Tổng quan về giáo dục thông minh và đại học thông minh

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Những năm gần đây, Giáo dục Thông minh (GDTM) trở thành chủ đề nóng trong nhiều sự kiện, hội thảo giáo dục cấp quốc gia và quốc tế, được đưa vào nội dung của nhiều dự án, chương trình và kế hoạch chiến lược không chỉ của các cơ sở giáo dục mà cả các cơ quan chính phủ và doanh nghiệp. Tổ chức nghiệp vụ quốc tế KES bắt đầu tổ chức hội thảo thường niên về Giáo dục Thông minh và Học trực tuyến từ năm 2014. Kể từ khi chính phủ Hàn quốc ra tuyên bố về Sáng kiến về GDTM (SEI) vào tháng 6, 2011 thì GDTM đã trở thành chủ đề tranh luận ở tất cả các trường học nơi đây. Theo tạp chí The Korean Times, đến năm 2015, công nghệ kết nối Internet không dây đã cho phép cả học sinh và giáo viên ở các cấp học tại các trường của Hàn quốc có thể dễ dàng truy cập các dịch vụ giáo dục dựa vào điện toán đám mây. Nhà nghiên cứu Seyeoung Chun (2017) nhận định rằng Hàn quốc là một trong những quốc gia đi tiên phong trong lĩnh vực GDTM này với những lợi thế to lớn về công nghệ. [1]

Tại Việt Nam, GDTM cũng đang thu hút sự chú ý của các nhà giáo dục và các đơn vị quản lý. Ngày hội Công nghệ Thông tin của phòng Giáo dục và Đào tạo quận Hoàn Kiếm, Hà Nội tổ chức ngày 2-3 tháng 3, 2018 đã lấy chủ đề “Giáo dục thông minh trong thời kỳ hội nhập quốc tế” nhằm tạo cơ hội cho các trường giới thiệu sản phẩm và giải pháp CNTT ứng dụng cho các hoạt động Dạy và Học. Ở bậc đại học, trường Đại học Quốc gia Hà Nội là đơn vị đã và đang triển khai nhiều dự án liên quan đến GDTM. Năm 2017, trường đã nghiệm thu “Hệ thống thực nghiệm giáo dục thông minh” tại Phòng thí nghiệm Lý – Hóa – Sinh, ĐH Giáo dục và “Thư viện thông minh” tại trường PTTH Khoa học Giáo dục. [2]

Bài viết sau đây sẽ làm rõ hơn các khái niệm liên quan đến GDTM nói chung và ĐHTM (Đại học Thông minh) nói riêng.

II. GIÁO DỤC THÔNG MINH

Thuật ngữ Smart Education, GDTM, không chỉ hàm ý một nền giáo dục ‘thông minh’, mà hơn thế nữa, SMART còn là từ viết tắt để diễn tả các đặc trưng của GDTM như sau:

Self-directed (Tự định hướng)

Motivated (Có động cơ),

Adaptive (Có khả năng tương thích),

Resource enriched (Có nguồn học liệu phong phú), và

Technology embedded (Có áp dụng công nghệ)

Theo đó, giáo dục truyền thống khi dịch chuyển sang GDTM sẽ được hình dung như sau: Xem Hình 1 [3].

Hình 1. Mô hình dịch chuyển từ giáo dục truyền thống sang GDTM

Các nhà cải cách và các nhà nghiên cứu nhìn nhận GDTM từ những góc độ tương đối khác nhau. Tikhomirov [4] hình dung GDTM là “việc hiện đại hóa tổng thể tất cả các quy trình đào tạo”, GDTM phải được thực hiện ở một mô hình đại học mới mà ở đó công nghệ thông tin truyền thông (ICT) phối hợp với các khoa chuyên môn sẽ tạo ra một chất lượng hoàn toàn mới trong quy trình, trong kết quả đào tạo, nghiên cứu, kinh doanh và các trong các hoạt động khác của trường đại học. Tính ‘smart’ trong giáo dục phải được thể hiện ở việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như bảng thông minh, màn hình thông minh và truy cập Internet không dây ở bất cứ nơi nào.

