International Conference on Smart Schools 2022
79
ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀO HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC
CHO LỚP HỌC THÔNG MINH
APPLICATION FOR DIGITAL TRANSFORMATION IN TEACHING AND
LEARNING ACTIVITIES FOR SMART CLASSES
TS. Châu Văn Bo
Ly Tu Trong College
Email: chauvanbao@lttc.edu.vn
Keywords:
Smart classroom, smart
education, digital
transformation, digital
technology
ABSTRACT: Applying digital transformation into smart classrooms
plays an important role in improving training quality, meeting the
requirements of the 4th Industrial Revolution and international integration.
With the strong development of science and technology, especially digital
technology, it has created a great change and has a rapid impact on the
economic, social and all aspects of human life, including the field of science
and technology. education and training sector. The application of
transformation into the smart classroom is gaining attention and becoming an
educational development trend of countries around the world. In this article,
it is presented that the application of transformation in smart classrooms can
bring about a great change in education today, to contribute to the
development of the knowledge economy and digital economy in the modern
era. digitalization and deepening international integration.
Từ khóa:
Lớp học thông minh,
giáo dục thông minh, chuyển
đổi số, công nghệ số
TÓM TẮT: Ứng dụng chuyển đổi số vào lớp học thông minh có vai trò
quan trọng trong việc nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng yêu cầu của Cuộc
Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 và hội nhập quốc tế. Với sự phát triển mạnh
mẽ của khoa học, kỹ thuật nhất là công nghệ số đã tạo nên sự biến đổi to lớn
và tác động nhanh đến các lĩnh vực kinh tế, xã hội và mọi mặt của đời sống
con người trong đó có lĩnh vực giáo dục và đào tạo. Ứng dụng chuyển đổi
vào trong lớp học thông minh đang được quan tâm và trở thành một xu thế
phát triển giáo dục của các nước trên thế giới. Trong bài viết này, trình bày
việc ứng dụng chuyển đổi vào trong lớp học thông minh có thể mang lại một
sự thay đổi lớn trong giáo dục ngày nay, để góp phần vào phát triển kinh tế
tri thức, kinh tế số trong thời đại số và hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng.
1. Giới thiu
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ đang mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành giáo dục và
đào tạo. Xu hướng giáo dục đang dần thay đổi: thông minh hơn, nhanh nhạy hơn và tốn ít chi phí hơn từ việc ứng
dụng chuyển đổi số vào giáo dục. Lớp học thông minh đang là xu hướng phát triển của các nước tiên tiến trên thế
giới, đó không chỉ đơn thuần là quá trình tối ưu hóa và tự động hóa quy trình dạy và học mà còn làm thay đổi
phương thức dạy và học, tư duy, cách tiếp cận trong tổ chức và quản lý giảng dạy lớp học thông minh với hình thức
cung cấp dịch vụ thông minh, tạo ra những giá trị mới, kiến thức và kỹ năng mới đáp ứng được các yêu cầu của
Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thời đại số và hội nhập quốc tế. Lớp học thông minh thể hiện sự tích hợp
sáng tạo và thông minh các đối tượng, hệ thống thông minh dựa trên các công nghệ mới như nhận dạng tần số vô
tuyến RFID, ảnh ba chiều, Internet vạn vật, điện toán đám mây, Bigdata, trực quan hóa dữ liệu thông minh, thực tế
ảo, tương tác tử thông minh, truyền thông cộng tác và thông minh, v.v, cho phép giảng viên (GV) phát triển các
chiến lược, phương pháp dạy-học thông minh để giảng dạy và cung cấp cho sinh viên (SV) những điều kiện thuận
tiện và cơ hội để tối đa hóa trong học tập và đạt được hiệu quả cao trên cơ sở lựa chọn tốt nhất về địa điểm, cách
học, và phương thức học, phân phối nội dung chương trình.
