗ trợ giảng dạy theo mô hình “vai mẫu” đối với kịch hát dân tộc, bởi các ưu điểm của mô hình
8
này giúp quá trình phát triển hệ thống đạt được tiến độ, và chi phí, giúp quá trình đào tạo người dùng dễ dàng hơn.
Mô hình xoắn ốc (Spiral Model) [1-3] là sự kết hợp giữa mô hình thác nước và mô hình tiếp cận lặp và nó có nhiều điểm giống nhau với mô hình gia tăng. Mô hình này chú trọng vào phân tích rủi ro dự án. Mỗi giai đoạn trong mô hình được bắt đầu với yêu cầu, mục tiêu thiết kế và kết thúc với việc khách hàng kiểm tra tiến độ của từng giai đoạn.
Về cấu trúc, mô hình xoắn ốc có bốn giai đoạn. Một dự án phần mềm liên tục đi qua các giai đoạn này trong các vòng lặp gọi là xoắn ốc.
Các giai đoạn của mô hình xoắn ốc gồm:
Lập kế hoạch (Planning phase): thu thập, phân tích yêu cầu khách hàng gồm các việc: ước lượng chi phí, lên lịch trình thực hiện dự án, xác định số lượng nhân lực, môi trường làm việc, tìm hiểu yêu cầu hệ thống từ đó đưa ra các tài liệu đặc tả để phục vụ cho việc trao đổi giữa khách hàng và phân tích hệ thống sau này.
Phân tích rủi ro (Risk analysis phase): xác định rủi ro và đưa ra các giải pháp thay thế. Một prototype sẽ được tạo ra ở cuối giai đoạn phân tích rủi ro. Nếu có bất kỳ rủi ro nào được tìm thấy trong quá trình này thì các giải pháp thay thế sẽ được đề xuất và thực hiện.
Thực thi kỹ thuật (Engineering phase): dự án được tiến hành viết mã, một bản demo được phát triển trong giai đoạn này để có thể nhận được phản hồi của khách hàng. Sau đó trong các vòng xoắn tiếp theo với độ rõ nét cao hơn về yêu cầu và chi tiết thiết kế một mô hình làm việc của phần mềm được gọi là sản phẩm được xây dựng với số phiên bản.
Đánh giá (Evaluation phase): khách hàng sẽ tham gia đánh giá công việc, sản phẩm và đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng tất cả các yêu cầu đã đặt. Nếu có bất kỳ yêu cầu thay đổi nào từ khách hàng, các giai đoạn sẽ được lặp lại. Đây là giai đoạn quan trọng vì cần có sự phản hồi của khách hàng về sản phẩm trước khi sản phẩm được phát hành.
Ưu điểm: cho phép các thành phần của sản phẩm được thêm vào, khi chúng trở nên có sẵn.
Điều này đảm bảo rằng không có xung đột với yêu cầu và thiết kế trước đó. Một khía cạnh tích cực của phương pháp này là buộc người sử dụng sự tham gia sớm vào quá trình phát triển hệ thống.
Nhược điểm: quản lý phức tạp và không thích hợp với các dự án nhỏ, ít rủi ro. Cần có kĩ năng tốt về phân tích rủi ro. Yêu cầu thay đổi thường xuyên dẫn đến lặp vô hạn. Đòi hỏi năng lực quản lí.
Mô hình lặp và gia tăng. Trong mô hình này, toàn bộ các yêu cầu được chia thành nhiều bản xây dựng khác nhau. Trong mỗi lần lặp, mỗi môđun phát triển đi qua các giai đoạn yêu cầu, thiết kế, thực hiện và kiểm thử. Mỗi phiên bản phát hành tiếp theo sẽ có thêm các chức năng mới cho các phiên bản được phát hành trước đó. Quá trình này tiếp tục cho đến khi hệ thống hoàn chỉnh và đã sẵn sàng theo yêu cầu [3].
Phát triển lặp và gia tăng là sự kết hợp của cả thiết kế lặp lại, phương pháp lặp và xây dựng mô hình gia tăng để phát triển. Trong quá trình phát triển phần mềm, có thể tiến hành nhiều vòng lặp cùng một lúc. Quá trình này có thể được mô tả như là một cách tiếp cận “tiến hóa” hoặc “tăng dần”.
Ưu điểm: xây dựng và hoàn thiện các bước sản phẩm theo từng bước, có thể nhận được phản hồi của người sử dụng từ những bản phác thảo, thời gian làm tài liệu sẽ ít hơn so với thời gian thiết kế.
