Xây dựng hệ thống online judge cho việc học lập trình

 nhiều được giảng dạy lý thuyết ở trường. Bài toán sẽ được tạo ra bởi tác nhân 
là giảng viên. 
 Sinh viên: Sinh viên là đối tượng chính thứ hai nhưng cực kỳ quan trọng của 
hệ thống mà ta thường còn gọi là người sử dụng. Sinh viên sử dụng hệ thống phải giải 
quyết (lập trình) rất nhiều bài toán với nhiều thể loại, mức độ khó dễ khác nhau nhằm 
nâng cao kiến thức về lập trình. Khi gắn kết trách nhiệm, họ phải tham gia các kỳ thi 
để có một kết quả đánh giá, ví dụ họ phải tham gia thi giữa kỳ, kết thúc kỳ để lấy điểm 
cho môn học kỹ thuật lập trình. 
 Giảng viên: Giảng viên là tác nhân chính của hệ thống, công việc của họ là xây 
dựng bài toán cho hệ thống và triển khai các kỳ thi. Một bài toán sẽ được gắn liền với 
các thuộc tính như: thể loại hay dạng toán, điểm số, thời gian thực hiện, số lượng test 
case. Tất cả các giá trị thuộc tính trên đều được quyết định bởi giảng viên. 
2.2. Phương pháp nghiên cứu 
 Trọng tâm của hệ thống chính là đối tượng bài toán, việc xây dựng được một 
bài toán chính là điểm quan trọng nhất, đề xây dựng nó ta dựa vào các yếu tố sau: 
 - Dựa trên đề cương môn học: Đây là yếu tố cơ bản để xây dựng một bài toán, 
việc bám sát đề cương môn học giúp sinh viên tiếp cận tốt hơn kiến thức lý thuyết 
được truyền thụ trên giảng đường. Ngoài ra việc cô đọng đề cương môn học vào các 
bài toán cũng là một tiêu chí của khảo thí, của kiểm tra chất lượng môn học [1]. 
 - Dựa trên tài nguyên của các website thi nổi tiếng: Tài nguyên trên Internet 
được xem như một kho báu, việc khai thác đúng và kịp thời đem lại cho ta nhiều lợi 
ích. Trong lĩnh vực lập trình trực tuyến, nhiều trường học, công ty đều đã tạo ra và 
duy trì một số websitecho lập trình cạnh tranh, một vài website tiêu biểu như bảng 1: 
 - Dựa trên kiến thức, kinh nghiệm của giảng viên: Quan trọng hơn hết vẫn là 
kiến thức và kinh nghiệm của giảng viên, quá trình tích lũy trong thời gian dạy và 
 40 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 17, Số 1 (2020) 
nghiên cứu giúp giảng viên đưa ra được những bài toán tốt nhất để sinh viên có thể 
tiếp cận tốt nhất môn học của mình. 
2.3. Phân tích, thiết kế và triển khai hệ thống 
 Sau khi tiến hành khảo sát, nghiên cứu chức năng người sử dụng (hầu hết các 
website trực tuyến đều có cấu trúc giống nhau), chúng tôi triển khai cài đặt hệ thống 
bằng phần mềm mã nguồn mở DOM Judge [3]. Đây là một phần mềm mã nguồn mở 
chạy ổn định được nhiều trường Đại học chọn làm nhân để cài đặt hệ thống. Một số 
thành phần chính của DOMjudge: 
 - Các chức năng dành cho bài toán (Problem). 
 - Các chức năng dành cho kỳ thi (Contest). 
 - Các chức năng dành cho thí sinh ( Contestant) và đội thi (Team). 
2.3.1 Người dùng hệ thống 
 1) Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống (System Context Diagram). 
 Hình 1. Biểu đồ ngữ cảnh của hệ thống 
 2) Biểu đồ usecase của hệ thống thể hiện các chức năng chính của hệ thống 
gồm: 
 i) Người dùng Sinh viên: 
 - Tìm kiếm và liệt kê bài tập: Chức năng cho phép sinh viên liệt kê danh sách 
các bài tập theo thể loại. 
