Skkn cấp tỉnh Ứng dụng công nghệ thực tế Ảo tăng cường (ar) trong dạy học chủ Đề tế bào nhân thực (sinh học 10) nhằm nâng cao năng lực tự học của học sinh

Nổi bật trong số đó là công nghệ thực tế ảo tăng cường AR với nhiều tính năng ưu việt đã chứng tỏ được sức mạnh của mình khi ứng dụng rộng rãi trong giáo dục để giúp phát triển NLTH cho

PHẦN I MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Xuất phát từ xu thế đổi mới giáo dục

Nghị quyết 29- NQ/TW ngày 04/11/2013 của Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã đề ra giải pháp đáp ứng yêu cầu dạy – học theo định hướng phát triển năng lực học sinh là: “Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển nang lực Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông vào dạy và học”

Chỉ thị số 16/CT -TTg của Thủ tướng chính phủ, ngày 04/5/2017 đã đưa ra giải pháp về mặt giáo dục: “…Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật, ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông” Theo đó, hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ AR trong giáo dục là xu thế phát triển hiện nay, cần được quan tâm hơn nữa trong bối cảnh giáo dục tại Việt Nam

1.2 Xuất phát từ hiệu quả ứng dụng công nghệ thực tế ảo (AR) trong dạy học theo định hướng phát triển NL tự học cho học sinh

Trong thời đại kỉ nguyên số hiện nay, việc áp dụng công nghệ vào giáo dục không chỉ là sự cần thiết mà còn là một xu hướng không thể phủ nhận Nổi bật trong số đó là công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) với nhiều tính năng ưu việt

đã chứng tỏ được sức mạnh của mình khi ứng dụng rộng rãi trong giáo dục để giúp phát triển NLTH cho học sinh

Trong môi trường giáo dục, NLTH giúp học sinh trở nên độc lập và có khả năng học tập suốt đời Nó cũng giúp học sinh phát triển các kĩ năng cần thiết để giải quyết vấn đề, tìm kiếm thông tin, đánh giá thông tin và áp dụng kiến thức vào thực tế Vậy nên phát triển NLTH cho học sinh là một trong những mục tiêu giáo dục chính của nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có cả Việt Nam

Ứng dụng AR trong dạy học là phương pháp giảng dạy đột phá về cách thức truyền đạt kiến thức thông qua hình ảnh và âm thanh 3D trong thế giới thực thay vì các phương pháp dạy lý thuyết cũ Nhờ đó mà mỗi tiết học đều trở lên thú

vị hơn, sinh động và hiệu quả hơn Công nghệ AR đem đến những trải nghiệm

mới mẻ giúp người học tiếp thu kiến thức nhanh hơn, ghi nhớ lâu hơn và nâng cao kết quả học tập, tuy nhiên sự tiếp cận và ứng dụng công nghệ AR vào dạy - học của GV và HS hiện nay còn quá ít ở các trường THPT

1.3 Xuất phát từ đặc điểm môn Sinh học và nội dung chủ đề tế bào nhân thực

Sinh học là môn khoa học thực nghiệm cơ bản và có sự gắn bó chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm Nếu học sinh không có hứng thú học môn Sinh học thì sẽ cảm thấy nó rất khô khan và nhàm chán, chính vì thế mà học sinh cũng ngại tìm hiểu, tự học Kiến thức chủ đề tế bào nhân thực đề cập đến cấu trúc và chức năng của các bào quan và mối liên hệ giữa chúng trong tế bào, sự trừu tượng

về mặt cấu trúc và cách sắp xếp các bào quan làm cho HS khó hình dung và tưởng tượng nếu chỉ quan sát các hình ảnh trong SGK Vậy nên việc áp dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) làm cho sinh học trở nên gần gũi và sinh động, nâng cao sự hứng thú, tích cực trong việc tìm hiểu và tự học của học sinh đối với môn Sinh học, đặc biệt trong chủ đề tế bào nhân thực

