Bài viết phân tích giảng dạy tương tác cho thấy sự khác biệt và sự bao hàm của các phương pháp giảng dạy tương tác trong tất cả các phương pháp giảng dạy. Vai trò và ý nghĩa của phương pháp giảng dạy này trong việc giảng dạy người máy nói chung và điện tử nói riêng.
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 33, Số (2017) 75-80 Dạy học tương tác ảo lớp học Kỹ thuật Robot Nguyễn Thị Thanh* Viện Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Số 1, Đường Đại cồ Việt, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 10 tháng năm 2017 Chỉnh sửa ngày 20 tháng năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 22 tháng năm 2017 Tóm tắt: Phân tích giảng dạy tương tác cho thấy khác biệt bao hàm phương pháp giảng dạy tương tác tất phương pháp giảng dạy Vai trò ý nghĩa phương pháp giảng dạy việc giảng dạy người máy nói chung điện tử nói riêng Trong hoạt động giảng dạy, để thúc đẩy phương pháp học tập đến cấp cao để dạy ảo tương tác Học viên không trung tâm, trọng tâm chuyển đổi lớp học Trong báo dừng lại nghiên cứu so sánh nhận định phương pháp dạy học tương tác ảo dạy học sử dụng mơ hình thực lớp học kỹ thuật robot Những khảo sát chi tiết tính hiệu tác giả trình bày báo Từ khóa: Giảng dạy tương tác, tương tác ảo, ứng dụng giảng dạy tương tác giảng dạy kỹ thuật Giới thiệu * Đối với môn học kỹ thuật robot đánh giá mơn học khó trừu tượng mặt kỹ thuật nên đưa dạy học tương tác vào thách thức không nhỏ Trong hoạt động dạy học diễn hoạt động tương tác, tương tác dạy học Tuy nhiên tất trình dạy học gọi dạy học tương tác, đặc biệt dạy học tương tác ảo Có thể hiệu dạy học tương tác dạy học lấy người học làm trung tâm đo diễn hoạt động tương tác đa dạng môi trường dạy học tổ chức phù hợp Dạy học tương tác ảo hiểu dạy học người dạy tổ chức định hướng giúp đỡ người học vận dụng kiến thức tham gia vào hoạt động tự lực môi trường thực ảo để rèn luyện, phát triển kỹ năng, chiếm lĩnh kiến thức Để tổ chức lớp học thành công thiếu tương tác phương pháp dạy, thiết bị bổ trợ người học, v.v Phương pháp dạy học tương tác ảo 2.1 Thế dạy học tương tác Xu hướng quốc tế phổ biến cải cách giáo dục giáo dục định hướng lực Trong tác phẩm “Tổ chức môi trường học tập thành công” Diethelm Wahl đề cập đến "môi trường học tập cho đường chuyển từ tri thức sang lực hành động" Tương tác tác động qua lại chủ thể hành động, thành phần hệ thống hệ thống Tương tác dạy học tác động qua lại chủ thể người dạy, người học đối tượng dạy học tồn thể thành phần q trình dạy học [1] _ * ĐT.: 84-973558363 Email: thanhnguyen@tlu.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1159/vnuer.4081 75 76 N.T Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 33, Số (2017) 75-80 2.2 Môi trường ảo tương tác ảo [4, 5] - Nhiều năm trở lại đây, khái niệm thực tế ảo (VR) trở nên đơn giản dễ hiểu hơn, bắt đầu ứng dụng hầu khắp lĩnh vực sống Trong số này, giáo dục ngành đón chờ cơng nghệ - Xét riêng Việt Nam, ứng dụng rộng rãi hơn, chắn thực tế ảo góp phần biến đổi tồn ngành giáo dục Phá bỏ rào cản gặp phải mặt kinh tế địa lý, VR cho phép người khắp giới tương tác với cách dễ dàng, từ nâng cao trình độ khả giao tiếp tiếng Anh bị hạn chế người Việt Nam Trong đó, sinh viên Y khoa q trình học tập thực hành ca phẫu thuật môi trường thực tế ảo, người làm việc ngành kỹ thuật, kiến trúc dễ dàng tương tác trực tiếp với mô hình, phối cảnh 3D vẽ Mơi trường ảo (cg giới ảo, không gian ảo, thực ảo, thực tế ảo, viết tắt VR) môi trường mơ máy tính, với hệ thống cảm biến hiển thị chuyên biệt người dùng có thể: - Cảm nhận diện vật lí