Ứng dụng công nghệ thực tế ảo trong hoạt động dạy học

Thực tế ảo (VR) hiện đang là một lĩnh vực phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong xã hội nói chung, trong giáo dục - đào tạo nói riêng. Sự triển khai mạng 5G kết hợp với công nghệ đám mây càng làm cho việc triển khai các ứng dụng VR vào cuộc sống xã hội được đẩy mạnh hơn bao giờ hết.

Công nghệ VR và xu hướng phát triển

VR là một hệ thống công nghệ cao kết hợp với công nghệ kích thích, hiển thị, cảm biến, mạng, đồ họa máy tính và các chức năng nhân tạo để tạo ra mô phỏng hoạt cảnh tương tác nhập vai của người dùng vào trong môi trường ảo được phỏng theo thế giới thực thông qua thị giác, thính giác, hiệu ứng xúc giác của người dùng.

VR ra đời từ những năm 50 của thế kỷ trước, nhưng chỉ thực sự được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của công nghệ phần mềm và phần cứng hỗ trợ. Ngày nay, VR đã trở thành một ngành công nghiệp và thị trường VR tăng trưởng hàng năm khoảng 21%. Theo tổ chức nghiên cứu thị trường toàn cầu Gartner đánh giá, VR đứng top 10 công nghệ chiến lược. Một hệ thống VR bao gồm: những ứng dụng phần mềm hỗ trợ nội dung sẽ được hiển thị trên kính VR; phần cứng là kính VR (HTC vive, Oculus, google cardboard …); máy tính hoặc điện thoại kết nối kính với cảm biến, tai nghe…

Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR (augmented reality) là một xu hướng công nghệ mới được phát triển trên nền tảng công nghệ VR, hỗ trợ thêm thành phần kỹ thuật số tương tác. Vì vậy, chúng ta có thể kích hoạt camera trên smartphone, xem thế giới thực xung quanh trên màn hình và tương tác với vật thể 3D, không đòi hỏi người dùng phải "nhập vai" hoàn toàn vào thế giới kỹ thuật số như VR; công nghệ VR hỗn hợp - MR (mixed reality) là công nghệ thiết lập trạng thái cảm nhận của con người về thực tế được tăng cường AR thêm VR do máy tính tạo ra theo cấp độ khác nhau. Sự hòa trộn giữa VR và AR theo công thức MR=VR+AR nhằm tạo ra một môi trường mới, trong đó các vật thể vật lý và vật thể ảo cùng tồn tại, tương tác lẫn nhau trên thời gian thực. Ngoài ra, không thể không nhắc tới công nghệ không gian ảo kết nối chéo XR (extended reality) hay công nghệ VR mở rộng là kết nối tất cả các công nghệ ảo đã nêu trên. Như vậy, có thể khẳng định rằng, ảo hóa là một xu thế khách quan với sự phát triển không ngừng của các công nghệ VR.

Ứng dụng VR trong hoạt động dạy học

Trong hoạt động dạy học, VR như một phương tiện truyền thông mới thâm nhập vào lĩnh vực công nghệ giáo dục, đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy cải cách phương pháp giáo dục hiện đại trong các trường đào tạo, giáo dục ở nhiều cấp bậc và mức độ khác nhau. Ứng dụng công nghệ VR trong giảng dạy nói chung, dạy kỹ thuật nói riêng cung cấp cho người học một nền tảng học tập mới và hiệu quả hơn so với các phương pháp dạy học truyền thống. Người học có thể thực hành thông qua việc tương tác để đạt được khả năng trải nghiệm, quan sát, năng lực đổi mới qua các bài tập thực hành đầy đủ với sự hỗ trợ của công nghệ VR. Từ đó, giúp cho người học có được các kỹ năng nghề nghiệp, hiệu quả giáo dục công nghệ được nâng cao, nhất là việc học tập có sự hỗ trợ qua môi trường tích hợp mạng 5G với công nghệ đám mây.

Ngày nay, không chỉ là việc sử dụng các công nghệ VR trong lớp học, mà các cải tiến công nghệ còn cho phép các phương pháp khác nhau với mức độ tương tác và hòa nhập khác nhau. VR có thể sử dụng để tạo môi trường học tập ảo, linh hoạt và có thể sử dụng các dịch vụ chia sẻ bất kỳ hoạt động nào của người dùng như hiển thị bài thuyết trình, tham dự hội nghị truyền hình, vẽ trên bảng trắng, chia sẻ tệp... qua môi trường internet. Đã có nhiều nghiên cứu các khía cạnh khác nhau việc ứng dụng VR trong giáo dục, đào tạo trên thế giới nói chung, ở Việt Nam nói riêng. Một số nghiên cứu đã cho thấy công nghệ VR có khả năng khiến người học cảm thấy hứng thú và có động lực học tập hơn, mở ra những hướng đi mới cho việc dạy và học.

VR tạo ra một môi trường tương tác, giúp nhận thức và ghi nhớ thông tin dễ dàng hơn. Đắm chìm vào một môi trường nhập vai, người học có được khái niệm rõ ràng về những gì họ đang học và sử dụng kiến ​​thức vào thực tế. Người học cảm nhận những thứ khác nhau dễ dàng hơn với VR. Đại học Harvard đã phát triển phòng studio AR/VR; mô hình phòng thí nghiệm sáng tạo phục vụ đối tượng sinh viên của Nhà trường cũng như là công cụ hỗ trợ nghiên cứu khoa học.

Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, VR được đưa vào ứng dụng phổ biến trong đào tạo, dạy nghề, huấn luyện, mang đến những đột phá trong phương pháp giảng dạy và tiếp cận mới cho người dạy và học. Các phòng thí nghiệm ảo, các ứng dụng trải nghiệm các hiện tượng tự nhiên được nghiên cứu và áp dụng. Ở Việt Nam đã có nhiều dự án phát triển ứng dụng VR trong giảng dạy. Đầu tiên, phải kể đến dự án ứng dụng VR vào y học của Trường Đại học Duy Tân (Giải thưởng Sao khuê 2018). Sau đó, phải kể đến sự phát triển ứng dụng VR/AR của các công ty VRTech, Co-Well Asia, ADT Creative…

Các bài học với công nghệ VR sẽ làm người học đắm chìm trong môi trường ảo hóa, giúp người học nắm chắc kiến thức và được trải nghiệm hơn. Trường Đại học Công nghiệp Việt Nam cũng đã đưa mô hình các bài giảng được thiết kế dựa trên VR vào thực tiễn giảng dạy: bài học nhận diện và đọc tham số một số linh kiện điện tử dựa trên hình ảnh quan sát 3D của các linh kiện; bài giảng về mô-to servo và lập trình điều khiển mô-tơ servo dựa trên các video mô phỏng.

Hệ thống các phần mềm trong "Phòng thí nghiệm ảo điện tử cơ bản" do nhóm tác giả Trường Cao đẳng Kỹ thuật thông tin cũng là một trong những ứng dụng thiết thực đưa thực tế ảo vào dạy học, cho phép học viên có thể xây dựng các bài thí nghiệm thực hành trên các phần mềm mô phỏng mạch điện mã nguồn mở, sau đó lưu trữ, chia sẻ và khai thác sử dụng vào trong quá trình học tập, giảng dạy. Các phòng thí nghiệm ảo 3D giúp người học có thể khai thác và xây dựng các bài thí nghiệm, thực hành dưới tương tác 3D trực quan, sinh động. Sáng kiến đã được áp dụng trong nội dung hỗ trợ học tập lý thuyết, huấn luyện thực hành. Học viên có thể tự thực hiện các bài thực hành kèm theo sự hướng dẫn, định hướng gián tiếp của giảng viên, có thể tự thao tác các thí nghiệm để quan sát các hiện tượng không thể quan sát được khi thực hiện các thí nghiệm trong thực tế. Ngoài ra, giảng viên còn có thể sử dụng phòng thí nghiệm ảo để giảng dạy, huấn luyện trong quá trình lên lớp với hiệu ứng trực quan, sinh động, đảm bảo tính tương tác cao giữa người dạy và người học.

Một số mô hình mạch điện được xây dựng trong phần mềm phòng thí nghiệm ảo điện tử cơ bản.

Công nghệ VR hiện nay thực sự là công nghệ hữu hiệu trong nhiều lĩnh vực, trong đó có giáo dục, đào tạo nói riêng. Đặc biệt, với phương pháp giáo dục từ xa đang được áp dụng phổ biến cho phép người dạy và người học có thể tương tác thông qua mạng nhờ các công nghệ truyền thông hiện đại ngày nay, nhất là sử dụng công nghệ 5G và đám mây thì việc học tập với VR có thể thực hiện trong thời gian thực. Mô hình đào tạo ứng dụng công nghệ VR có xu hướng trở thành một mô hình đào tạo hiệu quả để phát triển kỹ năng cho người học. Trong tương lai, điều quan trọng là phải tiếp tục đánh giá những ưu và nhược điểm của việc sử dụng công nghệ VR trong giảng dạy cho các đối tượng khác nhau cũng như tính hiệu quả về chi phí và khả năng mở rộng của nó.

(Theo Thường trực Ủy ban Quốc gia về chuyển đổi số)