Đổi mới sáng tạo đưa đại học Việt Nam lên môi trường số – PGS.TS Ngô Tứ Thành

GDVN- Phương pháp dạy học trên môi trường số không liên quan phương pháp dạy học truyền thống vì nền tảng khoa học hoàn toàn khác nhau như đèn dầu và đèn điện.

Ngày 25/01/2022, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định 13 [1], với mục tiêu “đưa dạy và học trên môi trường số ….”.

Quyết định này được xem là “khoán 10”, là “cách mạng giáo dục”, là “kim chỉ nam”, “luồng gió mới” … thúc đẩy đại học đổi mới sáng tạo trên môi trường số.

Vậy “môi trường số” là gì, bản chất dạy và học trên “môi trường số” khác với dạy và học truyền thống ra sao … hệ thống giáo dục đại học trên môi trường số như thế nào… là nội dung bài viết này giải đáp.

Muốn hiểu đúng bản chất của môi trường số, chúng ta cần làm rõ các thuật ngữ: môi trường thực thể, lý thuyết học tập trải nghiệm … để từ đó xây dựng lý thuyết học tập trải nghiệm trong môi trường số làm cơ sở khoa học đổi mới hệ thống giáo dục Việt Nam.

1. Môi trường thực thể và môi trường số

1.1. Môi trường thực thể (Physical environment) và học tập trải nghiệm

Môi trường thực thể là những thực thể mà mắt người có thể nhìn thấy và cảm nhận được, bao gồm: môi trường xã hội, môi trường tự nhiên và môi trường nhân tạo (hình 1a).

Môi trường tự nhiên xung quanh chúng ta đã tồn tại hàng triệu năm như: khí quyển, dòng sông, biển đại dương, rừng núi, tài nguyên thiên nhiên, các loài động thực vật các hiện tượng tự nhiên…

Môi trường xã hội bao gồm: chính trị, kinh tế, văn hoá, thể thao, lịch sử, giáo dục… xoay quanh con người và con người lấy đó làm nguồn sống, làm mục tiêu cho mình.

Môi trường nhân tạo là các thành phần hóa học, vật lý… do con người tạo ra và bị con người chi phối một cách hoàn toàn, bao gồm những tiện nghi trong cuộc sống như ô tô, máy bay, nhà ở, các tòa cao tầng, khu đô thị, công viên giải trí.

Mọi thực thể trước đây “chung sống” cùng nhau nhưng không thể liên kết (kết nối) được với nhau.

Lý thuyết học tập trải nghiệm trong môi trường thực thể [2]

Trong các môi trường thực thể, người học không chỉ chiếm lĩnh kiến thức một cách biệt lập mà còn chiếm lĩnh kiến thức thông qua thực thể xung quanh. Học tập là quá trình người học tương tác, hoạt động với môi trường để kiến tạo kiến thức, kỹ năng, thái độ.

Học tập trải nghiệm (Experiential Learning) là một xu thế trong thực tiễn dạy học hiện nay. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng, kiến thức được thầy giáo trình bày bằng: đọc, nhìn, nghe, nói …là trải nghiệm kém hiệu quả nhất và khó nhớ nhất.

Cụ thể: đọc – nhớ 10%, nghe – nhớ 20%, thấy – nhớ 30%… Các loại trải nghiệm khác như thực hành, đóng vai, mô phỏng và cao nhất người học sau khi hiểu bài dạy lại cho người khác đạt tới mức độ hiệu quả cao nhất, nhớ đến 90%.

Trong môi trường thực thể không có kết nối, dạy và học ở trường hoàn toàn độc lập, không kết nối với thực thể xung quanh.

Lý thuyết học tập theo trải nghiệm (Experiential Learning) do David Kolb khởi xướng từ thế kỷ trước, khi mà khái niệm môi trường số chưa ra đời. Do đó lý thuyết này chỉ phù hợp trong môi trường thực thể.

1.2. Môi trường số (Cyber) và sản xuất thông minh

Môi trường số là môi trường thực thể có thêm không gian số – Cyber (hình 1b). Ngoài ra, công nghệ số tích hợp một cách hữu cơ với các tổ chức xã hội (doanh nghiệp, cơ quan, cộng đồng dân cư…, các tài nguyên, tài sản vật lý (nhà cửa, xe cộ, đường sá…) và môi trường sinh thái tự nhiên tạo thành môi trường số rộng khắp.

