1.5.1. Khái niệm công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR)
Công nghệ thực tế thực tế ảo tăng cường (Augmented Reality - AR) là một xu hướng công nghệ mới được phát triển trên nền tảng công nghệ thực tế
ao. Đây là một công nghệ kỹ thuật sô cho phép hòa trộn thông tin và yêu tô áo vào thế giới thực, tạo ra một trải nghiệm kết hợp giữa thế giới vật lý và thông tin ảo. Trong AR, thông tin ảo được hiển thị trực tiếp trong môi trường thực xung quanh người dùng, không làm thay đồi hoặc thay thế thế giới thực như trong thực tế ảo (Virtual Reality - VR) [12], [19].
Các yếu tố ảo trong AR có thể là hình ảnh, video, âm thanh, văn bản, đối tượng 3D và nhiều loại dữ liệu khác, được tạo ra và hiền thị thông qua các thiết bị công nghệ như điện thoại di động, máy tính bảng, kính AR, hoặc các thiết bị đeo thông minh khác. So với VR, công nghệ AR hồ trợ thêm thành phần kỹ thuật số tương tác. Vì vậy, người dùng có thể kích hoạt camera trên điện thoại thông minh, xem thế giới thực xung quanh trên màn hình và tương tác với vật thể 3D thông qua lớp phủ kỹ thuật số.
Hiện nay, công nghệ AR cực kì phổ biến và rất được quan tâm do có khả năng ứng dụng rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực như giải trí, bán hàng, quảng cáo và tiếp thị, y tế, du lịch, bất động sản, giáo dục, ... Ớ Việt Nam, công nghệ AR đang được quan tâm trong giáo dục với tính năng hồ trợ mục tiêu học tập cá nhân của HS bằng cách kết hợp lý thuyết và thực hành, giúp trải nghiệm trực tiếp thông qua tương tác một cách sinh động và giúp tiết kiệm chi phí. AR không chỉ làm cho nội dung học tập hấp dần hơn mà còn giúp HS hiểu biết sâu hơn về khái niệm trừu tượng, tạo môi trường học tập chân thực
và nâng cao hiệu quả giảng dạy.
1.5.2. Ưu điếm và những thách thức của công nghệ AR trong dạy học
Qua thực tiễn nghiên cứu và tham khảo các tài liệu [8], [9], [11], [12], [18], [19] đề tài rút ra một số ưu điếm và thách thức của ứng dụng công nghệ
AR trong giáo dục như sau:
19
1.5.2.1. ưu đi êm
- Giúp người học trải nghiệm thực tế, sinh động, và dễ nhớ hơn bằng cách tạo môi trường tương tác trực tiếp. HS được đấm mình vào môi trường
ảo và hoàn toàn tương tác với nó, điều này giúp HS có cơ hội hiểu sâu hơn về các hiện tượng khoa học một cách sống động và sinh động, giúp họ cảm thấy thú vị và ghi nhớ bài học một cách hiệu quả.
- Tăng tỉnh tương tác và chủ động của HS: AR cho phép HS tương tác trực tiếp với nhau và với kiến thức bằng hình ảnh, âm thanh, hiện tượng. Điều này sẽ giúp HS trở nên chủ động, nhiệt tình và đam mê hơn trong học tập.
- Phát triên kỹ năng thực hành và thỉ nghiệm: AR giúp phát triển kỳ năng thực hành và thí nghiệm bằng cách tạo phòng thí nghiệm ảo, cho phép
HS tự khám phá và thực hiện các thí nghiệm một cách tự nhiên. Trong môi trường ảo này, HS có thể tiếp cận với các thiết bị và mô hình kỹ thuật tiên tiến, giúp áp dụng kiến thức vào thực tế và phát triển kỹ năng cần thiết cho
tương lai.
- Giúp người học thực hành dễ dàng, thao tác nhiều lần, tiết kiệm thời gian và kinh phí: HS được tiến hành những thí nghiệm khoa học đắt đỏ hoặc không thể tiến hành trong phòng học thông thường, được phép thực hiện thí nghiệm lặp lại nhiều lần mà không lo về hóa chất, dụng cụ; giúp hình dung và hiểu rõ hơn về các hiện tượng khoa học đó một cách tiết kiệm chi phí. Ngoài
ra, người dùng cũng không phải tốn thời gian đi lại hoặc chờ đợi để thực hiện các thí nghiệm.