9
Tìm ra các vấn đề ở giai đoạn phát triển sẽ làm giảm chi phí thực hiện các biện pháp khắc phục lỗi, sai sót
Nhược điểm: mô hình này chỉ áp dụng cho các dự án phát triển phần mềm qui mô lớn và cồng kềnh, bởi vì đối với hệ thống phần mềm nhỏ rất khó có thể chia tách một hệ thống thành các bước gia tăng hay các mô-đun
Mô hình Scrum [11] là tập hợp các phương thức phát triển lặp và tăng dần trong đó các yêu cầu cũng như giải pháp được phát triển thông qua sự liên kết và cộng tác giữa các nhóm, giữa các chức năng. Agile chỉ là một mô hình trên lý thuyết mà để triển khai nó đến thực tế thì cần phải có phương pháp cụ thể, một trong các phương pháp được áp dụng rộng rãi là phương pháp Scrum.
Ưu điểm: là một mô hình hiện đại đang được ưa chuộng, bàn giao sản phẩm một cách nhanh chóng liên tục cho khách hàng. Sự tương tác và yếu tố con người được nhấn mạnh. Đề cao tính thích nghi liên tục thay đổi và làm mới.
Nhược điểm: mô hình này cần nguồn nhân lực có yếu tố chuyên môn kỹ thuật cao. Dự án dễ đi chệch hướng khi khách hàng không đưa ra được kết quả mong muốn cuối cùng. Chưa có được sự tập trung cần thiết vào thiết kế và tài liệu cần thiết.
Mô hình Agile (Agile Software Development) [12] là một quy trình phát triển phần mềm linh hoạt với ý tưởng khắc phục nhược điểm của các phương pháp phát triển phần mềm truyền thống, với mục tiêu mang đến cho phần mềm khả năng biến đổi, phát triển linh hoạt theo từng giai đoạn đơn giản đáp ứng đúng yêu cầu của khách hàng.
Agile phát triển dựa trên quy trình phát triển lặp. Mỗi dự án được chia thành nhiều giai đoạn nhỏ dễ dàng đáp ứng khi có yêu cầu thay đổi từ khách hàng. Sản phẩm được bàn giao cho khách hàng theo từng giai đoạn, cứ mỗi khi một mảng nhỏ được bàn giao, khách hàng có thể đưa ra các thay đổi hoặc yêu cầu mới cho dự án và nhóm phát triển sẽ cập nhật sản phẩm theo đúng yêu cầu của khách hàng mà không cần làm lại từ đầu.
Mô hình Agile hoạt động dựa trên những tôn chỉ sau:
- Cá nhân và sự tương hỗ quan trọng hơn quy trình và công cụ.
- Phần mềm sử dụng được quan trọng hơn tài liệu về sản phẩm.
- Cộng tác với khách hàng quan trọng hơn đàm phán hợp đồng - Phản hồi với sự thay đổi quan trọng hơn bám theo kế hoạch.
Các nguyên tắc của Manifesto Agile
Nguyên tắc 1: thỏa mãn yêu cầu của khách hàng thông qua việc giao hàng sớm và liên tục Nguyên tắc 2: giao phần mềm chạy được cho khách hàng một cách thường xuyên (giao hàng tuần hơn là hàng tháng)
Nguyên tắc 3: chào đón việc thay đổi yêu cầu, thậm chí là những thay đổi yêu cầu muộn Nguyên tắc 4: khách hàng của dự án và đội phát triển phải làm việc cùng nhau hàng ngày trong suốt dự án
Nguyên tắc 5: các dự án được xây dựng xung quanh những cá nhân có động lực. Cung cấp cho họ môi trường và sự hỗ trợ cần thiết, và tin tưởng họ để hoàn thành công việc
10
Nguyên tắc 6: trao đổi trực tiếp mặt đối mặt là phương pháp hiệu quả nhất để truyền đạt thông tin
Ưu điểm: Agile là một cách tiếp cận rất thực tế để phát triển phần mềm cho phép thúc đẩy làm việc theo nhóm và đào tạo chéo. Các chức năng có thể được phát triển nhanh chóng và có thể demo nhanh với yêu cầu tài nguyên tối thiểu. Thích hợp với các dự án có yêu cầu cố định hoặc thay đổi, cung cấp các giải pháp làm việc từng phần.
