Nghiên cứu việc sử dụng thực tế ảo trong học tập  

Khao khát học hỏi là mong muốn cơ bản của con người (Papert, 1994). Thật vậy, Papert gợi ý rằng bằng cách tạo bối cảnh và cung cấp một tình huống để học tập trong thế giới thực, sự hình thành nhận thức của cá nhân diễn ra dễ dàng hơn. Thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) mang đến một phong cách học tập từ xa nhưng gần nhất có thể với việc tham quan thực tế – với các kích thích thị giác chất lượng cao cho phép tiếp cận với các khái niệm, địa điểm và trải nghiệm theo cách chưa từng thấy. Thực tế ảo và thực tế tăng cường đã được triển khai trong môi trường giáo dục trong nhiều năm. Ngày càng có nhiều bằng chứng thực nghiệm chứng minh rằng những công cụ này hỗ trợ kết quả học tập của học sinh và nâng cao sự thích thú của người học trong các bối cảnh khác nhau và giữa các đối tượng khác nhau (Bower và cộng sự, 2014). Markowitz và cộng sự (2018) gợi ý rằng trải nghiệm ảo được củng cố bởi hai khái niệm: đắm chìm và hiện diện. Sự chìm đắm đề cập đến mức độ tương đồng của công nghệ với các hành động và chuyển động trong không gian ảo. Trong khi đó, sự hiện diện là cảm giác tâm lý về việc “có mặt ở đó” (Heeter, 1992; Slater và Wilbur, 1997).

Thật vậy, cùng với việc công nghệ thực tế ảo phát triển nhanh chóng và các ứng dụng của nó ngày càng mở rộng, Allcoat và von Mühlenen (2018) đã phác thảo chính xác lý do tại sao học nâng cao với thực tế ảo và thực tế tăng cường có thể trở nên không thể thay thế trong lớp học. Ví dụ, họ chỉ ra rằng bằng cách trình bày những môi trường ở định dạng 3D hoặc bằng cách chèn âm thanh, hình ảnh và thậm chí là phản hồi xúc giác trong thế giới 360 độ, học sinh có thể hưởng lợi từ việc học theo nhiều phương thức. Ví dụ: học sinh có trải nghiệm học nâng cao với thực tế ảo có thể tham gia vào bất kỳ bối cảnh cụ thể nào bằng thị giác, thính giác, và tiếp theo là tham gia về mặt cảm xúc và xã hội. Đặc biệt, điều này có thể thấy rõ đối với người học khi sử dụng thực tế ảo với các khái niệm hầu như không thể tiếp cận được. Như Dragani (2019) giải thích, công nghệ thực tế ảo có thể là một công cụ thay đổi cuộc chơi cho những học sinh cần được đào tạo trong một lĩnh vực nguy hiểm, không thực tế hoặc không thể mô phỏng trong cuộc sống thực. Hơn nữa, việc trình bày tài liệu học tập dưới dạng 3D có thể đặc biệt có lợi cho việc giảng dạy các môn học yêu cầu phải trực quan hóa các tài liệu học tập, ví dụ trong các môn như hóa học và sinh học.

Hơn nữa, từ tháp lý thuyết học tập của Edgar Dale, chúng ta biết rằng khi học sinh trải nghiệm điều gì đó – dù là mô phỏng hay thực tế – khả năng lưu giữ, tái tạo và áp dụng việc học này của họ được cải thiện đáng kể. Thật vậy, nếu người học đắm chìm trong một bối cảnh, một tình huống hoặc được cung cấp một trải nghiệm gia tăng để nắm giữ và vận dụng kiến thức, lý thuyết của Dale sẽ gợi ý rằng việc nhớ lại, ứng dụng và kể cả việc sáng tạo thông tin của họ có thể được củng cố và hỗ trợ, từ đó dẫn đến các kết nối theo chủ đề được phát triển dễ dàng hơn và với kết quả lâu dài hơn.

