Công nghệ thực tế ảo

Công nghệ thực tế ảo

ˆ'đancel

Hình 4-3 Bổ sung các tham số

Chương trình mô phỏng các thao tác thí nghiệm thực, do đó nếu không

nhấn vào hình con cá tit (magnetic stirring bar) dé khudy dung dich chudn 46, thì

Titration Options Aesuks Help

D Titation of difuretional acid (16 cm’) with strong base

Butte contains | | “ 01M 10

strong base 12

20 Beaker contains 10 014M 0

Hình 4-4 Đường cong chuẩn độ không phù hợp

Lầm lại thí nghiệm chuẩn độ sau khi đã mở máy khuấy từ (magnetic stirrer), ta sẽ thu được một đường cong chuẩn độ tiêu biểu của hệ:

206

Tittation Qptions Alesults Help

Hình 4-5 Đường cong chuẩn độ phù hợp

Chọn menu Option/Show Grid để có đồ thị trên lưới như trong thực tế:

Bute ¢ Deliver more

strong b Deliver less

Hình 46 Đường cong chuẩn độ trong lưới

Chọn Results4Copy data as text để có thể lấy các thông tin số liệu, sau đó

xử lí trong Excel:

207

Concentration of strong base (in burette) = 0.12M Concentration of difunctional acid (in beaker) = 0.14M

Chọn menu Results/Copy graph as picture để có hình của giãn đổ chuẩn

độ, phục vụ cho bài tường trình thí nghiệm tương ứng:

Chương trình rất gọn, nhưng cũng đủ mô phỏng thí nghiệm chuẩn độ axit- bazơ rất gần với thực nghiệm, nếu không xét các thao tác chuẩn bị thiết bị, hóa chất, mà chỉ tập trung vào ý nghĩa khoa học của thí nghiệm này Đó cũng chính là mục đích của các tác giả

Qua minh họa trên, mô phỏng giúp khắc phục được điểm yếu hiện nay là

hầu hết các trường đều không có thiết bị đo pH nên không thể thực hiện thí

nghiệm chuẩn độ axit-bazơ do đó học sinh không có điều kiện để rèn luyện kĩ

năng đổ thị đường cong pH và tính toán các giá trị của điểm tương đương, cũng

E THÍ NGHIỆM ẢO

Thực tế ảo là một mô phỏng hòa nhập và tương tác được của những môi trường

hiện thực hoặc tưởng tượng (Jaron Lanier)

Bài viết này xem xét sơ lược một số nghiên cứu hiện nay về ứng dụng của công nghệ thực tế ảo trong giáo dục, tập trung vào bốn lĩnh vực chính:

dùng trong giáo dục

Thêm vào đó, còn có một phần cuối khảo sát các để tài ít được bàn đến

trong các tài liệu nhưng lại có liên quan đến các mục tiêu đánh giá học tập sử

dụng thực tế ảo

I CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO

Khi thắc mắc về thuc té do (virtual reality:

VR), người ta thường nghĩ đến hình ảnh một người

đang có những cử chỉ oai vệ trong khi đang đeo màn

hình cá nhân trên đầu (head mounted display: HMD)

Hình ảnh trên đúng là đã mô tả một dạng VR, nhưng

lại không giúp minh họa sự phong phú cả về phần

cứng lẫn phần mềm, cũng như các kiểu tương tác kèm

theo của lĩnh vực VR rất đa dạng này

1 Một mô hình chung

Để làm rõ những lộn xôn về thực tế do, GS R.S Kalawsky (1996) báo cáo

cho nhóm Tư vấn về Đỗ họa Máy tính (Advisory Group on Computer Graphics: AGOCG) về mô hình chưng của hệ thống VR Hiển nhiên khi ta tương tác với một

môi trường thực té do (virtual reality environment VE), ta trở nên bị thu hút trong một kiểu chu trình kín Một mặt, người sử dụng tương tác với cách biểu hiện VE, đến lượt nó lại dựa trên một mô hình Ảnh hưởng tương tác của người sử dụng khi