- Năng cao hứng thủ học tập của HS đối với môn học: HS có trải nghiệm
“nhập vai” và cảm thấy như nhân vật chính của một không gian ào điều này làm tăng yếu tố vui nhộn, ấn tượng của bài học và giúp giờ học trở nên thú vị hơn. HS cảm thấy thích thú với môn học, tích cực hơn trong các hoạt động học tập có sử dụng AR.
20
1.5.2.2. Thách thức
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: Đe triển khai các giải pháp AR, trường học cần phải đầu tư một số lượng lớn tiền để mua trang thiết bị và phần mềm, điều này có thể khiến cho việc triển khai trở nên khó khăn đối với các trường học có ngân sách hạn chế.
- Cần có sự đầu tư chuyên sâu trong đào tạo GV: Việc triển khai các giải pháp AR yêu cầu kiến thức chuyên môn cao và kỹ năng công nghệ, điều này
có thể khiến cho việc triển khai trở nên khó khăn đối với các GV không có kinh nghiệm về công nghệ.
- Không phù họp cho mọi loại hình giảng dạy: Ngay cả khi có sức mạnh
về tương tác và hiệu quả trong việc học... các ứng dụng AR không phù hợp cho mọi loại hình giảng dạy hay chủ đề.
1.5.3. Giới thiệu phần mềm QuimiAR và Chemistry AR+ sử dụng trong dạy học chương Phân tử - Liên kết hoá học
QuimiAR và Chemistry AR+ là những ứng dụng thực AR được cung cấp dưới dạng ứng dụng miễn phí cho người dùng dịch vụ này. Hai ứng dụng này được thiết kế riêng để phục vụ cho việc nghiên cứu, dạy và học về cấu tạo nguyên tử, phân tử, liên kết hóa học nên rất phù hợp với GV, HS. QuimiAR
và Chemistry AR+ đơn giản không yêu cầu người dùng phải biết lập trinh hay thiết kế. Với phần mềm này, người dùng có thể tạo một lớp phủ là hình ảnh động của các nguyên tử, phân tử hoá học lên không gian thực giúp HS được trải nghiệm tương tác dưới hình ảnh 3D trực quan, sinh động, dễ dàng hình dung và hiểu rõ hơn về bài học.
1.5.3.1. Phần mềm QuimiAR
*Hướng dẫn cài đặt phần mềm QuimiAR:
Bước 1: Vào mục kho ứng dụng App Store trên thiết bị.
Bước 2: Ở mục tìm kiếm gõ từ khóa “ỌuimiAR” (hình 1.1).
Bước 3: Sau khi biểu tượng phần mềm QuimiAR hiện ra, chọn
“NHẬN” ở bên cạnh để tải xuống.
Sau khi cài đặt xong, giao diện phần mềm như hình 1.2.
1.5.3.2. Chemistry AR+
* Hướng dẫn cài đặt phần mềm Chemistry AR+
21
Bước 1: Vào mục kho ứng dụng App Store trên thiết bị.
Bước 2: Ở mục tìm kiếm gõ từ khóa “Chemistry AR+” (hình 1.3).
Bước 3: Sau khi biểu tượng phần mềm Chemistry AR+ hiện ra, chọn
“NHẬN” ở bên cạnh để tải xuống.
Sau khi cài đặt xong, giao diện phần mềm như hình 1.4.
.■Il MobiFone 19:01
Q quimĩar 0 Hủy
QuimiAR
Giáo Dục
***** Z
QoứniAR
• f
Enlaces Covalentes ,
I Enlaces >
5 ’ < '
NHẬN
Hình 1.1. Giao diện App QuimiAR
trên App Store
.1 Viettel T 02:25
Q chemistry AR+ o Hủy
Chemistry AR+
Giáo Dục
★★★★★4
Augmented Reality view Periodic Trends
NHẬN
In-App
Hình 1.3. Giao diện App Chemistry
AR+ trên App Store
Hình 1.2. Giao diện QuimiAR sau khi
cài đặt trên điện thoại
Hình 1.4. Giao diện Chemistry AR+
sau khi cài đặt trên điện thoại
® 35% ■
® 32% ■
1.6. Thực trạng dạy học sủ’ dụng công nghệ AR phát triên 2 năng lực tự học• cho học• sinh trong” dạy học môn ♦ •/ • Khoa học• tự• nhiên ở một• sô trườngCT trung học CO’ sỏ’
1.6.1. Mục đích điều tra
- Đảnh giá thực trạng sử dụng AR trong dạy học môn KHTN 7 và vấn
đề phát triển NLTH cho HS.
