Công nghệ 5G sẽ thay đổi giáo dục như thế nào?

Giáo dục không chỉ là công cụ nâng cao tri thức mà còn là động lực quan trọng thúc đẩy phát triển kinh tế, giảm nghèo và cải thiện chất lượng cuộc sống. Theo UNESCO, nếu phổ cập giáo dục tiểu học và trung học cơ sở, số người nghèo toàn cầu có thể giảm hơn một nửa. Ngân hàng Thế giới cũng chỉ ra rằng hoàn thành thêm một năm học có thể giúp thu nhập cá nhân theo giờ tăng 9%.

Sự phát triển của công nghệ số đang thay đổi mạnh mẽ cách tiếp cận giáo dục. Báo cáo giám sát giáo dục toàn cầu của UNESCO năm 2023 cho biết, các nền tảng học trực tuyến như MOOC đã thu hút 220 triệu học viên vào năm 2021, ứng dụng Duolingo có 20 triệu người dùng hoạt động mỗi ngày, còn Wikipedia ghi nhận 244 triệu lượt truy cập/ngày. Dự kiến đến năm 2025, 45% lớp học trên toàn thế giới sẽ sử dụng màn hình kỹ thuật số. Theo công ty nghiên cứu thị trường Markets and Markets, thị trường giáo dục số toàn cầu cũng đang bùng nổ, dự báo tăng từ 19,4 tỷ USD năm 2023 lên 66,7 tỷ USD vào năm 2028 với tốc độ tăng trưởng 28%/năm.

Một trong những câu chuyện thành công về chuyển đổi số trong giáo dục toàn cầu là ở Nigeria, nơi hơn 40 triệu học sinh bị ảnh hưởng bởi đại dịch Covid-19. Chính quyền bang Edo đã triển khai chương trình học từ xa EdoBEST@home với sự hỗ trợ tài chính 75 triệu USD từ Ngân hàng Thế giới. Sáng kiến này giúp hơn 11.000 giáo viên triển khai 7.000 lớp học ảo, thu hút 20.000 học sinh tham gia mỗi tuần với tỷ lệ duy trì trên 90%.

Dù giáo dục số mang lại cơ hội lớn, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức, đặc biệt ở khu vực có điều kiện kinh tế - xã hội khó khăn. Theo UNESCO, chỉ 40% trường tiểu học và 50% trường trung học cơ sở trên toàn cầu được kết nối Internet. Báo cáo chung của UNICEF và ITU năm 2020 cho thấy 2/3 trẻ em trên thế giới trong độ tuổi đi học không có Internet tại nhà, với tỷ lệ này lên tới 75% ở vùng nông thôn.

Khoảng cách số không chỉ cản trở việc học tập mà còn có tác động lâu dài đến cuộc sống và cơ hội nghề nghiệp. Một nghiên cứu công bố trên tạp chí khoa học Economic Inquiry cho thấy học sinh tại Hoa Kỳ không có máy tính tại nhà có khả năng tốt nghiệp thấp hơn 6-8%, còn Cục Dự trữ Liên bang Hoa Kỳ ước tính những người có Internet kiếm được nhiều hơn 2 triệu USD trong suốt cuộc đời so với người không có.

Báo cáo của The Economist Intelligence Unit (EIU) chỉ ra kết nối Internet trong trường học được xem là yếu tố then chốt để cải thiện kết quả học tập và phát triển kinh tế. Ở Vương Quốc Anh, một nghiên cứu cho thấy tốc độ Internet băng thông rộng tăng thêm thêm 1 Mbit/s có thể giúp điểm kiểm tra của học sinh tăng 1,37%. Công nghệ 5G, đặc biệt với giải pháp truy cập không dây cố định (FWA), có thể khắc phục rào cản hạ tầng, mở rộng phạm vi tiếp cận Internet ở vùng sâu, vùng xa. Mạng 5G cũng giúp cải thiện trải nghiệm học tập trực tuyến với độ trễ thấp, hỗ trợ lớp học thực tế ảo và tăng khả năng kết nối nhiều thiết bị cùng lúc.