ấy được phản hồi thông qua các kiểu mẫu đã được điểu chỉnh của mô hình và như thế lại bắt đầu một chu kì mới Kalawsky ghi nhận rằng để chu trình có tính chất

giáo dục, nó phải được điều khiển bởi một chương trình đào tạo hoặc giáo dục

Tác giả mô tả các chức năng của một hệ thống VR chung Các thành phần chính gồm:

© khu vực xử lí thông tin, trong đó số liệu được xử lí để phân phối qua các

giao điện xuất

© _ nối với khu vực xử lí thông tin là mới trường ứng dụng, môi trường này

kiểm soát các nhiệm vụ được đầm trách bởi toàn bộ hệ thống Môi

trường ứng dụng được đặc trứng với các phần mễm mô phóng hoạt động trong hệ Chính đặc điểm này của hầu hết các hệ thống VR làm cho chúng rất linh hoạt

Cuối cùng, ngay chính hệ thống cũng có thể tương tác với môi trường

ngoài Điều này cho thấy thế giới thực có thể được lên kết với hệ thống VR như

trong các mần hình thực Một mô hình như vậy cung cấp một nền tầng hữu hiệu để

từ đó mô tả các loại VR chính được dùng trong nghiên cứu giáo duc

2 Phân loại thực tế ảo

VR có thể được phân loại bằng chất lượng hòa nhập mà hệ thống cung cấp Hiện tượng hòa nhập sẽ được xem xét chỉ tiết ở phân sau, tuy nhiên lúc này có thể

mô tả hiện tượng này là cầm giác mạnh mẽ của sự tự định vị trong thực tế đo máy tính tạo ra mà người sử dụng tương tác Như vậy có ba hệ thống VR chính: VR không hòa nhập (máy tính để bàn), VR bán hòa nhập (chiếu) và VR hòa nhập

hoàn toàn

a) Thực tế ảo không hòa nhập (máy tính để bàn)

Trái với quan niệm thông thường, các hệ thống VR không hòa nhập của

máy tính để bàn cho đến nay là dạng thông dụng và rể tiền nhất cla VR Ching chủ yếu gồm một VE do máy tính tạo ra, được phân phối bằng một máy tính để

210

bàn cấu hình mạnh Dù vậy, các hình ảnh đổ họa tự nó được mô tả ba chiéu, nhưng không có hiệu quả gi nếu không đeo các kính đặc biệt gây hiệu ứng lập thể

Lợi thế chính của dạng VR này là tương đối rẻ tiền (đó là lí do vì sao nó trở nên thông dụng ngay cả ở các gia đình) Độ phân giải cao của màn hình cho phép có môi trường đồ họa có chất lượng cao, ngược lại với chất lượng thấp hơn của các thiết bị đeo mắt HMD Nhược điểm chính của dạng VR này là thiếu hẳn cảm giác hòa nhập về phía người sử dụng Điều này có liên quan đến các ứng dụng giáo dục vì chính chất lượng của những lần hòa nhập sẽ xác định liều lượng

và tốc độ học tập đạt được

b) Thực tế ảo bán hòa nhập (chiếu lên màn hình

Đặc điểm của loại này là sử dụng một màn ảnh rộng cố định độ cong hơn

60° Hệ thống bán hòa nhập thường gặp nhất là thực tế ảo được chiếu (projected

VR) Trong trường hợp này, nhiều người tham dự sẽ tập trung trong một phòng nhỏ

có dạng phòng chiếu phim để xem trình diễn thực tế ảo trên một màn hình rộng cong vé phía người xem khoảng 130° Điều này giúp tạo hiệu quả cho người xem cảm giác đang hòa nhập Tuy nhiên, trong mọi lúc, mỗi người luôn biết có người

khác cùng tham dự Người tham dự hầu như không thể tương tác được với môi

trường thực tế ảo Ưu điểm chính của loại thực tế ảo này là cẩm giác hòa nhập lớn

hơn loại thực tế ảo với máy tính để bàn, độ phân giải rất cao (1000x3000) hơn hẳn

bất kì HMD nào, cho phép một số lớn người cùng tham dự và như thế có thuận lợi

quan trọng trong giáo dục, đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hơn Một mô hình thương

