Xây dựng phương pháp giảng dạy bằng công nghệ thực tế ảo Virtual Reality (VR) cho sinh viên

1709 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BẰNG CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO VIRTUAL REALITY (VR) CHO SINH VIÊN Trần Nguyễn Tuyết Nhi Khoa Quản trị Du lịch – Nhà hàng – Khách sạn, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Bùi Trọng Tiến Bảo TÓM TẮT Các phương pháp giảng dạy hiện hành còn tồn tại nhiều thiếu sót đó chính là sự nhàm chán trong việc giảng dạy và lơ là trong cách tiếp thu của sinh viên do kiến thức quá khô khan. Công nghệ thực tế ảo sẽ giúp giải quyết những thiếu sót đó đồng thời mang lại hiểu quả giảng dạy cao hơn trong thời đại kỹ thuật công nghệ phát triển như hiện tại. Tuy nhiên để xây dựng nên một phương pháp giáo dục áp dụng công nghệ thực tế ảo thì cần có bốn điều kiện tiên quyết đó là không gian, thời gian, sức khỏe và nguồn lực. Từ khóa: Phương pháp giảng dạy, thực tế ảo. 1 LÝ DO NGHIÊN CỨU Phấn trắng bảng đen từ lâu đã là những vật dụng quen thuộc trong phương pháp giáo dục cổ điển. Mặc dù các phương pháp giáo dục truyền thống đó vẫn mang lại hiệu quả nhưng với lượng kiến thức ngày càng phức tạp về công nghệ kỹ thuật, triết lý nhân sinh loài người cũng cần phát triển phương pháp giáo dục vốn có của họ để bắt kịp với thời đại và đó chính là phương pháp giáo dục bằng công nghệ thực tế ảo Virtual Reality. Phương pháp giáo dục cũ khó đạt hiệu quả cao vì lý thuyết khô khan khiến cho sinh viên khó tiếp thu những kiến thức nhàm chán từ đó họ sẽ buồn ngủ và mong muốn nhanh chóng kết thúc buổi học. Sinh viên là những con người năng động tràn đầy sức sống tuổi trẻ, một phương pháp dạy học thú vị được vận động sẽ làm cho họ dễ tiếp thu kiến thức hơn từ đó họ sẽ giỏi hơn, thành thạo hơn. Phương pháp dạy học này sẽ mang lại danh tiếng cho nhà trường về một môi trường giáo dục hiện đại, tiên tiến thu hút nhiều sinh viên đến để học và trải nghiệm. Từ những vấn đề đã nêu và với mong ước áp dụng những khoa học kỹ thuật tiên tiến vào giáo dục cải thiện chất lượng đào tạo và khả năng của sinh viên để mang lại những trải nghiệm vô giá, quý báu cho những sinh viên sẽ và đang được học tập trong môi trường giáo dục. Đồng thời giúp những con người đó có cái nhìn tổng quát và chi tiết về bản chất và ý nghĩa mà công việc mình đang theo học mang lại. Tác giả nghiên cứu “xây dựng phương pháp giảng dạy bằng công nghệ thực tế ảo virtual reality (vr) cho sinh viên” nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và thúc đẩy sự hứng thú học tập cho sinh viên. 1710 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Công nghệ thực tế ảo và giả lập giác quan là gì? Thực tại ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa người dùng và máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tượng theo thời gian thực và tương tác với người dùng qua tổng hợp các kênh cảm giác. Đó là ngũ giác gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác và vị giác (Grigore và Coiffet, 1993). 2.2 Phương pháp giáo dục áp dụng công nghệ thực tế ảo Là phương pháp giảng dạy áp dụng công nghệ mô phỏng cảm giác, hình ảnh, âm thanh thông qua các thiết bị kết nối – kính VR, bộ tay cầm VR và những thiết bị VR khác. Ứng dụng thực tế ảo trong đào tạo,dạy nghề, huấn luyện với Giáo dục (AR education) là một đột phá về phương pháp giảng dạy, cách thức tiếp cận mới cho người học và người dạy, thay vì học chay, lý thuyết xuông sẽ chuyển sang học thực hành,trải nghiệm thực tế qua mô phỏng 3D, các phòng LAB, nên các bài học, kiến thức sẽ thực tế, chi tiết, nhanh hiểu, dễ nhớ thu hút