TẠP CHÍ TÂM LÝ - GIÁO DỤC
20 Tập 30, số 07 (tháng 07/2024)
ỨNG DỤNG AR VÀO BỘ MÔN HÓA HỌC
Nguyễn Thị Lan Hương
Sinh viên trường Đại học Giáo dục – ĐHQGHN
Lê Thanh Huyền
Giảng viên trường Đại học Giáo dục – ĐHQGHN
Tóm tắt: Trong thời đại kỷ nguyên số phát triển mạnh mẽ, việc tìm kiếm phương thức học mới rất cần thiết, và với sự
phát triển của internet, AI thì việc ứng dụng công nghệ hiện đại vào giáo dục không còn quá xa lạ. Việc ứng dụng AR vào
giáo dục cũng mở ra thời đại mới, so với phương pháp học tập truyền thống thì khi ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng
cường vào quá trình giảng dạy, học tập thì môn học sẽ trở lên thú vị, toàn diện và cuốn hút hơn. Đặc biệt với bộ môn Hóa
học khô khan, khó hiểu thì ứng dụng apps AR vào học tập sẽ giúp kết quả học và trải nghiệm học trở lên thú vị, hiệu quả.
Từ khóa: Giáo dục, AR, Ứng dụng AR, Hóa học, Phương pháp dạy học, Ứng dụng Công nghệ thông tin trong dạy học,
thực tế ảo tăng cường trong Hóa học.
APPLYING AR ON CHEMISTRY SUBJECT
Nguyen Thi Lan Huong
Student, University of Education, VNU, HaNoi
Le Thanh Huyen
Lecturer, University of Education, VNU, HaNoi
Abstract: In the era of strong digital development, the search for new learning methods is essential, and with the
development of the internet and AI, the use of modern technology in education is not too strange. The application of AR in
education also opens a new era, compared to traditional learning methods, when applying augmented reality technology
in the teaching and learning process, the subject will become more interesting, comprehensive and attractive. Especially
for the dry and confusing Chemistry subject, the application of AR apps to learning will help learning results and learning
experiences become more interesting and effective.
Keywords: Education, Augmented Reality – AR, AR applications, Chemistry subject, Teching mythos, ICT, Augmented
Reality in Chemistry.
Nhận bài: 8/6/2024 Phản biện: 3/7/2024 Duyệt đăng: 8/7/2024
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thời đại kỷ nguyên số hiện nay khi
Internet, các thiết bị thông minh, AI,.. phát triển
mạnh mẽ thì việc tìm kiếm những phương pháp
giảng dạy, học tập mới mẻ, hiệu quả trong giáo
dục rất cần thiết. Đặc biệt với bộ môn Hóa
học – một trong những môn học được xem là khó
học nhiều kiến thức với các khái niệm trừu
tượng. Do vậy việc tạo ra môi trường học tập sinh
động, trực quan là điều cần thiết hơn bao giờ hết.
công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) đã ra
đời với nhiều lợi ích mở ra môi trường học tập
mới - 3D, thú vị nhiều hội để phát triển
việc giảng dạy và học tập bộ môn Hóa học. Đề tài
này tôi thấy đã được nhiều tác giả trong ngoài
nước đã nghiên cứu, tuy nhiên về khía cạnh áp
dụng các ứng dụng AR vào bộ môn Hóa học cho
người học hiện nay vẫn chưa có ai nghiên cứu, do
vậy tôi muốn thực hiện nghiên cứu đề tài này để
tổng hợp, giới thiệu tới mọi người nhng ng
dụng AR hỗ trợ việc học tập bộ môn Hóa một các
hiệu quả tích cực.
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1. Một số khái niệm
Khái niệm về thực tế ảo tăng cường (AR):
Thực tế ảo tăng cường tên tiếng Anh “Augmented
Reality – AR cụm từ tả trạng thái vật
xung quanh con người, tuy nhiên trong không
gian đó được chèn vào các chi tiết ảo từ các thiết
bị điện tử như smartphone, máy tính,... Việc sử
dụng AR vào Giáo dục đã mở ra cuộc cách mạng
mới, thay thế cách học tập truyền thống, thay vào
đó sử dụng công nghệ hiện đại trong quá trình dạy
– học, đưa người học đến một trải nghiệm học tập
mới mẻ, thú vị. “Augmentes reality gives students
the ability to see a molecule from all its angles,
visualize how atoms are arranged in an element,
to understand more abstract chemical concepts.