trực tiếp (“như thật”) đối tượng máy tính tạo (đối tượng ảo) qua nhìn, nghe, chạm (có thể ngửi, nếm) - Nhập vai (cg hòa nhập hay đắm chìm) nghĩa tham gia thực vào hoạt động đó, khơng cảm thấy người quan sát cuộc; - Tương tác thời gian thực, nghĩa tương tác thực tức thời Ngoài đặc trưng: diện (Presence), nhập vai (Immersion) tương tác (Interaction) đây, viết tắt PII, mơ tả VR qua ba đặc trưng III (hay 3I), thay P chữ I thứ ba, viết tắt từ tưởng tượng (Imagination), thể mục đích ứng dụng sáng tạo VR: đối tượng ảo diện thật khơng thiết có thật thực tế [2] Theo tiêu chí nhập vai, có loại VR: - VR khơng nhập vai, dùng cho máy tính cá nhân, cịn gọi Desktop VR hay WoW (Window on World), môi trường ảo quan sát qua hình, tương tác thực bàn phím, chuột, cơng cụ tương đương khác joystick, bút hình cảm ứng, …; - VR bán nhập vai, có hệ thống hình lớn bao quanh người dùng để tạo cảm giác hòa nhập vào môi trường ảo 3D; - VR nhập vai, người dùng trải nghiệm thật môi trường ảo, nhờ hiển thị chuyên dùng (HMD, BOOM,…), loại hoàn chỉnh nhất, phức tạp đắt Trong khuôn khổ hạn chế, đề cập dạy học tương tác ảo theo nghĩa dạy học tương tác với môi trường ảo cấp thấp thuộc loại VR không nhập vai Đối tượng diện môi trường nhiều đối tượng khơng thể có thật tương tác tùy biến Tương tác ảo tương tác WIMP (hoặc tương tác cảm ứng tương đương) với đối tượng ảo, giáp mặt qua mạng, môi trường Dưới đây, giới thiệu hai số phương tiện dạy học tương tác ảo thông dụng phần mềm dạy học tương tác bảng tương tác 2.3 Xây dựng môi trường thực tế ảo cho môn kỹ thuật robot Môi trường thực ảo điều kiện dạy học kỹ thuật robot hiệu Cần xây dựng môi trường tương tác ảo xác định giới hạn lớp học đáp ứng mức độ Một hệ thống VR cần có: phần mềm, phần cứng, mạng liên kết, người dùng ứng dụng Trong phần quan trọng là: phần cứng, ứng dụng, phần mềm - Phần cứng ứng dụng trang bị lớp học như: máy tính, máy chiếu hệ thống ẩm thanh, kết nối máy tính, phụ kện kèm (giáo viên cần chuẩn bị) - Phần mềm thể linh hồn VR khai thác chương trình có sẵn vào dạy học Tuy nhiên mơn kỹ thuật robot gần hoàn toàn phải xây dựng từ đầu Có thể sử dụng phần mềm đồ họa để mơ đối tượng VR.Một số ngơn ngữ lập trình miễn phí OpenGL, C++, Java 3D, VRML VRML (Virtual Reality Modeling Language) ngơn ngữ mơ hình hóa thực ảo, N.T Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 33, Số (2017) 75-80 định dạng tập tin sử dụng việc mô tả giới thực đối tượng đồ họa tương tác ba chiều, sử dụng mơ hình phân cấp việc thể tương tác với đối tượng mô hình, thiết kế dùng mơi trường Internet, Intranet hệ thống máy khách cục (local client) mà không phụ thuộc vào hệ điều hành Các ứng dụng 3D VRML truyền cách dễ dàng mạng với kích thước nhỏ so với băng thông, phần lớn giới hạn khoảng 100 - 200KB Nếu HTML định dạng văn VRML định dạng đối tượng 3D tương tác điều khiển giới ảo Đặc điểm VRML [3]: Tiêu chuẩn cho việc xác định đối tượng 3D, quang cảnh cho liên kết mơ hình với là: Khơng phụ thuộc phần cứng: chạy máy tính nhà sản xuất khác chế tạo Có thể mở rộng: chấp nhận lệnh người sử dụng thêm vào quy định Thao tác giới ảo thơng qua mơi trường Internet có băng thơng thấp VRML thiết kế dành riêng cho việc hiển thị giới 3D mở rộng HTML 77 Theo đó, mơi trường học tập cần góp phần phát triển người học khả độc lập khả giao tiếp, khả hành động khả đánh giá mức cao Những yêu cầu địi hỏi thay đổi tính chất mối tương tác dạy học theo hướng tăng cường tính tích cực, tự lực người học Hình 1: sản phẩm mơ hình cánh tay robot lập trình điều khiển qua phần mềm ardiuno, có chế điều khiển từ xa