người học, hiệu quả cao gấp nhiều lần so với cách cũ. Ví dụ như giáo viên sử dụng công nghệ VR để giải thích một số sự kiện lịch sử, các môn khoa học, sinh học. Việc biến bất kỳ sự kiện, kiến thức thụ động, nhàm chán trở thành sinh động, thú vị hơn hay thấy chúng hoạt động chi tiết thế nào Sinh viên có thể đi lang thang xung quanh bên trong một tế bào người hoặc nhìn thấy, tương tác với một thiên hà 3D. Ứng dụng thực tế ảo vào giáo dục có thể nói là một trong những nội dung đang chú ý và đúng chủ trương chính sách và yêu cầu thực tế của xã hội hiện nay là đổi mới phương pháp giáo dục bằng các công nghệ mới nhất để đáp ứng hướng phát triển của Giáo dục 4.0 tại Việt Nam trong thời gian tới. 3 CÁCH THỰC HIỆN VÀ GIẢI PHÁP TRONG VIỆC ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO VÀO GIÁO DỤC Nguyen (2015) nghiên cứu về “Tổng Quan Về Thực Tại Ảo - Virtual Reality” đưa ra ba mặt hạn chế của công nghệ thực tế ảo là “Các sản phẩm chưa hoàn thiện: Các sản phẩm hiện tại còn quá cồng kềnh cho người sử dụng.”, “Chưa xác định ảnh hưởng tới người dùng: Một số sản phẩm thiết bị VR gây cho người dùng cảm giác buồn nôn, chóng mặt”chính là hai mặt hạn chế về không gian và sức khỏe và “Giá thành sản phẩm cao.” là vấn đề của nguồn lực. Đây chính là những vấn đề cốt lõi gây khó khăn cho việc áp dụng công nghệ thực tế ảo vào giáo dục. Ngoài ra còn một vấn đề nữa mà bài luận văn đó chưa đề cập đó chính là thời gian thử nghiệm và xây dựng phần mềm. Từ đây ta có thể xác định để áp dụng những công nghệ tiên tiến như công nghệ thực tế ảo VR vào giảng dạy thì cần phải có bốn mặt tiên quyết không gian, thời gian, sức khỏe và nguồn lực. 3.1 Không gian Một bộ VR để vận hành trơn tru hạn chế xảy ra tai nạn cần phải có một không gian hoạt động tay chân thoải mái. Khoảng cách của mỗi người phải tối thiểu phải là 4 m2 (2 m x 2 m). Vậy giả sử phòng học rộng 10 m dài 20 m thì với mỗi 200 m2 có thể lắp 50 bộ VR cho 50 sinh viên. Tuy nhiên do cần không gian để di chuyển giữa các buồng VR và không gian cho máy móc hoạt động nên chỉ có thể sử dụng 160m2 tương ứng với 40 bộ VR cho sinh viên. Từ đây ta dựa vào nhu cầu học tập 1711 cũng như đặc trưng ngành nghề mà xây dựng số lượng buồng máy VR thích hợp. Về vấn đề không gian, chúng ta có thể giảm bớt những vấn đề về việc không gian quá nhỏ, dễ xảy ra tai nạn hay không gian quá rộng nhưng quá ít máy bằng cách tận dụng không gian phía trên và phía dưới một cách hiệu quả. Có thể xây dựng nhựng bộ máy chủ VR ở phía dưới chân hoặc trên đầu sinh viên để tận dụng tối đa không gian của một phòng học làm tăng không gian sử dụng của phòng học đồng thời cũng hạn chế tai nạn xảy ra. Bên cạnh việc sắp xếp phòng học hợp lý ta cũng có thể hạn chế va đập và tai nạn bằng cách thêm những vật lót vào tường, sàn, máy VR. 3.2 Thời gian Thời gian là yếu tố cần thiết khi suy xét việc áp dụng công nghệ VR vào giảng dạy. Việc mua các bộ máy VR tuy không tốn thời gian nhưng việc viết ra những chương trình thích hợp với chương trình đào tạo của nhà trường cần rất nhiều thời gian. Bên cạnh đó, trường Hutech lại có số lượng ngành nghề đa dạng, môn học đa ngành nên việc viết nên những chương trình phù hợp với từng ngành lại tốn thêm thời gian nữa. Giả sử, một chương trình giảng dạy dành riêng cho ngành y học (ngành mà hiện tại đã có nhiều chương trình học tập theo dạng VR) nhanh nhất cũng phải 3-6 tháng. Do đó, để có thể xây dựng được những chương trình dạy học chất lượng nhà trường phải xây dựng từ từ và hoàn thiện một cách chậm rãi mà chắc chắn thời gian có thể lên đến vài năm cho tới chục năm. Vì lý do này, việc