(Thực tế tăng cường mang đến cho học sinh khả
TẠP CHÍ TÂM LÝ - GIÁO DỤC
21TÂM LÝ - GIAO DỤC
năng nhìn một phân tử từ mọi góc độ của nó, hình
dung cách các nguyên tử được sắp xếp trong một
nguyên tố, để hiểu các khái niệm hóa học trừu
tượng hơn.) ”.
Nguyên hoạt động của AR: Thực tế ảo tăng
cường giúp tạo ra mối liên kết giữa thế giới thực
và ảo. Điều này dựa trên quá trình phân tích gồm
2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Thông qua camera, công nghệ
thực tế ảo tăng cường sẽ thu lại hình ảnh từ thế
giới thực tiến hành phân tích chúng: xác định
điểm dẫn (Interest Point), dấu chuẩn (Fiducial
Point), luồng quang (Optical Flow).
- Giai đoạn 2: phỏng lại hệ tọa độ của
không gian thực để vừa phân tách và đặt hình ảnh
3D vào không gian đó.
2.2. Thực trạng ứng dụng AR trong bộ môn
Hóa học
a. Thuận lợi: Công nghệ AR mang lại nhiều
lợi ích khi được áp dụng vào bộ môn Hóa học:
Dễ hiểu, dễ nhớ hơn về các khái niệm phức
tạp: AR giúp học sinh có cái nhìn rõ ràng, dễ hiểu
hơn về các khái niệm hóa học, cũng như nhìn thấy
trực tiếp các phản ứng, cấu trúc của nguyên tử,
phân phân tử, các mạng tinh thể,... qua hình ảnh
3D. Kết quả từ nhóm “Knowledge Absorption
Tiếp thu kiến thức” cũng cho thấy được ảnh hưởng
tích cực từ AR, các sinh viên cũng nhận định
rằng “I easily understand covalent bonding when
watching simulations of atoms sharing electrons
Tôi dễ dàng hiểu được liên kết cộng hóa trị
khi xem phỏng các nguyên tử dùng chung
các electron”; “The simulation helped me
understand the theoretical content in the textbook
easily Việc phỏng giúp tôi dễ dàng hiểu được
nội dung lý thuyết trong sách giáo khoa”...
Tăng khả năng tương tác, tập trung: AR giúp
học sinh thể tương tác trực tiếp vào quá trình
học, các em tập trung cao vào bài học được
tham gia làm thí nghiệm phản ứng hóa học,... từ
đó giúp nâng cao hiệu quả học, kinh nghiệm cũng
như tạo hứng thú, động lực, sự yêu thích của học
sinh tới bộ môn Hóa học.
Phát triển các kỹ năng mềm như giải quyết
vấn đề, duy phản biện: Học tập kiểu truyền
thống thể sẽ những thí nghiệm nguy hiểm
và cũng không được thực hành nhiều vì quá trình
chuẩn bị dụng cụ rất nhiều cũng như dể đảm bảo
an toàn cho học sinh. Tuy nhiên với AR thì sẽ giúp
học sinh được tự mình trải nghiệm, thử nghiệm
bất các thí nghiệm, cấu trúc liên kết, phương
trình phản ứng hóa học,... trong một môi trường
cực an toàn sẽ không gặp phải tình huống
nguy hiểm như khi thực hành thí nghiệm thật.
Đồng thời cũng giúp các em hình thành thói quen
tốt, phát triển các kỹ năng quan trọng như duy
phản biện, kỹ năng giải quyết vấn đề, tăng sự tự
tin và khả năng sáng tạo.
Học tập nhân hóa: Nếu như trên lớp
rất nhiều bạn học sinh, do đó giáo viên sẽ không
thể trực tiếp giải quyết được tất cả các vấn đề,
thắc mắc của các bạn thì khi học tập với AR sẽ
giúp các bạn được học với đúng năng lực thật của
mình, các mức độ từ bản tới nâng cao để các
bạn không bị quá “ngợp” với các kiến thức mới
của bài học.