Woolfolk và cộng sự (2008) phát biểu rằng việc học diễn ra khi trải nghiệm gây ra sự thay đổi tương đối lâu dài trong kiến thức hoặc hành vi của một cá nhân và vô số nhà nghiên cứu ủng hộ khái niệm rằng học nâng cao với công nghệ có thể giúp học sinh “học và xây dựng kiến thức mới” (Sutherland và cộng sự, 2009) . Hơn nữa, Huang và cộng sự (2019) giải thích rằng việc giảng dạy dựa trên công nghệ thực tế ảo có thể giúp cải thiện kết quả học tập của học sinh trong các môn học và ngữ cảnh khác nhau, theo như bằng chứng phân tích tổng hợp do Merchant và cộng sự (2014) thực hiện. Công nghệ thực tế ảo tạo điều kiện thuận lợi cho sự hiện diện trong không gian, đó là trải nghiệm chủ quan về sự có mặt thực tế trong một môi trường ảo. Khi người dùng phân bổ sự chú ý của họ vào thông tin trong không gian từ môi trường trung gian, họ tạo ra một đại diện tinh thần của môi trường (Schubert, 2009) và do đó tạo ra một ký ức mãnh liệt hơn và thậm chí có thể kéo dài. Ngoài ra, một khi người học bắt đầu coi môi trường ảo như một thế giới vật chất, họ bắt đầu trải nghiệm cảm giác hiện diện có liên quan tích cực đến việc thưởng thức công cụ thực tế ảo (Kim, K. và cộng sự, 2015).

Việc có sẵn nhiều công cụ học tập khác nhau trong một lớp học là cực kỳ quan trọng để duy trì sự quan tâm của học sinh và tích cực thu hút một tập hợp đa dạng các phong cách học tập được ưu tiên ở bất kỳ nhóm học sinh nào. Như Allcoat và von Mühlenen (2018) đề xuất, học thực tế ảo và thực tế tăng cường cung cấp một nền tảng học tập đa dạng, tương tác và rõ ràng, thu hút các thói quen và sở thích học tập khác nhau. Nền tảng có thể thêm, quản lý và kiểm soát các nội dung đa dạng của ClassVR cung cấp cho giáo viên một hệ thống linh hoạt để có thể thay đổi nội dung hiển thị và nội dung tương tác với học sinh chỉ bằng một cú nhấp chuột. Nội dung này có thể ở dạng hình ảnh 360 độ, video 360 độ hoặc tương tác với các mô hình 3D thông qua việc sử dụng ARCube.

Học tập

Các công cụ thực tế ảo đã được chứng minh không chỉ là công cụ hỗ trợ trực quan mới lạ cho giáo dục – chúng là những công cụ học tập quyền năng. Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ ghi nhớ tăng lên khi học sinh, sinh viên hoặc thực tập sinh sử dụng thực tế ảo để đắm mình trong một bài học hoặc tình huống. Trong cuộc điều tra của Dragani (2019) về lý do tại sao học qua môi trường ảo lại hiệu quả, cô ấy phát hiện ra rằng một nghiên cứu của Đại học Maryland cho thấy tỷ lệ nhớ chính xác trung bình với kính thực tế ảo cá nhân đạt đến 90% so với 78% khi học với máy tính để bàn. Cô ấy cũng giải thích vì sao ở Bắc Kinh, những học sinh được học với thực tế ảo đạt điểm trung bình 93 trong bài kiểm tra cuối khóa, tăng 20 điểm phần trăm so với những học sinh học theo phương pháp truyền thống trên lớp.

Việc có sẵn một loạt các nghiên cứu để phân tích và đánh giá đang ngày càng trở nên phổ biến hơn; tuy nhiên, Markowitz và cộng sự (2018) phát biểu rằng mối liên hệ giữa thực tế ảo và giáo dục có thể chưa phát triển do những thách thức liên quan đến việc sử dụng công nghệ ảo để tạo điều kiện cho việc học gồm: chi phí, khả năng sử dụng và nỗi sợ hãi (hoặc thiếu kỹ năng cơ bản) từ nhân viên. Đây là điều thực sự quan trọng cần lưu ý, vì ClassVR giải quyết được ba vấn đề này với chi phí phù hợp, nội dung được tạo sẵn và tải sẵn, giao diện đơn giản và sẵn sàng sử dụng, cũng như đào tạo nhân viên toàn diện và phát triển chuyên môn trực tuyến.

