Đề tài "Ứng dụng thực tại ảo 4D trong dạy học vật lý và hóa học" được gửi đến tham gia chương trình Tri thức trẻ vì giáo dục 2018. Đọc tên tác giả, ban tổ chức nhận ra chân dung những người trẻ mê nghiên cứu vì từng "gặp mặt". Đó là thầy Nguyễn Quốc Huy, 34 tuổi, khoa vật lý Trường ĐH Sư phạm Hà Nội cùng vợ là Nguyễn Thị Hồng Nhung. 

Năm 2016, thầy Huy là một trong ba tác giả/nhóm tác giả nhận giải cao nhất của chương trình với đề tài "Thiết kế, chế tạo một số thiết bị thí nghiệm mới phần cảm ứng điện từ để sử dụng trong dạy học vật lý ở trường phổ thông".

Nhận giải thưởng 100 triệu đồng từ chương trình, thầy Huy bàn với vợ sử dụng số tiền này tiếp tục nghiên cứu công trình mới. Cùng đam mê vật lý, vợ chồng thống nhất theo đuổi đề tài cho chương trình năm nay.

Biến trừu tượng thành ảnh thực

Thầy giáo Nguyễn Quốc Huy cùng vợ, chị Nguyễn Thị Hồng Nhung, nghiên cứu thực hiện đề tài “Ứng dụng thực tại ảo 4D trong dạy học Vật lý và Hóa học” - Ảnh: HÀ THANH

Nhiều năm gắn bó với công tác giảng dạy, thầy Huy cho biết ở Việt Nam hiện chưa có phần mềm mô phỏng thực tại ảo 4D trên nền của thực tại để sử dụng trong dạy học vật lý và hóa học. 

"Xu hướng dạy học hiện nay là trải nghiệm thực tế, nhưng để học trò trải nghiệm được cấu tạo nguyên tử, quá trình xảy ra phản ứng hạt nhân, sự kết hợp trong phản ứng hóa học rất khó khăn vì cần phải có phòng thí nghiệm rất hiện đại. 

Dạy học nhiều năm, nghiên cứu nhiều thiết bị, tôi thấy mình chưa có thiết bị nào giảng dạy kiến thức vi mô cho học sinh" - thầy Huy chia sẻ về trăn trở với công trình nghiên cứu.

Mất hơn một năm trời, thầy Huy cùng vợ lên ý tưởng, tìm hiểu tài liệu, tìm công ty viết phần mềm và xây dựng kịch bản chi tiết cho đề tài. 

Nhận thấy xu hướng hiện nay mọi người đều sử dụng smartphone, vợ chồng thầy Huy quyết định ứng dụng chiếc điện thoại thông minh này để nhận diện kết hợp với VR (Virtual Reality - thực tế ảo) và AR (Augmented Reality - thực tế tăng cường) để lập trình mô phỏng các kiến thức vật lý và hóa học trên nền của thực tại. Chỉ cần một chiếc smartphone cài đặt phần mềm mô phỏng này thì mọi chuyện trở nên dễ dàng hơn.

Thầy Huy đưa ra một ví dụ cụ thể: để mô phỏng cấu tạo nguyên tử liti (lithium), chỉ cần đưa smartphone cài đặt phần mềm mô phỏng này "quét" một mảnh giấy in ký hiệu nguyên tử liti, trên màn hình điện thoại sẽ xuất hiện ngay mô phỏng lại cấu tạo của nguyên tử liti trên nền thực tại xung quanh. Giáo viên, học sinh có thể dùng tay điều khiển các góc khác nhau để quan sát kỹ hơn cấu tạo của nguyên tử này.

"Mô phỏng ở Việt Nam hiện nay là tranh ảnh 2D, mô phỏng 3D nhưng dựa trên lập trình có sẵn, không điều khiển được bằng tay trên màn hình. Với ứng dụng này, giáo viên và học sinh có thể điều khiển mô phỏng bằng tay trên màn hình điện thoại" - thầy Huy chia sẻ về tính năng mới của ứng dụng.

Với công trình nghiên cứu này, thầy Huy giới thiệu cho khoảng 30 giáo viên cùng thử nghiệm và nhờ đồng nghiệp trực tiếp giảng dạy khảo sát. Kết quả ban đầu gửi về, học sinh khối THCS và THPT rất hứng thú vì được học, trải nghiệm kiến thức trừu tượng mà trước đó giáo viên chỉ dạy lý thuyết. 

Nhờ được quan sát, điều khiển các mô phỏng theo ý của mình, học sinh hiểu bài, tiếp thu kiến thức vật lý, hóa học nhanh hơn ngay trên nền thực tại xung quanh.

Thuận vợ thuận chồng tìm phương pháp giáo dục mới

Mô phỏng cấu tạo nguyên tử Li, chỉ cần một chiếc smartphone cài phần mềm mô phỏng, đưa tờ giấy ghi tên nguyên tử lại gần sẽ xuất hiện ngay cấu tạo nguyên tử Li trên màn hình điện thoại - Ảnh: HÀ THANH

"Tôi từng là sinh viên theo chuyên ngành vật lý, tôi ủng hộ nhiệt huyết, đam mê nghiên cứu khoa học của chồng. Khi anh nghĩ ra đề tài mới, ban đầu tôi chia sẻ có thể gặp nhiều khó khăn, nhưng vợ chồng bảo nhau cứ quyết tâm, thử làm xem sao" - chị Nhung, vợ thầy Huy, nhớ lại.

Đồng lòng, đồng quyết tâm thực hiện, thời gian thầy Huy đi dạy học thì vợ ở nhà có nhiệm vụ đề bạt ý tưởng, về nhà vợ chồng xem xét ý tưởng đó có hợp lý không, rồi cùng tìm hiểu tất cả tài liệu liên quan đến môn vật lý, hóa học, lựa chọn phản ứng, nguyên tố nào giúp học sinh tiếp thu dễ dàng nhất. 

"Có những mô phỏng vợ tự đề xuất tôi thấy hợp lý, nếu chưa hợp lý thì tôi xem lại, vợ chồng thống nhất ý kiến rồi gửi đến phía công ty cho người ta làm" - thầy Huy chia sẻ quá trình vợ chồng triển khai đề tài.

Có những thời gian chồng quá đam mê, chú tâm nghiên cứu khoa học mà… quên mất vợ con, chị Nhung cũng giận chồng lắm. "Nhưng suy cho cùng, anh cũng đang cố gắng phấn đấu theo đuổi đam mê nên hai mẹ con chọn tự đi chơi để bố tập trung nghiên cứu" - chị Nhung tâm sự.

Thầy Huy chia sẻ định hướng trước mắt là hoàn thành mô phỏng cho môn vật lý, hóa học, thời gian tới tiếp tục nghiên cứu mô phỏng môn sinh học và đặc biệt kỳ vọng mô phỏng được môn lịch sử. Còn chị Nhung mong muốn công trình sẽ phát triển tốt, nhận được sự quan tâm của mọi người để vợ chồng vững tin theo đuổi tiếp đam mê, góp phần nào đó thay đổi phương pháp giáo dục hiện nay.

"Giáo viên chia sẻ rằng họ thấy phần mềm này phù hợp với tương lai, nếu phát triển được thì không chỉ giúp các trường học ở thành phố mà nông thôn, miền núi cũng có thể ứng dụng phương pháp dạy học này" - thầy Huy cho biết. 

Từ hi vọng đó, vợ chồng thầy gửi đề tài của mình tham gia chương trình Tri thức trẻ vì giáo dục 2018 do Trung ương Đoàn, Bộ GD-ĐT, báo Tuổi Trẻ và Công ty cổ phần Tập đoàn Thiên Long tổ chức.

Theo thầy Huy, nếu sản xuất, dự kiến với 500.000 đồng/phần mềm có thể cài cho 5 máy điện thoại hoặc máy quét khác nhau. Giáo viên, học sinh sẽ sử dụng phần mềm vĩnh cửu, không phải thay thế hoặc sửa chữa.