 - Nộp bài và xem kết quả: Nộp bài giải sau khi làm bài và xem kết quả, nếu bài 
chưa đúng thì cho phép làm lại. 
 - Tham khảo mã nguồn người khác: Saukhi nộp bài thành công, sinh viên có thể 
xem bài giải của người khác để học hỏi và rút kinh nghiệm. 
 41 
Xây dựng hệ thống Online Judge cho việc học lập trình 
 - Tham gia các kỳ thi: Cho phép sinh viên tham gia bất kỳ cuộc thi nào. 
 ii) Người dùng giảng viên: 
 - Quản lý hệ thống bài tập: Là chức năng ra bài tập, có thể chèn, sửa, xóa, cập 
nhật bài toán lên hệ thống. 
 - Quản lý các kỳ thi: Tạo kỳ thi bao gồm chọn bài, thiết lập ngày, giờ thi, thời 
lượng cuộc thi, cách chấm và phân điểm cho từng bài thi. 
 - Quản lý bài viết: Các bài viết hướng dẫn học tập hỗ trợ kiến thức cơ bản cho 
sinh viên. 
 - Kiểm tra gian lận: Kiểm tra thông tin gian lận dựa vào chức năng so sánh mã 
nguồn. 
 iii) Người quản trị: 
 - Cấu hình thông số của hệ thống máy chấm. 
 - Phân quyền người sử dụng. 
 Hình 2. Biểu đồ use-case của hệ thống 
2.3.2 Quy trình xây dựng một bài toán 
 Các bài toán đều được xây dựng thông qua các bước sau: 
 Bước 1. Định nghĩa bài toán. 
 Bước 2. Xây dựng test case. 
 Bước 3. Kiểm tra test case. 
 42 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 17, Số 1 (2020) 
 Bước 4. Thực hiện việc kiểm chứng bài toán trên hệ thống bằng cuộc thi. 
 Việc định nghĩa bài toán thường dựa vào việc phân lớp bài toán theo chủ đề 
của các môn học, như vậy ta sẽ có các chủ đề cơ bản sau trong lập trình: Các bài toán 
Ad-hoc, tức là bài toán mang tính chất cài đặt để tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình,lý 
thuyết số, tổ hợp, lý thuyết đồ thị, xử lý xâu, các bài toán hình học, các cấu trúc dữ liệu, 
các thuật toán tìm kiếm và sắp xếp. 
 Ngoài việc phân lớp bài toán theo chủ đề ta còn có thể định nghĩa bài toán theo 
từ khóa. Việc định nghĩa bài toán theo từ khóa giúp người học tiếp cận bài toán liên 
quan một cách cụ thể hơn, hình thành các kỹ thuật lập trình theo kỹ năng thực hành. 
Các từ khóa là các thuật ngữ trong tin học gắn liền với các thuật toán, các cấu trúc dữ 
liệu, ví dụ như: chia để trị, quay lui, tìm kiếm nhị phân, quy hoạch động, tham lam[2]. 
 Sau khi định nghĩa bài toán với nội dung cần giải, không gian bài toán được xác 
định thông qua ràng buộc về mặt thời gian, dữ liệu. Quy trình tiếp theo là xây dựng 
testcase, quy trình này gắn liền với tác giả của bài toán. Ở đây anh ta phải thực hiện 
giải bài toán trên có thể thực hiện bằng cách lập trình chi tiết, có thể tính toán bằng tay, 
sử dụng công cụ tính toán và kết quả là các bộ testcase với dữ liệu vào ra tương ứng 
[4]. Đây chính là các bài toán cụ thể riêng biệt cho bài toán tổng quát mà ta đã ra ở trên. 
2.4. Đề xuất bổ sung môn học 
 Sau quá trình thực nghiệm liên tục cho các môn học Kỹ thuật lập trình I, II 
trong bốn năm học với kết quả khả quan: 
 - Thứ nhất: nâng cao trình độ người học được đánh giá khi các bạn sinh viên ra 
trường đi làm với doanh nghiệp. Kết quả thi Olympic Tin học Sinh viên toàn quốc vô 
cùng ấn tượng với 3 giả nhì, 6 giải 3, 3 giải KK (tính từ 2016-2019 với mỗi lượt thi chỉ 3 
sinh viên). 