Nhược điểm: không thích hợp để xử lý phụ thuộc phức tạp. Rủi ro hơn về tính bền vững, khả năng bảo trì và khả năng mở rộng. Một kế hoạch tổng thể, người quản lý nhóm và quản lý dự án là cần thiết mà không có nó sẽ không hoạt động. Phụ thuộc rất nhiều vào sự tương tác của khách hàng, do đó nếu khách hàng không rõ ràng, nhóm có thể bị lái theo đúng hướng. Có một sự phụ thuộc cá nhân rất cao, vì có tài liệu tối thiểu được tạo ra. Việc chuyển giao công nghệ cho các thành viên mới trong nhóm có thể khá khó khăn do thiếu tài liệu
Mô hình XP (Extreme Programming) [7] là phương pháp phát triển phần mềm hướng đến việc nâng cao chất lượng phần mềm và khả năng đáp ứng với thay đổi yêu cầu người dùng. XP là một trong các phương pháp thuộc họ Agile, nó chủ trương đưa ra các bản phát hành thường xuyên thông qua các chu trình phát triển ngắn. Việc này là để nâng cao năng suất và tạo ra những thời điểm để tiếp nhận những yêu cầu người dùng mới.
Các giá trị trong XP:
- Giao tiếp (Communication): mọi người trong nhóm trao đổi trực diện hằng ngày, trong tất cả các công việc từ phân tích yêu cầu cho tới lập trình.
- Tính đơn giản (Simplicity): chỉ làm những gì cần thiết, không hơn. Làm những gì cần thiết cho hiện tại, không phải tương lai quá xa, với những bước nhỏ để cán đích và giản lược tối đa các sai sót.
- Phản hồi (Feedback): cam kết nghiêm túc để liên tục bàn giao các phần mềm chạy tốt vào cuối các phân đoạn (iteration) ngắn. Luôn có thể demo phần mềm chạy tốt từ sớm và thường xuyên, lắng nghe phản hồi từ các bên và thực hiện các điều chỉnh cần thiết.
- Tôn trọng (Respect): mọi người tự cảm thấy và được tôn trọng vì họ là những thành viên quan trọng của nhóm. Mỗi người đều đóng vai trò vào việc tạo ra các giá trị không kể công việc như thế nào.
- Can đảm (Courage): luôn nói đúng về tiến độ và ước lượng. Không cần thiết phải sợ điều gì bởi vì thành viên không làm việc một mình. Mỗi khi có thay đổi, nhóm sẽ có các hành động cần thiết để thích ứng. Can đảm trong việc vứt đi những gì không thực sự cần thiết nữa (mã nguồn, giấy tờ …)
Các nguyên tắc:
- Phản hồi nhanh (Rapid Feedback): luôn lắng nghe phản hồi từ nhiều phía, lấy được phản hồi một cách nhanh nhất, tìm hiểu chúng và đưa những hiểu biết đó vào trong hệ thống nhanh nhất có thể. Lập trình viên có thể học được cách thiết kế, lập trình, kiểm thử tốt nhất trong phạm vi từng phút chứ không phải hằng ngày, tuần hoặc thậm chí hằng tháng.
- Giả định đơn giản (Assume Simplicity): Đối xử với các vấn đề như thể chúng có thể giải quyết bằng những giải pháp đơn giản nhất.
11
- Thay đổi tiệm tiến (Incremental Change): không thay đổi cả “lố”, mà chỉ thay đổi một ít trong thiết kế, chức năng.
- Sống chung với thay đổi (Embracing Change): chiến thuật tốt nhất là tôn trọng tất cả các khả năng trong khi giải quyết các vấn đề áp lực nhất.
- Công việc chất lượng cao (Quality Work): phải luôn đầu tư để có được chất lượng công việc cao nhất, đến mức “hoàn hảo”
- Ưu điểm của mô hình này là đội dự án nhanh chóng nhận được phản hồi từ phía khách hàng. Những thay đổi cần thiết sẽ được áp dụng ngay trong lần lặp tiếp theo.
- Nhược điểm: khó có thể áp dụng XP trên các dự án có số lượng nhân viên lớn, không hiệu quả đối với những khách hàng ở xa đội ngũ phát triển.
