NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC QUAN SÁT, GIẢI THÍCH VÀ MÔ HÌNH HÓA KHOA HỌC BẰNG 3D–AR TRONG KHOA HỌC TỰ NHIÊN 7

Tính mới của đề tài không nằm ở việc sử dụng riêng lẻ mô hình 3D hoặc AR mà ở cách tổ chức các thành phần thành một quy trình học tập thống nhất. Trước hết, đề tài không trực quan hóa toàn bộ hình ảnh trong SGK mà lựa chọn những nội dung có cấu trúc không gian, chuyển động vi mô, diễn biến theo thời gian hoặc dễ gây hiểu sai khi chỉ quan sát hình tĩnh. Bộ học liệu ban đầu gồm 06 nội dung, bảo đảm cân bằng giữa Vật lý, Hóa học và Sinh học: sự truyền âm trong không khí, đường sức từ của nam châm, liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, cơ chế đóng – mở khí khổng và sự vận chuyển nước trong cây. Mỗi nội dung được thiết kế thành một gói học liệu gồm hình nhận diện trong SGK, mô hình 3D hoặc animation, câu hỏi khoa học trọng tâm, phiếu nhiệm vụ, rubric và tiêu chí kiểm định. Học sinh sử dụng ứng dụng Artivive để quét hình nhận diện và quan sát nội dung AR mà không cần mã QR trung gian. Hoạt động học được tổ chức theo chu trình: Quan sát – Giải thích – Tái tạo – Đối chiếu và điều chỉnh. Học sinh dự đoán, theo dõi chi tiết, ghi nhận bằng chứng, giải thích hiện tượng, phản biện quan niệm sai và tái hiện kiến thức bằng sơ đồ hoặc mô hình. Nhờ đó, học sinh không chỉ tiếp nhận học liệu có sẵn mà còn tham gia kiểm tra và điều chỉnh biểu diễn khoa học của chính mình. Đề tài đồng thời xây dựng rubric gồm ba nhóm năng lực: quan sát và khai thác bằng chứng, giải thích khoa học, mô hình hóa và tái tạo. Cách đánh giá này giúp xác định mức độ hiểu của học sinh thông qua thao tác, câu trả lời, phiếu học tập và sản phẩm cụ thể.

Giải pháp sử dụng các công nghệ và thiết bị phổ biến như Blender, Artivive Bridge, Tinkercad, máy tính, điện thoại hoặc máy tính bảng. Học sinh chỉ cần cài ứng dụng Artivive, mở đúng trang có hình nhận diện và hướng camera vào hình để quan sát mô hình hoặc animation AR. Trong điều kiện thiếu thiết bị, giáo viên có thể tổ chức học sinh làm việc theo nhóm hoặc trình chiếu chung bằng máy chiếu. Học liệu được xây dựng theo từng mô-đun nên có thể bổ sung dần, không yêu cầu đầu tư đồng thời cho toàn bộ chương trình. Quy trình của đề tài có thể áp dụng cho Khoa học tự nhiên 6, 8, 9 và mở rộng sang những môn học có nội dung không gian, chuyển động hoặc quá trình khó quan sát như Toán học, Công nghệ và Địa lí. Các biểu mẫu storyboard, phiếu nhiệm vụ, rubric và phiếu kiểm định cũng có thể được giáo viên điều chỉnh theo yêu cầu của từng bài học.

Về giáo dục, bộ học liệu hỗ trợ học sinh quan sát cấu trúc ba chiều, chuyển động vi mô và diễn biến theo thời gian mà hình ảnh tĩnh khó thể hiện đầy đủ. Phiếu nhiệm vụ giúp học sinh xác định chi tiết cần theo dõi, sử dụng bằng chứng để giải thích và thể hiện cách hiểu bằng sản phẩm học tập. Trong thử nghiệm tiền đề với 35 học sinh, 30 học sinh hoàn thành nhiệm vụ tái tạo mô hình nguyên tử theo yêu cầu, chiếm 85,7%. Kết quả đánh giá tổng hợp bằng rubric cho thấy 26 học sinh đạt mức Đạt trở lên, chiếm 74,3%. Sự khác biệt này cho thấy việc hoàn thành sản phẩm chưa đồng nghĩa với việc đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về quan sát, giải thích và điều chỉnh mô hình. Kết quả này bước đầu cho thấy hướng tổ chức hoạt động có khả năng triển khai trong lớp học; hiệu quả của toàn bộ sáu gói học liệu và mức độ ghi nhớ lâu dài cần tiếp tục được kiểm chứng. Về kinh tế, giải pháp tận dụng điện thoại, máy tính và máy chiếu sẵn có, không yêu cầu kính AR chuyên dụng. Blender và Tinkercad có thể sử dụng miễn phí; mô hình, animation và phiếu học tập có thể tái sử dụng cho nhiều lớp, góp phần giảm chi phí chuẩn bị học liệu. Về xã hội, đề tài góp phần hình thành kho học liệu số dùng chung, hỗ trợ giáo viên đổi mới phương pháp dạy học và tăng cơ hội tiếp cận học liệu trực quan cho học sinh. Hoạt động thiết kế, quan sát và tái tạo mô hình còn tạo điều kiện rèn luyện năng lực số, giao tiếp khoa học, tư duy thiết kế và gợi mở những lĩnh vực nghề nghiệp liên quan đến khoa học, công nghệ 3D và nội dung số.