Các xu thế ứng dụng công nghệ “ảo” trong giáo dục

Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ thực tế ảo không chỉ tập trung ở các thiết bị di động, mà còn là cả một hệ sinh thái được xây dựng xung quanh trung tâm là chiếc điện thoại thông minh, gồm nhiều ứng dụng trong các ngành giáo dục và đào tạo, kinh doanh, kỹ thuật, v.v… Tuy nhiên, để thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) trở nên thực sự phổ biến, cần có những nội dung được thiết kế riêng cho nền tảng này. Các ứng dụng hiện đại có khả năng biến VR/AR thành những công cụ hữu ích, chẳng hạn như các trình mô phỏng nhằm hỗ trợ đào tạo các ngành nghề đòi hỏi sự chính xác như phẫu thuật, hoặc bảo trì những cơ sở có nguy cơ cao như các nhà máy điện hạt nhân. Dù vậy, việc tạo ra các nội dung VR/AR phục vụ nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng thông thường cũng là điều khả thi; bằng chứng là các nội dung đa phương tiện trên các mạng xã hội, các đoạn video 360 độ đã trở nên rất phổ biến, giúp mang đến trải nghiệm thực tế hơn, hoàn toàn có thể được tạo ra bởi người dùng thông thường. Tuy nhiên, một thách thức đặt ra là đại đa số người dùng hiện vẫn chưa thực sự bị thuyết phục bởi tiềm năng của công nghệ VR/AR.

Khái niệm thực tế ảo (VR) đề cập đến tổng thể một môi trường được mô phỏng toàn bộ, được xây dựng trên các phần mềm máy tính với định dạng kỹ thuật số. Việc xây dựng và trực quan hoá môi trường ảo này đòi hỏi hệ thống phần cứng và phần mềm đủ mạnh để tạo ra một trải nghiệm nhập vai thực tế nhất (chẳng hạn, cần đến các thiết bị đeo, kính chuyên dụng và phần mềm 3D). Trong khi đó, khái niệm thực tế tăng cường (AR) giúp đặt các đối tượng ảo như các vật thể 3D, nội dung đa phương tiện hoặc thông tin dạng văn bản lên hình ảnh thực tế trong đời sống, gia tăng khả năng tương tác giữa những đối tượng ảo này với môi trường và người dùng thực tế.

Công nghệ thực tế ảo mô phỏng sự hiện diện của người dùng trong một môi trường ảo, tạo ra trải nghiệm không gian 3D sống động nhưng người dùng vẫn nhận ra mình đang thuộc về một thế giới ảo. Để tăng tính thực tế và tin cậy, các ứng dụng thực tế ảo cần đáp ứng được tương tác trong thời gian thực, để người dùng có thể yêu cầu sự phản hồi tức thời về chuyển động, vị trí và cảm giác của họ. Phản hồi này cho phép người dùng phản hồi và gửi lệnh tới máy tính bằng cách sử dụng thiết bị theo dõi, găng tay, bàn phím hoặc bất kỳ thiết bị đầu vào nào khác mô phỏng sự phản ứng của người dùng trong thế giới thực. Các thiết bị đầu ra (hình ảnh, âm thanh hoặc thiết bị xúc giác), phần cứng và phần mềm phải có khả năng hiển thị các kịch bản ảo chi tiết và thực tế, đồng thời phải xử lý các mô hình hình học, kết cấu và các chuyển động theo đúng nguyên tắc vật lý và phù hợp với các dữ liệu phản hồi của người sử dụng để gia tăng độ tin cậy của trải nghiệm.

Ngược lại, công nghệ thực tế tăng cường (AR) không đòi hỏi tạo ra một môi trường ảo hoàn toàn, và có thể coi là một ‘phần mở rộng’ của VR, kết hợp giữa thế giới thực và các đối tượng ảo để tạo ra môi trường hỗn hợp theo thời gian thực. Tuy nhiên, không có một ranh giới rõ ràng nào phân biệt giữa AR và VR. Trên thực tế, AR không chỉ là các hình ảnh tạo ra bởi máy tính theo thời gian thực được đặt vào môi trường thực tế một cách chính xác, mà cả đối tượng ảo và môi trường thực cùng tương tác với nhau, tạo ra những cách thức mới giúp cải thiện sự trao đổi thông tin giữa máy tính và con người.