Markowitz và cộng sự (2018) tiếp tục khám phá hai nghiên cứu toàn diện mà họ đã thực hiện; trong cả hai nghiên cứu, có một mối quan hệ tích cực giữa sử dụng thực tế ảo trong học tập với sự cải thiện kết quả. Nghiên cứu đầu tiên của họ cho thấy rằng việc sử dụng thiết bị ngoài giờ có thể giúp hỗ trợ thu thập kiến thức một cách ổn định – trong đó học sinh có thể nhớ lại thông tin trong nhiều tuần sau trải nghiệm thực tế ảo.

Ngoài ra, Allcoat và Mühlenen (2018) còn thực hiện các bài kiểm tra để so sánh tác động của học nâng cao qua thực tế ảo, khi so sánh với phương pháp học truyền thống, học qua sách giáo khoa và qua video. Hình một dưới đây cho thấy tác động được cải thiện về mặt kết quả từ học qua thực tế ảo và sự tiến bộ rõ ràng ở nhóm học sinh được lấy mẫu này. Học sinh đã tiến bộ hơn và đạt điểm cao hơn khi học với thực tế ảo; mức độ tự tin do các em tự báo cáo cũng thể hiện sự cải thiện lớn nhất và điểm tổng thể cao nhất. Điều này có lẽ một phần là do người dùng có được trải nghiệm đầy đủ hơn từ các phương pháp học tập đó (Dragani, 2019).

Bảng 1. Số người tham gia (N), điểm kiến thức (phần trăm làm đúng) và xếp hạng độ tin cậy (1–5) trước và sau thử nghiệm riêng biệt cho ba điều kiện học tập.

Hơn nữa, từ nhiều nguồn (Scott, 2018; Allcoat và Mühlenen, 2018) cho thấy học qua thực tế ảo được phát hiện là có tác động đáng kể và tích cực đến tâm trạng của học sinh và người học, trong khi nhiều phương tiện học tập khác được chứng minh là không tạo hứng thú hoặc thất bại trong việc giữ chân người học - như hình hai dưới đây (Allcoat và Mühlenen, 2018).

Bảng 2. Số lượng người tham gia đã trả lời phản hồi định tính theo các nhóm: phản hồi tích cực, tiêu cực và trung tính.

Kết quả

Kết quả chúng tôi thu được về việc sử dụng ClassVR rất tuyệt vời. Các giáo viên từ khắp nơi trên thế giới đã chia sẻ những phản hồi chân thực của họ với chúng tôi và giải thích rằng trong các môn học khác nhau, họ đã thấy hiểu biết của học sinh được cải thiện, tập trung cao độ hơn, lấy lại sự nhiệt tình trong học tập và chất lượng phản hồi cùng tương tác tốt hơn. Mô hình SAMR dưới đây cho thấy, khi học sinh sử dụng ảnh 360 độ, video và học nhập vai, họ có thể chuyển đổi cách học của mình và đối chiếu với thang đo nhận thức của Bloom, họ có thể tạo ra các ý tưởng và khái niệm mới thông qua các trải nghiệm học tập.

Một lý do khác giúp cải thiện kết quả và gia tăng sự tiến bộ có thể là do phản hồi có cảm xúc tích cực của nhiều người dùng đối với học qua thực tế ảo. Scott (2018) nói rằng các nhà nghiên cứu nhận thấy những cảm xúc tích cực được đánh giá cao hơn từ nhóm có trải nghiệm học qua thực tế ảo so với nhóm học theo sách giáo khoa hoặc dựa trên video. Học sinh được học qua thực tế ảo cũng thể hiện tốt hơn so với học sinh học qua video, cho thấy tương tác tích cực với môi trường thực tế ảo đã giúp cải thiện việc học, như được chỉ ra trong hình 3 bên dưới (Allcoat và Mühlenen, 2018).