Từ những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm “Ứng

dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) trong dạy học chủ đề tế bào nhân thực (Sinh học 10) nhằm nâng cao năng lực tự học của học sinh”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng qui trình sử dụng sản phẩm công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) và sử dụng sản phẩm AR nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học chủ đề tế bào nhân thực - Sinh học 10

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Qui trình sử dụng sản phẩm công nghệ thực tế ảo tăng

cường (AR) và sử dụng sản phẩm AR trong dạy học chủ đề tế bào nhân thực - Sinh học 10

- Khách thể nghiên cứu: Học sinh lớp 10 THPT

4 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu qui trình sử dụng sản phẩm công nghệ thực tế

ảo tăng cường (AR) và sử dụng sản phẩm AR trong dạy học chủ đề tế bào nhân thực - Sinh học 10 nhằm nâng cao chất lượng dạy học

5 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được qui trình sử dụng sản phẩm công nghệ thực tế ảo tăng

cường (AR) và sử dụng sản phẩm AR trong dạy học chủ đề tế bào nhân thực - Sinh học 10 sẽ nâng cao năng lực tự học của HS

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về rèn luyện và phát triển năng lực tự học cho HS

trong dạy học

- Điều tra về thực trạng sử dụng công nghệ thực tế áo tăng cường (AR) của GV

và HS trong dạy học ở một số trường THPT trên địa bàn Huyện Nghi Lộc

- Phân tích nội dung kiến thức chủ đề tế bào nhân thực - Sinh học 10 làm cơ sở để

sử dụng sản phẩm công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR)

- Tìm hiểu, nghiên cứu về công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) và các phần

mềm thích hợp để tạo sản phẩm AR

- Xây dựng bộ tiêu chí để đánh giá năng lực tự học của HS trong dạy học chủ đề

tế bào nhân thực - Sinh học 10

7 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp quan sát và điều tra

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

8 Dự kiến đóng góp của đề tài

- Góp phần hệ thống hóa cơ sở lí luận và thực tiễn về việc phát huy năng lực tự

học cho học sinh trong quá trình dạy học

- Xây dựng được qui trình sử dụng sản phẩm công nghệ thực tế ảo tăng cường

(AR) trong dạy học chủ đề tế bào nhân thực - Sinh học 10

- Sử dụng sản phẩm công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) trong dạy học chủ đề

tế bào nhân thực - Sinh học 10 để nâng cao chất lượng dạy học

PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

I CƠ SỞ LÍ LUẬN

1 Công nghệ thực tế ảo tăng cường trong giáo dục

Thực tế ảo tăng cường tên tiếng Anh là “Augmented Reality” viết tắt là AR

là hình thức kết hợp giữa thế giới thực và nội dung ảo thông qua thiết bị điện tử Việc sử dụng AR trong dạy học hoàn toàn là một cuộc cách mạng trong lĩnh vực giáo dục, AR giúp thay đổi hoàn toàn cách học tập truyền thống và đưa đến một trải nghiệm học tập mới mẻ và đầy cảm hứng

AR cho phép chúng ta có thể nhìn thấy môi trường thế giới ảo qua nhiều góc độ với mức độ chân thật cao nhất AR có thể định nghĩa bởi hệ thống kết hợp giữa ba tính năng cơ bản như: Sự kết hợp giữa thế giới thực và ảo, tương tác trong thời gian thực và đăng kí 3D chính xác của các vật thể ảo và thực

AR cũng là một công cụ mạnh mẽ giúp học sinh tạo nên sự tò mò và kích thích, khơi gợi sự sáng tạo và khả năng tư duy phản biện, đồng thời cải thiện kĩ năng học tập và kĩ năng thực tiễn

AR hoạt động dựa trên quá trình gồm hai bước chính Bước một là xác định trạng thái hiện tại của thế giới vật lí và thế giới ảo Bước hai là hiển thị thế giới

ảo đã đăng kí với thế giới thực, khiến người trải nghiệm cảm thấy thế giới ảo là một phần của thế giới vật lí