Trong môi trường số, các thực thể dần dần được số hóa tạo ra dữ liệu để có thể kết nối được với nhau hình thành không gian số. Khi mọi thực thể được số hóa, các dữ liệu sẽ trở thành big data (dữ liệu lớn) làm cho không gian số ngày càng phong phú đa dạng, khả năng kết nối ngày càng tăng.

Một thực thể khi được số hóa thành dữ liệu, tạo nên một phiên bản số (digital twin), tương ứng một địa chỉ trên không gian số, đồng thời hoạt động của thực thể đó được kết nối với các phiên bản số của thực thể khác, trao đổi thông tin qua lại với nhau thành một hệ thống số.

Khi mọi thực thể đều được số hóa, đều được định danh, đều có địa chỉ trên mạng internet sẽ tạo nên IOT (internet of things) và hình thành nền sản xuất thông minh (smart manufacturing).

Đặc trưng của sản xuất thông minh là kết nối, thực hiện thông qua các thiết bị cảm biến, nhận dạng bằng sóng vô tuyến giúp ghi nhận tất cả các dữ liệu có liên quan truyền về máy chủ để xử lý để ra các quyết định phù hợp nhất.

Sản xuất thông minh là sản phẩm của cách mạng công nghiệp 4.0mà nòng cốt là AI (trí tuệ nhân tạo), máy móc thay lao động trí óc con người, cho phép con người tính toán được các hệ điều khiển thực số trên môi trường số.

Một số ví dụ sản xuất thông minh trong môi trường số:

Trên các bộ phận của ô tô tự lái (lái xe thông minh) đều được gắn các cảm biến (sensor) và định vị GPS, nó tạo ra tín hiệu để số hóa.

Môi trường thực thể như đường, cầu, ngã tư, các thanh chắn… cũng được số hóa nhờ gắn cảm biến, định vị GPS, camera.

Khi đó ô tô hoạt động được là nhờ hệ thống điều khiển trên không gian số nên không cần người điều khiển trực tiếp vẫn có thể tự động tránh được chướng ngại vật trong môi trường số được kết nối.

Bản thân con người (là dạng thực thể vật lý) luôn có những trang thiết bị “bất ly thân” đi kèm như điện thoại di động, nhẫn, quần áo …chúng đều có thể được gắn cảm biến, gắn định vị GPS, tức được số hóa.

Thậm chí có thể chế tạo thiết bị điện tử y tế khám bệnh chuyên dụng, tích hợp máy đo huyết áp, đo điện tim, đo đường huyết với kích thước nano (được số hóa truyền tín hiệu về hệ thống) “cấy” vào trong cơ thể bệnh nhân, để bác sĩ theo dõi bệnh nhân từ xa, còn gọi làm “khám bệnh thông minh”.

Tóm lại sản xuất thông minh là sự kết nối thực thể trong môi trường số để tạo ra các tài sản số, có giá trị vượt trội so với sản phẩm truyền thống.

2. Đổi mới sáng tạo để giáo dục Việt Nam lên môi trường số

2.1. Đổi mới tư duy – tài sản số lớn hơn tài sản hữu hình

Môi trường số sẽ có nhiều cơ hội sáng tạo mới, làm thay đổi phương thức quản lý giáo dục truyền thống. Cách làm mới có thể không liên quan đến cách làm cũ, nếu bảo thủ không thích ứng sẽ bị loại ra khỏi môi trường số.

Điều quan trọng nhất là phải thay đổi tư duy truyền thống sang tư duy số – tài sản số lớn hơn tài sản hữu hình.

Môi trường số tạo điều kiện kết nối, các thực thể trong trường đại học được số hóa, kết nối tạo thành tài sản số của trường. Uy tín của một trường đại học phụ thuộc vào tài sản số của trường đó.

Nếu trường đại học danh tiếng có tuổi đời hàng trăm năm, có hàng trăm giáo sư nổi tiếng, có thư viện chứa hàng vạn cuốn sách … nhưng không số hóa, sẽ không có “tài sản số” nào để chia sẻ và hợp tác với các trường khác.