 - Thứ hai: nâng cao cách dạy, đổi mới phương pháp và nâng cao kiến thức 
truyền thụ khi giáo viên ra đề thi và bài tập. 
 - Thứ ba: việc thi cử hoàn toàn công tâm, kết quả chấm chính xác, nhanh và tiết 
kiệm. 
 Với nhiều ưu điểm như vậy chúng tôi mạnh dạn đề xuất với Nhà trường, Khoa 
mở rộng thêm nhiều môn học đặc thù nữa và đồng thời nhận chuyển giao hệ thống từ 
chúng tôi để vận hành tốt hơn, đưa hệ thống đến với nhiều giảng viên hơn nhằm phát 
triển nội dung hệ thống tốt hơn, sinh động hơn. 
 43 
Xây dựng hệ thống Online Judge cho việc học lập trình 
3. KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ 
 Để phát triển tốt hơn các chức năng của hệ thống cũng như khảo sát tính thực 
tiễn của ứng dụng. Chúng tôi khảo sát sinh viên thuộc nhóm người dùng của hệ thống 
 Chúng tôi đã xử lý thống kê và đưa ra kết quả sau như sau: 
 - Khảo sát về quá trình học tập trên trang web. 
 Dữ liệu khảo thời gian, địa điểm làm bài tập, ngôn ngữ lập trình được sử dụng 
kèm với phần lý thuyết đã học cũng như độ khó dễ của các dạng bài tập trong trang. 
Kết quả như ở bảng 2 sau: 
 Bảng 2. Dữ liệu khảo sát về học tập trên hệ thống 
 Địa điểm Tỷ lệ (%) Ngôn ngữ Tỷ lệ (%) Bài tập Tỷ lệ(%) 
 A Ở trường 6.40 C/C++ 87.10 Dễ 2.40 
 B Thư viện 7.40 Pascal 7.30 Khó 24.60 
 C Ở nhà 80.80 Java 3.20 Vừa phải 65.10 
 D Khác 5.60 Khác 2.40 Quá khó 7.90 
 Với dữ liệu bảng 2 cho thấy con số trên 80% đối với sinh viên tham gia làm bài 
tập trên hệ thống ở nhà, ngôn ngữ được sử dụng trong lập trình là C,C++ theo lý 
thuyết dạy ở Trường và với tỷ lệ 65% sinh viên cho rằng độ khó của các bài tập trong 
hệ thống ở mức độ vừa phải. 
 - Khảo sát về chức năng của hệ thống 
 Mục tiếp theo chúng tôi khảo sát về chất lượng các chức năng của hệ thống 
gồm: Tính chặt chẽ của hệ thống chấm bài, tính năng chống gian lận, tính ổn định của 
hệ thống, tính hiệu quả và cấp thiết của hệ thống. 
 Bảng 3. Dữ liệu khảo sát về tính năng của hệ thống 
 Chặt chẽ Tỷ lệ (%) Ổn định Tỷ lệ (%) Hiệu quả Tỷ lệ(%) 
 A Rất chặt chẽ 73.60 Rất ổn định 91.30 Hiệu quả 78.60 
 B Chặt chẽ 15.20 Ổn định 4.00 Không hiệu quả 4.80 
 C Còn lỗi 10.40 Còn lỗi 2.40 Rất hiệu quả 11.10 
 D Khác 8.00 Khác 2.40 Khác 5.60 
 Với dữ liệu ở bảng 3 cho thấy có trên 73% sinh viên cho rằng hệ thống chấm bài 
rất chặt chẽ, tỷ lệ 91% cho rằng hệ thống chạy ổn định với nhiều chức năng như: chấm 
bài theo testcase, refresh điểm ngay lập tức nhờ công nghệ nodejs, chức năng chống 
gian lận với các hàm API được cung cấp bởi trường Đại học Stanford đã đem lại hiệu 
quả cao trong học tập với tỷ lệ bình chọn 78%. 