Ngày này, ứng dụng chuyển đổi số vào trong lớp học thông minh là những mong ước và quan tâm của GV,
SV. Một số trường trên thế giới đã và đang ứng dụng chuyển đổn số vào lớp học của họ, làm cho lớp học trở nên
thông minh và hiện. Tác giả Davar Pishva, đưa ra tổng quan về các công nghệ được sử dụng trong các lớp học thông
minh cho giáo dục từ xa được sử dụng để liên kết các trường đại học ở Nhật Bản và Hoa Kỳ làm cho khoảng cách
học tập không còn, được trải nghiệm thú vị và hiệu quả như giáo dục của lớp học truyền thống. Ahmad Tasnim
International Conference on Smart Schools 2022
80
Siddiqui, sử dụng số lượng lớn các máy tính có kết nối Internet với băng thông rộng và nội dung giáo dục phong
phú đã tạo ra kết nối toàn cầu theo công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) để cải tạo giáo dục. Ahmed Al-
Hunaiyyan, đề xuất một mô hình học tập di động trong môi trường có lớp học thông minh như là một cách tiếp cận
môi trường học tập có sử dụng công nghệ cao để đạt hiệu quả. Trong mô hình này, các thành phần của học tập di
động là những phần thiết yếu của một lớp học thông minh và tích hợp trong một hệ thống có các tính năng di động
với môi trường giảng dạy và học tập. Tác giả Jeffrey P. Bakken, trình bày mô hình lớp học thông minh dành cho
SV khuyết tật và cách chúng có thể sử dụng các hệ thống phần mềm và phần cứng và công nghệ thông minh để học.
Còn theo Prof. Rohini Temkar, ứng dụng I.O.T vào lớp học thông minh để thực hiện các trải nghiệm được tốt hơn
trong lớp học và giúp GV có thể tập trung vào các kỹ năng của SV, điều nay sẽ tiết kiệm thời gian của cả hai. Trong
bài báo này, trình bày việc ứng dụng chuyển đổi số vào lớp học thông minh để tổ chức và quản lý toàn bộ hoạt động
dạy và học, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo.
2. Xây dựng h thống phần mềm dùng cho lớp hc thông minh
− H thống phần mm dùng cho trước gi hc để hỗ trợ cho GV chuẩn bị các nội dung cần thiết cho buổi hc
và có các tính năng sau:
− Chụp màn hình: Cho phép GV ghi lại hình ảnh động và tĩnh từ màn hình máy tính.
− Ghi âm: Cho phép GV ghi lại audio, tường thuật cho video, cuộc gọi VoIP, âm nhạc và audio phát ra từ các
ứng dụng khác trên máy tính.
− Ghi từ webcam: Cho phép máy tính ghi lại bài giảng khi giảng viên dạy trên lớp hoặc làm video.
− Ghi tập tin trực tuyến: Cho phép ghi lại các tập tin video và audio phát trực tiếp vào máy tính.
− Lịch trình ghi âm: Cho phép GV đặt thời gian và ngày để tự động ghi lại những gì hiển thị trên màn hình máy
tính.
− Ghi từ thiết bị di động: Cho phép GV kết nối điện thoại thông minh hoặc thiết bị di động khác với máy tính
để bàn và ghi lại những gì được hiển thị trên màn hình điện thoại thông minh.
− Thu phóng to và xoay: Có khả năng phóng to một phần của màn hình máy tính giúp SV dễ quan sát và tập
trung vào nội dung học để hiểu r hơn, đồng thời cho phép GV dễ di chuyển từ phần này sang phần khác trên màn
hình máy tính.
− Phương tiện truyền thông: Cho phép GV nhập các tập video, audio và hình ảnh từ máy tính vào các tập nội
dung học.
− Điều chỉnh audio: Hỗ trợ tinh chỉnh các tập tin audio.
− Thêm tiêu đề: Cho phép GV thêm thông tin tiêu đề vào đầu hoặc cuối tập video.
− Thêm chú thích: Thêm nhận xét văn bản vào các bản ghi khác nhau.
− Tách hoặc nối các tập tin video và audio: Cho phép GV cắt loại bỏ các đoạn video và audio không mong
muốn ra khỏi các tập tin audio, video hiện có và chèn (nếu cần) vào các phần khác vào tập tin audio, video.