Thứ bậc của đại học này sẽ giảm trên bản đồ đại học thế giới khi xếp hạng. Trong thế giới phẳng như hiện nay, những trường đó dù đặt ở trung tâm thành phố nhưng vẫn bị xem là “ốc đảo”.

Quyết định 131, Thủ tướng Chính phủ đã đặt ra mục tiêu đến năm 2025: “100% người học, nhà giáo được quản lý bằng hồ sơ với định danh thống nhất trên toàn quốc”.

Khi đó trường học nào vẫn “thủy chung” với cách quản lý bằng các thủ tục hành chính, không số hóa hồ sơ, …trường học đó sẽ “một mình một ngựa”… “tài sản số” bằng 0 và tự đào thải chính mình vì không kết nối, không giao tiếp được với môi trường số xung quanh.

Nói vui như phát biểu của Phó Thủ tướng Vũ Đức Đam: “Đại học nào không số hóa, xin đứng qua một bên”.

So sánh khập khiễng nhưng dễ hiểu, phương pháp dạy học truyền thống như chiếc đèn dầu, phương pháp dạy học trên môi trường số giống như đèn điện.

Cùng là phương tiện chiếu sáng nhưng nguyên lý hoạt động của 2 phương tiện chiếu sáng này không liên quan nhau.

Đèn dầu hoạt động theo nguyên lý, dùng bật lửa châm vào bấc đèn, dầu ngấm trong bấc sẽ cháy và tạo ra một ngọn lửa màu vàng.

Có người nói vui rằng, nếu ai đó áp dụng nguyên lý thắp sáng đèn dầu vào đèn điện, nghĩa là bật lửa gì vào trạm cao áp điện là tự sát vì sẽ nhận ngay tiếng nổ lớn như bom thiêu hủy cả một khu phố với hàng trăm người!

Phương pháp dạy học trên môi trường số không liên quan phương pháp dạy học truyền thống vì nền tảng khoa học hoàn toàn khác nhau như đèn dầu và đèn điện.

Chỉ khi thay đổi tư duy như vậy mới có thể “đưa dạy và học trên môi trường số …” như Quyết định 13 của Thủ tướng Chính phủ.

2.2. Một vài đổi mới dạy học sáng tạo trên môi trường số của giáo dục đại học

Học tập trải nghiệm từ xa trên môi trường số [3]

Như mục 1.1 đã trình bày, lý thuyết học tập theo trải nghiệm do David Kolb khởi xướng chỉ phù hợp trong môi trường thực thể chưa kết nối.

Mặc dù học tập theo trải nghiệm như thí nghiệm, thực hành, đóng vai, mô phỏng… đạt mức độ hiệu quả cao, giúp sinh viên dễ hiểu, dễ nhớ, nhớ lâu, kiểm chứng lại lý thuyết đã học, nhưng khi triển khai trong môi trường thực thể rất khó khăn.

Một bài thí nghiệm, thực hành chỉ một nhóm 2 sinh viên được thực hiện, một giảng viên chỉ hướng dẫn tối đa 10 nhóm cùng thời gian.

Trong phòng thí nghiệm gồm các dụng cụ thí nghiệm, máy đo, các thiết bị như đèn, điều hòa không khí, rèm cửa, bảng viết, bút viết, sách, vở bàn giáo viên, bàn sinh viên… là những đồ vật, những thực thể độc lập nhau.

Trong “phòng thí nghiệm thông minh”, các thực thể đó đều được gắn cảm biến (sensor) để số hóa đưa vào mô-đun cổng thông minh không dây.

Quá trình truyền thông tin trong phòng thí nghiệm thông minh được thu thập bởi các thiết bị cảm biến nhiệt độ và chất lượng không khí…, hiển thị trên thiết bị quản lý của giáo viên và nhà trường, cung cấp giải pháp tổng thể của lớp học thông minh IoT.

Nhờ công nghệ số, các dụng cụ thí nghiệm được số hóa, có thể điều khiển thu thập khảo sát từ xa.