Tạo môi trường học tập vui nhộn, thú vị
không áp lực: AR giúp tạo không khí học tập
tưởng, sinh động, học đầy đủ kiến thức nhưng vẫn
thu hút sự hiếu kỳ, tạo động lực cho các em phát
triển hơn về bài học. AR cũng giúp các em tạo
phòng thí nghiệm ảo, nơi các em thỏa sức nghiên
cứu phản ứng của các chất mà không lo về những
mối nguy hiểm như cháy, nổ,...
Dễ dàng tiếp cận, ghi nhớ: Ngày nay việc
sử dụng công cụ các thiết bị điện tử như điện
thoại, ipad, laptop... giúp hỗ trợ hoạt động học
tập không còn quá xa lạ trong giáo dục. Do đó
học sinh và giáo viên có thể dễ dàng tiếp cận kiến
thức bộ môn Hóa học thông qua các ứng dụng AR
trong các thiết bị di động, thậm chí rất nhiều
ứng dụng cho người học tải về sử dụng miễn phí
cũng rất dễ sử dụng. Ngoài ra khi được tiếp
xúc trực tiếp với mô hình như vậy các em cũng
nâng cao được khả năng ghi nhớ từ đó các em sẽ
nhớ bài lâu thể ứng dụng được vào trong
cuộc sống.
b. Khó khăn: Việc ứng dụng công nghệ thực
tế ảo tăng cường (AR) vào bộ môn Hóa học hiện
nay còn gặp phải nhiều thách thức một số
do sau:
Tăng cường khả năng tương tác: Mặc AR
đem lại trải nghiệm học tập trực quan, sinh
động, thú vị nhưng để tạo ra môi trường tương tác
thực sự cũng một thách thức lớn. Việc này đòi
hỏi phải có các phần mềm và phần cứng phức tạp,
khả năng lập trình chuyên nghiệp để có thể tạo ra
các hình 3D giống thật để tả lại không gian
thực giúp tương tác giữa thế giới thực và ảo.
Kinh phí: Khi triển khai các ứng dụng công
nghệ thực tế ảo tăng cường (AR) trong giáo dục
thì đòi hỏi các phần mềm phần cứng của công
TẠP CHÍ TÂM LÝ - GIÁO DỤC
22 Tập 30, số 07 (tháng 07/2024)
nghệ đó phải được đầu tư rất nhiều. Hiện nay mặc
AR vẫn đang trong quá trình phát triển nhưng
trên thực tế Việt Nam vẫn chưa được phổ biến
rộng rãi tới các trường học, do vậy rào cản về mặt
tài chính cũng cần được xem xét.
Đào tạo đội ngũ giáo viên: Việc ứng dụng
công nghệ mới, hiện đại như AR vào giảng dạy
đòi hỏi giáo viên cần có chuyên môn và được đào
tạo để sử dụng công nghệ này một các trọn vẹn
hiệu quả. Do đó đối với những giáo viên thế hệ
trước có thể sẽ khó để thay đổi cũng như tiếp cận
một các nhanh chóng được đây cũng điểm
đáng lưu ý đối với giáo viên cũng như hệ thống
giáo dục.
Nội dung chưa đa dạng, phong phú: Mặc
có rất nhiều các ứng dụng về AR rất hữu ích được
cho ra mắt nhưng nội dung chất lượng bên trong
được đảm bảo đẩy đủ nội dung không vẫn
là vấn đề cần được giải quyết. Vì không phải ứng
dụng nào cũng được thiết kế đầy đủ hết các bài
học cho học sinh, và đôi khi học sinh cần phải trả
thêm phí để thể học tiếp các tài liệu. một ứng
dụng giáo dục, tương tác trực tiếp với học sinh thì
ứng dụng đó cần phải được hoàn thiện chỉn chu,
đảm bảo về mặt nội dung chính thống, đầy đủ
đúng trọng tâm nội dung bài học để thể hỗ trợ
mục tiêu học tập không gây khó khăn, phân
tâm, ảnh hưởng quá nhiều tới học sinh.