Mô hình phát triển nhanh (Rapid Application Development- RAD) [8] chính là mô hình tăng dần với chu kỳ phát triển cực ngắn. Để đạt được mục tiêu này, RAD dựa trên phương pháp phát triển trên cơ sở thành phần hóa hệ thống cùng với việc tái sử dụng các thành phần thích hợp. RAD thích hợp cho những hệ thống quản lý thông tin. Mô hình RAD phân phối các phân tích, thiết kế, xây dựng và các giai đoạn thử nghiệm vào một loạt các chu trình phát triển ngắn, lặp. Các giai đoạn khác nhau của mô hình RAD:
Mô hình hóa nghiệp vụ, cho sản phẩm được phát triển, thiết kế theo luồng thông tin và phân phối thông tin giữa các nghiệp vụ khác nhau. Một phân tích nghiệp vụ hoàn chỉnh được thực hiện để tìm ra những thông tin quan trọng cho hoạt động nghiệp vụ, làm thế nào để có được điều đó, như thế nào và khi nào thì thông tin được xử lý và những yếu tố nào thúc đẩy dòng thông tin thành công.
Mô hình hóa dữ liệu, thông tin thu thập được trong giai đoạn mô phỏng nghiệp vụ được xem xét và phân tích để tạo thành các bộ đối tượng dữ liệu quan trọng cho hoạt động nghiệp vụ. Các thuộc tính của tất cả các bộ dữ liệu được định nghĩa và xác định. Mối quan hệ giữa các đối tượng dữ liệu được thiết lập và xác định cụ thể liên quan đến mô hình nghiệp vụ.
Mô hình hóa quy trình, tập những đối tượng dữ liệu được xác định trong giai đoạn mô hình hóa dữ liệu được chuyển đổi để thiết lập luồng thông tin nghiệp vụ cần thiết để đạt được các mục tiêu nghiệp vụ cụ thể theo mô hình nghiệp vụ. Mô hình hóa quy trình cho bất kỳ thay đổi hoặc cải tiến đối với tập những đối tượng dữ liệu được xác định trong giai đoạn này. Mô tả quy trình để thêm, xóa, truy xuất hoặc sửa đổi một đối tượng dữ liệu được đưa ra
Xây dựng ứng dụng, hệ thống thực tế được xây dựng và mã hóa được thực hiện bằng cách sử dụng các công cụ tự động hóa để chuyển đổi mô hình quy trình và dữ liệu thành các nguyên mẫu thực tế.
Kiểm thử và nghiệm thu, thời gian thử nghiệm tổng thể được giảm xuống trong mô hình RAD vì các nguyên mẫu được kiểm tra độc lập giữa mỗi lần lặp. Tuy nhiên, luồng dữ liệu và giao diện giữa tất cả các thành phần cần phải được kiểm tra kỹ lưỡng với phạm vi kiểm tra hoàn chỉnh. Vì hầu hết các thành phần lập trình đã được thử nghiệm, nó làm giảm nguy cơ của bất kỳ vấn đề lớn nào.
Ưu điểm: RAD cho phép phân phối nhanh chóng vì nó giúp giảm thời gian phát triển tổng thể do khả năng sử dụng lại các thành phần và phát triển song song. Có thể được áp dụng thành công cho các dự có sự môđun hóa rõ ràng
Nhược điểm: phụ thuộc vào các thành viên trong nhóm kỹ thuật để xác định các yêu cầu nghiệp vụ. Không thích hợp với các dự án ít kinh phí vì chi phí cho việc lập mô hình và tạo mã tự
12
động rất cao, quản lý phức tạp. Thích hợp cho các dự án đòi hỏi thời gian phát triển ngắn hơn, yêu cầu sự tham gia của người dùng trong suốt vòng đời.
1.4 Kết chương
Chương này cung cấp một cái nhìn tổng thể về các yếu tố trong qui trình phát triển phần mềm.
Những yếu tố này thường là các nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng phần mềm và khả năng đáp ứng mong muốn của khách hàng. Việc lựa chọn áp dụng các phương pháp phát triển phần mềm phù hợp, sẽ tăng khả năng đáp ứng thay đổi nhanh để có thể đưa ra được sản phẩm phần mềm có chất lượng, thoả mãn mong muốn của khách hàng và đảm bảo tiến độ thực hiện. Đã có nhiều phương pháp phát triển phần mềm được đề xuất, luận văn đã phân tích, đánh giá ưu, nhược điểm và khả năng ứng dụng của từng phương pháp. Từ những nội dung trình bày trong chương 1, học viên đề xuất phương án áp dụng mô hình thử nghiệm tiến hóa vào quá trình xây dựng phần mềm hỗ trợ giảng dạy, bởi các ưu điểm của mô hình tăng sự tham gia của người dùng vào quá trình phát triển, giúp người dùng có cái nhìn ban đầu về hệ thống sẽ được phát triển, bên cạnh đó mô hình còn hỗ trợ việc hướng dẫn sử dụng, đặc biệt với đối tượng người sử dụng là những giảng viên lớn tuổi.
