Học sinh sáng tạo hệ thống giáo dục thực tế ảo

Nhằm hỗ trợ hoạt động đổi mới dạy học Chương trình GDPT 2018, hai học sinh Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn (Quảng Trị) đã thiết kế phần mềm thực tế ảo để mang lại trải nghiệm mới và kích thích hứng thú cho người học.

Làm thí nghiệm trong phòng thực hành ảo

Qua nhiều tháng nghiên cứu, phát triển dự án, Lê Đức Lưu và Nguyễn Ngọc Anh Tuấn lớp 12 Tin, Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn đã hoàn thiện mô hình phòng thí nghiệm ảo trên môi trường 3D và công nghệ thực tế ảo (VR), với tên gọi “eLab - Hệ thống thực tế ảo hỗ trợ đổi mới dạy - học Chương trình GDPT 2018”. Sau đó, hai học sinh này đã đưa sản phẩm của mình tham dự cuộc thi Khoa học kỹ thuật do Sở GD&ĐT Quảng Trị tổ chức, được đánh giá cao và giành giải cao nhất.

Đây là một phần mềm thực tế ảo với nội dung được xây dựng sát với Chương trình GDPT 2018, đem lại các trải nghiệm mới mẻ, lý thú, kích thích sự hứng thú nhằm nâng cao chất lượng tiếp thu, khả năng ứng dụng kiến thức cho học sinh, đồng thời tiết kiệm được chi phí đắt đỏ từ việc xây dựng, bảo trì ở thế giới thực.

Theo Nguyễn Ngọc Anh Tuấn, với Chương trình GDPT 2018, nhiều học sinh vẫn cảm thấy áp lực, thiếu hứng thú trong học tập. Một trong những nguyên nhân gây thiếu hứng thú trong việc học là do thiếu các công cụ trực quan, sinh động phù hợp với sở thích và tâm lý của giới trẻ.

Thậm chí, ở một số cơ sở giáo dục còn thiếu điều kiện cơ sở vật chất, dụng cụ thực hành, thí nghiệm, chưa đủ đồng bộ đáp ứng việc giảng dạy theo Chương trình GDPT 2018 bởi chi phí để xây dựng, trang bị, vận hành và bảo trì các phòng thí nghiệm hay tổ chức các hoạt động trải nghiệm cho học sinh là rất tốn kém. Đó cũng là lý do để Lưu và Tuấn đào sâu suy nghĩ, tìm tòi, phát triển sản phẩm.

Lê Đức Lưu, trưởng nhóm nghiên cứu dự án cho biết, hệ thống phần mềm được xây dựng với các chức năng nổi bật: Quan sát và tương tác được với đại lượng vô hình (vector lực, các loại chất...); tương tác với vật thể ở các cấp độ tế bào, phân tử, nguyên tử; thực hiện được các thí nghiệm nguy hiểm hoặc các vật thể không thể tái tạo được với điều kiện lớp học phổ thông; tích hợp gia sư ảo trí tuệ nhân tạo để thực hiện giảng bài và hỏi đáp với học sinh bằng giọng nói.

Lê Đức Lưu và Nguyễn Ngọc Anh Tuấn đã hoàn thiện hệ thống giáo dục thực tế ảo hỗ trợ dạy học.

Đặc biệt, dự án đã xây dựng quy trình và lập trình một bộ công cụ để tự động tạo ra một bài học hoàn chỉnh từ các nội dung khai thác, thiết kế từ Chương trình GDPT 2018.

Theo đó, eLab mô phỏng lại các phòng thí nghiệm, phòng học phù hợp với các môn học trên môi trường 3D và công nghệ thực tế ảo (VR). Người dùng có thể di chuyển, quan sát, thao tác, thực hành thí nghiệm... với những trải nghiệm sát với thực tế, thể hiện các yếu tố không thể quan sát trong thế giới thực.

Đức Lưu cho hay, khi người dùng đeo kính vào sẽ đưa đến một phòng thí nghiệm ảo. Trong phòng thí nghiệm ảo đó, sẽ biểu diễn các thí nghiệm hóa học, hiện tượng vật lý hay các hiện tượng sinh học bên trong các tế bào…

Dự án “eLab - Hệ thống giáo dục thực tế ảo hỗ trợ đổi mới dạy học Chương trình giáo dục phổ thông 2018” được trao giải Nhất tại cuộc thi KHKT cấp tỉnh.

Hướng tới xây dựng mô hình cho nhiều môn học

Giải thích thêm về dự án, thầy giáo Hồ Văn Lâm - Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn cho biết, mục tiêu của việc xây dựng hệ thống giáo dục thực tế ảo là để thay cho việc phải làm ngoài thực tế. Đây là hệ thống nhằm mục đích hỗ trợ việc dạy học theo Chương trình GDPT 2018.

“Khác với các công cụ dạy học trước đây như hình ảnh, âm thanh, video thì được thiết kế cố định cho từng thí nghiệm, hay từng bài học cụ thể. Còn phương pháp này, các em xây dựng hệ thống mà khi bước vào đó, người dùng cảm giác như đang vào một phòng thực hành. Người dùng có thể tự tay lấy các dụng cụ, hóa chất để thực hiện các phản ứng, thao tác, cảm giác như đang trong thực tế. Đây cũng là điểm đặc biệt của phần mềm thực tế ảo”, thầy Hồ Văn Lâm cho hay.

Đức Lưu giải thích, trước mắt, hệ thống chỉ tập trung vào 3 môn học có nhiều yếu tố cần sự “trực quan hóa” là Lý, Hóa, Sinh. Mục tiêu dài hạn sẽ xây dựng mô hình cho tất cả các môn học theo Chương trình GDPT 2018 mà cần đến công cụ thực tế ảo để biểu diễn. “Chúng em đang nỗ lực hoàn thiện dần sản phẩm với mục tiêu hoàn thành tất cả các môn học, trong đó có các môn xã hội”.

Trong quá trình phát triển dự án, thầy giáo Hồ Văn Lâm là người luôn tích cực hỗ trợ, hướng dẫn, định hướng phát triển đề tài cho nhóm học sinh ham sáng tạo của mình. “Thầy Lâm góp ý những điểm nào cần chỉnh sửa, điểm nào cần phát triển. Từ đó, sẽ suy nghĩ, điều chỉnh bổ sung rồi hoàn thiện cho phù hợp”, Anh Tuấn chia sẻ.

Theo nhóm nghiên cứu dự án, eLab được coi là ứng dụng đầu tiên hỗ trợ sát cho việc dạy học theo Chương trình GDPT 2018.

Với hệ thống này, nhóm đưa vào các chức năng để cải thiện tối đa chất lượng dạy và học bằng cách thêm vào chức năng gia sư ảo, ứng dụng trí tuệ nhân tạo. Học sinh có thể trực tiếp hỏi đáp trong đó, trí tuệ nhân tạo sẽ trả lời bằng giọng đọc AI.

Không chỉ giúp cho học sinh có thể quan sát trực quan, hoặc dừng lại ở phòng thí nghiệm ban đầu mà hệ thống này còn hỗ trợ thực hiện các thí nghiệm, phản ứng nguy hiểm. Học sinh sẽ được đặt trực tiếp vào trường hợp ứng xử trong thực tế. Nếu xảy ra các trường hợp ngoài ý muốn (cháy nổ, rò rỉ chất độc hại), hệ thống sẽ trực tiếp hướng dẫn học sinh xử lý các tình huống.