− H thống phần mm ghi lại các hoạt động trong gi hc nhằm hỗ trợ cho các hoạt động trong gi hc và có
các tính năng quan trng sau:
− Ghi lại màn hình: Chụp nội dung trên màn hình máy tính như video, slide PPT, hình ảnh động, mô phỏng
máy tính, …
− Phát trc tiếp: Phát trc tiếp cho các lớp hc trc tuyến
− H thống camera: Ghi lại các hoạt động dạy và hc từ nhiu máy quay video
− Truyn phát di động: Cho phép GV phát video trc tiếp từ nhiu thiết bị di động khác nhau
− H các hoạt động trong lớp hc: Mi hoạt động (giảng dạy, thảo luận, thuyết trình, v.v.) trong lớp hc được
ghi chép và lưu trữ để cung cấp cho các sinh viên hc.
− Cảm biến và ghi âm t động: Cảm nhận các hoạt động khác nhau trong lớp hc thông minh và t động ghi
âm
− Đăng nhập t động hóa: T động lên thi khóa biểu, đăng ký hc của SV, t động bật mi thiết bị cần thiết
trong lớp hc phù hợp với hồ sơ cụ thể của giảng viên hoặc của lớp hc, …
− Bảng thông minh: Tạo điu kin cho sinh viên từ xa tương tác thuận lợi với gi hc trên lớp hc trc tiếp.
− Công cụ vẽ: Tạo điu kin cho GV ghi chú hoặc đánh dấu các đoạn cần chú thích trên màn hình máy tính
International Conference on Smart Schools 2022
81
hoặc trên bảng thông minh để làm nổi bật trng tâm của bài giảng.
− Chia sẻ màn hình: Tạo điu kin cho giảng viên và sinh viên chia sẻ màn hình máy tính của h với và các
sinh viên.
− Chia sẻ tập tin: Cho phép giảng viên chia sẻ các tập tin với sinh viên.
− Thảo luận nhóm: Tạo điu kin cho vic tạo ra nhiu nhóm sinh viên khác nhau để thảo luận và chia sẻ thông
tin giữa các SV với nhau.
− H thống phần mm hỗ trợ hoạt động sau gi hc cần có các tính năng quan trọng sau:
− Truyn video trc tuyến: Cho phép GV phát lại bài giảng trc tuyến đã được ghi trong gi hc tới SV.
− Đặt câu hỏi và giao bài tập: Cho phép GV đặt câu hỏi và giao bài tập cho cả lớp hoặc một SV trong lớp.
− Phát di động: Cho phép GV phát video trc tiếp từ thiết bị di động và SV có thể truy cập các tập tin bằng
thiết bị di động của SV.
− Tải nội dung lên phương tin truyn thông: Cho phép GV tải các nội dung lên kênh truyn thông.
− Hc tương tác từ xa: Tạo điu kin cho GV tương tác với SV.
− Nộp bài: Cho phép GV đăng câu hỏi, giao bài tập trên trang web của khóa hc và cho phép SV nộp câu trả
li hoặc nộp bài tập lên web của khóa hc.
− Xuất file t động: Cho phép GV dễ dàng xuất nội dung của hoạt động dạy-hc (bài giảng, mô phỏng, bài tập,
điểm, ghi chú, thông báo, …) đa dạng trên trang web của khóa hc.
− Thảo luận: Cho phép GV và SV thảo luận.
− Đưa lên và chia sẻ tập tin: Giảng viên, sinh viên có thể đưa lên các tập tin có liên quan đến các hoạt động
v nội dung hc và chia sẻ chúng trc tuyến với một nhóm hoặc với các bạn trong cùng lớp.
− Gi đin thoại và liên lạc nhóm: Trưởng nhóm hoặc ngưi điu hành có thể gi đin đến các thành viên
trong nhóm để nói chuyn trc tuyến với một thành viên bằng các công cụ giao tiếp da trên web có sẵn.
− Trò chuyn nhóm: SV có thể trao đổi với nhau để chia sẻ ý tưởng, suy ngh, tài liu.