 44 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 17, Số 1 (2020) 
4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 
4.1 So sánh việc dạy trực tuyến bằng phần mềm của Google và hệ thống Online 
Judge 
 Thực ra việc học trên phần mềm của Google chẳng khác nhiều với học trực tiếp 
và có giới hạn hơn về mặt giao tiếp giữa người dạy và người học. Sự tương tác không 
tốt giữa người dạy và người học dẫn đến người dạy phải đầu tư nhiều về bài tập mới 
mong chuyển tải nội dung đến người học. Tuy nhiên, phần bài tập mà người dạy công 
phu chuẩn bị cũng không có kết quả tốt nếu việc chấm bài cũng thực hiện một cách thủ 
công. Một phần do đặc thù môn học mà việc kiểm tra kiến thức người học khác với các 
môn học khác (Google đưa ra các test dưới dạng trắc nghiệm). 
 Trong khi đó, hệ thống Online Judge của chúng tôi thực hiện việc kiểm tra kiến 
thức người học tốt hơn. Và chỉ cần tương tác với người học qua hệ thống khác như 
email, facebook chúng tôi có thể lập lịch học và thực hành các môn đặc thù của ngành 
một cách hệu quả. 
 Tuy nhiên, nếu có sự kết hợp của hai hệ thống thì việc dạy và học trở nên tuyệt 
vời, và cụ thể học kỳ vừa qua chúng tôi đã thực hiện. Bỏ qua một số yếu tố khách quan 
như cơ sở vật chất của người học. 
4.2 Kết luận 
 Qua việc xây dựng thành công hệ thống và 5 năm sử dụng. Chúng tôi đánh giá 
được một số kết quả sau: 
 - Chủ động trong việc phân bố lịch dạy, nội dung dạy: Chúng tôi đã dạy thực tế 
cho sinh viên và đã kết thúc thành công với việc học và thi trên hệ thống. 
 - Các kỳ thi, bài tập được chấm một cách công khai, minh bạch và có kết quả 
ngay lập tức: Việc phân loại thí sinh còn dựa vào chức năng chấm điểm theo testcase 
và là tính năng do chúng tôi phát triển. Do hệ thống có thiết lập chức năng phát hiện 
sao chép bài nên đã hạn chế tối đa tính gian lận trong khi thi. 
 - Sinh viên có thể chủ động học tập mọi lúc, mọi nơi: Do hệ thống chạy trên nền 
Web nên hầu hết các sinh viên đều có thể chủ động làm bài bất kỳ thời gian nào, nhật 
ký nộp bài hệ thống cho thấy hầu hết thời gian trong ngày 24/24 đều có người làm bài 
tập. Việc chủ động học tập và có bảng xếp hạng cao cho thấy được kết quả thi tốt của 
các sinh viên khi thi. 
4.3 Hướng phát triển 
 Hệ thống được xây dựng dựa trên sự yêu cầu thay đổi về phương pháp dạy và 
học trong nhà Trường, tại thời điểm viết bài báo nó đã ít nhiều đáp ứng được một số 
lượng nhất định nhu cầu học tập, thực hành, tự học của Sinh viên Khoa Công nghệ 
Thông tin, Đại học Khoa học Huế. Trong tương lai chúng tôi sẽ đề xuất kinh phí để tiếp 
 45 
Xây dựng hệ thống Online Judge cho việc học lập trình 
tục triển khai thêm một số môn học mà thay vì học nhiều lý thuyết có thể chuyển đổi 
sang học trực tuyến trên hệ thống với nhiều ưu điểm nổi bật. Những môn học được đề 
xuất: 
 - Lập trình Java cơ bản. 
 - Lập trình hướng đối tượng. 
 - Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL). 
 - Cấu trúc dữ liệu và giải thuật. 
