ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường trong học tập và giảng dạy

Với lòng biết ơn sâu sắc, chúng em xin trân trọng cảm ơnthầy Nguyễn Văn Thủy – người đã tận tình hướng dẫn chúng em trong quá trình học tập cũngnhư trong việc giúp chúng em hoàn thành bà

TÊN CHỦ ĐỀ BÁO CÁO:

Ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường

trong học tập và giảng dạy

NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM

HỌC VIỆN NGÂN HÀNG

BÀI TẬP LỚN NĂNG LỰC SỐ ỨNG DỤNG

NHÓM 5

NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM

HỌC VIỆN NGÂN HÀNG

BÀI TẬP LỚN NĂNG LỰC SỐ ỨNG DỤNG

TÊN CHỦ ĐỀ BÁO CÁO:

Ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường

trong học tập và giảng dạy

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thủy

LỜI CẢM ƠN

Không có thành công nào mà không gắn liền với sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, trực tiếp haygián tiếp từ những người xung quanh Với lòng biết ơn sâu sắc, chúng em xin trân trọng cảm ơnthầy Nguyễn Văn Thủy – người đã tận tình hướng dẫn chúng em trong quá trình học tập cũngnhư trong việc giúp chúng em hoàn thành bài luận tốt hơn

Bộ môn Năng lực số ứng dụng là một môn thú vị và bổ ích, nó giúp đỡ chúng em rất nhiều trongquá trình học tập trên trường cũng như công việc trong tương lai Tuy nhiên, kiến thức và kỹnăng của chúng em vẫn còn nhiều hạn chế Do đó, trong quá trình hoàn thành bài luận nhómchúng em không tránh khỏi những sai sót, chúng em mong sẽ nhận được những ý kiến đánh giá

từ thầy và các bạn để nhóm chúng em hoàn thiện bài luận hơn

Kính chúc thầy mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công trong sự nghiệp “trồng người” của mình tạingôi trường thân yêu - Học Viện Ngân Hàng

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Bài luận “Ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường trong học taajo và giảng dạy” nhóm chúng

em vừa là nghiên cứu trong thời gian qua, vừa là kết quả của quá trình học hỏi và tiếp thu kiếnthức có chọn lọc cẩn thận Vì vậy, chúng em xin cam đoan mọi nội dung, số liệu, kết quả nghiêncứu là hoàn toàn khách quan và minh bạch Các tài liệu tham khảo và trích dẫn đều được ghinguồn gốc rõ ràng Nếu có bất kì phát hiện gian lận nào chúng em xin chịu hoàn toàn tráchnhiệm và nhận mọi hình thức xử lý, kỷ luật của nhà trường

Hà Nội, ngày 8 tháng 1 năm 2023

Người đại diện

MỤC LỤC

PAGE \* MERGEFORMAT 25

NhungPhạm Thị Hồng Nhung

Mở đầu………7

CHƯƠNG 1 Tổng quan về công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR):………8

1.1 Giới thiệu chung về công nghệ AR:……… 8

1.1.1 Khái niệm AR ……… ………8

1.1.2 Nguyên lí hoạt động của AR ……… ……….8

1.1.3 Công nghệ nền tảng của AR ……… ……… 8

1.1.4 Một số chương trình tiêu biểu về công nghệ AR ……….9

1.2 Vai trò, lợi ích của công nghệ AR 10

1.2.1 Vai trò của công nghệ AR 10

1.2.2 Lợi ích của công nghệ AR 11

1.3 Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ AR……….12

1.3.1 Lịch sử hình thành của công nghệ AR ………12

1.3.2 Sự phát triển của công nghệ AR ……….12

CHƯƠNG 2 Ứng dụng của công nghệ AR trong lĩnh vực học tập và giảng dạy:

2.1 Ứng dụng AR trong học tập:

2.1.1 Học tương tác, trải nghiệm học tập đa chiều

2.1.2 Hướng dẫn thực hành, thử nghiệm và mô phỏng

2.1.3 Dễ dàng tiếp thu tri thức, xóa bỏ rào cản ngôn ngữ

2.2 Ứng dụng AR trong giảng dạy

2.2.1 Hiển thị đồ họa và hình ảnh tương tác

2.2.2 Thực hành và mô phỏng

2.2.3 Tham quan ảo

CHƯƠNG 3 Thực trạng và xu thế ứng dụng công nghệ AR:

3.1 Thực trạng ứng dụng công nghệ AR

3.2 Xu thế ứng dụng công nghệ AR

3.3 Tiềm năng ứng dụng công nghệ AR

Hình 1: Ứng dụng Google Maps Live View………9Hình 2: Ứng dụng Pokemon Go………10Hình 3: Hình ảnh áp dụng công nghệ số hóa 3D NazzAR tại các di tích lịch sử

Hình 4: Ứng dụng Star Chart VR cho Android mang đến cho học sinh trải nghiệm khám phákhông gian chân thực hơn bao giờ hết

Hình 5 : Quiver là ứng dụng giúp người học có trải nghiệm tuyệt vời với tô màu AR

Hình 6 : Elements 4D cho phép người học tương tác trực tiếp với các nguyên tố hóa học màkhông cần thực nghiệm

Hình 7 : Arloon Plants sử dụng hiệu quả công nghệ AR trong quá trình giáo dục

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AR: Công nghệ thực tế ảo tăng cường

VR: Công nghệ thực tế ảo

ARKit : Augmented Reality Kit

ARCore : Google Play Services for AR

PAGE \* MERGEFORMAT 25

LỜI MỞ ĐẦU

Trong tất cả các thời đại, giáo dục là một điều cực kì quan trọng trong sự phát triển của đất nước.Giáo dục đóng vai trò là nhân tố thúc đẩy nền kinh tế, cũng như văn hóa của một quốc gia.Không chỉ ở Việt Nam, hầu hết các quốc gia trên thế giới đều coi giáo dục là quốc sách hàngđầu Chính vì vậy, những nhân tố giúp thúc đẩy nền giáo dục phát triển là một điều đáng coitrọng và quan tâm Hơn nữa, trong thời đại công nghệ tiệm cận 5.0, sự phát triển như vũ bão củacông nghệ được ứng dụng trong mọi lĩnh vực của đời sống, giáo dục cũng không phải là ngoại lệ.Hiểu được điều đó, nhóm 5 chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ thực tế ảotăng cường trong học tập và giảng dạy” để nêu những vai trò, lợi ích của công nghệ thực tế ảotăng cường và chỉ ra được thực trạng của công nghệ đã áp dụng vào trong đời sống ra sao Từ đó

đề xuất giải pháp để ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường vào hoạt động học tập và giảngdạy một cách tốt nhất, góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền giáo dục Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO TĂNG CƯỜNG (AR) 1.1 Giới thiệu chung về AR:

1.1.1 Khái niệm AR:

Thực tế ảo tăng cường (Augmented Reality - AR) là một công nghệ cho phép thông tin ảo lồngghép vào thế giới thực và ngược lại Nó giúp người sử dụng tương tác với nội dung số trongtrong thực tại (như chạm vào, phủ vật lên trên - nói dễ hiểu là ghép ảnh theo dạng 3D,…)

Đặc điểm của AR là tự động hóa một mình mà không cần thiết bị hỗ trợ Mọi thao tác đều diễntrên các thiết bị di động Không gian và thời gian sử dụng công nghệ AR linh hoạt, không cầnnhiều khoảng trống Hơn nữa, AR chủ yếu sử dụng phần mềm để xử lí các thuật toán mà khôngđòi hỏi phần cứng chuyên dụng

Hiện nay công nghệ AR cực kì phổ biến trong mọi lĩnh vực như học tập, y tế, bất động sản vàthời trang Thêm vào đó, chúng có mặt trên các thiết bị điện tử, đặc biệt là điện thoại - “vật bất lythân” của con người trong thời đại tiệm cận 5.0 Điều đó tạo nên làn sóng xâm nhập và phủ rộngmạnh mẽ của AR trong đời sống con người

1.1.2 Nguyên lí hoạt động của AR:

Khi con người sử dụng AR, các hình ảnh ảo sẽ xuất hiện trong không gian thật Để thực hiện độhiển thị đó, công nghệ AR phải trải qua một quá trình phân tích:

Giai đoạn 1: Thông qua camera của thiết bị điện tử, AR tiến hành phân tách hình ảnh từmôi trường thực để xác định điểm dẫn (interest point), dấu chuẩn (fiducial marker) vàluồng quang (optical flow)