đầu tư phát triển phương pháp giảng dạy VR cần phải lâu dài không thể bỏ dở giữa chừng. Nếu chỉ có một mình trường phát triển các chương trình giảng dạy VR thì quả thật là rất tốn thời gian. Tuy nhiên, nếu ta biết tận dụng những phần mềm có sẵn và biến tấu lập trình lại thì đó lại là chuyện khác. Việc hiệu chỉnh lại những chương trình hiện hành bằng các game engine (phần mềm được viết để thiết kế và phát triển video game) VR hợp pháp do các nhà phát triển game cung cấp hay bán bản quyền có thể hạn chế được lỗi cũng như giảm thời gian xây dựng một chương trình thiết kế mới. Ta có thể lấy Source 2 engine do công ty phát triển trò chơi điện tử và phân phối trực tuyến Valve có trự sở tại Mỹ thiết kế và sản xuất. Engine này đã tạo nên trò chơi thực tế ảo rất thành công tên “Half life alyx” với công nghệ VR hiện đại có thể tương tác với mọi vật thể bạn nhìn thấy từ quả bóng tennis cho tới cục phấn để viết bảng. 3.3 Sức khỏe Sức khỏe luôn là yếu tố cần thiết để làm bất kì việc gì. Việc sử dụng công nghệ thực tế ảo một thời gian dài có thể gây ảnh hưởng xấu đến cơ thể. Các ảnh hưởng chủ yếu đến từ việc sử dụng VR một thời gian dài là chóng mặt và mất phương hướng, động kinh, buồn nôn, mỏi mắt và gặp vấn đề khi tập trung. Tất cả những vấn đề này đến từ việc tiếp xúc với những hình ảnh VR liên tục một thời gian dài gây mỏi mắt và đau đầu. Tuy nhiên, không phải ai cũng sẽ bị những tình trạng đó, tùy vào cơ địa của mỗi người mà những triệu chứng đó có thể xuất hiện hoặc không, nhưng để đề phòng tốt nhất nên thực hiện những biện pháp an toàn khi sử dụng VR đó là không sử dụng liên tục VR quá một tiếng, cảm thấy khó chịu thì ngay lập tức ngưng sử dụng. Việc đảm bảo an toàn khi sử dụng công nghệ thực tế ảo là một vấn đề cần phải quan tâm. 1712 3.4 Nguồn lực Cuối cùng là yếu tố quan trọng nhất – nguồn lực. Nguồn lực, hay nói chính xác là tài chính và nhân lực là các yếu tố tiên quyết ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ thực tế ảo vào giảng dạy. Việc phát triển các chương trình VR, tìm kiếm những lập trình viên VR tài giỏi, cũng như xây dựng cơ sở hạ tầng dành cho việc học VR rất tốn kém. Trung bình một bộ VR có thể dùng trơn tru có giá là 20 triệu. Để xây dựng một phòng học VR rộng 200 m2 là 40 bộ VR tốn tối thiểu là 800 triệu. Chưa kể các khoản phí phát sinh về vấn đề lắp đặt, bảo trì, phát triển phần mềm, chương trình VR. Chính vì thế, việc áp dụng công nghệ thực tế ảo vào giảng dạy cần một nguồn lực rất lớn về tài chính và nhân lực. Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ thực tế ảo vào giảng dạy không phải là không thực hiện được. Đầu tiên là về vấn đề tài chính, để giải quyết vấn đề này thì việc nhận được sự hợp tác, hậu thuẫn và hỗ trợ của nhà nước và các tổ chức xã hội phi chính phủ là tốt nhất. Bên cạnh đó, việc kiếm những nhà đầu tư công nghệ thực tế ảo mong muốn quảng bá sản phẩm, phát triển công nghệ cũng không phải là một nước đi tồi. Tiếp theo là về nhân lực. Chúng ta là một tổ chức giáo dục với rất nhiều những con người hoài bão, có kỹ năng, có trình độ và yêu thích công nghệ đặc biệt là công nghệ thực tế ảo. Với chiến lược quảng bá tuyển người hợp lý thì việc tìm kiếm những nhân tài giúp phát triển ngành giáo dục bằng công nghệ thực tế ảo là hoàn toàn có thể xảy ra. Trên thực tế đã có nhiều tổ chức giáo dục, các trường đại học áp dụng công nghệ thực tế ảo vào giảng dạy có thể kể đến như Trường Đại học Quốc Tế Sài Gòn (SIU – Saigon International University) đã đưa công nghệ thực tế ảo vào trong hoạt động học tập và nghiên cứu của sinh viên tại câu lạc bộ Robotics của trường, Khoa