Quyền riêng sự an toàn khi sử dụng
ứng dụng: Khi sử dụng bất một ứng dụng nào
để điền thông tin nhân hay các hoạt động của
mình, chúng ta cũng rất quan tâm cần sự bảo
mật tuyệt đối về quyền riêng cũng như sự an
toàn của ứng dụng. Do vậy cần phải có các chính
sách để đảm bảo rằng việc học sinh, người sử dụng
điền thông tin nhân cũng như sự truy cập này
an toàn được bảo mật 100% khi sử dụng AR.
nguy gây mất tập trung: Mặc khi
ứng dụng công nghệ AR vào giảng dạy sẽ khiến
học sinh cảm thấy thú vị sinh động tuy nhiên
quá hấp dẫn thu hút sự chú ý của học sinh
khiến các em dễ xao lãng khỏi bài học không
tập trung vào nội dung học. Ngoài ra các hiệu ứng
3D sống động, âm thanh, hình ảnh bắt mắt khiến
các em mò, phân tâm thay tập trung vào lời
giảng của giáo viên dẫn tới hiệu quả học không
ổn định.
Bất bình đẳng: Mặc AR đôi khi chỉ cần một
chiếc điện thoại di động cũng có thể sử dụng được
rồi nhưng không phải tất cả các em học sinh đều
có quyền truy cập vào thiết bị di động hỗ trợ AR,
điều đó dẫn tới việc bất bình đẳng trong việc tiếp
cận công nghệ hội được học tập. Những học
sinh không thiết bị tương thích với công nghệ
AR sẽ bị bỏ lại phía sau tạo ra khoảng cách về
kiến thức, kỹ năng so với những bạn khác có điều
kiện tốt hơn. Điều này dẫn tới ảnh hưởng tiêu cực
cho các em như tự ti, mất động lực học,...
Ảnh hưởng tới sức khỏe: Khi sử dụng thiết bị
di động trong thời gian dài sẽ không tránh khỏi
việc mỏi mắt, đau đầu, rối loại giấc ngủ, các vấn
đề về cột sống,... Ánh sáng xanh từ thiết bị di động
chiếu vào cũng khiến mắt không được đảm bảo
có thể đảo lộn thời gian biểu của học sinh khi học
sinh quá tập trung vào ứng dụng dẫn tới không ăn,
uống, ngủ đủ giấc.
2.3. Biện pháp khắc phục: Để khắc phục
những hạn chế của AR khi ứng dụng vào bộ môn
Hóa học, có thể thực hiện các biện pháp sau:
+ Đầu tư vào phần cứng và phần mềm: Để
một trải nghiệm tốt, hài lòng về AR thì cần phải
đầu rất nhiều về chất lượng của phần cứng
phần mềm. Điều này đòi hỏi nhiều về tiềm lực tài
chính, tuy nhiên để đổi lấy một ứng dụng mà đem
lại rất nhiều lợi ích trong quá trình giảng dạy
học tập thì đó không phải là vấn đề quá lớn.
+ Đào tạo đội ngũ giáo viên: Đội ngũ giáo
viên của trường cần được đào tạo để thể sử
dụng hiệu quả, thành thạo các ứng dụng AR vào
giảng dạy. Điều này bao gồm cả việc giáo viên
học cách sử dụng phần mềm AR và việc tương tác
với như thế nào trong quá trình giảng dạy bài
học của mình.
+ Phát triển nội dung và đảm bảo chất lượng:
Để tạo ra được nội dung chất lượng cho AR cũng
một thách thức rất lớn nhưng nếu giải quyết
được vấn đề này lại đem lại tiềm lực, cơ hội rộng
lớn. Do vậy các nhà giáo dục và các nhà phát triển
công nghệ thể bắt tay hợp tác với nhau để tạo
nên nội dung hấp dẫn, thu hút sự chú ý tăng
hứng thú, niềm yêu thích môn học của học sinh,
giúp các em hiểu hơn về Hóa học xóa tan nỗi
sợ Hóa vì kiến thức khô khan, khó nắm bắt.
+ Bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật thông tin
của người sử dụng: Khi sử dụng công nghệ thực
tế ảo tăng cường trong hoạt động giáo dục thì cần
được bảo vệ quyền riêng bảo mật tuyệt đối
về thông tin nhân. Điều này bao gồm các biện
pháp, chính sách bảo mật như hóa kiểm
soát quyền truy cập cũng như giáo dục học sinh
về cách bảo vệ thông tin nhân khi sử dụng AR
nói riêng công nghệ nói chung đó quyền
TẠP CHÍ TÂM LÝ - GIÁO DỤC
23TÂM LÝ - GIAO DỤC
lợi của các em.