Giai đoạn 2: Tái tạo lại hệ tọa độ không gian của môi trường thực vừa phân tích, vừa đặtcác dữ liệu hình ảnh vào bên trong môi trường đó

PAGE \* MERGEFORMAT 25

1.1.3 Công nghệ nền tảng của AR:

AR là một công nghệ được phát triển dựa trên nền tảng công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality VR) Nếu VR là công nghệ được tạo dựng nên từ các ứng dụng hay thiết bị phần cứng, mang bạnđến với thế giới hoàn toàn không có thật, giúp bạn sống ở một thế giới khác với trải nghiệm cực

-kì chân thật, thậm chí nó có thể đánh lừa não bộ của bạn Thì AR là công nghệ kết hợp cả hai yếu

tố thực và ảo AR mô phỏng những hình ảnh ảo, khiến chúng xuất hiện và tồn tại trong thế giớithật, con người có thể chủ động tương tác với chúng Hơn nữa, AR không chú trọng phần cứngchuyên dụng, nó chỉ cần xử lí các thuật toán trên phầm mềm ứng dụng

1.1.4 Một số chương trình tiêu biểu về công nghệ AR:

Google Maps Live View: là một tính năng chỉ đường dựa trên công nghệ AR do Google pháttriển và cho ra mắt vào năm 2019 Với nhiều tính năng chỉ đường hiển thị hình ảnh và chỉ thịtrực tiếp trên màn hình giúp người xem dễ dàng theo dõi và đi được đến nơi mong muốn

Hình 1: Ứng dụng Google Maps Live View (nguồn:

https://24hstore.vn/cong-nghe/live-view-cuu-canh-cho-nguoi-mu-duong-tren-google-maps-n3415 )

Pokemon Go: là một trò chơi được phát triển dựa trên công nghệ AR do Niantic phát triển vàcông ty The Pokemon Company phát hành vào tháng 7 năm 2016 Là một trò chơi được giớitrẻ cực kì yêu thích, đúng đầu top trending game năm 2016

Hình 2: Ứng dụng Pokemon Go (nguồn: https://pokemongolive.com/ )

1.2 Vai trò, lợi ích của công nghệ AR:

1.2.1 Vai trò của công nghệ AR:

AR hiện nay không còn quá xa lạ với con người, chúng đang dần xâm nhập vào mọi lĩnh vựctrong đời sống Tại các nước phát triển, công nghệ AR được ứng dụng trong mọi lĩnh vực khoahọc kỹ thuật, kiến trúc, giải trí, du lịch, địa ốc,… để đáp ứng nhu cầu về giáo dục, nghiên cứu,dịch vụ, kinh doanh, thương mại và đặc biệt là trong cả quân sự

Ứng dụng của AR cực kì hiệu quả trong đời sống, chính vì thế nó ngày càng phát triển theo thờigian và đóng vai trò thiết yếu trong sự phát triển của nhân loại Nếu ngày xưa chúng ta cần phảiđưa một khách hàng đến tận nơi, để xem cấu trúc một căn nhà mình giao bán, thì hiện nay, nhờ

có AR, chúng ta chỉ cần ngồi ở công ty và sử dụng công nghệ AR đã đáp ứng mọi nhu cầu chúng

ta cần Chính vì vậy, AR chính là tương lai, là xu thế tất yếu của mọi doanh nghiệp, mọi lĩnh vựctrong đời sống, đặc biệt là với giáo dục, chúng giúp các em học sinh có cái nhìn sâu sắc hơn vềbài giảng Tóm lại, AR đóng vai trò cực kì quan trọng trong sự thúc đẩy tốc độ phát triển kinh tế,văn hóa của một quốc gia Đặc biệt là đối với Việt Nam - một đất nước đang phát triển, chúng tađang trên con đường hội nhập quốc tế, mở cửa nền kinh tế để giao lưu, học hỏi, buôn bán với cácnước trên thế giới thì vai trò của AR càng được trú trọng Khi chúng ta có thể phát triển và khaithác tối qua hiệu quả của AR, con đường tiến tới một nhà nước phát triển không còn xa

PAGE \* MERGEFORMAT 25

1.2.2 Lợi ích của công nghệ AR:

Nếu vai trò của công nghệ AR cực kì quan trọng trong sự thúc đẩy đời sống con người phát triểntriển, vậy thì AR có những lợi ích như thế nào khiến vai trò của chúng được coi trọng như vậy:

AR giúp tăng mức độ tương tác trong trải nghiệm của khách hàng tronng kinh doanh: Thịtrường khách hàng ngày càng trở nên khó tính, các doanh nghiệp thi đua nhau thì kiếmnhững giải pháp để đáp ứng nhu cầu khách hàng hiện tại và giữ chân khách hàng trongtương lai thì AR là một điểm sáng, nó là một công cụ độc đáo khiến khách hàng trở nênthích thú khi được trải nghiệm, không những thế khi tăng những trải nghiệm thực tế chokhách hàng sẽ làm tăng tỷ lệ tương tác của người tiêu dùng, từ đó đáp ứng nhu cầu, mongmuốn của khách để kiếm được lợi nhuận trong kinh doanh

AR giúp tiết kiệm tối đa thời gian: Hãy thử tưởng tượng, khi cần mua sắm, khách hàng chỉcần click chọn sản phẩm cần mua, lập tức kích thước, hình ảnh thực tế của món hàng hiện rakhông gian thật, từ đó khiến khách hàng biết nó phù hợp với nhu cầu bản thân hay không.Điều đó tiết kiệm thời gian cho nhân viên bán hàng tư vấn, tiết kiệm thời gian đến cửa hàngmua sản phẩm của khách hàng Hơn nữa, nếu áp dụng mô hình kinh doanh dựa trên AR, cácdoanh nghiệp sẽ cắt giảm được nhân sự một cách tối đa mà lợi nhuận vẫn tăng đều

AR giúp học sinh dễ dàng tiếp thu tri thức: Nếu cách tốt nhất để học tiếng anh giao tiếp vớingười bản địa, thì việc học của học sinh trở nên khó khăn hơn vì phải đến các trung tâm họchay tìm kiếm những người bạn nước ngoài Thì giờ đây, chỉ cần sử dụng công nghệ AR, nó

sẽ lập tức thiết lập một người “bạn” giúp các em học sinh học tiếng anh theo nhu cầu vàtrình độ của các em

AR giúp việc giảng dạy của nhà giáo trở nên dễ dàng hơn: Nếu cần mất nhiều tiền và thờigian để mang một mô hình người thật vào giảng đường để giảng dạy về cấu trúc cơ thể củamột người Thì giờ đây chỉ cần một thiết bị di động gọ nhẹ, sử dụng công nghệ AR là lập tức

có một cấu trúc cơ thể hoàn hảo để giảng dạy, không những thế còn tùy chỉnh được nhữngđặc điểm trên cơ thể mô phỏng để dễ dàng hơn trong việc truyền tải những thông tin khácnhau

Trên đây là một số lợi ích của công nghệ AR, qua đó ta có thể thấy lợi ích của AR cực kì thiếtthực và có giá trị trong cuộc sống

1.3 Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ AR:

1.3.1 Lịch sử hình thành của công nghệ AR:

Công nghệ AR không phải là một phát minh mới, nó đã được phát minh và thử nghiệm thànhcông vào năm 1957 bởi nhà nhiếp ảnh làm phim tên Morton Heilig Ông ấy đã sáng chế raSensorama có thể cho phép người dùng trải nghiệm hình ảnh, âm thanh, mùi hương và nhữngchuyển động trong đó Đương nhiên là sản phẩm này vẫn chưa được điều khiển bằng máy tínhnhưng nó là một minh chứng ddaafu tiên cho việc con người phát minh ra một sản phẩm giúptăng những trải nghiệm cho người dùng

Năm 1968, Ivan Sutherland là một nhà khoa học máy tính người Mỹ và là người tiên phòngInternet thời kì đầu Ông ấy đã sáng tạo ra màn hình hiển thị đeo vào đầu như là cánh cửa để vàothế giới ảo Tuy nhiên công nghệ được sử dụng lúc đó khiến cho sáng chế này không thực tế đểđưa vào sử dụng rộng rãi