Quốc tế - Đại học Quốc gia Hà Nội đã ra mắt các lớp "học thử đại học" bằng công nghệ thực tế ảo 360o Đó là những dẫn chứng chứng minh rằng việc áp dụng công nghệ thực tế ảo VR vào giảng dạy là hoàn toàn có thể và thực hiện được. 4 KẾT LUẬN Công nghệ thực tế ảo là một phương pháp giáo dục tiềm năng đã và đang được ứng dụng ở nhiều nơi. Tuy việc phát triển công nghệ thực tế ảo có thể gặp nhiều khó khăn về không gian, thời gian, sức khỏe, nguồn lực nhưng nếu áp dụng những biện pháp xử lý hợp lý thì phương pháp đó không phải là không thực hiện được. Việc áp dụng công nghệ thực tế ảo vào giảng dạy sẽ mở ra một thời đại mới của công nghệ. Tác giả mong rằng con người nơi thời đại đó sẽ tốt đẹp, tài giỏi bởi họ được phát triển bằng phương pháp giáo dục hiện đại như phương pháp giáo dục bằng công nghệ thực tế ảo. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Grigore B., Coiffet, P., (1993). La réalité virtuelle, NXB HERMES Science Publications. [2] Grigore B., Coiffet, P., (1994). Virtual reality technology, NXB John Wiley & Sons. [3] Vince, L., (1995). Virtual Reality Systems, NXB First Printing. [4] Kalawsky, R. S., (1993). The science of virtual reality and virtual environments, NXB Addison- Wesley. 1713 [5] Minh Hạnh (2018). Công nghệ thực tế ảo và xu hướng phát triển tại Việt Nam, https://laodong.vn/so-tay-kinh-te/cong-nghe-thuc-te-ao-va-xu-huong-phat-trien-tai-viet- nam-586167.ldo, truy cập ngày 9/5/2020. [6] Minh Tâm (2018). Tìm hiểu về thực tế ảo và những ứng dụng tuyệt vời trong cuộc sống, https://duhocinec.com/tim-hieu-ve-thuc-te-ao-va-nhung-ung-dung-tuyet-voi-trong-cuoc- song, ngày truy cập 9/5/2020. [7] Đức Hà (2108). Kính thực tế ảo ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của bạn như thế nào?, https://viettimes.vn/kinh-thuc-te-ao-anh-huong-xau-den-suc-khoe-cua-ban-nhu-the-nao- 166494.html , ngày truy cập 9/5/2020. [8] Trường Đại học Quốc tế Sài Gòn (2019). SIU đưa công nghệ thực tế ảo, in 3D vào giảng đường, vao-giang-duong/325/16980 , ngày truy cập 9/5/2020. [9] Trọng Đạt (2020). Trải nghiệm học online bằng công nghệ thực tế ảo https://vietnamnet.vn/vn/cong-nghe/ung-dung/trai-nghiem-hoc-online-bang-cong-nghe- thuc-te-ao-633736.html , ngày truy cập 9/5/2020. [10] Đinh Anh Tuấn (2017). Thực tế ảo cuộc cách mạng cho trình diễn thiết kế kiến trúc tương lai?,https://www.tapchikientruc.com.vn/chuyen-muc/thuc-te-ao-cuoc-cach-mang-cho-trinh- dien-thiet-ke-kien-truc-tuong-lai.html, ngày truy cập 9/5/2020. [11] Nguyễn Duy Chiến (2019). Merge Cube - Ứng dụng công nghệ tương tác thực tế ảo AR trong giáo dục, https://toanhocbactrungnam.vn/cong-nghe-day-hoc/merge-cube-ung-dung- cong-nghe-tuong-tac-thuc-te-ao-ar-trong-giao-duc-269.html, truy cập 11/5/2020. [12] Huệ Minh (2020). Công nghệ thực tế ảo: Xu thế trong lĩnh vực y khoa, https://suckhoedoisong.vn/cong-nghe-thuc-te-ao-xu-the-trong-linh-vuc-y-khoa- n173358.html , Ngày truy cập 11/5/2020. [13] Toan Dung (2018). Ứng dụng thực tế ảo, thực tế tăng cường VR, AR trong giáo dục ngày truy cập 12/5/2020. [14] Nguyễn Anh (2016). Sử dụng kính thực tế ảo có hại mắt không?, https://www.doisongphapluat.com/cong-nghe/su-dung-kinh-thuc-te-ao-co-hai-mat-khong- a174799.html, ngày truy cập 12/05/2020. [15] Kanzaki Nguyen (2015). “Tổng Quan Về Thực Tại Ảo - Virtual Reality”, https://www.stdio.vn/articles/tong-quan-ve-thuc-tai-ao-virtual-reality-236 [16] Đức Hà (2018). Kính thực tế ảo ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của bạn như thế nào?, https://viettimes.vn/kinh-thuc-te-ao-anh-huong-xau-den-suc-khoe-cua-ban-nhu-the-nao- 166494.html