1.6.2. Nội dung điêu tra
—_ - - — „ X
- Đánh giá thực trạng sử dụng công nghệ AR trong dạy học KHTN nhăm
22
phát triển NLTH cho HS ở một số trường THCS trên địa bàn TP Hà Nội và
TP Ninh Bình.
- Đánh giá khả năng sử dụng công nghệ AR của GV và những khó khăn
mà GV gặp phải khi sử dụng trong dạy học.
- Đánh giá thuận lợi, khó khăn của HS trong quá trình tự học KHTN để
đề xuất PPDH thích hợp.
1.6.3. Đối tượng điều tra
- Đối tượng: 35 GV trực tiếp giăng dạy môn KHTN và 185 HS lớp 7 ở các trường THCS Duyên Thái (Hà Nội), THCS Nguyên Khê (Hà Nội) và THCS Lý Tự Trọng (TP Ninh Bình).
1.6.4. Phương pháp điều tra
- Trao đổi trực tiếp với GV và HS ở các trường THCS Duyên Thái (Hà Nội), THCS Nguyên Khê (Hà Nội) và THCS Lý Tự Trọng (TP Ninh Bình).
- Gửi và thu thập phiếu điều tra đối với GV và HS, thống kê, tổng hợp và phân tích kết quă. Nội dung phiếu điều tra GV được trình bày trong phụ lục 1
và nội dung phiếu điều tra HS được trình bày trong phụ lục 2 của luận văn.
1.6.5. Kết quả điều tra thực trạng sử dụng công nghệ AR trong quá trình dạy học môn Khoa học tự nhiên ở một số trường trung học cơ sở
1.6.5.1. Ket quả khảo sát ý kiến giáo viên
Chúng tôi thực hiện phương pháp điều tra, khảo sát ý kiến của 35 GV ở các trường THCS Duyên Thái (Hà Nội), THCS Nguyên Khê (Hà Nội), THCS
Lý Tự Trọng (TP Ninh Bình). Kết quả như sau:
Hầu hết các GV đều quan tâm và rất quan tâm đến việc phát triển NLTH cho HS (94%), một số ít GV ở mức tương đối quan tâm (6%) và không có GV nào không quan tâm hay ít quan tâm (0%).
Hình 1.5. Biêu đồ thê hiện mức độ quan tâm của thầy/cô đến việc phát triển NLTH cho HS
• nrơng đói quan tàm ■ quan tâni
■ rắt quan tâm
23
Hình 1.6. Biêu đồ thể hiện mức độ thường xuyên sử dụng các hình thức đê
phát triển NLTH của HS trong dạy học
Kết quả điều tra cho thấy, các GV sử dụng rất nhiều hình thức khác nhau
để phát triển NLTH của HS trong dạy học, điều đó cho thấy GV có quan tâm đến hoạt động TH của HS nhưng lại chưa có biện pháp nào cụ thể. Trong đó, biện pháp mà GV sử dụng thường xuyên là giao nhiệm vụ tìm hiểu bài mới trước mồi bài học (74,29%) và sử dụng bài tập cho HS TH (80%). Chính vì
GV thường xuyên sử dụng hai biện pháp này là nguyên nhân chính làm cho
HS chưa có thói quen TH, vì tính tự giác của nhiều HS chưa cao, khi sử dụng hai biện pháp này sẽ có nhiều HS không thực hiện và GV thì không thể kiểm tra được hết HS. Trong khi đó, các biện pháp giúp phát triển NLTH hiệu quả thì các GV lại ít sử dụng tới, cụ thể là GV chỉ thỉnh thoảng giao nhiệm vụ tìm hiếu mở rộng sau mỗi bài học (71,43%) và hướng dẫn HS học theo tài liệu hướng dẫn TH (45,71%). Nhiều GV chưa bao giờ dạy học sử dụng mô hình LHĐN (45,71%). Có một số ít GV đã sử dụng AR trong dạy học nhưng hiếm khi (17,14%) hoặc thỉnh thoảng mới sử dụng (5,71%) và hầu hết GV chưa từng áp dụng AR trong dạy học KHTN (77,15%).