+ Tạo môi trường học tập giao lưu, học hỏi,
được hỗ trợ: AR không nên được xem giải
pháp toàn diện cho việc giảng dạy Hóa học
nên được xem như một công cụ hỗ trợ các em để
giúp các em trải nghiệm học tập tốt hơn về bộ
môn Hóa học, tạo môi trường thú vị, sinh động, đa
dạng cho các em để các em được trải nghiệm
phát triển bản thân. Giáo dục cho các em học sinh
về cách sử dụng AR trong học tập hiệu quả an
toàn. Ngoài ra cũng cần theo dõi quá trình hoạt
động của các em khi sử dụng AR để các biện
pháp kịp thời nếu các em mất tập trung, lạm dụng
AR,... Ngoài ra giáo viên cũng cần đặt ra quy tắc
ràng về việc sử dụng AR trong việc học giúp
giáo viên dễ quản lý học sinh hơn.
2.4. Ứng dụng thực tế ảo tăng cường vào
dạy - học
Đối với giáo viên: AR giúp giáo viên tạo ra các
bài giảng sinh động và trực quan, giúp học sinh dễ
dàng hình dung nắm bắt các khái niệm phức
tạp trong Hóa học. Ngoài ra, AR cũng tạo ra một
môi trường học tập tương tác, giúp giáo viên tạo
ra các hoạt động học tập thú vị tương tác, từ
đó tăng cường sự tham gia của học sinh trong quá
trình học tập. AR cho phép giáo viên tùy chỉnh
bài giảng để phù hợp với nhu cầu học tập cá nhân
của từng học sinh, từ đó nâng cao hiệu quả giảng
dạy. Với AR, giáo viên thể phỏng các thí
nghiệm hóa học không cần phải chuẩn bị các
vật liệu thực tế, từ đó tiết kiệm được thời gian
nguồn lực.
Đối với học sinh: AR giúp học sinh cảm thấy
thích thú, mò, sôi nổi tập trung trong tiết
học, các ứng dụng AR sẽ kích thích khả năng
duy sáng tạo, tạo động lực học cho các em khi các
em được nhìn, chạm trực tiếp vào hình ảnh trực
quan liên quan tới kiến thức bài học. Một trong
số những yếu tố gây khó khăn, kìm hãm động lực
học, ảnh hưởng tới sự yêu thích môn Hóa học của
học sinh tài liệu khó khăn, kiến thức khó hiểu
không được thực hành nhiều. Tuy nhiên điều đó
sẽ được khắc phục khi các em được trải nghiệm
các ứng dụng AR hỗ trợ học tập bộ môn hóa học
điều đó cũng sẽ giúp các em trải nghiệm
học tập tích cực toàn diện hơn. Năm 2013, Di
Serio, Ibáñez and Kloos đã thực hiện một nghiên
cứu so sánh kết quả nhận được cho thấy việc
ứng dụng AR trong môi trường học tập sẽ tăng
mức độ tập trung hài lòng của học sinh hơn
bài học sử dụng slide. Do vậy thể thấy rằng AR
công cụ hỗ trợ đắc lực giúp kích thích sự tò mò,
hứng thú, sáng tạo của học sinh đồng thời cũng
cải thiện được nhiều kĩ năng như duy phải biện,
sự sáng tạo, kĩ năng thực tiễn,...
Các ứng dụng AR hỗ trợ việc dạy - học môn
Hóa học
+ Chem Lab: Một ứng dụng tiện lợi, phỏng
các thí nghiệm Hóa học trong môi trường thực tế
ảo tăng cường, giúp các bạn học sinh dễ dàng quan
sát, tiếp cận thực hành thí nghiệm không
cần phải tới phòng thí nghiệm. Chemlab cung
cấp cho người dùng hơn 100 thí nghiệm hóa học
đa dạng bao gồm các hợp chất, phản ứng hóa học,
nguyên tố, nguyên tử,... Hơn cả ứng dụng cũng
cho chép người dùng quay video và ghi hình, giúp
giáo viên hay học sinh lưu lại video để nghiên cứu
lại bài.