 - Ngôn ngữ Ruby. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Jaap Eldering, Nicky Gerritsen, Keith Johnson, Thijs Kinkhorst, and Tobias Werth, 
 https://www.domjudge.org/intro, Last modified: Sunday, 12-Feb-2017. 
[2]. Emil KELEVEDJIEV, Zornitsa DZHENKOVA, Tasks and Training the Youngest Beginners for 
 Informatics Competitions,Olympiads in Informatics, 2008, Vol. 2 © 2008 Institute of 
 Mathematics and Informatics, Vilnius, p 75-89. 
[3]. Sébastien COMBÉFIS, Jérémy WAUTELET, Programming Trainings and Informatics Teaching 
 Through Online Contests, Olympiads in Informatics, 2014, Vol. 8 © 2014 Vilnius University, 
 IOI, p 21-34 
[4]. Krassimir MANEV, Biserka YOVCHEVA, Milko YANKOV, Peter PETROV, Testing of 
 Programs with Random Generated Test Cases, Olympiads in Informatics, 2010, Vol. 4 © 2010 
 Institute of Mathematics and Informatics, Vilnius, p 76-86 
 46 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 17, Số 1 (2020) 
 IMPLEMENTATION OF AN ONLINE JUDGE SYSTEM 
 FOR PROGRAMMING TRAINING IN UNIVERSITY 
 Nguyen Ngoc Thuy*, Vo Viet Dung, Le My Canh, Tran Viet Khoa 
 Faculty of Information Technology, University of Sciences, Hue University 
 * Email: nnthuy@gmail.com 
 ABSTRACT 
 The number of E-learning system has increasingly emerged to meet student's self-
 study needs. It is inevitable to build an E-learning system for Information 
 Technology (IT) students, therefore they are enhanced the knowledge.. Classifying 
 students now becomes easier by giving tests which are close to the subject and 
 suitable for levels and abilities of learners. . In this article, with the purpose of 
 improving the learning results of learners, we propose an online judge system 
 model in consideration of specific requirements of IT students of University of 
 Sciences, Hue University. The results of assessments and surveys demonstrated the 
 effectiveness and attraction of this system. 
 Keywords: contest, online judge, problems. 
 47 
Xây dựng hệ thống Online Judge cho việc học lập trình 
 Nguyễn Ngọc Thủy sinh ngày 21/04/1976 tại Quảng Bình. Năm 1998, ông 
 tốt nghiệp cử nhân ngành CNTT; năm 2006, ông tốt nghiệp thạc sỹ ngành 
 CNTT tại Trường Đại học khoa học, ĐH Huế. Hiện nay ông là giảng viên 
 tại Trường Đại học khoa học, ĐH Huế. 
 Lĩnh vực nghiên cứu: Mạng máy tính. 
 Võ Việt Dũng sinh ngày 2/01/1978 tại Hà Nội. Năm 1999, ông tốt nghiệp 
 cử nhân ngành CNTT; năm 2017, ông tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNTT tại 
 Trường Đại học khoa học, ĐH Huế. Hiện nay ông là giảng viên tại 
 Trường Đại học khoa học, ĐH Huế. 
 Lĩnh vực nghiên cứu: Mạng máy tính. 
 Lê Mỹ Cảnh sinh ngày 26/07/1988 tại Quảng Trị. Năm 2010, ông tốt 
 nghiệp cử nhân ngành CNTT tại Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế. 
 Năm 2015, ông tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNTT tại Đài Bắc, Đài Loan. 
 Hiện nay ông là giảng viên tại Trường Đại học khoa học, ĐH Huế. 
 Lĩnh vực nghiên cứu: Công nghệ phần mềm. 
 Trần Việt Khoa sinh ngày 19/06/1972 tại Thanh Hóa. Năm 1995, ông tốt 
 nghiệp cử nhân ngành Toán Tin; năm 2004, ông tốt nghiệp thạc sỹ ngành 
 CNTT tại Trường Đại học khoa học, ĐH Huế. Hiện nay ông là giảng viên 
 tại Trường Đại học khoa học, ĐH Huế. 
 Lĩnh vực nghiên cứu: Khoa học máy tính. 
 48