Nhiều trường sử dụng ClassVR của chúng tôi nhận thấy kết quả được cải thiện, chẳng hạn như việc gia tăng sự bền bỉ và khả năng trả lời các câu hỏi mở (ClassVR, 2018, tr.20), cũng như tầm hiểu biết hiện tại của người học trải rộng hơn, thể hiện qua các bức vẽ do học sinh tái hiện lại những gì các em cảm nhận được khi đắm mình vào thực tế ảo (ClassVR, 2018, tr.25). Hơn nữa, khả năng sáng tạo, chỉnh sửa và sau đó trình bày quá trình học của các em theo một cách hoàn toàn khác biệt và năng động (ClassVR, 2018, tr. và tr.26) đã cung cấp một nền tảng đáng nhớ và hấp dẫn hơn để việc học diễn ra. Thông qua tài liệu 30 Cách Sáng tạo để Sử dụng ClassVR, chúng tôi thấy các giáo viên báo cáo rằng học sinh đã hiểu rõ hơn về các khái niệm lịch sử, cũng như có thể thấy bối cảnh và lối sống trong nhiều sự kiện lịch sử diễn ra. Thông qua việc sử dụng các mô hình 3D và thực tế tăng cường, giáo viên cũng đã giải thích sự hiểu biết của học sinh đối với các đồ tạo tác lịch sử khác nhau đã được cải thiện đáng kể như thế nào (ClassVR, 2018, tr.10 & tr.16).

Các bối cảnh khác

Một bối cảnh học tập khác trong đó thực tế ảo đã trở thành vật cố định quan trọng, đó là lĩnh vực dịch vụ khẩn cấp. Bằng cách cung cấp các tình huống khủng hoảng, hoàn toàn nhập vai để đào tạo nhân viên cứu hộ, cũng như sử dụng các tài nguyên này như một công cụ để hướng dẫn nhân viên qua những nơi khó tiếp cận, Cakiroglu và Gokoglu (2019) gợi ý rằng sử dụng thực tế ảo để đào tạo hành vi đã mang lại hiệu quả đáng kể giúp nâng cao kỹ năng về an toàn phòng cháy chữa cháy. Thật vậy, nghiên cứu của họ cho thấy, khi thực hiện khóa huấn luyện an toàn cháy nổ với người học, hầu hết họ có thể áp dụng các kỹ năng ứng xử của mình sang môi trường thực tế. Nghiên cứu này nhấn mạnh tác động mà học nâng cao với thực tế ảo có thể mang lại, và củng cố tháp lý thuyết học tập về việc mô phỏng môi trường thực tế có thể có ảnh hưởng đến mức nào trong việc điều chỉnh kết quả theo những cách mà các phương tiện khác không thể làm được.

Thực tế tăng cường và khái niệm 3D

Yip và cộng sự (2018) đã thực hiện một nghiên cứu, trong đó so sánh trải nghiệm học tập giữa một nhóm học sinh không sử dụng thực tế tăng cường được kiểm soát và một nhóm khác học nâng cao với thực tế tăng cường. Phát hiện của họ cho thấy rằng thực tế tăng cường có thể truyền tải kiến thức cơ bản tốt hơn, ngay cả đối với các vấn đề có độ phức tạp cao hơn. Một phần là do các khái niệm 3D được tạo ra dễ hiểu hơn để giúp xử lý và nắm bắt khi hiển thị qua phương tiện 3D và khi được thao tác và điều tra. Ví dụ: khi sử dụng nhiều mô hình 3D với ClassVR, học sinh có thể khám phá những mô hình này một cách chi tiết thông qua việc sử dụng ARCube để tăng cường kết nối không gian giữa mô hình và tầm ngắm của các em. Ngoài ra, học sinh cũng có thể xem rất nhiều mô hình khác liên kết với nhau theo vấn đề hoặc chủ đề, hoặc có thể xem các mô hình tách rời, cụ thể và riêng biệt – đôi khi là các đối tượng mà thông thường không thể tiếp cập được trong lớp học.

Allcoat và Mühlenen (2018) gợi ý rằng, học nâng cao với thực tế tăng cường sẽ có lợi cho học sinh với điều kiện người dùng đã quen với thiết bị thực tế tăng cường và hiểu cách thức hoạt động của giao diện và phần cứng. Thật vậy, nó chuyển người học từ cấp thấp hơn trong thang đo nhận thức Bloom (1956) sang có thể 'tạo ra' những ý tưởng mới và tạo các kết nối theo chủ đề dễ dàng hơn. Andrew (2019) giải thích rằng bởi vì thực tế tăng cường thúc đẩy mức độ chú ý cao của thị giác trên não (gần gấp đôi so với các tác vụ không được hỗ trợ bởi thực tế tăng cường), nên sự chắc chắn của việc “ghi nhớ” và “hiểu biết” được cải thiện đáng kể. Với kiến thức đã hình thành, người học sau đó có thể tham gia vào các kỹ năng tư duy bậc cao với ít thử thách hơn về nhận thức, vì họ có thể sử dụng nền tảng kiến thức chắc chắn đã có để tư duy phản biện tốt hơn.