mại của hệ thống thực tế ảo được chiếu là Reality Center do SGI phát triển Hệ

thống này cũng có thể được nối với các trạm khác nhau

c) Thực tế ảo hòa nhập

Cuối cùng thì đây là dạng thực tế ảo đã tạo

được các ảo giác thường chỉ gặp trong các thí nghiệm

thực tế ảo cao cấp

Hệ thực tế ảo hòa nhập hoàn toàn gồm có một

bộ hiển thị hình ảnh cùng với máy thu hình đeo trước

mắt Như vậy người sử dụng HMD hoàn toàn cách biệt

với thế giới vật lí bên ngoài và bao quanh là thực tế

tổng hợp do chương trình máy tính tạo nên Khi xoay

đầu, hình ảnh thế giới ảo cũng di chuyển tương ứng

tạo cảm giác mạnh mẽ và hoàn toàn hòa nhập vào

môi trường thực tế ảo, mặc dù điều này còn phụ thuộc inh 4-9 Thiét bị thực tế

vào độ phân giải màn hình của hệ thống, trường quan đo hòa nhập

sát, tốc độ cập nhật thông tin đồ họa (truyền dữ liệu) và độ trễ của hình ảnh Một

số nhược điểm là cảm giác choáng váng gây nên bởi sự cập nhật các thông tin đồ

họa không đủ nhanh, độ phân giải màn hình thường thấp hơn hai loại thực tế ảo đã

nêu trên, và những vấn để cơ học khác gây nên khi đội trên đầu một hệ thống

thiết bị còn nặng nề

Hình 4-10 Thiết bị thực tế ảo và hình ảnh nhìn thấy bên trong HMD d) Không phải thực tế ảo

Mặc dù hay được gọi là thực tế ảo, một công cụ đa môi trường với hình ảnh

đổ họa kiểu cọ đến mức nào chăng nữa cũng không phải là thực tế ảo thực sự Để

nhận ra được khả năng của thực tế ảo, cần đánh giá sức mạnh mà thực tế ảo có thể mang lại hơn bất kì công củ hình ảnh nào khác Kalawsky chỉ ra rằng thực tế

ảo cho phép người tham dự hòa nhập hoàn toàn và tương tác với môi trường do

máy tính tạo ra Một khi đã đăng nhập, người ta có thể cảm nhận cảnh quan và

thời gian không thực, thực hiện được những tương tác như hoặc vượt hơn cả những

khả năng trong thế giới thực (tưởng tượng rằng ta có thể tạo nên những phân tử phức tạp bằng cách nắm bắt từng nguyên tử thành phần và gắn chúng lại với nhau) Ta cũng có cơ hội để lập lại một công việc cho đến khi đạt được hiệu quả

hoặc tiến hành những công việc lẽ ra là khó khăn hoặc nguy hiểm trong một môi

trường an toàn Công nghệ đa phương tiện dù hiện đại tới đâu cũng không đạt nổi chất lượng mà hệ thống thực tế ảo có thể mang đến Chính do sự khác biệt về thực nghiệm này mà thực tế ảo là chìa khóa mở ra những cánh cửa đến những môi

trường giáo dục hoàn toàn mới

II THỰC TẾ ẢO VÀ GIÁO DỤC

Giao điểm giữa thực tế ảo và giáo dục là hết sức quan trọng và là nền tảng

cho sự phát triển của cả hai ngành Không kể những ứng dụng thực tế ảo trong

212

công nghiệp giải trí, giáo dục sẽ (và thực tế đang) hoàn chỉnh con đường để công

nghệ thực tế ảo phát triển và áp dụng được cho từng cá nhân

Ảnh hưởng qua lại giữa thực tế ảo và giáo dục: trước hết, thực tế ảo mang

tính thực nghiệm Chúng ta quen sống trong một môi trường không gian đa giác

quan và trong chính môi trường ấy đã diễn ra những quá trình học tập cơ bản nhất Thực tế ảo tận dụng những kinh nghiệm cá nhân nguyên thủy ấy và xây dựng một môi trường thực nghiệm ảo tương tự Các nguyên lí cơ bản của sự hòa nhập và