24
Hình 1.7. Biểu đồ thê hiện mức độ thường xuyên sử dụng các công cụ đảnh
giá trong dạy học KHTN ở trường THCS
Kết quả biểu đồ hình 1.7 cho thấy trong dạy học môn KHTN phần lớn
GV thường xuyên sử dụng phiếu học tập (82,86%) và vấn đáp (88,57%) để đánh giá mức độ lĩnh hội, vận dụng kiến thức vào giải quyết nhiệm vụ học tập
cụ thế của HS. Ngoài ra, GV còn thường xuyên đánh giá thông qua bài kiểm tra trắc nghiệm tự luận (65,71%) và bài kiểm tra trắc nghiệm khách quan (74,28%). GV thỉnh thoảng sử dụng phiếu tự đánh giá theo tiêu chí của HS (51,43%) và phiếu đánh giá theo tiêu chí của GV (42,86%). Có thể thấy, so với chương trình cũ các GV đã có sự đổi mới kiểm tra đánh giá theo định hướng tiếp cận NL thông qua đánh giá bằng nhận xét, điều này giúp GV thực hiện được mục tiêu định hướng đánh giá phẩm chất, NL người học.
____ 7 A ? - r r - ____ x
Hình 1.8. Biêu đô thê hiện mức độ biêt đên ứng dụng AR của thây/cô trong
các lĩnh vực
25
Từ biểu đồ hình 1.8 cho thấy các GV biết đến ứng dụng của AR thông qua nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó, chủ yếu là biết qua lĩnh vực trò chơi, giải trí, phim ảnh (phim 2D, 3D, ...5D, ....) chiếm 68,6%. Lĩnh vực giúp GV biết đến AR nhiều thứ hai là khoa học (chiếm 48,6%) và giáo dục (chiếm 42,9%). Chỉ có một số ít GV chưa biết, chưa nghe đến AR bao giờ (chiếm 8,6%). Điều này cho thấy AR đang rất phổ biến và có tính ứng dụng ở nhiều các lĩnh vực. Vì vậy, nếu ứng dụng AR vào trong dạy học sẽ đem lại lợi ích, giúp nâng cao chất lượng đào tạo.
• Chưa bao giở
• Thinh thoảng
• Thường xuyên
• Rát thướng xuyên
Đa sô các GV chưa bao giờ được trải nghiệm AR chiếm 58,7%. số GV thỉnh thoảng được trải nghiệm sử dụng AR chiếm 38,2%. Chỉ có duy nhất 1 GV (ứng với 2,9%) là rất
7 - y - 7
Hĩnh 1.9. Biêu đô thê hiên mức độ thường xuyên được trải nghiệm AR.
trải nghiêm công nghệ AR của GV
s Đã vận dung vã cỏ ỹ định tiẻp tục vận
dụng trong thời gian tới.
• Đà vận dụng nhưng khỏng có ỹ đĩnh vặn
đụng trong thời gian tới.
Chưa vận dụng nhưng cỏ ý định vặn đụng trong thời gian tởỉ.
* Chưa vận dụng va không có ý định vận
dụng trong thời gian tới.
Hình 1.10. Biêu đồ thê hiện mức độ sử dụng công nghệ AR vào quá trình dạy
học và dự định sử dụng trong thỏi gian tới của thầy/cô
Kết quả khảo sát cho thấy đa số GV đều chưa vận dụng nhưng có ý định vận dụng trong thời gian tới chiếm 78,9%. số ý kiến cho rằng đã vận dụng và
có ý định tiếp tục vận dụng trong thời gian tới được xếp thứ hai (chiếm 15,8%
ở GV). Từ kết quả trên có thể đi đến kết luận đa số GV đều chưa tiếp cận nhiều với công nghệ AR, một số GV đã có những hiểu biết nhất định về AR, tuy nhiên nhận thức còn chưa được đầy đủ.
26
Hĩnh 1.11. Biêu đồ đảnh giá những lợi ích khi sử dụng AR trong dạy học
Hầu hết các GV đều cho rằng sử dụng AR đem lại nhiều lợi ích hơn trong dạy học. Có 25,71% ý kiến hoàn toàn đồng ý và 60% đồng ý cho rằng
GV có thể hướng dẫn HS TH và thao tác trên máy tính, điều này chứng tở rằng việc sử dụng AR là không khó, HS hoàn toàn có thể sử dụng để TH được nếu có sự hướng dẫn từ GV. Gần như 100% các GV hoàn toàn đồng ý và đồng ý cho rằng thông qua AR kiến thức sẽ được trình bày một cách trực quan và dễ dàng tiếp cận, trải nghiệm học tập phong phú và hấp dẫn hơn nhiều so với việc học qua sách hoặc qua video (40% hoàn toàn đồng ý và 57,14% đồng ý), HS tiếp cận và tương tác với môi trường ảo để khám phá sâu rộng, hiểu rõ hơn về chúng, cảm thấy thú vị vừa dễ hiểu bài và ghi nhớ sâu hơn (40% hoàn toàn đồng ý và 57,14% đồng ý), làm cho quá trình học tập trở nên có ý nghĩa và có tính mục đích (25,71% hoàn toàn đồng ý; 60% đồng ý).