Trong khi đó, IBM [5] định nghĩa GDTM là “một hệ thống giáo dục đa ngành, lấy sinh viên làm trọng tâm”. Hệ thống này kết nối các trường, các đại học và các cơ sở dạy nghề, sử dụng (1) các chương trình học và học bạ có tính tương thích cho sinh viên; (2) các công nghệ và nguồn học liệu có tính phối kết hợp cho cả sinh viên và giáo viên; (3) máy tính hóa công tác quản trị, giám sát và báo cáo để duy trì giáo viên đứng lớp; (4) thông tin về sinh viên được thu thập chính xác và đầy đủ hơn, và (5) nguồn học liệu trực tuyến có sẵn để sinh viên truy cập dễ dàng ở khắp mọi nơi.

Còn Cocoli et al. [6] cho rằng “một nền giáo dục trong một môi trường thông minh, được hỗ trợ bởi công nghệ thông minh, sử dụng các công cụ và thiết bị thông minh là đã có thể được coi là GDTM.” Các tác giả cũng nhìn nhận rằng hiện nay ở các cơ sở đào tạo, nhất là các trường đại học, đã triển khai nhiều công nghệ bậc cao như điện toán đám mây, điện toán lưới, … GDTM chỉ là một bước phát triển cao hơn mà thôi. Tuy nhiên, khi triển khai GDTM cũng cần phải xem xét các khía cạnh khác như truyền thông, tương tác xã hội, giao thông, quản lý (khóa học và giáo vụ), an sinh, quản trị trường, kiểm soát năng lượng, lưu trữ và phân phối dữ liệu, chia sẻ kiến thức và cơ sở hạ tầng IT.

GDTM cũng được các nhà nghiên cứu đề cập đến trong các chủ đề khác nhau như Lớp học thông minh (SmC) của Huang et al. [7] và Pishva Nishantha [8], Môi trường học tập thông minh (SLE) của Hwang [9], Giáo viên thông minh (ST) của Abueylaman [10], Khuôn viên thông minh (SC) của Kwok [11] và Xiao [12] và Cộng đồng học tập thông minh (SLC) của Adamko et al. [13].

Có thể nhận định rằng, dù trọng tâm của GDTM là vấn đề gì thì nền tảng cơ bản, thiết yếu của GDTM chính là các công nghệ mới lạ (novel technologies).

III. ĐẠI HỌC THÔNG MINH

Như đã giới thiệu ở trên, GDTM không chỉ giới hạn ở bậc đại học, tuy nhiên, trong khuôn khổ bài báo này, nội dung sau đây sẽ chỉ xoay quanh các khái niệm về Đại học thông minh (ĐHTM).

3.1. Định nghĩa

Theo những gì Heinemann và Uskov đã trình bày trong nghiên cứu mới nhất của các ông gần đây [3] thì dường như ĐHTM là một cơ sở đào tạo bậc đại học, trong đó hội tụ tất cả các yếu tố được nêu trên đây. Đó là:  Lớp học thông minh, Môi trường học tập thông minh, Giáo viên thông minh, Khuôn viên thông minh, Cộng đồng học tập thông minh, và cả Phương pháp học tập thông minh. Tuy nhiên Diễn đàn ĐHTM (SUF) lại đưa ra một định nghĩa khác [14]. Xem Hình 2.

Hình 2. Định nghĩa về Đại học Thông minh

Cụ thể, ĐHTM bao gồm 6 thành tố: Khuôn viên thông minh, Con người thông minh, Đào tạo thông minh, Nghiên cứu thông minh, Quản trị thông minh và Ảnh hưởng thông minh. Nội dung cụ thể về từng thành tố này sẽ được giới thiệu trong một bài báo khác.

3.2. Lợi thế của ĐHTM

ĐHTM có những ưu điểm nhất định trong lĩnh vực giáo dục như: luôn tiệm cận với công nghệ tiên tiến, phương pháp học và dạy linh hoạt, truy cập dễ dàng tới các nguồn học liệu, v.v. [3] Cụ thể, ĐHTM có thể đạt được

Các tiến bộ về công nghệ như:

* Thẻ RFID (radio frequency identification) tạo thuận lợi cho công tác vận chuyển cũng như lưu trữ và khôi phục thông tin liên quan đến sản phẩm một cách dễ dàng hơn, đồng thời có thể tăng cường công tác an ninh bảo mật,

* Thẻ ID trực tuyến (contactless identification) cho phép nhận diện và quản lý giao dịch tài chính,

* Công nghệ điện toán đám mây (cloud computing) cho phép tất cả sinh viên đều dễ dàng chia sẻ và truy cập các tệp dữ liệu, như vậy, họ có thể chủ động truy cập thông tin khi nào họ cần và học tập với tiến độ tùy theo hoàn cảnh.