tương tác với các hoạt động và môi trường được giữ nguyên Các nhà tâm lí giáo

dục học nổi tiếng như Bruner (1986) và Piaget (1929) đã từ lâu nhấn mạnh Sự quan

trọng của việc học tập hiện thực hóa Ý niệm xây dựng kiến thức thông qua thực

nghiệm chính là hòn đá tầng trong mô hình học tập theo thuyết kiến tạo

Điểm thứ hai là môi trường học tập thực tế ảo cho phép tương tác theo trực

giác giữa con người với máy tính Môi trường học tập thực tế ảo sử dụng cùng một

hệ thống các khả năng được dùng trong thế giới thực Hơn thế nữa, môi trường thực tế ảo vượt quá những giới hạn của thế giới thực và thiết lập một hệ thống những khả năng từ sự sáng tạo và trí tưởng tượng của các nhà xây dựng nên thế

giới ảo Lí thuyết về sự khả nhận cũng có thể được mở rộng để mô tả cách mà các

khái niệm trừu tượng có thể được chuyển thành các thực nghiệm tự nhiên dễ hiểu

hơn

Nguyên lí thứ ba của môi trường thực tế ảo có liên quan đến các ứng dụng

trong giáo dục là có thể chia xẻ kinh nghiệm trong hoạt động học tập cộng tác Johnson, Johnson va Stanne (1985) mé td cdc trường hợp trong đó học tập cộng tác giữa các học sinh đóng góp vào việc hình thành một môi trường học tập được cải

thiện rõ rằng, trong khi Dalton (1990) nhận xét thấy chất lượng của học tập cộng tác là yếu tố chính cho việc học chứ không phải là chỉ cộng tác Những thực nghiệm nhằm cải tiến mức độ cộng tác đã dẫn đến sự thiết lập các nhóm thông tin

cục bộ của những học sinh có những nhiệm vụ tương hỗ trong môi trường thực tế

áo Một số khảo sát tại Học viện Kĩ thuật Massachusetts (MIT: Massachusetts

Institute of Technology) đã chứng tô thực tế ảo cung cấp một kinh nghiệm học tập

có chất lượng và hoàn toàn khác với bất kì công cụ giáo dục nào đã có, chỉ trừ việc huấn luyện thực thụ

Cuối cùng, môi trường thực tế ảo có thể điều chỉnh cho phù hợp với từng cá

nhân Tính mềm dẻo của thực tế ảo trong giáo dục đã được minh họa ở trên Tính mềm dẻo này được ứng dụng cho mỗi cá nhân nên đặc biệt thích hợp và cần thiết

với mục tiêu giáo dục suốt đời trong xã hội thông tin

23

CHUONG 5

KIEM TRA VA DANH GIA

A KIEM TRA TRONG GIANG DAY HOA HQC

1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐO LƯỜNG VÀ LƯỢNG GIÁ GIÁO DỤC

Trong đời sống con người, khi cần quyết định luôn đòi hỏi một số dạng đo

lường, thử nghiệm, và lượng giá Người Ai Cập cổ đại đã sử dụng các phương pháp

đo lưỡng phức tạp, tỉnh vi để xây dựng nên các kim tự tháp Người Trung Hoa đã l

tiến hành kiểm tra miệng ngay từ 2200 năm trước Công nguyên Vào thời kì ấy,

hoàng đế Ta Yu đã thực hiện một chu kì ba năm để kiểm tra năng lực của các quan chức triều đình Sau đó là một loạt những tiến bộ trong việc lượng giá, được

cải tiến từ sự lầu thông kinh sử thành các bài kiểm tra viết đa dạng, khuyến khích

học tập các môn khoa học và các môn học hiện đại khác `

Trước khi chuyển sang thế kỉ XX, tiến bộ công nghệ đã phát triển đến mức

các đo lường giáo dục và tâm lí có thể phát triển rực rỡ Kiểm tra miệng (vấn đáp)

cho các sinh viên tốt nghiệp đã có từ đâu thế kỉ XII Kiểm tra viết trên giấy tuy được để ra từ cuối thế kỉ XV, nhưng không thực hiện được do giấy còn quá đất và

