Thực tế tăng cường: Động lực đổi mới dạy và học toán trong kỷ nguyên số

Trong bối cảnh chuyển đổi số diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu, công nghệ thực tế tăng cường (Augmented Reality - AR) đã và đang trở thành một công cụ tiềm năng trong lĩnh vực giáo dục, đặc biệt là giáo dục toán học. Với khả năng trực quan hóa khái niệm trừu tượng và tạo ra môi trường học tập tương tác, AR mở ra những hướng tiếp cận mới giúp nâng cao hiệu quả dạy và học. Nhằm cung cấp cái nhìn tổng thể về tình hình nghiên cứu AR trong giáo dục toán học trong vòng một thập kỷ qua, bài báo này thực hiện một phân tích thư mục (bibliometric analysis) dựa trên cơ sở dữ liệu Scopus giai đoạn 2015-2024.

Nghiên cứu tiến hành thu thập dữ liệu vào ngày 31 tháng 7 năm 2024, với tổng cộng 542 tài liệu được tìm thấy. Sau quá trình sàng lọc nghiêm ngặt theo các tiêu chí về loại tài liệu, ngôn ngữ, chủ đề và tính học thuật, có 194 bài báo khoa học được lựa chọn để phân tích. Các dữ liệu này sau đó được xử lý bằng phần mềm VOSviewer nhằm xây dựng các biểu đồ trực quan liên quan đến loại tài liệu, xu hướng công bố theo năm, nguồn tạp chí, chủ đề nghiên cứu, tác giả, cơ sở học thuật, quốc gia, từ khóa và mạng lưới hợp tác học thuật.

Kết quả phân tích cho thấy AR đang nhận được sự quan tâm ngày càng lớn trong cộng đồng nghiên cứu giáo dục toán học. Trong số 194 tài liệu được chọn, có đến 88,7% là các bài báo trên tạp chí khoa học quốc tế, cho thấy chủ đề này chủ yếu được khai thác ở cấp độ học thuật cao. Số lượng công bố có xu hướng tăng rõ rệt từ năm 2016 và đạt đỉnh vào năm 2024, cho thấy mối quan tâm ngày càng sâu rộng đối với ứng dụng AR trong dạy học toán, đặc biệt trong bối cảnh đại dịch COVID-19 thúc đẩy chuyển đổi sang học tập số.

Nguồn: Pexels.com

Về nguồn công bố, các tạp chí như Education Sciences và IEEE Access nổi bật với số lượng bài viết liên quan đến AR trong toán học tăng mạnh trong những năm gần đây. Các lĩnh vực chiếm ưu thế trong nghiên cứu này là khoa học xã hội (27,8%) và khoa học máy tính (25,7%), cho thấy tính chất liên ngành giữa công nghệ và giáo dục. Ngoài ra, kỹ thuật, tâm lý học, y khoa và các lĩnh vực nhân văn cũng có những đóng góp đáng kể, phản ánh phạm vi ứng dụng rộng rãi của AR.

Phân tích theo cơ sở học thuật cho thấy các tổ chức hàng đầu như Đại học Chitkara (Ấn Độ), Đại học Johannes Kepler Linz (Áo) và một số đại học tại Malaysia, Tây Ban Nha, Mexico, Trung Quốc đều có đóng góp nổi bật. Về mặt địa lý, Hoa Kỳ, Malaysia và Tây Ban Nha là ba quốc gia có số lượng công bố cao nhất, khẳng định vị thế dẫn đầu trong nghiên cứu và phát triển công nghệ AR trong giáo dục. Các quốc gia châu Á như Indonesia, Ấn Độ và Trung Quốc cũng bắt đầu nổi lên với nhiều nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng.

Phân tích từ khóa cho thấy các cụm chủ đề chính bao gồm: “augmented reality”, “mathematics education”, “teaching and learning”, bên cạnh các chủ đề như “immersive learning”, “STEM education”, “conceptual understanding” và “active learning”. Dữ liệu từ VOSviewer chỉ ra ba cụm nghiên cứu chính: (1) Phương pháp học tập tích cực như học tập chủ động, học dựa trên vấn đề, học đảo ngược lớp học; (2) Các khái niệm toán học trọng tâm như hình học, giải quyết vấn đề; (3) Đổi mới công nghệ như kết hợp AR với VR và trí tuệ nhân tạo.

Một điểm nhấn đáng chú ý là vai trò nổi bật của các học giả như Zsolt Lavicza và A. Mantri trong mạng lưới hợp tác nghiên cứu. Các tác giả này không chỉ phát triển các ứng dụng AR hiệu quả cho giáo dục STEM mà còn thúc đẩy mô hình học tập lấy người học làm trung tâm. Tuy nhiên, mạng lưới nghiên cứu vẫn còn phân mảnh, với nhiều nhóm nhỏ chưa có sự kết nối xuyên quốc gia, cho thấy tiềm năng hợp tác học thuật quốc tế vẫn chưa được khai thác tối đa.

Phân tích mười bài báo được trích dẫn nhiều nhất cho thấy tác động tích cực của AR đối với hiệu quả học tập, động lực học, và sự tham gia của người học, đặc biệt là ở các môn như hình học, đại số và toán ứng dụng. Một số nghiên cứu nhấn mạnh tác động của AR trong việc giảm lo âu toán học và cải thiện nhận thức khái niệm đối với những học sinh có mức tự tin thấp. Bên cạnh đó, việc tích hợp AR trong giáo dục đặc biệt cũng đã chứng minh hiệu quả trong việc hỗ trợ học sinh khuyết tật tiếp cận kiến thức một cách sinh động và hiệu quả hơn.

Từ các phân tích trên, nhóm tác giả đề xuất một mô hình khung có tên gọi “AI Mathematical Education Impact and Outcome Framework”. Mô hình này xác định các yếu tố đầu vào (như công nghệ AR/AI, mô hình sư phạm), tác động (như tăng cường tương tác, giảm lo âu toán học, nâng cao hiểu biết khái niệm) và kết quả đầu ra (như hiệu suất học tập, tư duy STEM, và năng lực thích ứng). Mô hình được kỳ vọng là cơ sở để phát triển các nghiên cứu sâu hơn và định hướng thực tiễn cho việc tích hợp công nghệ vào giảng dạy toán học.

Tóm lại, nghiên cứu này cung cấp một bức tranh toàn diện về xu hướng, chủ đề, mạng lưới hợp tác và các ảnh hưởng của công nghệ AR trong giáo dục toán học giai đoạn 2015-2024. Mặc dù các nghiên cứu đã có nhiều tiến triển tích cực, vẫn còn khoảng trống cần lấp đầy, đặc biệt là việc đánh giá hiệu quả lâu dài, phát triển mô hình giảng dạy tối ưu, cũng như tích hợp AR một cách hiệu quả vào các bối cảnh giáo dục khác nhau. Nhóm tác giả cũng đề xuất thúc đẩy hợp tác quốc tế, xây dựng chương trình đào tạo cho giáo viên, và kết hợp các phương pháp giảng dạy đổi mới như học đảo ngược, gamification và học tích hợp STEAM.

Hoàng Dũng lược dịch

Nguồn:

Gusteti, M. U., Musdi, E., Dewata, I., & Rasli, A. M. (2025). A ten-year bibliometric study on augmented reality in mathematical education. European Journal of Educational Research, 14(3), 723-741. https://doi.org/10.12973/eu-jer.14.3.723