Các công nghệ ảo trong giáo dục

Công nghệ ảo có tiềm năng giúp tăng cường sự cam kết của bản thân với việc học và khuyến khích các em học tập hơn; nghiên cứu về những công nghệ này mở ra những hướng đi mới cho việc dạy và học. Có rất nhiều nghiên cứu điển hình đề cập đến việc sử dụng công nghệ ảo trong môi trường giáo dục, nhưng những nghiên cứu này thường có xu hướng tập trung vào một số trải nghiệm nghiệm và chủ đề cụ thể. Do đó, điều quan trọng là các nhà giáo dục cần nắm được cách thức thiết kế giảng dạy hiệu quả để có thể tích hợp các công nghệ thực tế ảo (VR)/thực tế tăng cường (AR) một cách phù hợp hơn, bởi hiện vẫn chưa có tầm nhìn rõ ràng về cách tích hợp các công nghệ này một cách ổn định vào hoạt động giáo dục.

Về vấn đề này, có những khó khăn như sự cản trở của môi trường học tập truyền thống đối với việc tích hợp các đổi mới giáo dục, sự phản đối của giáo viên trong việc áp dụng các công nghệ mới khiến họ buộc phải bước ra khỏi “vùng an toàn” lâu nay, hay vấn đề về những chi phí có liên quan để triển khai và duy trì các công nghệ này. Tuy nhiên, nếu xét đến sự phát triển nhanh chóng của công nghệ di động như điện thoại thông minh và máy tính bảng, việc sử dụng các công nghệ thực tế ảo (VR)/thực tế tăng cường (AR) là một giải pháp khả thi và phù hợp đối với các cơ sở giáo dục và học sinh hơn bao giờ hết, vì vậy cần hiểu những ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng những công nghệ này trong môi trường giáo dục.

Ưu điểm của việc ứng dụng công nghệ ảo trong giáo dục

- Công nghệ ảo làm tăng động lực và sự tham gia của học sinh trong việc học tập. Học sinh có trải nghiệm “nhập vai” và cảm thấy như nhân vật chính của một không gian ảo, trong khi nghiên cứu các mô hình 3D giúp nâng cao trải nghiệm học tập của họ.

- Các công nghệ ảo khuyến khích cách tiếp cận kiến tạo trong học tập. Học sinh được tự do tương tác với các đối tượng ảo và với các học sinh khác thông qua các thiết bị VR/AR. Do đó, học sinh có thể khám phá, thử nghiệm và thu về các kết quả cho các thí nghiệm của mình, mang lại trải nghiệm giúp cải thiện việc học của các em.

- Công nghệ ảo hiện nay đã có giá cả phải chăng và dễ tiếp cận. Những tiến bộ công nghệ gần đây giúp người sử dụng dễ dàng truy cập VR/AR bằng điện thoại thông minh, máy tính bảng và thiết bị trò chơi điện tử. Các thiết bị phức tạp không còn là một rào cản nữa và học sinh có thể truy cập các nội dung VR được chia sẻ thông qua các nền tảng trực tuyến phổ biến như YouTube. Ngoài ra, học sinh khuyết tật tiếp cận dễ dàng hơn với môi trường ảo và có thể tương tác với các đối tượng ảo và các học sinh khác thông qua các công nghệ này.

- Các công nghệ ảo cho phép tương tác nhiều hơn so với các tài liệu học tập thông thường. Bằng cách sử dụng VR/AR, học sinh cảm thấy thực sự được chìm đắm trong không gian tương tác với các khái niệm, các đối tượng và quy trình bằng cách sử dụng tai nghe, găng tay xúc giác (một loại găng tay với các cảm biến cho phép xác định các tương tác tạo ra bởi bàn tay của người sử dụng)và cảm biến chuyển động. Điều này còn cho phép học sinh trải nghiệm với một số đối tượng đặc biệt mà trong môi trường thực tế không thể tiếp cận được.