Trong giáo dục, AR thường được ứng dụng trong quá trình dạy học nhằm giúp học sinh khám phá kiến thức, tăng cường trí tưởng tượng không gian, gia tăng sự tập trung và nâng cao NLTH của học sinh đối với môn học Trong dạy học Sinh học AR có nhiều ứng dụng đối với việc tạo môi trường học tập thú vị Tuy nhiên hiện nay AR lại chưa thực sự phổ biến

Đối với môn Sinh học ứng dụng AR là một công cụ mới đầy tiềm năng để giúp học sinh nâng cao NLTH và hiểu sâu hơn về các khái niệm, cấu trúc, mối liên hệ giữa các thành phần của tế bào Cụ thể, AR cung cấp cho học sinh một trải nghiệm học tập sinh học tuyệt vời, giúp giáo viên tạo ra những bài giảng sinh học

đa dạng và phong phú hơn

Việc mang công nghệ AR đến với lĩnh vực giáo dục là một trong những đề tài đang được chú ý và đây cũng đi là chủ trương chính sách của bộ giáo dục nhằm đáp ứng xu hướng giáo dục 4.0 tại Việt Nam trong thời gian tới

2 Năng lực tự học

NLTH được nhiều tác giả nghiên cứu và định nghĩa, như là “khả năng người học độc lập, tự giác từ việc xác định mục tiêu học tập, thiết kế và thực hiện kế hoạch học tập đến việc tự đánh giá và điều chỉnh việc học nhằm tối ưu hoá việc

lĩnh hội kiến thức và phát triển kĩ năng/năng lực NLTH bao hàm cả cách học, kĩ năng học và nội dung học

“Năng lực tự học được hiểu là một thuộc tính kĩ năng rất phức hợp Nó bao gồm kĩ năng và kĩ xảo cần gắn bó với động cơ và thói quen tương ứng, làm cho người học có thể đáp ứng được những yêu cầu mà công việc đặt ra”

NLTH là khả năng của một cá nhân để tự chủ, độc lập và đạt hiệu quả trong quá trình học hỏi, khám phá và giải quyết vấn đề Đây là một kĩ năng quan trọng

và cần thiết trong cuộc sống và sự nghiệp, giúp cá nhân có thể tiếp tục học hỏi, phát triển và hoàn thiện các kĩ năng và kiến thức của mình mà không phụ thuộc vào người khác

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi phân tích năng lực tự học: Năng lực tự học được hiểu là sự tích hợp khả năng thực hiện các hoạt động tự học (lập được kế hoạch tự học một cách khoa học, thực hiện có hiệu quả kế hoạch tự học đã lập, tự đánh giá kết quả đạt được và điều chỉnh quá trình tự học có sự hỗ

trợ của GV) nhằm giải quyết những nhiệm vụ học tập xác định

3 Bộ công cụ đánh giá năng lực tự học

Đánh giá NLTH là một phần quan trọng của quá trình học tập, giúp học sinh đánh giá được khả năng của mình để định hướng học tập và phát triển NLTH Dựa trên cơ sở nghiên cứu, tham khảo các tài liệu và đồng nghiệp về NLTH cho học sinh chúng tôi nghiên cứu và xác định một số tiêu chí và mức độ đánh giá NLTH của học sinh thông qua AR gồm 8 tiêu chí được trình bày trong bảng sau Bảng mô tả các tiêu chí và mức độ đánh giá phát triển năng lực tự học

Thành

tố

Các tiêu chí

Mức độ đánh giá năng lực tự học sinh học Mức độ 1 (1) Mức độ 2 (2) Mức độ 3 (3)

Chỉ ra được một phần các yêu cầu cần đạt, xác định được mục tiêu nhưng chung chung, chưa rõ ràng