Ngoài ra, Andrew (2019) thảo luận về cách thức, theo thuật ngữ thần kinh, nếu bất kỳ hình thức học tập nào có hiệu quả, nó cần được mã hóa vào bộ nhớ dài hạn; nếu không, nó sẽ có rất ít tác động đến bất kỳ hành vi nào trong tương lai của chúng ta. Cô ấy nói nghiên cứu chắc chắn cho thấy trải nghiệm thực tế tăng cường hấp dẫn và đáng nhớ hơn đáng kể so với trải nghiệm không được hỗ trợ bởi thực tế tăng cường, mang lại cơ hội lớn cho các thương hiệu dẫn đầu trong việc tận dụng công nghệ. Đây là nơi mà chúng tôi, ClassVR, dẫn đầu với việc tích hợp nội dung phù hợp chương trình giảng dạy và nâng cao tương tác thông qua ứng dụng ARC (lớp học thực tế tăng cường) của chúng tôi. Ứng dụng này được cài đặt vào phần sụn của thiết bị và cho phép học sinh di chuyển và thao tác với những trải nghiệm thực tế tăng cường chuyển động và sống động này.

Thuyết kiến tạo xã hội

Để mở rộng và phát triển khả năng tương tác của trẻ với công nghệ từ cấp độ bề mặt lên cấp độ sâu hơn, cần lồng ghép và lập kế hoạch xuyên suốt cho những bài nói có mục đích và hiệu quả (Beauchamp, 2012). Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của thuyết kiến tạo xã hội (Vygotsky, 1978) trong khoa học máy tính, giúp thúc đẩy khả năng tương tác sâu hơn, vì trẻ em có thể đánh giá và mở rộng kiến thức của mình (Hargreaves và cộng sự, 2003) thông qua trò chuyện có chủ đích và theo chủ đề cụ thể. Với việc học qua thực tế ảo, học sinh sẽ bị thu hút và hào hứng bởi phương tiện học tập và khi đến lúc, sẽ có nhiều khả năng học sinh nói về trải nghiệm và những điều khác nhau mà các em đã nghe thấy, nhìn thấy và nhận thức được. Do đó, học qua thực tế ảo có thể là một công cụ quan trọng trong việc tạo điều kiện cho thuyết kiến tạo xã hội có hiệu quả và được phổ biến rộng rãi.

Tóm tắt / Kết luận

Allcoat và Mühlenen (2018) và Markowitz và cộng sự (2018) đồng ý rằng học qua thực tế ảo và thực tế tăng cường nói chung dường như có khả năng nâng cao, hỗ trợ và làm phong phú thêm cách học truyền thống, học qua sách giáo khoa, đồng thời cải thiện tâm trạng và sự tham gia của học sinh. Những lợi ích này có thể có tác động lâu dài hơn đến việc học, thấy được qua những cải thiện trải nghiệm học tập và sự tăng cường khả năng ghi nhớ kiến thức, cũng như khả năng phân tích và áp dụng những hiểu biết mới nhờ những trải nghiệm phong phú, chất lượng cao. Thêm vào đó, Scott (2018) tuyên bố rằng kính thực tế ảo cá nhân là hình thức học tập kích thích nhất, dựa trên nghiên cứu tại Đại học Warwick. ClassVR hy vọng có thể góp phần chứng minh điều này thông qua việc đem đến trải nghiệm học qua thực tế ảo và thực tế tăng cường có thể điều chỉnh được để phù hợp với các lĩnh vực học tập độc đáo, cụ thể và nhắm đến mục tiêu. Ngoài ra, việc có thể kiểm soát, quản lý và điều hướng sự chú ý của học sinh trong khi đắm mình trong trải nghiệm có nghĩa là cổng thông tin trực tuyến ClassVR có thể giúp giáo viên tập trung đặc biệt vào các lĩnh vực đáp ứng nhu cầu của học sinh.