+ Merch Augmented Reality: Ứng dụng cung
cấp cho người học các hình 3D các phân tử
hóa học giúp học sinh trực tiếp quan sát được cấu
trúc của các phân tử. Merch AR cho phép người
học tương tác trực tiếp bằng cách dịch chuyển,
phóng to nhỏ, xoay hình 3D. Cung cấp các
thông tin chi tiết về các công thức hóa học, vật
lý,.. giúp người học dễ dàng nắm bắt được các
thông số trong quá trình học tập, khi thực hành
thí nghiệm.
+ Elements: Ứng dụng này giúp học sinh tương
tác với các nguyên tố hóa học gồm tên nguyên tố,
ký hiệu, số hiệu, cấu hình,... thông qua thực tế ảo
tăng cường. Người dùng có thể xem các phản ứng
hóa học diễn ra ngay trên màn hình điện thoại của
TẠP CHÍ TÂM LÝ - GIÁO DỤC
24 Tập 30, số 07 (tháng 07/2024)
mình, cho người dùng tương tác trực tiếp với các
nguyên tốn hóa học không cần phải tiến hành
thí nghiệm, chuẩn bị dụng cụ,.. Các hình ảo
sự hình thành cũng như liên kết dẫn tới các
chất cũng được dựng lên một cách đơn giản, sinh
động, dễ tiếp thu. Ứng dụng này còn tính năng
chơi trò chơi giúp người học thể ôn lại các
kiến thức.
+ REBO: đa dạng lớp học, phù hợp với
nhiều lứa tuổi (Lớp 10, 11, 12 hoặc Trung học
sở, Đại học ), hiện tại ứng dụng 4 môn
học gồm Hóa, Sinh, Lý, Địa; tuy nhiên ứng dụng
cũng mới hoàn thiện chương trình học lớp 10.
Giao diện ứng dụng bắt mắt, dễ làm quen, dễ sử
dụng. Với mỗi bài học đều được nghe giảng
hình ảnh, dụ minh họa cụ thể chi tiết. Sau
mỗi học phần thì đều có các câu hỏi củng cố bài
học và cuối bài đều có mục tóm tắt bài.
+ Labster: Ứng dụng này gồm các trò chơi
giáo dục về bộ môn Hóa giúp học sinh trải
nghiệm vừa học vừa chơi với môn học này một
cách hiệu quả, vui vẻ. Labster các trò chơi
về phản ứng hóa học, các nguyên tố, hợp chất,...
Các trò chơi được thiết kế logic, chỉn chu giúp
người học thể hiểu kiến thức hóa học một
cách dễ dàng.
+ Chemistry AR: Ứng dụng này giúp người
học hiểu rõ hơn về các cấu trúc của phân tử thông
qua những hình ảnh thực tế ảo tăng cường.
+ AR Atom Visualizer: Một ứng dụng về giáo
dục miễn phí giúp các em được hiểu hơn về
c nguyên tử ion từ đó biết được cách thức
hoạt động của chúng thông qua hình ảnh không
gian 3D.
+ Happy Atoms: Ứng dụng này giúp học sinh
trải nghiệm hoạt động tự sáng tạo và khám phá
các phân tử hóa học.
III. KẾT LUẬN
Tóm lại, trong quá hình học tập việc ứng
dụng thực tế ảo tăng cường (AR) vào bộ môn
Hóa học rất cần thiết. AR không chỉ giúp
quá trình học tập trở lên dễ hiểu, thú vị, sinh
động còn tăng hứng thú, động lực học cho
học sinh. “95% of the students agreed that the
augmented reality application helped them
improve their learning processes, allowing
them a better understanding of the topics seen
in class. (95% sinh viên đồng ý rằng ứng dụng
thực tế tăng cường đã giúp họ cải thiện quá
trình học tập, cho phép họ hiểu hơn về các
chủ đề được dạy trong lớp.)”
Trên đây nghiên cứu của tôi về các ứng
dụng AR giúp hỗ trợ người học được những
trải nghiệm hình thức học mới, sinh động, thú