ít Sang thế kỉ XIX và đầu thế kỉ XX, có nhiều công trình nghiên cứu, khảo sát về

đo lường giáo dục và tâm lí Francis Galton thực hiện các kiểm tra có liên hệ giữa

các yếu tố giác quan và động cơ, đồng thời bắt đầu các khảo sát thực nghiệm về

“thiên tài” Karl Pearson kế tục và phát triển các công trình của Galton về tính tương quan và được coi như cha để của thống kê hiện đại Năm 1845 đánh dấu một sự kiện giáo dục quan trọng của thế kỉ XIX với sự xuất hiện bài kiểm tra tự

luận được in bằng máy, đùng trong công trình khảo sát Boston với hàng ngần đối tượng Sự thành lập Ban Tuyển sinh Đại học (College Entrance Examination

Board) năm 1900 là một cố gắng để ổn định giáo dục đã phần nào hỗn loạn vào

ˆ cuối thế kỉ XIX do tuyển sinh đại học lúc ấy tùy thuộc vào chương trình giảng day

của một số trường trung học đặc biệt, làm cho nhiều học sinh bị gạt ra ngoài trường đại học Ban Tuyển sinh Đại học đã tổ chức kì thi đầu tiên năm 1901 với

973 thí sinh tham đự Loại hình kiểm tra trí tuệ cũng đã được Alfred Binet và Théodore Simon tiến hành lần đầu tiên năm 1905 tai Paris và liên tục được cải

tiến sau này

Thời gian từ sau Thế chiến thứ I đến cuối Thế chiến thứ II là thời kì chuyển tiếp Trong thời gian này, nhiều bài kiểm tra mới được soạn để dùng trong trường học hoặc với đối tượng bao quát hơn Các công thức thống kê mới và được cải tiến

giúp nảy sinh ngành khoa học đo lường được gọi là psychometrics

Một trong những thay đổi đáng chú ý nhất từ sau Thế chiến thứ II là sự

phát triển của máy tính điện tử Máy tính trong giáo dục ít có tác động hoặc tác

27

động rất chậm lên phương pháp dạy-học đo trong thời kì đầu còn đắt tiền, khó sử

dụng (xét với đối tượng chính trong đạy và học là thầy và trò) và thông tin không

thể trao đổi được Tuy nhiên tác động của máy tính đến đo lường và đánh giá

thành quả giáo dục lại hết sức to lớn và tổ ra hữu hiệu vượt trội Khi sử dụng với

mầy quét quang học (optical scanner) có thể ghi nhận các vết trên mẫu bài làm, máy tính có thể chấm điểm hàng ngàn bài một cách chính xác, nhanh chóng và tự

động Các số liệu ghỉ nhận có thể cung cấp vô số thông tin đa dạng mà không có phương pháp cổ điển truyền thống nào có thể đem lại

Máy tính còn có thể thực hiện kiểu kiểm tra tuần tự hay kiểm tra cá nhân

hóa Khi ấy các câu hỏi được lập trình theo hướng tương hợp với trình độ của mỗi

cá nhân được kiểm tra: nếu giải quyết được câu hỏi thì độ khó của câu hỏi xuất

hiện tiếp theo được nâng lên, và ngược lại Việc cho điểm sẽ tùy thuộc vào độ khó

của các câu hỏi làm được, như thế kết quả sẽ cho thấy được trình độ thực của thí

sinh, khác với loại hình kiểm tra với để bài như nhau và chỉ xáo trộn câu hỏi

I PHAT TRIEN NHẬN THỨC

Có hai hướng phát triển nhận thức đáng chú ý nhất trong nửa cuối thế kỉ

XX là đạng kiểm tra tham chiếu các tiêu chí (Glaser, 1963) và các mô hình đo

lường mới, trong đó có thuyết trả lời theo câu (Glaser và Klaus, 1962) Kiểm tra

tham chiếu tiêu chí đã được dự báo từ năm 1902 Lúc ấy, cũng như hiện nay, bài

kiểm tra chủ yếu thuộc đạng tham chiếu theo tiêu chuẩn, nghĩa là so sánh học sinh này với học sinh khác Kiểm tra tham chiếu tiêu chuẩn nhằm đo lường các khác

biệt cá nhân Trái lại, kiểm tra tham chiếu tiêu chí nhằm đo lường một số lĩnh vực

kiến thức xác định, nghĩa là xét xem học sinh có thể hoặc không thể làm được gì

tướng ứng với yêu cầu làm chủ một nội dung cụ thể của môn học, ví dụ như số

phần ứng oxi hóa khử học sinh có thể cân bằng được trong một thời gian cho trước,

hoặc mức độ cải thiện điểm số của chính học sinh sau bài giảng, mà không cần biết các học sinh khác trong lớp thể hiện ra sao