Ví dụ kit thí nghiệm FPGA trên hệ thống RemotRemoteLab-FPGAđược sinh viên tiến hành thực hiện từ xa.

Hệ thống RemotRemoteLab-FPGA cho phép sinh viên thực hiện mạch điện số trên KIT DE1 của Altera, trong đó chip CycloneII – EP2C20F484C7 sẽ được lập trình để tạo ra mạch điện số.

Thông qua đường truyền Internet, sinh viên thực hiện các bài thí nghiệm cũng như các bài thiết kế điện tử số với KIT DE1 và mọi hoạt động được thực hiện trên KIT sẽ được hiển thị trên màn hình giống như làm trực tiếp với KIT, cụ thể như nhấn các nút, hiển thị trên LED…sinh viên thực hiện toàn bộ thí nghiệm này tại nhà, không phải đến trường.

Trong môi trường thực thể, khi Trường Đại học chưa số hóa, chưa kết nối, thông thường, một kit thí nghiệm FPGA chỉ những sinh viên trong trường sử dụng và cũng chỉ một ít sinh viên được thực hiện trong cùng thời gian.

Khi Kit thí nghiệm FPGA được đưa lên hệ thống số, giá bộ kit này có thể đắt hơn kit cũ, nhưng tính ra khi triển khai rộng khắp với số lượng lớn cho tất cả sinh viên cùng chuyên ngành trong cả nước thì lại tiết kiệm một khoản kếch xù so với cách triển khai thí nghiệm truyền thống.

Lúc này mô hình phòng thí nghiệm sẽ phải thay đổi để sinh viên có thể làm thí nghiệm thực hành online bất cứ lúc nào, sinh viên ở bất cứ đâu cũng có thể kết nối thí nghiệm thực hành online.

Đổi mới cách dạy tự học trên môi trường số

Trước hết cần hiểu rõ Blended Learning truyền thống như hình 2

Phần số (bên phải) của Blended Learning là do sinh viên tự học video clip bài giảng online, chỗ nào không hiểu thì ghi chép lại.

Phần thực (bên trái) của Blended Learning là do giảng viên tổ chức hội thảo, trao đổi “face to face” với các sinh viên.

Sinh viên đặt câu hỏi những nội dung chưa hiểu khi tự học online, giảng viên sẽ giải đáp hoặc sinh viên trình bày chủ đề, giảng viên và các sinh viên khác lắng nghe rồi thảo luận.

Với một lớp học có trên 150 sinh viên, phương thức Blended Learning này không hiệu quả, vì giảng viên không thể đồng thời quản lý được hết sinh viên.

Khi 1 sinh viên trình bày thì chỉ giảng viên và một vài sinh viên quan tâm lắng nghe còn hơn 100 sinh viên khác như “ong vỡ tổ”, làm việc riêng, nghịch điện thoại…

Để buổi thảo luận (phần thực – bên trái hình 2) có hiệu quả, giảng viên dạy phải chia thành 10 nhóm, mỗi nhóm gồm 15 sinh viên ngồi trong các phòng riêng để thảo luận do giảng viên (hoặc trợ giảng) điều khiển.

Tuy nhiên để có được 10 phòng học riêng và hợp đồng với 10 giảng viên khác hỗ trợ là việc khó như lên Sao Hỏa.

Tuy nhiên trong môi trường số, Blended Learning số, việc kết hợp tự học với “face to face” trở nên đơn giản.

Do đã được số hóa và kết nối, phần thực – bên trái hình 2, giảng viên và sinh viên có thể tương tác, trao đổi, giao tiếp trên web như môi trường thực.

Giảng viên dạy có thể tạo 10 lớp học khác nhau trên team và cùng lúc theo dõi 10 nhóm thảo luận khác nhau.

Giảng viên có thể “di chuyển” từ lớp này sang lớp khác tức thì để điều khiển cùng lúc 10 lớp học.

Giảng viên dạy có thể “hợp đồng” kết nối với 10 giảng viên khác để tham gia dự giờ điều khiển hội thảo của 10 nhóm sinh viên bằng cách gửi đường link để giảng viên kích vào là có thể đến ngay được lớp học.