điều khiển tay Nhưng tất học có mơ hình cánh tay robot để người học thực hành điều khiển Tuy nhiên, q trình điều khiển mơ hình làm cơng phu, chi phí lớn quay gập theo số góc đặt sẵn với tính mặc định, ví dụ cánh tay robot gắp đồ vật [6] Dạy học tương tác ảo cho môn kỹ thuật robot Hình Mơ hình điều khiển cánh tay Robot sử dụng Ardiuno Giáo viên đóng vai trị chủ yếu người tổ chức môi trường học tập, điều phối hoạt động kiến tạo tri thức hành động người học Đối với mơn học khó với nhiều kiến thức tổng hợp mơn kỹ thuật robot việc ứng dụng công nghệ vào dạy học yêu cầu cần có [2] Dạy học tương tác ảo lạ việt nam đắc biệt ứng dụng vào dạy học môn kỹ thuật robot địi hỏi nhiều cơng sức chương trình phải tự xây dựng khơng có sẵn chương trình đưa vào ứng dụng Tuy nhiên, dạy học tương tác ảo đem hiệu to lớn Đặc biệt môn học kỹ thuật robot với kiến thức khơ khan khó hiểu đem đến trực quan, sinh động, hình ảnh sống động thu hút người học Những nghiên cứu lí luận dạy học thời gian gần đặc biệt ý đến tương tác dạy học thuật ngữ “dạy học tương tác tảo” sử dụng phổ biến với cách hiểu khác Lí thuyết kiến tạo nhấn mạnh vai trò chủ thể nhận thức việc kiến tạo tri thức thông qua tương tác cách tự lực với đối tượng nhận thức thơng qua tương tác xã hội nhóm mơi trường học tập Dưới hình chương trình cánh tay robot sử dụng tương tác ảo với hình ảnh sinh động trực quan điều khiển linh động, linh hoạt khớp nối, góc quay, màu sắc, tính thay đổi Dạy học tương tác ảo giúp người học thích thú tương tác với giao diện hứng thú với mơn học khó N.T Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 33, Số (2017) 75-80 78 h Hình Chương trình cánh tay robot sử dụng chương trình tương tác ảo t Cho đến có nhiều quan điểm trái ngược có nên đưa dạy học tương tác ảo vào dạy học ngành kỹ thuật nói chung mơn kỹ thuật robot nói riêng Câu trả lời chưa thật ngã ngũ quan điểm dạy học truyền thống dạy học đại lợi ích dạy học tương tác ảo đem lại có sở khoa học thực tiễn Nhưng để đưa vào dạy học thực tiễn cịn nhiều khó khăn thách thức sở vật chất, trình độ tin học giảng viên, chi phí cho xây dựng mua chương trình Bước đầu khẳng định đưa dạy học tương tác ảo vào lớp học đem lại hứng thú, sáng tạo tập trung người học vào giảng Bài giảng trở nên sinh động dễ hiểu hơn, khơng cịn kiến thức khơ khan mà người học hồn tồn trực quan hóa hình ảnh bước đầu tương tác với hình ảnh Ứng dụng cơng nghệ dạy học tương tác ảo dạy học kỹ thuật Robot sinh viên phát triển toàn diện S.T.E.M [7] ưu điểm mà mang lại rõ ràng như: Nghiên cứu khoa học thông qua chuyển động từ mơ hình robot thiết bị cảm biến như: cảm biến màu sắc, khoảng cách, quay hồi chuyển, v.v Tăng khả tư duy, kỹ sử dụng máy tính, lập trình thơng qua phần mềm trực quan, tạo tảng tốt cho công việc sau Kích thích trí tưởng tượng sáng tạo thơng qua mơ hình robot, điều khiển, chỉnh sửa Robot lập tức, tháo lắp môi trường ảo Học kỹ thuật robot dễ dàng thông qua việc lập trình phần mềm bổ trợ Dạy học thực hành kỹ thuật robot môi trường thực ảo theo tiếp cận tương tác Trong hoạt động dạy học diễn hoạt động tương tác, tương tác dạy học Tuy nhiên khơng phải trình dạy học gọi dạy học tương tác Bởi trình dạy học gọi dạy học tương tác thông qua hoạt động tương tác đa dạng, vai trò người học làm trung tâm, chủ động, tự lực giải vấn đề học tập Hoạt động học người học dạy học tương tác trình người học tự lực kiến tạo tri thức, đồng thời trình xã hội, trình xúc cảm, trình ý chí, mang tính tình q trình sáng tạo Kết học tập người học phụ thuộc vào kiến tạo tri thức mang tính cá nhân người học Vai