Các lợi thế về đào tạo như:

* Cơ sở vật chất thuộc loại tiên tiến nhất, đặc biệt là các phòng thí nghiệm, thư viện được trang bị đầy đủ, hiện đại và có hạ tầng IT đạt chuẩn,

* Công nghệ kết hợp với tương tác giữa con người,

* Tính linh hoạt cao (tiến độ, chương trình, hình thức học tập, …)

Tất cả các lợi thế về đào tạo mà ĐHTM có được là do ĐHTM luôn tiếp cận với những tiến bộ về công nghệ, và lại chủ động trong việc khai thác, sử dụng chúng. Hơn nữa, ĐHTM được quyền điều chỉnh hình thức và phương pháp học tập theo truyền thống (class-learning) hay trực tuyến (e-learning), hoặc kết hợp cả hai (b-learning). Đây là lợi thế lớn nhất của ĐHTM do nó có thể đáp ứng tốt nhất nhu cầu học mà không muốn đến lớp của ngày càng nhiều học viên hiện nay.

Ngoài ra, ĐHTM có những ưu điểm khác như:

- Sinh viên tự chọn việc học tập theo cách nào thuận tiện cho mình nhất về thời gian, nơi chốn, tiến độ, thiết bị,

- Sinh viên có thể tự học độc lập hay học theo chương trình đã định,

- Chương trình đào tạo được thiết kế sao cho đáp ứng cả nhu cầu của địa phương và quy chuẩn quốc tế,

- Nguồn học liệu luôn sẵn sàng ở mọi nơi, mọi lúc.

Tất cả các lợi thế kể trên đã tạo điều kiện cho nhiều người hơn có thể tiếp cận với trình độ đại học bằng cách tận dụng nguồn học liệu mở và kinh nghiệm đào tạo phong phú sẵn có tại ĐHTM.

3.3. Nền tảng công nghệ và cơ sở hạ tầng của ĐHTM

3.3.1. Công nghệ

* Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) được triển khai để nhận dạng tự động và theo dõi các thẻ nhận dạng gắn vào vật thể. Mỗi một sinh viên hay giáo viên, nhân viên của ĐHTM đều được cấp thẻ ID riêng biệt. Mỗi một phòng, ban, lớp học, phòng thí nghiệm, v.v. cũng được cấp một mã ID riêng biệt. Thiết bị đầu đọc RFID thường được gắn ở lối vào và lối ra của những nơi này, hoặc ở cánh cửa phòng. Thậm chí ở căng-tin hay phòng sinh hoạt chung cũng gắn đầu đọc RFID, chủ yếu phục vụ công tác bảo mật và an ninh.

Ngoài ra, ĐHTM còn áp dụng các công nghệ khác như:

* Công nghệ kết nối vạn vật (Internet of Things)

* Công nghệ điện toán đám mây

* Công nghệ giảng bài trên Web

* Công nghệ truyền thông và phối kết hợp

* Công nghệ trực quan hóa dữ liệu thông minh

* Công nghệ thực tế ảo tăng cường

* Công nghệ trò chơi máy tính (nghiêm túc)

* Phòng thí nghiệm ảo

* Công nghệ trực quan 3D

* Công nghệ kết nối cảm biến không dây

* Công nghệ nhận diện vị trí (trong cửa, ngoài cửa)

* Công nghệ cảm biến môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm…)

3.3.2. Hệ thống phần mềm

ĐHTM triển khai cài đặt các hệ thống phần mềm sau:

- Hệ thống giảng bài trên web (dùng cho sinh viên xem trước)

- Hệ thống ghi lại video bài giảng tại phòng học (dùng để xem lại)

- Hệ thống phần mềm máy quay thông minh

- Hệ thống học nhóm liên tục ở lớp và chia sẻ tài liệu học (dành cho cả sinh viên tại lớp và sinh viên học từ xa)

- Hệ thống tự động phát lại các hoạt động và bài giảng ở lớp đã thu video để xem lại/ ôn tập lại

- Kho lưu trữ nội dung học kỹ thuật số và học liệu trực tuyến

- Hệ thống phân tích hoạt động Dạy và Học

- Hệ thống nhận dạng giọng nói của giảng viên/ hướng dẫn viên

- Hệ thống chuyển giọng nói thành văn bản

- Hệ thống chuyển văn bản thành giọng nói

- Hệ thống nhận dạng khuôn mặt, tình cảm, cử chỉ, điệu bộ

- Hệ thống phân định tình huống (bối cảnh)