Để có thể áp dụng được mô hình thử nghiệm tiến hóa, trong chương 2 luận văn sẽ phân tích kỹ và chi tiết hơn về phương pháp tạo mẫu, thiết kế tương tác người - máy cho phần mềm.
13
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO MẪU, THIẾT KẾ TƯƠNG TÁC NGƯỜI - MÁY
Thiết kế phần mềm là một công đoạn quan trọng trong quy trình phát triển phần mềm, giai đoạn này quyết định sự thành công hay thất bại của phần mềm. Việc xây dựng phần mềm theo mẫu thiết kế hướng tới việc tái sử dụng lại các mẫu thiết kế nhằm giảm chi phí thực hiện, tăng tính hiệu quả và tính nhất quán về bố cục phần mềm. Trong mô hình thử nghiệm tiến hóa, việc tạo mẫu thiết kế là công việc xuyên suốt của mô hình. Vì vậy, việc lựa chọn phương pháp thiết kế phù hợp với mô hình phát triển này sẽ giúp đạt hiệu quả về tiến độ, chi phí, tài nguyên của dự án. Nội dung chương này học viên sẽ tập trung giới thiệu tổng quan về mẫu thiết kế, các phương pháp và kỹ thuật tạo mẫu, ưu nhược điểm của việc tạo mẫu, các tiêu chí đánh giá mẫu. Từ các nội dung này học viên đề xuất phương pháp tạo mẫu thích hợp với mô hình đã lựa chọn. Nội dung chi tiết của chương học viên trình bày dưới đây.
2.1 Tổng quan về mẫu thiết kế
Ý tưởng dùng mẫu xuất phát từ ngành kiến trúc, Alexander, Ishikawa, Silverstein, Jacobson, Fiksdahl-King và Angel (1977) lần đầu tiên đưa ra ý tưởng dùng các mẫu chuẩn trong thiết kế xây dựng và giao thông. Họ đã xác định và lập sưu liệu các mẫu có liên quan để giải quyết các vấn đề thường xảy ra trong thiết kế các cao ốc. Mỗi mẫu này là một cách thiết kế, chúng đã được phát triển qua nhiều năm và như là các giải pháp cho các vấn đề trong lĩnh vực xây dựng thường gặp. Các giải pháp tốt nhất có được là qua một quá trình sàng lọc tự nhiên. Mẫu được xem là giải pháp tốt để giải quyết vấn đề xây dựng hệ thống phần mềm [4].
Mẫu thiết kế là khái niệm rộng và bao quát trong công đoạn thiết kế phần mềm. Cũng giống như các yêu cầu của thiết kế và phân tích hướng đối tượng việc sử dụng các mẫu cũng cần tái sử dụng được các giải pháp chuẩn đối với các vấn đề thường xuyên xảy ra. Mẫu thiết kế giúp thúc đẩy việc sử dụng lại trong pha thiết kế vì mẫu cung cấp từ vựng chung cho thiết kế, cung cấp những phương tiện để hiểu thiết kế, và được tạo thành khối hợp nhất từ đó xây dựng những ứng dụng phức tạp hơn.
Mục đích của một nguyên mẫu là cho phép người sử dụng phần mềm đánh giá các đề xuất của nhà phát triển cho việc thiết kế sản phẩm cuối cùng bằng cách thực sự thử chúng ở bên ngoài chứ không phải giải thích và đánh giá thiết kế dựa trên mô tả. Tạo nguyên mẫu cũng có thể được sử dụng bởi người dùng cuối để mô tả và chứng minh những yêu cầu chưa được xem xét và đó có thể là một yếu tố quan trọng trong mối quan hệ thương mại giữa các nhà phát triển và khách hàng của họ. Thiết kế tương tác nói riêng sử dụng rất nhiều nguyên mẫu phù hợp với mục tiêu đó. Tạo mẫu cũng có thể tránh được chi phí lớn và khó khăn trong việc thay đổi một sản phẩm phần mềm đã hoàn thành.
2.2 Phương pháp và kỹ thuật tạo mẫu
2.2.1 Quá trình tạo mẫu (Software Prototyping)
Các mẫu được sử dụng khi các yêu cầu phần mềm không thể được xác định tại thời điểm bắt đầu dự án, khi những người sử dụng không thể diễn đạt các yêu cầu của họ một cách rõ ràng. Mô hình phát triển phần mềm này rất phù hợp để phát triển “cảm nhận” hoặc giao diện sử dụng của hệ thống, bởi vì các đặc điểm này rất khó để miêu tả bằng tài liệu, mà thường thu được thông qua việc dùng thử nghiệm. Khi khách hàng yêu cầu chứng minh tính khả thi [5].