Cũng nhờ môi trường số, khi sinh viên tự học online (phần số – hình 2), bài giảng chỗ nào không hiểu, sinh viên có thể kết nối với những bài giảng, những video clip khác có hướng dẫn chuyên sâu để hiểu.

Mức độ Bended Learning cao hơn, phần thực (bên trái – hình 2) sẽ do các trợ giảng ảo đảm nhiệm để hướng dẫn tận tình không mệt mỏi cho từng sinh viên, tức là “cá nhân hóa việc học tập” đến từng sinh viên.

Lớp học có 150 sinh viên sẽ do 150 giảng viên ảo hỗ trợ theo ánh xạ 1-1 (một giảng viên dạy một sinh viên).

Đổi mới cách dạy học nâng cao khả năng nhớ trên môi trường số

Trên môi trường thực, theo Luật Giáo dục, muốn dạy đại học phải có bằng Thạc sĩ, muốn dạy phổ thông phải có bằng Đại học sư phạm… Do đó để được làm thầy đứng trên bục giảng không đơn giản, phải qua nhiều khâu, nhiều thủ tục hành chính phức tạp.

Thực tế nhiều người có bằng Đại học sư phạm nhưng không được làm thầy mà đang làm thợ trong khu công nghiệp hoặc làm nghĩa vụ quân sự.

Trên môi trường số, học vì kiến thức, phương pháp dạy học trên môi trường số là: mọi người học lẫn nhau, người học trước dạy người học sau, người hiểu trước dạy người hiểu sau… do đó ai cũng trở thành người thầy.

Cách tạo một lớp học trên không gian số đơn giản, không phức tạp như lớp học truyền thống trong khuôn viên của trường đại học truyền thống.

Theo mục 1.1 đã phân tích, học tập trải nghiệm hiệu quả nhất là người học sau khi hiểu bài, dạy lại cho người khác sẽ đạt tới mức độ nhớ đến 90%.

Do đó khi mọi thực thể được kết nối, thế giới nằm trong lòng bàn tay, người học trước, khám phá trước sẽ dạy lại cho người sau, không chỉ là truyền thụ kiến thức mà quan trọng hơn, thông qua dạy để hiểu sâu sắc, nhớ hơn nội dung mình đã nghiên cứu, biến kiến thức mình đang học thành tri thức của mình.

3. Kết luận

Thực hiện Quyết định số 131 [1] là nhiệm vụ “tầm vĩ mô” của nhiều bộ nhiều ngành cùng thực hiện đồng bộ. Nếu thực hiện đúng như các mục tiêu của quyết định đã đề ra sẽ thay đổi toàn bộ hệ thống giáo dục quốc dân nói chung, giáo dục đại học nói riêng.

Nội dung bài báo chỉ là một vài nét chấm phá của cá nhân người viết, muốn làm rõ thuật ngữ “dạy và học trên môi trường số ….” trong Quyết định 131 và đưa ra 3 đổi mới sáng tạo trên môi trường số.

Dù có thể còn nhiều ý kiến bất đồng về dạy học trên môi trường số, tuy nhiên tác giả hy vọng tinh thần quyết định 131 sớm được bạn đọc và đồng nghiệp gần xa nhận thức đúng tư duy sáng tạo giáo dục trong môi trường số. Chỉ khi đó công cuộc chuyển đổi số trong giáo dục mới thành công.

Tài liệu tham khảo

[1] Quyết định số 131/QĐ-TTg ngày 25/01/2022: “Tăng cường ứng dụng CNTT và chuyển đổi số trong giáo dục và đào tạo giai đoạn 2022-2025, định hướng đến năm 2030”

[2] Covid-19 là thực nghiệm giáo dục toàn cầu: không thể thay thế dạy học trực tiếp, https://giaoduc.net.vn/giao-duc-24h/covid-19-la-thuc-nghiem-giao-duc-toan-cau-khong-the-thay-the-day-hoc-truc-tiep-post224221.gd

[3] Hoàng Mạnh Thắng, “Tài liệu hướng dẫn làm thí nghiệm FPGA từ xa”, Viện Điện tử viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

(*) Văn phong, nội dung bài viết thể hiện góc nhìn, quan điểm của tác giả.