trò người dạy định hướng, trợ giúp Về chất, dạy học tương tác dạy học mang tính kiến tạo Có thể hiểu: Dạy học tương tác dạy học lấy N.T Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 33, Số (2017) 75-80 người học làm trung tâm, diễn hoạt động tương tác đa dạng môi trường dạy học tổ chức phù hợp, địi hỏi người học chủ động, tích cực tự lực giải vấn đề Người dạy đóng vai trị người tổ chức mơi trường dạy học hỗ trợ, tư vấn cho người học "Học thông qua hành" hình thức điển hình dạy học tương tác, lý thuyết thực hành kết nối với Thông qua hoạt động thực tiễn thực ảo, kiến thức lý thuyết vận dụng kiểm nghiệm, kiến thức kinh nghiệm lĩnh hội Các tương tác dạy học định hướng hành động mang tính đa dạng, có tương tác mơi trường tương tác ảo (MTTTA) Việc phát triển lực hành động thực thông qua hành động tự lực người học [8] Dạy học thực hành kỹ thuật MTTTA theo tiếp cận tương tác (TCTT) hiểu: Dạy học thực hành kỹ thuật MTTTA theo TCTT trình dạy học người dạy tổ chức, định hướng, giúp đỡ người học vận dụng kiến thức tham gia vào hoạt động học tập tự lực môi trường thực ảo để rèn luyện, phát triển kỹ năng, chiếm lĩnh kiến thức a) Cấu trúc chế dạy học thực hành kỹ thuật robot MTTTA Cấu trúc tác động, phản ứng chủ thể tham gia tương tác Sự tương tác tích cực cách thức tác động phản ứng tạo nên chủ động, tự giác, tích cực chủ thể tham gia MTTTA Thực tương tác cần có mục đích, cơng cụ, nội dung nhiệm vụ tương tác Khi có mối tương tác kéo theo xuất mối tương tác khác tham gia, chúng có ảnh hưởng, chi phối Bên cạnh mối tương tác đa dạng hoạt động dạy học, mối tương tác người học môi trường thực ảo làm nảy sinh mối tương tác người học thân người học điều giữ vai trò bản, chủ đạo hoạt động học người học Môi trường dạy học tương tác ảo thực hành kỹ thuật môi trường tạo điều kiện hỗ trợ mạnh mẽ hoạt động tương tác đa dạng, đặc biệt tương tác người học với phương tiện, tài liệu, nhiệm vụ học tập 79 tương tác người học với trình học tập để lĩnh hội nội dung học tập với tính tích cực tự lực cao Dạy học dựa hoạt động tương tác ảo đa dạng, đặc biệt trọng đến tương tác người học nhóm/ lớp với tương tác chủ động người học với môi trường học tập, trọng tâm phương tiện, thiết bị thực hành, tài liệu, nhiệm vụ học tập nhằm lĩnh hội tri thức, hình thành lực phát triển lực tương tác cho người học b) Điều kiện dạy học thực hành kỹ thuật robot MTTTA - Xác định môi trường thực ảo phù hợp có tính khả thi - Cần phải thiết kế kế hoạch dạy học MTTTA có tổ chức tốt là: xác định mục tiêu dạy học, cần xác định cụ thể kiến thức kỹ năng, thái độ, lực then chốt cần đạt - Có biện pháp dạy học phù hợp với lực người dạy nhận thức người học - Một số yêu cầu đặc thù người dạy người học: + Người dạy cần biên soạn học liệu đa dạng, kết hợp học liệu in với học liệu điện tử để kết hợp tương tác giáp mặt với tương tác MTTTA Người dạy cần nắm vững mục tiêu, trọng tâm để chuyển thành chuẩn đầu họat động dạy học + Người học cần tích cực chuẩn bị trước buổi học, tự tin hoạt động cá nhân, nhóm với trợ giúp người dạy Chủ động trải nghiệm MTTTA c) Các giá trị học tập mang lại - Phát triển kỹ khoa học kỹ thuật bao gồm: đặt câu hỏi giải vấn đề, tìm hiểu, phân tích giải liệu, lập luận dựa thông tin biết; thu thập, đánh giá trao đổi thông tin - Nền tảng cho phát triển thiết kế, sáng tạo lắp ráp mẫu robot em - Thúc đẩy khám phá tìm hiểu khoa học, kỹ sử dụng máy tính, lập trình thơng qua phần mềm lập trình đơn giản trực quan - Cải thiện kỹ giải vấn đề, tư phản biện, giao tiếp hợp tác làm việc - Kỹ sử dụng công cụ kỹ thuật thông qua phần