Bước 1: Xác định các yêu cầu cơ bản. Xác định các thông tin đầu vào và đầu ra mong muốn.
14
Bước 2: Phát triển nguyên mẫu ban đầu. Nguyên mẫu ban đầu được phát triển chỉ bao gồm các giao diện người dùng
Bước 3: Xem xét, đánh giá các nguyên mẫu. Khách hàng và người dùng cuối, kiểm tra nguyên mẫu và phản hồi để bổ sung tính năng hoặc thay đổi.
Bước 4: Sửa đổi và nâng cao mẫu thử nghiệm. Tại bước này sẽ sử dụng các phản hồi cùng các chi tiết kỹ thuật và nguyên mẫu có thể được cải thiện. Đàm phán về những gì nằm trong phạm vi của hợp đồng, sản phẩm có thể là cần thiết. Nếu thay đổi được đề xuất thì có thể cần lặp lại các bước 3 và bước 4.
2.2.2 Các phương pháp tạo mẫu
Nguyên mẫu (Prototyping) [8] là một hệ thống có tính trình diễn, một mô hình làm việc
“nhanh và thô” của giải pháp cho hệ thống, nhằm kiểm tra một số chức năng nào đó. Có thể dùng giao diện người dùng miêu tả các thao tác khác nhau của hệ thống, nội dung có thể là mã cứng (hard- coded). Đây là một công cụ để thảo luận các khái niệm và có được sự đồng ý của người dùng sau trải nghiệm, nhưng nhóm phát triển vẫn phải hoàn toàn tạo ra hệ thống dựa trên bản vẽ. Vì lý do này, các bản vẽ này đôi khi được gọi là nguyên mẫu (Throwaway). Khi các giải pháp được đề xuất liên quan đến việc bổ sung các màn hình trực tuyến hoặc tạo ra các báo cáo, các nhà phân tích nghiệp vụ thường tạo ra những nguyên mẫu bao gồm storyboards, mô phỏng, hoặc mô hình. Việc tạo mẫu phần mềm có nhiều biến thể. Tuy nhiên, tất cả các phương pháp này được dựa trên hai hình thức tạo mẫu chính:
nguyên mẫu (Throwaway Prototying) và mô hình tiến hóa (Evolutionary prototyping) [5].
Nguyên mẫu còn được gọi là mẫu cuối. Mẫu mô phỏng hay mẫu nhanh đề cập đến việc tạo ra một mô hình mà ở khâu cuối cùng mẫu sẽ được loại bỏ chứ không trở thành một phần của phần mềm cuối cùng. Sau khi hoàn thành việc thu thập yêu cầu sơ bộ, một mô hình làm việc đơn giản của hệ thống được xây dựng để hiển thị trực quan cho người sử dụng có thể thấy được hệ thống sẽ giống như khi được hoàn thành.
Với ưu điểm của phương pháp tạo mẫu này như tốc độ đưa ra nguyên mẫu nhanh, người dùng có thể tham gia vào quá trình xây dưng mẫu để đánh giá mẫu và kiểm tra tính năng của phần mềm nên học việc đã đưa ra đề xuất để áp dụng phương pháp tạo nguyên mẫu này vào quá trình xây dựng phần mềm.
Mẫu tiến hóa (Evolutionary prototyping) [5] là mẫu phát triển theo vòng đời, trong đó hệ thống được phát triển theo từng bước cho phép sửa đổi để đáp ứng với phản hồi của người dùng và khách hàng. Mẫu tiến hóa và mẫu mô phỏng là khá khác nhau. Mục tiêu chính khi sử dụng công cụ tạo mẫu tiến hóa là xây dựng một mẫu rất mạnh mẽ theo cấu trúc và liên tục tinh chỉnh nó. Lý do cho cách tiếp cận này là mẫu tiến hoá, khi được xây dựng, tạo thành trung tâm của hệ thống mới, những cải tiến và các yêu cầu tiếp theo sẽ được xây dựng.
Mẫu gia tăng (Incremental prototyping) [5] có thể được so sánh với 'khối xây dựng'; mỗi lần gia tăng một thành phần mới được thêm vào hoặc tích hợp, dựa trên một giải pháp thiết kế tổng thể.
Khi tất cả các thành phần được đưa ra, giải pháp đã hoàn tất.