- Hệ thống dịch tự động sang tiếng Anh

- Hệ thống tình báo mạng – vật lý (phục vụ bảo mật và an ninh)

- Các loại phần mềm điệp viên thông minh

- Hệ thống kiểm soát tiêu thụ điện/ HVAC

3.3.2. Hệ thống phần cứng

Các trang thiết bị được lắp đặt tại ĐHTM bao gồm:

- Máy quay toàn cảnh

- Máy chiếu (gắn trần nhà hoặc 3D)

- Bảng tương tác thông minh

- Thiết bị chỉ thông minh

- Micro và loa có điều khiển, tự kích hoạt

- Màn hình lớn hoặc TV được kết nội nội bộ

- Máy tính bàn, máy tính xách tay kết nối nội bộ

- Thiết bị đọc thẻ

- Thiết bị kiểm soát việc truy cập dựa trên nhận diện sinh học

- Thiết bị truyền động và điều khiển như rô-bốt

3.4. Mức độ ‘thông minh’ của ĐHTM

Nhằm giúp các cơ sở đào tạo xác định rõ khả năng về các nguồn lực (nhân sự, tài chính, chất xám, v.v.) có thể xây dựng được ĐHTM hay không, Heinemann và Uskok [3] đã đưa ra mô hình về độ trưởng thành của ĐHTM như sau (Xem hình 3). Theo đó, mức độ 5_ Mức độ Tối ưu là mức độ ‘thông minh’ cao nhất của ĐHTM, khi đó, tất cả các khoa chuyên môn và bộ máy quản trị của trường ĐHTM đều có khả năng liên tục đánh giá và tối ưu hóa hoạt động của mình. Đồng thời, nền GDTM ở mức độ này cũng đạt chất lượng đầu ra cao nhất. Ngược lại, ở mức độ 1_ Mức độ Ban đầu, các nhà cải tiến của trường mới chỉ đưa ra các đề xuất và thử nghiệm mô hình ĐHTM. Chất lượng đầu ra của GDTM tỷ lệ nghịch với các rủi ro mà trường có thể gặp phải.

Hình 3. Mô hình mức độ trưởng thành của ĐHTM (đề xuất)

Cũng với mục đích này, Bakken et al. [15] đã giới thiệu cách phân loại mức độ ‘thông minh’ của một hệ thống thông minh (ví dụ: ĐHTM) như sau (Xem hình 4).

Hình 4. Phân loại mức độ ‘thông minh’

Mức độ 1: Khả năng thích ứng (adapt) là mức độ ‘thông minh’ cao nhất của một hệ thống thông minh (HTTM). Hệ thống này có khả năng tùy chỉnh các đặc tính vật lý hay hành vi, ứng xử (hoạt động) để có thể phù hợp với môi trường hoặc để tồn tại tốt hơn trong môi trường ấy.

Mức độ 2: Khả năng cảm nhận (sense). HTTM có khả năng phân định, nhận dạng, hiểu và/ hoặc nhận thức được các hiện tượng, sự kiện, đối tượng, tác động, v.v.

Mức độ 3: Khả năng suy luận (infer). HTTM có khả năng đưa ra các kết luận hợp lý trên cơ sở các dữ liệu thô, các thông tin đã được xử lý, các quan sát, các bằng chứng, các giả định, các quy tắc, và lập luận logic.

Mức độ 4: Khả năng học hỏi (learn). HTTM có khả năng tiếp thu kiến thức mới hay điều chỉnh những kiến thức, kinh nghiệm, hành vi sẵn có để cải thiện hoạt động, hiệu quả, kỹ năng, v.v.

Mức độ 5: Khả năng dự báo (anticipate). HTTM có khả năng suy nghĩ hay lập luận lô-gic để dự báo điều gì sẽ xảy ra hay cần phải làm gì ở bước tiếp theo.

Mức độ 6: Khả năng tự quản (self-organize). HTTM có khả năng tự thay đổi cấu trúc nội bộ (các hợp phần), tự tái tạo và tự duy trì một cách có chủ đích (không ngẫu nhiên) trong điều kiện thích hợp nhưng không có tác nhân bên ngoài.