Ví dụ về ứng dụng VR/AR trong giáo dục

Theo tổng quan nghiên cứu, có nhiều cách triển khai VR / AR trong môi trường giáo dục, từ dạy học ảo bằng cách sử dụng Thế giới ảo 3D (3DVW) (Jarmon, Traphagan, Mayrath, & Trivedi, 2009; McKerlich, Riis, Anderson, & Eastman, 2011), đến các những trải nghiệm cụ thể hơn như mô phỏng lái xe thực tế ảo (Kuei-Shu, Jinn-Feng, Hung-Yuan, & TsungHan, 2016) hoặc sử dụng công nghệ ảo để rèn luyện khả năng không gian (Gutiérrez, Domínguez, & González, 2015).

Sau đây chỉ là các dự án, kinh nghiệm và phát triển phần mềm công nghệ ảo trong môi trường giáo dục:

- Dự án Aumentaty, được phát triển bởi phòng thí nghiệm Labhuman (http://www.labhuman.com) tại Đại học Bách khoa Valencia ở Tây Ban Nha, và dự án BuildAR, được phát triển bởi phòng thí nghiệm HITLabNZ (http://www.hitlabnz.org ) tại Đại học Canterbury ở New Zealand. Cả hai dự án đều nhằm mục đích tích hợp AR trong lớp học bằng cách cung cấp các công cụ để tạo ứng dụng AR giáo dục.

- Các dự án nghiên cứu do Liên minh Châu Âu tài trợ như CONNECT (2005-2007), CREATE (2004), và ARiSE (2006-2008) nhằm tích hợp việc học không chính thức trong một môi trường học tập.

- Các nhà nghiên cứu đã sử dụng rộng rãi Aurasma (http://www.aurasma.com) như một công cụ trong các chiến lược học tập khác nhau (Parton & Hancock, 2012; Connolly & Hoskins, 2014).

- Dự án Science Center to Go (http://www.sctg.eu) là một ví dụ khác về việc sử dụng AR để cải thiện giáo dục khoa học bằng cách thao tác và thử nghiệm với các đối tượng ảo.

- Magicbook (Billinghurst, Kato, & Poupyrev, 2001) là một trong những triển khai đầu tiên của AR bằng cách sử dụng sách giáo khoa. Loại sách này có thể được sử dụng như sách giáo khoa thông thường, nhưng có thể hình dung các nội dung ảo như vật thể 3D, hoạt ảnh hoặc video bằng cách sử dụng webcam máy tính hoặc thiết bị di động.

Hạn chế của việc ứng dụng công nghệ ảo trong giáo dục

Sự gia tăng của các công nghệ có thể trao đổi lượng lớn thông tin kỹ thuật số (ví dụ: mạng xã hội và thiết bị di động) đã tạo ra một phương thức giao tiếp mới dựa trên sự tương tác. Những học sinh nhỏ tuổi có cuộc sống thường xuyên được bao quanh bởi những công nghệ này và là những người thành thạo với các công nghệ kỹ thuật số, nhưng điều này không có nghĩa là học sinh đương nhiên có khả năng sử dụng thành thạo công nghệ trong môi trường giáo dục; và công nghệ ảo cũng không phải là ngoại lệ. Việc sử dụng các công nghệ mới không nhất thiết đồng nghĩa với những đổi mới về phương pháp sư phạm; cần phải thiết kế những môi trường học tập ảo (VLE) phù hợp với khả năng sư phạm và điều kiện giáo dục cụ thể để tối đa hoá kết quả học tập. Điều này, mặt khác, lại đòi hỏi các giáo viên phải tham gia một cách tích cực trong quá trình thiết kế những kịch bản dạy học ảo để tối ưu hoá lợi ích dạy học.

Vân An lược dịch

Nguồn:

Mora, C. E., Martín-Gutiérrez, J., Añorbe-Díaz, B., & González-Marrero, A. (2017b). Virtual Technologies Trends in Education. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 13(2). https://doi.org/10.12973/eurasia.2017.00626a.

Ghi chú: Các quan điểm của tác giả không hẳn là quan điểm của Tạp chí Giáo dục.