Mã số N2042: Hệ thống thực tại ảo và tương tác tự nhiên hỗ trợ giáo dục STEM
Đặt vấn đề
Thực tại ảo và thực tại ảo tăng cường không còn nội dung quá xa lạ chỉ xuất hiện trên phim ảnh mà ngày càng trở nên phổ biến. Trong lĩnh vực giáo dục, thực tại ảo là công cụ vô cùng hữu ích để đào tạo với những ví dụ trực quan, những hướng dẫn một cách chi tiết, trực quan và đầy tính hình tượng giúp người học tiếp cận vấn đề và ghi nhớ bài học một cách hiệu quả.
Trong thời gian gần đây, giáo dục STEM ngày càng được biết đến và quan tâm nhiều hơn, xuất hiện hầu hết ở các chương trình giảng dạy. Phương pháp giáo dục theo định hướng STEM là một trong những phương pháp giáo dục mới được các nước phát triển trên thế giới áp dụng và triển khai rộng rãi, đem lại nhiều kết quả khả quan, trong đó nhấn mạnh khả năng học tập và làm việc trong môi trường đòi hỏi có tính sáng tạo cao, rút ngắn khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn.
Nhằm hỗ trợ tối đa cho việc tổ chức giáo dục STEM, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giáo dục và đào tạo cho đến nay không còn là khái niệm xa lạ. Cùng với đó, trong quá trình dạy và học, các bạn học sinh thì rất mong tiếp thu và ghi nhớ bài giảng một cách tự nhiên và đầy đủ. Các thầy cô giáo thì rất mong mỗi giờ dạy của mình hiệu quả hơn, làm thế nào để có thể truyền tải được hết các nội dung bài học đến với học sinh của mình mà các bạn luôn cảm thấy vui vẻ và hào hứng khi đón nhận kiến thức mới.
Hướng giải quyết
Từ những vẫn đề đặt ra, đề tài được xây dựng với mục đích trực quan hoá nội dung bài giảng, các bài học được xây dựng trong môi trường thực tại ảo giúp các bạn học sinh có thể dễ dàng nắm bắt nội dung bài giảng hơn cũng như các thầy cô có thể truyển tải kiến thức của mình hiệu quả nhất có thể.
Hình 01: Khung xương người dưới dạng hai chiều và ba chiều.
Hình 02: Giáo viên tạo câu hỏi trắc nghiệm.
Đối với hệ thống được xây dựng, các thầy cô có thể tự do soạn thảo cho mình một bài giảng với nội dung được thể hiện dưới dạng các mô hình 3D. Nội dung bài học được thầy cô xây dựng bao gồm các thao tác cơ bản như: Thêm đối tượng, Tạo câu hỏi (trắc nghiệm/tự luận), Tạo chú thích, Di chuyển, Tạo hành động,…cho đối tượng.
Hình 03: Học sinh trả lời câu hỏi trắc nghiệm khi tham gia học.
Hình 04: Tương tác của học sinh trong môi trường ảo.
Để có thể quan sát nội dung bài giảng, các bạn học sinh và thầy cô sẽ sử dụng kính thực tế ảo. Khi học sinh tham gia vào bài giảng, các bạn có thể thấy được một cách chi tiết nội dung thầy cô xây dựng. Minh hoạ để dể hiểu thì khi thầy cô giáo xây dựng một bài giảng về Cơ thể người, khi học sinh tham gia vào học sẽ thấy được chi tiết từng lớp da, xương, vị trí từng bộ phận,…trong cơ thể. Qua đó giúp các bạn dễ dàng quan sát và nắm bắt nội dung.
Hình 05: Quy hoạch công trình kiến trúc sử dụng dựa vào Leap Motion.
Đề tài được xây dựng hỗ trợ nhiều thể thức tương tác khác nhau, có thể tương tác dựa vào Leap motion, Controller, Kinect,…giúp cho việc tương tác tự nhiên, thuận tiện và dễ dàng hơn.
Hình 06: Nhiều học sinh có tham gia vào lớp học.
Ngoài ra, hệ thống còn hỗ trợ tương tác đa người dùng, đối với mỗi bài giảng, có thể có nhiều bạn học sinh cùng tham gia vào học trực tuyến, mỗi bạn học sinh sẽ là một nhân vật được xây dựng trong môi trường. Tại đây, các bạn có thể trò chuyện, trao đổi trực tiếp với nhau cũng như hỏi đáp với thầy cô về nội dung bài học. Điều này giống như việc bạn tham gia học online trên zoom nhưng những người tham gia được đưa vào một căn phòng và tại căn phòng đó các bạn có trao đổi, tương tác với nhau thông qua nhân vật của mình.
Cách sử dụng hệ thống
Để sử dụng hệ thống, mỗi người học cần có 01 kính thực tế ảo và 01 điện thoại android, chương trình sau khi được xây dựng được build ra file để chạy trên điện thoại, sử dụng điện thoại và đưa vào kính để sử dụng.
Để tương tác trong môi trường này, các bạn học sinh sẽ sử dụng controller đi kèm với kính để có thể thực hiện các thao tác, cụ thể như: di chuyển, chọn câu hỏi, chọn góc nhìn,…
Đề tài đang trong quá trình ghi nhận ý kiến đóng góp và hoàn thiện, nếu đơn vị trường học có nhu cầu sử dụng có thể liên hệ thông qua email hoặc số điện thoại của nhóm.
Kết quả
Hình 7: Triển khai thực tế tại ngày hội Open Day.
Hình 8: Triển khai thực tế tại trường Trung học Cơ sở Chu Văn An.
Đề tài sau khi được xây dựng đã tiến hành triển khai thực nghiệm thực tế tại trường Trung học Cơ sở Chu Văn An (Quận 11) và ngày hội Open Day của trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM. Nội dung bài học của buổi thực nghiệm là bài học về môn Sinh học lớp 8, bài học “Tim và mạch máu”. Trong quá trình thực nghiệm, những khảo sát về mức độ hiểu bài, nắm bắt kiến thức, khó khăn của việc sử dụng thiết bị cũng được khảo sát và ghi nhận lại nhằm có những khắc phục, cải tiến để có thể hoàn thiện đề tài tốt hơn.
Cùng với đó, đề tài tham gia giới thiệu tại một số hội nghị, triển lãm như: Triển lãm Quốc tế Đổi mới Sáng tạo Việt Nam 2021 (VIIF 2021), STEM Tech Fair 2021 do American Center tổ chức,…
Hình 9: Giới thiệu tại VIIF 2021.
Hình 10: STEM Tech Fair 2021.
Ngoài ra, đề tài đã đăng kí thành công bản quyền phần mềm.
Thông tin
Đại diện nhóm tác giả: HUỲNH VIẾT THÁM
Địa chỉ: 115/7 Hưng Phú, P. 8, Q. 8, TP. HCM
Điện thoại: 0353062111
Email: hvtham@selab.hcmus.edu.vn