− Chú thích bài đc: Cho phép sinh viên bổ sung ghi chú để hiểu rõ hơn và truyn đạt trc tiếp những suy ngh,
ý tưởng, câu hỏi cho các thành viên khác trong nhóm hoặc d án của SV.
− Lập kế hoạch: Trưởng nhóm SV hoặc ngưi điu hành có thể lên lịch các s kin, các cuộc hp, các phiên
khác nhau với các nhóm sinh viên khác nhau.
− Tùy chỉnh nội dung và tài liu: Trưởng nhóm SV hoặc ngưi điu hành có thể tùy chỉnh nội dung cho một
buổi thảo luận nhóm hoặc cá nhân
− Ghi chép: Mi buổi hc có audio, video ghi lại để phát lại cho SV khi cần thiết.
− Chụp màn hình: Trưởng nhóm SV hoặc ngưi điu hành có thể nắm bắt mi hoạt động, quy trình, đồ ha
trên màn hình máy tính chính hoặc bảng thông minh, ghi lại, lưu trữ và phát lại.
− Cảnh báo: Cảnh báo SV vắng hc quá số tiết quy định, cảnh báo sắp hết hạn mà SV chưa nộp bài tập.
− Hiu chỉnh: Cho phép GV chỉnh sửa các tập tin đã ghi lại các hoạt động của lớp.
− Tìm kiếm: Cho phép SV tìm kiếm nội dung trong web của khóa hc khi cần thiết.
− Thông báo: SV cần được thông báo v một s kin hoặc các hoạt động sắp tới theo lịch trình.
− Báo cáo: T động gửi các báo cáo v chuyên cần của SV, s hoạt động nhóm của SV, hoặc kết quả hc của
từng SV.
− Hệ thống nhận thức bối cảnh cần có các tính năng quan trọng sau:
− Thích nghi: Nhận thức bối cảnh hc và thích nghi các hoạt động dạy và hc, phong cách giảng dạy và nội
dung hc phù hợp với trình độ, mức độ tiếp thu của SV.
− Giám sát: Giám sát chất lượng hc của SV, hoạt động của SV, hiu năng hc của SV, …
− Nhận din khuôn mặt: Phát hin khuôn mặt các SV trong lớp hc, trong phòng thí nghim, trong tòa nhà,
trong khuôn viên trưng, …
− Phát hin và nhận dạng chuyển động: Cảm nhận hoặc phát hin chuyển động của những ngưi và vật thể
khác nhau trong lớp hc, phòng thí nghim, tòa nhà, khuôn viên trưng, ....
International Conference on Smart Schools 2022
82
− Đoán nhận cử chỉ: Xác định các cử chỉ của giảng viên, trợ giảng, sinh viên trong môi trưng hc.
− Quản giám thông minh: Giám sát các hoạt động hoặc mẫu hành vi hoặc bất kỳ thay đổi trong môi trưng
hc nh sử dụng các loại thiết bị thông minh, điu này rất quan trng đối với an toàn và bảo mật trong lớp hc,
phòng thí nghim, tòa nhà và khuôn viên trưng.
− Ghi lại: T động ghi lại audio và video chất lượng cao từ các hoạt động trong lớp hc, phòng thí nghim,
tòa nhà và các khu vc khác nhau trong khuôn viên trưng.
− Phân tích d báo: Xử lý dữ liu thu được từ nhiu cảm biến và đưa ra d báo v các hành động từ các hoạt
động hc, hoặc định vị trong khuôn viên trưng, hoặc an toàn, bảo mật, …
− Xử lý và phân tích nhanh video: Xử lý nhanh dữ liu lớn từ video được ghi lại và xử lý dữ liu kết quả thu
nhận.
− Truy cập nhanh và dễ dàng: GV dễ dàng truy cập vào video, audio, thông tin được ghi lại của h thống.
− Thông báo: Gửi thông báo thưng xuyên qua email, tin nhắn văn bản hoặc gi đin thoại đến SV.
− Cảnh báo: Phát cảnh báo an toàn hoặc bảo mật tức thi tới mi ngưi trong khuôn viên trưng và thông
báo trong trưng hợp khẩn cấp.