Hĩnh ỉ. 12. Biêu đô đánh giá những ưu điêm khi sử dụng AR trong việc phát
triển NLTH cho HS
27
Gân như tât cả các GV đêu đông tình cho răng sử dụng AR có nhiêu ưu điểm. Trên 90% GV hoàn toàn đồng ý và đồng ý với các ưu điểm như giúp
HS chủ động được thời gian TH, xác định được mục tiêu cần TH, tự lập được
kế hoạch TH, kiến thức được trình bày trực quan giúp HS dễ dàng tiếp cận.
Có 22,86% ý kiến hoàn toàn đồng ý và 62,85% đồng ý cho rằng sử dụng AR
9 r ____
trong dạy học HS có thê tự tìm kiêm và thu thập thông tin TH, tuy nhiên vân
có 2,86% GV không đồng ý và 11,43% không biết. Bên cạnh đó có 31,43%
GV cho biết họ không đồng ý với việc HS có thể TH học bằng AR mà không cân sự hướng dân của GV.
• • Rái cân thiét
• * Cân thkêt
• • Không càn thiét
9 \ 9 \
Hình 1.13. Biêu đô thê hiện mức độ cân
thiêt củaF việc sử dụng AR trong dạy học
Mặc dù nhiêu GV chưa sử dụng AR trong dạy học nhưng thông qua mức
độ hiểu biết của bản thân đa sổ các
GV đánh giá việc sử dụng AR trong dạy học ở mức cần thiết chiếm 70,6%. Phát triển việc dạy học sử dụng AR là việc rất cần thiết được
đánh giá ớ mức thứ hai với 26,5%.
Tỉ lệ GV cho rằng sứ dụng AR là
không cần thiết chiếm rất ít 2,9%.
_ r r
1.6.5.2. Kêt quả kháo sát ý kiên học sinh
Bảng 1.1. Các hĩnh thức tự học môn KHTN của HS
STT Hình thức tự học môn KHTN SỐ lượng %
1 Vở ghi, SGK, làm bài tập củng cổ do GV
giao về nhà 173 93,51%
2 Tìm hiểu mở rộng kiến thức theo yêu cầu
củaGV 157 84,86%
3 Tự tìm kiếm thông tin từ sách tham kháo 36 19,46%
4 Tự tìm kiếm thông tin trên mạng internet 144 77,84%
5 Tự làm thêm bài tập trong sách tham khảo 27 14,59%
6 Các phần mềm hỗ trợ học tập 18 9,73%
7 Ý kiến khác 21 11,35%
28
Kết quả bảng 1.1 có thể thấy phần lớn HS tự học môn KHTN bằng hình thức học qua vở ghi, SGK, làm bài tập củng cố do GV giao về nhà (93,51%) và tìm hiểu mở rộng kiến thức theo yêu cầu của GV (84,86%). Hình thức TH bằng cách tìm kiếm thông tin trên mạng internet đứng thứ 3 (77,84%). Có thể thấy HS ưa chuộng sử dụng chủ yếu ba hình thức TH trên do đã được GV định hướng sẵn, sử dụng internet để tìm kiếm thông tin thì nhanh có kết quá và giúp tiết kiệm được thời gian. Có rất ít HS TH bằng cách tự tìm kiếm thông tin tù' sách tham khảo (19,46%) và tự làm thêm bài tập trong sách tham khảo (14,59%). HS cũng rất ít khi TH bằng cách sử dụng các phần mềm hỗ trợ học tập (9,73%).
Hĩnh 1.14. Biêu đồ thê hiện mức độ sử dụng các phương pháp TH
môn KHTN của HS
Thiếu sự hướng dán của GV
Không biết cách tự học
Không có nhiều động lực, dẻ bị phân
tâm Không biết tìm nguồn tài liệu đế tự học
Kiến thức rộng và khó cho việc tự học
Không biết cách phân bố thời gian học
hợp lý
0% 20% 40% 60% 80% 100%
■ Đòng Ý ■ Không đồng ý
Hĩnh 1.15. Biêu đồ đánh giả những khó khăn HS thường gặp
trong quá trình TH môn KHTN
29