Bài kiểm tra tham chiếu tiêu chí đựa trên giả thiết rằng thây cô có thể xác

lập các mục tiêu dạy học rõ ràng và có thể nêu ra và định nghĩa các lĩnh vực kiến

thức Khi đã xác định mục tiêu dạy học một cách rõ rằng, thầy cô không những có trách nhiệm hơn với việc học tập của học sinh mà còn dễ bị phê phán nếu không đạt được các mục tiêu giảng huấn Ví dụ như việc giảng đạy dùng máy tính (CAI:

computer-assisted instruction), là một trong những đổi mới tiến triển từng bước

trong giáo dục, đồi hỏi những mục tiêu rất cụ thể Sự phân loại các mục tiêu kiến thức của Bloom giúp các nhà giáo dục định nghĩa các lĩnh vực nhận thức của học

tập, thúc đẩy hơn nữa sự phát triển loại hình kiểm tra theo tiêu chí

218

Một phát triển nhận thức khác trong đo lường hiện đại là thuyết trả lời theo câu Ví dụ: Trước đây độ khó của một câu kiểm tra phẩi mô tả được đặc điểm của

nhóm đã kiểm tra Như vậy, một câu hỏi kiểm tra có thể khó với lớp 10, nhưng lại

đễ với lớp 12 Do đó nếu biết 80% thí sinh trả lời đúng một câu hỏi, đòi hỗi cũng

phải biết đôi chút về nhóm đã được kiểm tra Năm 1960, nhà toán học người Đan

Mạch Georg Rasch để xuất một phương pháp tính xác suất để có thể đo lường độ

khó của một câu hỏi không tùy thuộc vào đối tượng kiểm tra, ngược lại vẫn có thể đánh giá được các đối tượng kiểm tra mà không cần phải dựa vào những câu hồi

kiểm tra giống nhau Dù vẫn còn phôi thai, thuyết trả lời theo câu đã có nhiễu kết quả to lớn trong lí thuyết cũng như trong ứng dụng thực tế

B ĐÁNH GIÁ TRONG DẠY HỌC HƯỚNG TẬP TRUNG VÀO HỌC SINH

Đo lường và đánh giá thành quả giáo dục là một nội dung thiết yếu và luôn

được cải tiến theo sự phát triển các lí thuyết về học tập, các thành tựu thần kinh- -

sinh học và sự phát triển của khoa học đo lường tâm lí Dựa trên phân loại của

Bloom, các kiến thức và kĩ năng cần được đánh giá của học sinh gồm có:

e _ Kiến thức cũ, hồi tưởng, hiểu biết

® Ki nang phân tích và tư đuy phê phán

¢ Kindng tổng hợp và tư duy sáng tạo

« Kĩnăng ứng dụng và thực hiện

Để đạt được mục tiêu này, có thể có nhiều hình thức thực hiện đánh giá khác nhau Chúng ta hiện chỉ tiến hành ba hình thức kiểm tra chính, đó là:

© _ Kiểm tra vấn đáp (hay kiểm tra miệng) `

© - Kiểm tra tự luận (hay kiểm tra viết)

e Kiểm tra trắc nghiệm

Ngay cả hình thức kiểm tra trắc nghiệm tuy đã được thực hiện từ rất lâu trên thế giới, nhưng ta cũng mới chỉ thể nghiệm bước đầu (theo cách mô phỏng và

sử dụng hình thức cổ điển nhất) với một số hạn chế nhất định sẽ được trình bày rõ

hơn ở phần sau

Yêu cầu kiểm tra xác thực trong đánh giá giáo dục đòi hỏi sự cải tiến

không chỉ ở hình thức kiểm tra mà còn cả ở việc tổ chức, quần lí kiểm tra

219