Chỉ ra được đầy đủ các yêu cầu cần đạt, xác định được mục tiêu cụ thể, rõ ràng

TH theo sản phẩm

AR đã được cung cấp

Xác định được cách thức TH theo sản phẩm AR được cung cấp nhưng chưa phù

Xác định được cách thức TH theo sản phẩm

AR được cung cấp và phù hợp

hợp nhất với nội dung TH

nhất với nội dung TH

Xác định chưa thực sự hợp lí, chính xác thời gian và dự kiến được kết quả của hoạt động TH

Xác định được thời gian một cách hợp lí, chính xác và dự kiến được kết quả của hoạt động TH

Chủ động tìm kiếm, thu thập thông tin trên các kênh khác nhau, nhưng chưa biết cách chọn lọc, sắp xếp các thông tin

đó theo từng nội dung

Tích cực tìm kiếm thông tin

và thu thập theo các kênh khác nhau, biết cách chọn lọc, sắp xếp các thông tin đó theo từng nội dung

để đưa ra kết luận

Đọc hiểu thông tin, biết phân tích,

xử lí nguồn thông tin nhưng chưa biết hoặc đưa ra kết luận chưa chính xác

Đọc hiểu thông tin, biết phân tích, xử lí nguồn thông tin

và biết đưa ra kết luận chính xác

Biết ghi chép lại những kiến thức, biết giải thích và trình bày kết quả học tập nhưng chưa rõ ràng, đầy

đủ

Biết ghi chép

và vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải thích và trình bày kết quả học tập một cách rõ ràng, đầy đủ

Biết tự nhận xét, đánh giá theo chuẩn kiến thức,

kĩ năng nhưng chưa biết đánh giá

Biết tự nhận xét, đánh giá theo chuẩn kiến thức, kĩ năng và biết đánh giá theo thang đánh

năng

lực bản

thân

giá NLTH và chuẩn kiến thức,

kĩ năng

theo thang đánh giá NLTH

giá NLTH một cách rõ ràng, chính xác

Có phương án điều chỉnh và cách học phù hợp nhưng chưa rút ra bài học kinh nghiệm cho bản thân

Có phương án điều chỉnh cách học hợp lí và rút ra bài học kinh nghiệm cho bản thân

GV sử dụng bảng các tiêu chí này để đánh giá trước và sau khi HS sử dụng công nghệ thực tế ảo AR, từ đó, đánh giá hiệu quả của phương pháp

II CƠ SỞ THỰC TIỄN

1 Các văn bản chỉ đạo

Chương trình Giáo dục phổ thông năm 2018 và các Chỉ thị, Quyết định của Thủ tướng Chính phủ, của Bộ Giáo dục và Đào tạo về chuyển đổi số và tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy - học, nghiên cứu khoa học

Thực hiện kế hoạch chuyển đổi số của Tỉnh Nghệ An và Sở GD&ĐT: Số 102/KH-UBND ngày 23/2/2023 về chuyển đổi số ngành GD&ĐT đến năm 2025,

định hướng đến 2030

2 Thực trạng việc sử dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) trong dạy học và việc rèn luyện, phát triển năng lực tự học cho học sinh ở các trường THPT hiện nay

Chúng tôi tiến hành điều tra trên 27 GV Sinh học tại một số trường THPT trên đại bàn Huyện Nghi Lộc và 200 HS lớp 10 THPT Nghi Lộc 2 trong khoảng thời gian từ 5/2023 đến 8/2023 Việc điều tra được thực hiện thông qua phiếu điều tra thực trạng bao gồm các câu hỏi được thiết kế nội dung xoay quanh các vấn đề ứng dụng AR trong dạy học nội dung chủ đề tế bào nhân thực Sinh học 10 THPT 2.1 Đối với giáo viên

Quá trình điều tra, chúng tôi đã thu nhận được tổng số 27 ý kiến của GV từ các trường THPT trên địa bàn huyện Nghi Lộc Cụ thể, trong tổng số 27 GV được điều tra, về kinh nghiệm giảng dạy

Số năm công tác dưới 5 năm 5 - 9 năm 9 – 15 năm trên 15 năm

Kết quả nghiên cứu thực trạng cho thấy:

Có 62.96% GV được điều tra cho rằng, GV chưa hiểu rõ về công nghệ thực

tế ảo AR, 22.22% GV có biết ít nhiều về AR, 14.82% đã từng sử dụng AR trong dạy học, tuy nhiên cũng không thường xuyên Như vậy, phần lớn các GV chưa được tiếp cận với công nghệ AR trong dạy học

2.1 Đối với học sinh

Chúng tôi đã thu thập được tổng cộng 200 ý kiến của HS học lớp 10 tại trường THPT Nghi Lộc 2 về sự hiểu biết công nghệ AR Kết quả điều tra cụ thể như sau: Có 85,3% HS chưa biết về công nghệ AR và 10,5% HS biết một phần

về công nghệ AR, còn lại 4,2 % các em HS có biết và đã được tiếp cận với AR trên điện thoại thông minh

Kết quả thu được cho thấy mức độ hiểu biết và khai thác AR trong dạy học ở các trường THPT còn nhiều hạn chế Nhiều GV và HS chưa biết đến AR và, chỉ một số ít đã biết hoặc đã sử dụng, con số này chiếm tỉ lệ rất thấp Vì thực chất công nghệ AR đang còn nhiều thách thức với GV và HS, còn quá mới mẻ và nó cũng

có một số yêu cầu gây khó khăn khi tiếp cận như máy móc thiết bị phải tương thích, phải có trình độ công nghệ thông tin nhất định, kinh phí để sử dụng phần mềm bản quyền

CHƯƠNG II SỬ DỤNG SẢN PHẨM CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO TĂNG CƯỜNG (AR) TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TẾ BÀO NHÂN THỰC -

SINH HỌC 10

I GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM/APP VỀ AR

1 Arloopa

Ứng dụng ARLOOPA được tải xuống miễn phí cho cả người dùng iOS

và Android Đăng ký thành viên miễn phí tại https://studio.arloopa.com

Ứng dụng cung cấp thư viện mô hình 3D làm sẵn, bạn có thể sử dụng để

kết hợp các mô hình 3D và tạo các kịch bản AR khác nhau

Thực tế tăng cường dựa trên điểm đánh dấu, có nghĩa là bạn có thể kích

hoạt bất kỳ loại hình ảnh và tài liệu in nào bằng cách thêm nội dung video, hoạt ảnh hoặc âm thanh vào đó

Thực tế tăng cường Markerless - điều này làm cho mọi thứ thậm chí còn

dễ dàng hơn Bạn chỉ cần chọn các mô hình từ Thư viện (có nhiều danh mục khác nhau, như Người, Động vật, Khoa học, v.v.) và đặt chúng vào môi trường của bạn Còn một số ứng dụng nữa có sử dụng công nghệ AR, để khai thác các mảng khác, cách thực hiện là tương tự, các bạn đồng nghiệp có thể tự tìm kiếm Hướng dẫn sử dụng: https://www.youtube.com/watch?v=Rg0qt8Hc7EI

2 Mozaik Education

3 Hướng dẫn học sinh cài đặt phần mềm/App AR

Thầy Nguyễn Phú Hòa giới thiệu phần mềm Arloopa

Học sinh cài đặt và sử dụng phần mềm Atloopa

4 Sản phẩm công nghệ thực tế ảo về chủ đề tế bào nhân thực

4.1 Một số hình ảnh tế bào nhân thực và các bào quan trên phần mềm Mozaik Education

Cấu trúc chung của tế bào

Cấu trúc của nhân tế bào

Cấu trúc ti thể

Cấu trúc ti thể

Cấu trúc lục lạp

Cấu trúc lục lạp

Cấu trúc lưới nội chất hạt

Cấu trúc lưới nội chất trơn

2.3 Sử dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học hoá học lớp 10

Cấu trúc Bộ máy Gôn - gi

Cấu trúc khung xương tế bào

Cấu trúc màng tế bào

Cấu trúc màng tế bào