Mẫu cực biên (Extreme prototyping) [5] là một quá trình kiến trúc để phát triển các ứng dụng, đặc biệt là các ứng dụng web, về nguyên mẫu ngày càng tăng. Ở mức độ cao, nó phân chia sự phát triển web thành ba giai đoạn riêng biệt. Giai đoạn đầu là nguyên mẫu tĩnh, bao gồm các trang HTML và có thể là một mô hình dữ liệu lôgíc hỗ trợ các trang đó. Giai đoạn thứ hai là một quá trình
15
mã hóa trong khuôn khổ web đã chọn của bạn, theo đó các màn hình có đầy đủ chức năng bằng cách sử dụng một lớp dịch vụ mô phỏng. Giai đoạn thứ ba là nơi mà các dịch vụ được thực hiện.
2.2.3 Các kỹ thuật xây dựng mẫu
Nguyên mẫu không nhất thiết giống sản phẩm cuối cùng mà hướng đến việc truyền tải cảm giác và cảm nhận của sản phẩm cuối cùng. Mức độ trung thực của nguyên mẫu được chia ra các cấp độ từ thấp (Low Fidelity), trung bình cho tới cao (High Fidelity). Các mẫu thử nghiệm với độ trung thực thấp chủ yếu là mô phỏng bằng giấy còn mẫu thử nghiệm với độ trung thực cao chủ yếu là mô phỏng trên máy tính. Yếu tố quyết định trong độ tin cậy của nguyên mẫu là mức độ mà nguyên mẫu mô tả chính xác sự xuất hiện và tương tác của sản phẩm, chứ không phải mức độ mà mã và các thuộc tính vô hình khác đối với người dùng là chính xác. Mức độ trung thực thể hiện ở các khía cạnh như:
thiết kế trực quan, nội dung, tương tác. Các nhóm sản phẩm chọn độ tin cậy của mẫu dựa trên mục tiêu tạo mẫu, tính đầy đủ của thiết kế và các tài nguyên có sẵn [4].
Mẫu thử nghiệm độ trung thực thấp là biểu diễn một cách nhanh chóng và dễ dàng để dịch các khái niệm thiết kế cấp cao thành các hiện vật hữu hình và thử nghiệm được. Vai trò đầu tiên quan trọng nhất của nguyên mẫu là kiểm tra và kiểm tra chức năng hơn là sự xuất hiện trực quan của sản phẩm.
Ưu điểm: lợi thế của việc tạo mẫu này là chi phí cực thấp. Tốc độ, có thể tạo một nguyên mẫu giấy nhanh cho phép các nhóm trao đổi các ý tưởng khác nhau mà không cần quá nhiều công sức, nhiều người có thể tham gia vào quá trình thiết kế và xây dựng ý tưởng.
Nhược điểm: không cho phép người dùng tương tác được được những gì có thể làm được hoặc không làm được. Một mẫu thử nghiệm độ trung thực thấp đòi hỏi nhiều trí tưởng tượng từ người dùng, hạn chế kết quả của việc kiểm tra người dùng đặc biệt với các nội dung chuyển tiếp phức tạp.
Bản phác thảo
Các kỹ thuật phác thảo (Sketched) [9] là cách hình dung và biểu diễn các ý tưởng thiết kế. Sau khi tạo ra các bản phác thảo ban đầu, những ý tưởng tốt nhất có thể được phát triển thêm bằng cách xây dựng các biểu diễn bằng bìa cứng của thiết kế, có thể được đánh giá bởi người dùng. Điều này sau đó có thể được phát triển bởi các kịch bản, phần mềm hoặc nguyên mẫu video.
Bản phác thảo tự do là cần thiết để đưa ra các ý tưởng trong giai đoạn đầu của thiết kế. Thông qua việc biểu diễn ý tưởng trên giấy, người thiết kế có thể hiệu chỉnh các tính năng. Ngoài việc sử dụng viết tay và bút chì, các bản phác thảo cũng có thể được thực hiện bằng phần mềm như: Paint và SILK. SILK cho phép các nhà thiết kế nhanh chóng phác hoạ một giao diện bằng điện tử và tương tác.
Khi đó, các bản thảo sẽ được tạo ra nhanh hơn và rẻ hơn khi sử dụng các mẫu giấy và bút chì ở giai đoạn đầu. Nguyên mẫu tạo trên máy tính cho phép khám phá và thể hiện sự tương tác, tính nhất quán trong thiết kế.