Năm 1975, Myron Krueger là nhà thiết kế mát tính người Mỹ phát triển giao diện VR đầu tiêndưới dạng “Videoplace” cho phép người điều khiển tương tác với vật trong không gian thực

Năm 1980, Steve Man là nhà nghiên cứu nhiếp ảnh máy tính cho ra đời thiết bị máy tính đeođược vào năm 1980

Tuy nhiên là lúc đó vẫn chưa có định nghĩa rõ ràng cho VR hay AR, đến năm 1989, VR đượcđĩnh nghĩa bởi Jaron Lainer Năm 1990, AR được định nghĩa bởi Thomas P Caudell Từ đó, dựatrên nền tảng VR, AR đã có những phát triển tiến bộ theo thời gian

1.3.2 Sự phát triển của công nghệ AR:

Đã có rất nhiều những phát minh tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực công nghệ AR, trong đó có một

số phát minh nổi bật sau:

Năm 2000, Bruce Thomas phát triển trò chơi dựa trên công nghệ AR là APQuake

Năm 2009, Google cho ra mắt bản beta cho kính Google Glass

Năm 2015, Microsoft cho ra mắt kính AR Hololens

PAGE \* MERGEFORMAT 25

Năm 2016, The Pokemon Company phát hành tựa game “Pokemon Go” dựa trên công nghệAR

Năm 2019, Google cho ra mắt Google Maps Live View dựa trên công nghệ AR

Năm 2019-nay, có rất nhiều những ứng dụng phát triển công nghệ AR được ra mắt và thànhcông AR đang dần xâm nhập vào mọi ngóc ngách trong đời sống con người, phải kể đếntrong các lĩnh vực: Bất động sản, y khoa, giáo dục,…

CHƯƠNG 2 Ứng dụng của công nghệ AR trong lĩnh vực học tập và giảng dạy:

2.1 Ứng dụng AR trong học tập:

Ứng dụng thực tế tăng cường (AR) vào học tập mang lại những lợi ích đáng kể cho quá trình họctập Dưới đây là một số ví dụ về cách AR được sử dụng trong thực tế :

2.1.1 Học tương tác, trải nghiệm học tập đa chiều

Việc phải học lý thuyết suông và nhàm chán với chữ viết hoặc hình minh hoạ nằm im trong cáctrang giấy thì giờ đây sinh viên hoàn toàn có thể trực tiếp xem và quan sát ngay trong môi trườngthực tế ảo và rút ra rất nhiều bài học hoặc kinh nghiệm có giá trị thực tế AR cho phép học sinhtương tác trực tiếp với môi trường xung quanh thông qua việc sử dụng những đối tượng 3D hoặc

mô hình tương tác trong môi trường thực Ngoài ra, AR còn cung cấp môi trường học tập đachiều bằng cách kết hợp các yếu tố trong thế giới thực với thông tin bổ sung

Ví dụ 1: Trong lĩnh vực lịch sử, sinh viên có thể sử dụng AR để xem các di tích lịch sử trực tiếp

trong không gian thực, cùng với các thông tin liên quan như ngày tháng, sự kiện lịch sử và đồhọa thay đổi theo thời gian

Hình 3: Hình ảnh áp dụng công nghệ số hóa 3D NazzAR tại các di tích lịch sử ( Nguồn :

https://diendandoanhnghiep.vn/emagazine/den-uzbekistan-xem-ar-tai-hien-lich-su-165563.html )

NazzAR là công nghệ kết xuất 3D thu thập tất cả dữ liệu về một địa điểm lịch sử và tái tạo nó trong thực tế ảo, giúp bạn bảo tồn và truy cập trong trang web trực tuyến, máy tính, điện thoại thông minh Công nghệ tiên tiến này cho phép NazzAR cung cấp cho người xem những hình ảnh3D chính xác đến từng milimet với hình ảnh chi tiết nhất, bao gồm cả màu sắc, bố cục và hình dạng Các hình ảnh 3D được khôi phục và kể lại bằng âm thanh về các câu chuyện, quá trình xâydựng, các triều đại rất chi tiết

Ví dụ 2 : Học sinh có thể xem và quan sát những ngôi sao trong hệ mặt trời và các bộ phận hoặc

cơ quan trong cơ thể động vật qua ứng dụng AR trên thiết bị di động

PAGE \* MERGEFORMAT 25