Dựa trên các mức độ, hay các đặc tính này của một hệ thống thông minh, các nhà phát triển sẽ xác định những phần cứng, phần mềm, phương pháp hay hoạt động nào hiệu quả nhất cho đối tượng sinh viên hay nhân viên của họ, rồi đưa ra những quyết định đầu tư và cách thức triển khai hợp lý, khả thi nhất cho việc xây dựng một phòng thí nghiệm thông minh hay một văn phòng thông minh.

V. KẾT LUẬN

Xây dựng một thư viện thông minh hay một phòng thí nghiệm thông minh, hoặc đơn giản là một bãi gửi xe thông minh, không còn là một trào lưu trong thời Công nghiệp 4.0, mà là một xu thế tất yếu đang diễn ra hàng ngày hàng giờ ở Việt Nam. Trong các cơ sở đào tạo, nhiều hệ thống thông minh được thiết lập sẽ tạo ra một trường học thông minh. Xây dựng ĐHTM là cái đích mà nhiều trường đại học, cao đẳng ở Việt Nam đang hướng đến. Hy vọng rằng trong tương lai không xa, chúng ta sẽ có một nền GDTM./.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Chun, S. Korea’s Smart Education Initiative and Its Pedagogic Implications. CNU. J. Educ. Stud. (34 (2). 2-18 (2013)

[2] Tuệ Anh. (2018) Đổi mới để đáp ứng nền giáo dục 4.0. Bản tin của ĐH Guốc gia Hà Nội. Truy cập https://www.vnu.edu.vn/ttsk/?C1654/N21806/doi-moi-de-dap-ung-nen-giao-duc-4.0.htm ngày 27/4/2018

[3] Colleen, H. & Vladimir L. Uskov: SMART University: Literature Review and Creative Analysis, Chapter 2. Smart Universities, Smart Innovation, Systems and Technologies. Springer International Publishing AG, 2018

[4] Tikhomirov, V. & Dneprovskaya, N.: Development of strategy for smart university. In: 2015, Open Education Global International Conference, Banff, Canada (2015). 22–24, April

[5] IBM, Smart Education. Truy cập ngày 28/4/2018 https://www.ibm.com/smarterplanet/global/file/au_en_uk_cities/ibm_smarter_education_now.pdf

[6] Coccoli, M., Guerico, A., Maresca, P., Stanganelli, P.: Smarter University: A vision for the fast changing digital era, J. Vis. Lang Comput 25, 1003-1011, Elservier (2014)

[7] Huang, R., Hub, Y., Yang, J., Xiao, G.: The functions of smart classroom in smart learning age. In: Proceedings of 20th International Conference on Computer in Education ICCE. Nanyang Technological University, Singapore (2012)

[8] Pishva, D., Nishantha, G.G.D.: Smart classrooms for distant education and their adoption to multiple classroom architecture, J. Netw. 3(5) (2008)

[9] Hwang, G.J.: Definition, framework and research issues of smart learning environment-a context-aware ubiquitous learning perspective. Smart Learning Environments – A Springer Open Journal, 2:2 Springer (2015)

[10] Abueylaman, E.S. et al.: Making a smart campus in Saudi Arabia. EDUCAUSE Q. 2, 1012 (2008)

[11] Kwok, L.F.: A vision for development of i-campus. Smart Learning Environments – A Springer Open Journal, 2:2 Springer (2015)

[12] Xiao, N.: Constructing smart campus based on the cloud computing platform and the Internet of Things. In: Proceedings of 2nd International Conference on Computer Science and Electronics Engineering (ICCSEE 2013). Alantis Press, Paris, France, pp. 1576-1578 (2013)

[13] Adamko, A., Kadek, T., Kosa, M.: Intelligence and adaptive services for a smart campus visions, concepts and applications. In: Proceedings of 5th IEEE International Conference on Cognitive Infocommunications, 5-7 Nov. 2014. Vietri sul Mare, Italy, IEEE (2014)

[14] S-U-F.org. What is a Smart University? Truy cập ngày 28/4/2018 https://www.youtube.com/watch?v=Km_XrO_zwYE

[15] Bakken, J.P., Uskok, V.L., Penumatsa, A., Doddapaneni, A. Smart Universities, Smart Classrooms and Students with Disabilities. Smart Education and E-learning 2016. Springer Publishing, Switzerland 2016. Truy cập ngày 28/4/2018 file:///C:/Users/Admin/Downloads/9783319396897-c2.pdf

Nguồn: Phòng Hợp tác quốc tế và Nghiên cứu phát triển - Trường Đại học Giao thông vận tải