Bảng phân cảnh
Bảng phân cảnh (Storyboard) [8] là mô tả đồ họa về sự xuất hiện bên ngoài của hệ thống dự kiến mà không có chức năng hệ thống đi kèm. Bảng phân cảnh cung cấp ảnh chụp nhanh giao diện tại các điểm cụ thể trong tương tác để người dùng có thể xác định nhanh chóng nếu thiết kế đang đi đúng hướng
16
Bảng phân cảnh không yêu cầu nhiều về sức mạnh tính toán để xây dựng, trên thực tế, các bảng phân cảnh sẽ thiếu tính thuyết phục nếu không có sự hỗ trợ của máy tính. Các mô tả đồ họa ngày nay được thiết kế với sự trợ giúp của máy tính thay vì bằng tay sẽ cung cấp hình ảnh động thô nhưng hiệu quả bằng cách tự động sắp xếp trình tự thông qua một loạt các bức ảnh chụp nhanh. Ví dụ như ứng dụng SILK cung cấp các chức năng kịch bản điện tử.
So sánh ưu nhược điểm giữa kỹ thuật sử dụng bảng phác thảo và bảng phân cảnh được thể hiện trong Bảng 2.1
Bảng 2.1 So sánh giữa các kỹ thuật tạo mẫu độ trung thực thấp
Kỹ thuật Ưu điểm Nhược điểm
Bản phác thảo Sketched
- Rất đơn giản và rẻ - Phải tập trung cao ở mức khái niệm - Khó tưởng tượng để phát triển
Bảng phân cảnh Storyboard
- Đơn giản và rẻ
- Người dùng có thể đánh giá trực tiếp của giao diện đầu tiên
- Chỉ có thể hiện thị hệ thống tương tác.
- Phải có chuyên môn cần thiết về tương tác người máy
Mẫu thử nghiệm mức độ trung thực cao xuất hiện và có chức năng giống với sản phẩm thực tế sẽ được đề xuất. Các nhóm thường tạo ra nguyên mẫu độ trung thực cao khi họ có hiểu biết chắc chắn về những gì họ sẽ xây dựng và họ cần hoặc thử nghiệm nó với người dùng thực hoặc nhận được sự chấp thuận thiết kế cuối cùng từ các bên liên quan.
Các đặc tính cơ bản của việc tạo mẫu độ trung thực cao bao gồm: Thiết kế trực quan, chi tiết tất cả các yếu tố giao diện, khoảng cách và đồ họa giống như một ứng dụng thực. Nguyên mẫu sẽ bao gồm hầu hết hoặc tất cả nội dung sẽ xuất hiện trong thiết kế cuối cùng và thể hiện được sự tương tác.
Ưu điểm: Nhận được những phản hồi hữu ích trong quá trình thử nghiệm khả năng sử dụng giống như sản phẩm thực. Điều này có nghĩa là trong các phiên thử nghiệm khả năng sử dụng, người tham gia kiểm tra sẽ có nhiều khả năng sử dụng một cách tự nhiên hơn như thể họ đang tương tác với sản phẩm thực. Mẫu thiết kế có thể dễ dàng thuyết phục khách hàng và các bên liên quan, phù hợp cho các cuộc giới thiệu demo với khách hàng với khả năng thể hiện ý tưởng rõ ràng về cách sản phẩm khi đưa vào hoạt động.
Nhược điểm: Chi phí thiết kế cao hơn cả về thời gian và tài chính.
Mô phỏng trên máy tính
Mô phỏng trên máy tính (Computer-based simulation) là nguyên mẫu mô phỏng trung thực một số tương tác, tính năng của hệ thống dự định phát triển. Có ba cách tiếp cận để mô phỏng chức năng nguyên mẫu:
Nguyên mẫu theo chiều dọc (Vertical): Dựa trên nguyên mẫu cắt giảm về số lượng các tính năng, chỉ hướng đến các chức năng chuyên sâu và các chức năng đã lựa chọn. Nguyên mẫu dọc cho phép người dùng thực hiện và kiểm tra một số nhiệm vụ quan trọng nhất.
Nguyên mẫu theo chiều ngang (Horizontal): Dựa trên nguyên tắc giảm mức độ chức năng hướng đến một hệ thống đầy đủ tính năng của giao diện hệ thống mà không có các chức năng cơ bản
17
thực sự. Ưu điểm chính của nguyên mẫu ngang là chúng có thể được thực hiện nhanh chóng với việc sử dụng công cụ tạo mẫu và công cụ thiết kế màn hình, và chúng có thể được sử dụng để đánh giá giao diện nói chung.
Kịch bản (Scenario): Dựa trên nguyên tắc giảm cả số lượng các tính năng và mức �
