Đặt vấn đề: Trong nền giáo dục hiện đại, công nghệ được xuất hiện ở tất cả các khâu, vừa hỗ trợ quản lý, vừa giúp việc giảng dạy và học tập trở nên thuận lợi, hiệu quả hơn. Mô hình lớp học thông minh giúp mở rộng được không gian, thời gian, tài liệu, phương pháp và hình thức giảng dạy, giúp người dạy và người học dễ dàng trao đổi kiến thức, sử dụng các công cụ được thông minh hơn, thuận tiện hơn. Việc hiện đại hóa lớp học đã được áp dụng trên rất nhiều quốc gia trên thế giới và đạt được nhiều chuyển biến tích cực. Tuy nhiên, mô hình này chưa được triển khai nhiều tại Việt Nam.
Vì vậy, để hòa nhập cùng xu thế đó, nước ta cần hiện đại hóa trường học, cách tân lớp học hay nói cách khác là xây dựng và phát triển mô hình tiền đề - Lớp học thông minh bằng phương pháp lập trình hướng đối tượng. Mục tiêu - Tìm hiểu các mô hình hình phòng học thông minh (Smart Class). - Cách hoạt động của mô hình phòng học thông minh (Smart Class). - Sự hiệu quả khi ứng dụng mô hình phòng học trong thực tế đem lại.
- Hiểu rõ về phương pháp lập trình hướng đối tượng trong lập trình phần mềm ứng dụng. - Xây dựng được mô hình thông qua phương pháp lập trình hướng đối tượng. Xác định yêu cầu - Hệ thống kiểm soát ra vào, điểm danh thông minh và bảo vệ an ninh cho lớp học. - Hệ thống kết nối điều khiển tự động bằng smartphone, cấp quyền truy cập điều khiển.
- Lớp học thông minh kết hợp điều khiển chiếu sáng smart-class, hệ thống lọc, điều hòa không khí. - Các giải pháp mở rộng khác như: lắp đặt hệ thống camera giám sát, hệ thống báo động cháy nổ. - Hệ thống các thiết bị hỗ trợ giảng dạy: máy tính, máy chiếu, loa. Từ việc sử dụng các thiết bị tiên tiến tự động hóa tối ưu cảm giác hứng thú, tiện lợi cho cả giáo viên lẫn học sinh: - Các thiết bị tự động bật khi có người vào và tắt khi người cuối cùng đi ra.
- Các thiết bị được kết nối liên kết: khi máy chiếu trạng thái bật đồng thời màn chiếu cũng tự động hạ xuống các đèn tự động giảm độ sáng, rèm cửa đóng vào. - Phòng thiết lập nhiệt độ phù hợp và cho phép điều chỉnh bằng smartphone (dựa vào cảm biến nhiệt) IV. Phạm vi - Trong phạm vi môn học Lập trình hướng đối tượng (OOP). - Nghiên cứu trong phạm vi Lớp học thông minh (Smart Class).
7 c Chương 2: Tìm hiểu về hệ thống lớp học thông minh I. Giới thiệu về hệ thống lớp học thông minh Lớp học thông minh là phòng học tích hợp đầy đủ các thiết bị dạy học điện tử, kỹ thuật số hiện đại như máy tính chủ kết nối màn hình tương tác điện tử hoặc máy chiếu Projector, màn hình LCD, máy chiếu vật thể, camera ghi hình, máy in cùng với hệ thống internet, smartphone, máy tính bảng, bục giảng thông minh, hệ thống âm thanh,. Máy tính và máy tính bảng được tích hợp đầy đủ các dữ liệu cần thiết như: sách giáo khoa điện tử, giáo trình điện tử bộ môn. Qua sóng wifi, bằng một phần mềm quản lý giúp giáo viên thực hiện tổ chức toàn bộ quá trình dạy và học bao gồm các hoạt động tương tác giữa thầy và trò thông qua việc sử dụng các thiết bị đã tích hợp trong phòng học thông minh.
Mỗi công cụ trong số các công cụ dạy học trên đều dựa trên công nghệ mạnh mẽ, thân thiện, dễ sử dụng, nhưng tất cả đều được thiết kế hoạt động một cách đồng bộ để làm sinh động nội dung giảng dạy, nâng cao hứng thú học tập, tạo cho giáo viên và học sinh một môi trường học tập sinh động, thú vị và đạt hiệu quả cao, giúp cải thiện rõ rệt kết quả học tập của học sinh. Việc học của học sinh trở nên đơn giản và hiệu quả hơn. Phòng học thông minh cho phép tăng cường khả năng tương tác đa chiều giữa giáo viên với học sinh, học sinh với học sinh qua việc dạy nhóm, học nhóm, thảo luận nhóm thông qua phần mềm quản lý lớp học. Giáo viên có thể điều hành lớp học và giám sát bài học trên máy của học sinh được chọn hoặc tất cả các máy học sinh trong lớp chỉ với một vài thao tác đơn giản trên máy của giáo viên.
8 c Bên cạnh đó, xét về khía cạnh cơ sở vật chất và môi trường học tập, lớp học thông minh cũng đáp ứng được tối đa các điều kiện để có thể giúp cho việc dạy và học được hiệu quả nhất. Các yếu tố bao gồm: âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,… được thiết lập qua một phần mềm điều khiển đồng bộ giúp cho giáo viên hay học sinh cũng có thể sử dụng dễ dàng. Hoạt động của lớp học thông minh Lớp học thông minh hoạt động trên nền tảng ứng dụng CNTT và truyền thông trong quản lý, điều hành, tổ chức các hoạt động giảng dạy; đồng thời xây dựng môi trường tương tác giữa học sinh với học sinh và giữa giáo viên với học sinh. Đây là mô hình ứng dụng những công nghệ tiên tiến nhất phục vụ việc học tập và giảng dạy, giúp bài giảng trở nên trực quan, sinh động, khơi gợi hứng thú học tập của học sinh.
Mô hình lớp học thông minh gồm có: máy vi tính, màn hình tương tác, bục giảng thông minh, hệ thống âm thanh, máy chiếu vật thể … 9 c III. Hệ thống điều khiển lớp học thông minh - Điều khiển thiết bị tự động thông minh Smart-classroom như quét Face ID, đèn, điều hòa, rèm cửa, máy chiếu,… - Bàn, ghế phòng học được thiết kế gọn gàng, thông minh để dễ di chuyển và sắp xếp. - Hệ thống điều khiển có kết nối Internet như Bục giảng điện tử tích hợp hệ thống PC giáo viên, âm thanh, máy thu vật thể,… - Hệ thống nghe nhìn tương tác thông minh như máy chiếu tương tác, bảng tương tác, màn hành LED tương tác,… - Camera giảng dạy trực tuyến. Hiệu quả trong thực tế của mô hình lớp học thông minh 1.
Tăng khả năng tương tác giữa người dạy và người học: Nhiều lớp học truyền thống vẫn còn giữ hình thức truyền tải một chiều, nghĩa là người dạy sẽ giảng và đặt câu hỏi, người học chỉ ngồi nghe, ghi chép và trả lời. Điều này vô tình khiến người học bị thụ động, ít tham gia xây dựng bài. 10 c Với hiệu quả sử dụng phòng học thông minh, người dạy có thể ứng dụng các phần mềm quản lý để chia người học thành từng nhóm nhỏ, sau đó giao bài tập trực tuyến để nhóm cùng thảo luận. Ngoài ra, lớp học có màn hình tương tác thông minh với độ sắc nét cao sẽ giúp bài giảng thêm sinh động, qua đó thu hút sự chú ý của người học, giúp người học tập trung và cùng tham gia xây dựng bài.
Tạo cảm giác hứng thú cho người học đối với bài giảng: Hiệu quả sử dụng phòng học thông minh sẽ được trang bị đầy đủ màn hình tương tác thông minh, hệ thống âm thanh, máy tính,… Nhờ đó có thể trình chiếu các video, GIF hay khối hình 3D qua hình ảnh nhiều màu sắc và âm thanh sống động, giúp người học hình dung trực quan về nội dung bài học và kích thích hứng thú học tập, từ đó ghi nhớ tốt hơn. Cải thiện sự tập trung cho người học: Hiệu quả sử dụng phòng học thông minh giúp bài học được thiết kế sinh động kèm hiệu ứng âm thanh sẽ thu hút sự chú ý, khiến người học chủ động tham gia buổi học. Qua đó, người học sẽ tập trung vào bài giảng vì sự tò mò và hứng thú mà không phải chỉ ngồi chép lại những nội dung được giảng dạy một cách thụ động, buồn chán. Hỗ trợ người dạy sáng tạo ra nhiều buổi học lí thú: Hiện nay có một số phần mềm hỗ trợ người dạy soạn bài giảng nhanh chóng và có thể chèn thêm video, hình ảnh, GIF,… để bài học thêm sống động hơn.
Sau khi chuẩn bị xong, người dạy sẽ trình chiếu qua các thiết bị thông minh trong lớp, trong đó bao gồm màn hình tương tác thông minh, máy chiếu tương tác,… Qua đó, công nghệ trong giáo dục giúp người dạy có thể tương tác trực tiếp lên bài giảng bằng các thao tác đơn giản tương tự như với bảng đen thông thường, nhưng nội dung lại sinh động và đặc sắc hơn rất nhiều. 11 c Ngoài ra, lợi ích phòng học thông minh có sẵn những thiết bị hỗ trợ cảm ứng đa điểm cho phép nhiều người học cùng lúc viết, vẽ, chèn hình ảnh, … giúp người học được tham gia vào bài giảng và gia tăng hứng thú học tập. Buổi học có thể được ghi lại làm tài liệu học tập Với lớp học trực tuyến, công nghệ cho phép ghi hình lại buổi học để người học vắng có thể học qua bản ghi, không phải chỉ học lại thông qua vở ghi của bạn như trước đây. Những người học tiếp thu chậm có thể xem lại bài giảng nhiều lần để nghiền ngẫm thêm về nội dung học.
Ngoài ra, người dạy có thể xem lại và cải thiện cách truyền đạt của mình sao cho dễ tiếp cận đến người học nhất. Tạo điều kiện cho người học bị khuyết tật Có thể học tại nhà mà không cần di chuyển đi học hàng ngày: Đối với nhiều người học khuyết tật, việc di chuyển đến lớp học sẽ gặp nhiều khó khăn, đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu. Có thể sử dụng chức năng giọng nói để ghi chép kiến thức: Hiện nay có nhiều ứng dụng để chuyển giọng nói thành văn bản như Google Lens, Talk Free,… Điều này sẽ giúp những người học gặp khó khăn trong việc viết bài sẽ ghi chú được nội dung học tập tốt hơn. Công nghệ trong giáo dục giúp giảm tải thời gian ghi chép bài vở: Người dạy có thể tạo các kho tài liệu thông qua những nền tảng hỗ trợ quản lý lớp học hoặc các ứng dụng lưu trữ như Google Drive, One Drive, … Theo đó, người dạy đăng tải bài giảng, bản ghi buổi học, tài liệu đọc 12 c thêm,… rồi chia sẻ quyền truy cập cho người học.
Người học sẽ chỉ cần ghi những lưu ý ngoài nội dung đã được soạn mà không cần phải ghi lại tất cả như trong lớp học truyền thống. Bảo vệ sức khỏe cho người dạy: Lớp học truyền thống thường dùng bảng đen và phần trắng, thành phần của phấn không gây hại cho cơ thể, tuy nhiên nếu hít phải bụi phấn lâu ngày sẽ tích tụ trong hệ hô hấp.