− Điu hướng thông minh: Cung cấp cho ngưi dùng dữ liu có độ chính xác cao v các vị trí không xác định.
3. Xây dựng phòng thực hành từ xa
Đối với các ngành học thuộc nhóm ngành kỹ thuật và công nghệ đòi hỏi các phòng thực hành phải có các hệ
thống thiết bị hiện đại. Tuy nhiên, chi phí xây dựng hệ thống thiết bị như vậy là rất tốn kém. Thực hành ảo cũng là
một biên pháp khả dụng để khắc phục yêu cầu trên, tuy nhiên, môi trưởng ảo không sinh động như thực tế tại phòng
thực hành. Phát triển phòng thực hành từ xa nhằm cung cấp cho người học một môi trường thực, sinh động để nâng
cao kiến thức và kỹ năng khi học thực hành. Phòng thực hành từ xa phải dựa trên điện toán đám mây với máy chủ
được kết nối với thiết bị thực hành có bộ điều khiển (như vi xử lý hoặc vi điều kiển) và các đối tượng điều khiển
(như động cơ điện, thang máy, băng chuyền sản xuất, cánh tay robot, ...).
Hình 1, trình bày sơ đồ kết nối thiết bị thực hành từ xa qua máy chủ và điện toán đám mây chứa các thành phần
như: Tài liệu hướng dẫn học thực hành; Quản lý người dùng khi đăng nhập; Bảng điều khiển thực hành có giao diện
dành cho người dùng để thực hiện thực hành từ xa được kết nối với máy chủ và các thiết bị thực hành; Bộ công cụ
tương tác đồ họa để hỗ trợ cho quá trình dạy và học; Bộ công cụ chỉnh sửa và mô phỏng để làm các bài tập hoặc
các lập trình; Bộ quản lý thí nghiệm để quản lý và lên kế hoạch trước; Các đối tác được truy cập và sử dụng các
dịch vụ điện toán đám mây.
Môi trường học thực hành từ xa được kết nối thông qua điện toán đám mây cho phép sinh viên sử dụng
máy tính cá nhân hoặc thiết bị di động thông minh để mô phỏng, tìm pan và cách khắc phụ, vận hành thiết bị theo
yêu cầu của từng bài thực hành, làm báo cáo kết quả thực hành và tải tài liệu về học. Hình 2, minh họa quá trình
học thực hành từ xa của sinh viên.
International Conference on Smart Schools 2022
83
Sinh viên
Sinh viên
Giảng viên
Ngưi dùng
Đin ton đm mây
Quản lý
người dùng
Tài liệu
học tập
Bảng điều
khiển
Tương tác
đồ họa
Mô phỏng
Bộ công c
Máy chủ
Quản lý
thực hành
Đối tc
Đại học,
cao đẳng
Doanh nghiệp
hợp tác với
nhà trường
Thiết bị thực hành
Hình 1: Sơ đồ kết nối với thiết bị thực hành từ xa
Hình 2: Giao diện web dùng để điều khiển, giám sát, đánh pan.
4. Thiết kế mô hình dùng cho dy và hc từ xa
Mô hình dùng cho dạy và học từ xa phải hiện đại và được bị các phần mềm chuyên dùng cho từng ngành nghề
cụ thể, được kết nối với điện toán đám mây thông qua internet. Đồng thời, phải có giao diện cho GV và SV khi
tham gia vào quá trình học từ xa. Hình 3, trình bày mô hình thực hành cánh tay robot từ xa, thông qua mô hình này
GV có thể hướng dẫn cho SV thực hiện các bài thực hành, thực hiện các thao tác mẫu, tạo các pan cho SV, … Hình
3, là mô hình điều khiển cánh tay robot SCARA, SV có thể thực hiện các bài thực hành như: Lập trình thiết kế giao
diện điều khiển cánh tay robot SCARA từ đơn giản đến phức tạp trên phần mềm Processing, từ đó sinh viên sẽ có
thể thực hiện các giao diện điều khiển tương tự; Thiết kế, lắp đặt vị trí của cánh tay robot, các băng tải, cảm biến để