mềm kỹ thuật kèm 80 N.T Thanh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 33, Số (2017) 75-80 Kết luận Tóm lại, để xây dựng lớp học hoàn toàn ảo nơi người học hoàn tồn đắm chìm hơng gian ảo nhập vai vào bất ký thiết bị Robot người học robot việt nam thời điểm cho môn học gần giá thiết bị lớn Trog trường hợp tác giả xây dựng môi trường tương tác ảo cho môn kỹ thuât Robot phương pháp tổ chức lớp học sử dụng phần mềm tương tác ảo để tăng cường hiệu lớp học Cả giáo viên học sinh tìm kiếm chân trời mới, nơi mà học sinh tương tác với người xung quanh thơng qua nhiều kiến thức khác từ nguồn tương tác tương đối rộng Trong ngành giáo dục đại, thực tế ảo hồn tồn có chỗ đứng vững riêng [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Tài liệu tham khảo [1] Parker, Michele A & Martin, Florence, (2010) Using Virtual Classrooms: Student Perceptions of Features and Characteristics in an Online and a Blended Course MERLOT [10] Journal of Online Learning and Teaching.USA Vol 6, No Nguyễn Xuân Lạc, Công nghệ dạy học tương tác ảo, Tạp chí Thiết bị giáo dục, số 122 tháng 102015, số 123 tháng 11-2015 Nguyễn Xuân Lạc, Phạm Hồng Hạnh, Dạy học hướng nghiên cứu đào tạo giáo viên cơng nghệ, Tạp chí Khoa học ĐHSPHN, Vol 60, No 8D, 2015, t.29–36 Công nghệ thực tế ảo (2014), TVD - Theo Trí Thức Trẻ | 28/03/2014 - 17:00 http://genk.vn/kham-pha/cong-nghe-thuc-te-aola-gi-20140328135322453.chn Syed M Ahmed, Quality Culture, College of Engineering & Computing Florida International University, Miami, Florida, 2010 European University Association, Examining Quality Culture: Part – Quality Asurance Processes In Higher Education , 2010 Madeleine Roy, Jean-Marc Denommé, Approche neuroscientifique de l’apprentissage et de l’enseignement, Editions Quebecor, 2009 Moscato, Donald R & Altschuller, Shoshana, (2012) TappinWorld-Based Simulations in Higher Education Modeling and Economics and Management New York.Volume 115, 2012, pp 19 link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3642-30433-0_20 Virtual Interactive Teaching in the Robot Engineering Class Nguyen Thi Thanh School of Technical Pedagogy, Hanoi University of Sience and Techlonogy, Dai Co Viet Road, Hanoi, Vietnam Abstract: Interactive teaching analysis reveals both differences and inclusiveness of this teaching method in relation to all the other teaching methods as well as confirms its role and significance in teaching robotics in general and electronics in particular In higher education settings, teaching virtual interaction promotes learning methods to a higher level Learners are not only the center, they are also the classroom transition focus This paper focuses on a comparative study between the virtual interactive teaching method and teaching using real models in robotics classrooms Keywords: Interactive teaching, virtual interaction, interactive teaching application in engineering teaching, virtual interactive mechatronics teaching, robotics teaching ... tiếp cận tương tác Trong hoạt động dạy học diễn hoạt động tương tác, tương tác dạy học Tuy nhiên khơng phải q trình dạy học gọi dạy học tương tác Bởi trình dạy học gọi dạy học tương tác thông... mềm dạy học tương tác bảng tương tác 2.3 Xây dựng môi trường thực tế ảo cho môn kỹ thuật robot Môi trường thực ảo điều kiện dạy học kỹ thuật robot hiệu Cần xây dựng môi trường tương tác ảo xác... trình cánh tay robot sử dụng chương trình tương tác ảo t Cho đến có nhiều quan điểm trái ngược có nên đưa dạy học tương tác ảo vào dạy học ngành kỹ thuật nói chung mơn kỹ thuật robot nói riêng