Mô hình giáo dục 4.0 được hỗ trợ bởi 5G. Nguồn: IEEE Access

Tuy nhiên, để 5G thực sự tạo ra đột phá trong giáo dục, cần có chính sách đầu tư hạ tầng phù hợp nhằm giảm chi phí sử dụng, giúp công nghệ này tiếp cận rộng rãi hơn. Việc ứng dụng công nghệ số vào giáo dục không chỉ là xu thế tất yếu mà còn là chìa khóa để xây dựng nền tảng tri thức vững chắc, thu hẹp khoảng cách số và tạo động lực phát triển bền vững trong tương lai. Các trường hợp sử dụng 5G trong ngành giáo dục có thể kể đến:

Học tập nhập vai bằng các công nghệ thực tế mở rộng (XR)

Theo mô hình "Nón Trải nghiệm" của Edgar Dale, "trải nghiệm trực tiếp và có mục đích" là phương pháp học tập hiệu quả nhất. Công nghệ Thực tế Mở rộng (XR), bao gồm Thực tế Ảo (VR), Thực tế Tăng cường (AR) và Thực tế Hỗn hợp (MR), giúp nâng cao hiệu quả học tập nhờ khả năng kết hợp hình ảnh, âm thanh và trải nghiệm nhập vai.

Mô hình “Nón Trải nghiệm” của Edgar Dale. Nguồn: Edgar Dale, Audio-Visual Methods in Teaching, 1946

Ứng dụng XR đặc biệt hữu ích trong giáo dục y khoa, kỹ thuật và lịch sử. Sinh viên y có thể sử dụng VR để thực hành phẫu thuật trên môi trường ảo, giảm rủi ro khi tiếp xúc với bệnh nhân thực. Nghiên cứu của UCLA cho thấy sinh viên học bằng mô phỏng VR thực hiện kỹ thuật phẫu thuật nhanh hơn 20% và chính xác hơn 38% so với phương pháp truyền thống. Trong giáo dục lịch sử, AR giúp học sinh tương tác với di tích, tái hiện các sự kiện qua hình ảnh 3D.

Tại Hoa Kỳ, kết quả khảo sát của Hiệp hội XR (XRA) và Hiệp hội Quốc tế về Công nghệ trong Giáo dục (ISTE) với sự tham gia của hơn 1.400 giáo viên trung học từ 50 bang cho thấy: 82% người tham gia khảo sát đánh giá cao chất lượng nội dung học tập trên nền tảng XR, cho rằng các trải nghiệm học tập này được thiết kế chuyên nghiệp và cung cấp thông tin học thuật đáng tin cậy cho học sinh; 70% giáo viên được khảo sát đồng ý rằng XR không chỉ khơi dậy sự tò mò mà còn tăng cường sự tham gia của học sinh. Theo nghiên cứu của ABI Research tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương, nhờ vào việc ứng dụng 5G và XR, các giáo viên nhận thấy rằng sự hứng thú, quan tâm đến bài học của học sinh tăng lên 12%, động lực học tập tăng 10%, cải thiện sự tự tin vào khả năng học tập của bản thân 16%, và sự hài lòng tổng thể với bài học/khóa học tăng 11%.

Giải pháp chuyển đổi số ứng dụng thực tế ảo, thực tế tăng cường và AI trong giáo dục và đào tạo

Công nghệ XR cũng đóng vai trò quan trọng trong đào tạo kỹ thuật. Đại học Hàng không và Vũ trụ Nam Kinh (NUAA) đã sử dụng VR kết hợp 5G để mô phỏng lắp ráp máy bay, giúp sinh viên từ nhiều địa điểm tham gia từ xa với chất lượng hình ảnh 4K, tần số quét 90Hz, độ trễ dưới 38 mili giây. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn mở rộng quy mô đào tạo.

Giao diện mô phỏng lắp ráp máy bay C919 bằng VR. Nguồn: GSMA

Trong lĩnh vực doanh nghiệp, XR giúp nâng cao hiệu quả đào tạo. Công ty Virsabi (Đan Mạch) đã phát triển hệ thống ghi chú ảo, cho phép kỹ sư và kiểm tra viên hướng dẫn từ xa qua môi trường VR.

Khóa học an toàn bằng công nghệ nhập vai thực tế ảo cho Maersk Training. Nguồn: Virsabi

Công nghệ này cũng giúp nhân viên thực hành các tình huống nguy hiểm mà không cần đến thực địa. Maersk Training đã áp dụng VR để đào tạo an toàn trên tàu, tạo ra trải nghiệm sát với thực tế.

Khảo sát của Hiệp hội XR và ISTE tại Hoa Kỳ cho thấy 82% người tham gia khảo sát đánh giá cao chất lượng nội dung học tập trên nền tảng XR, 70% giáo viên đồng ý rằng công nghệ này giúp học sinh hứng thú và tham gia tích cực hơn.

Ở Trung Quốc, một trường tiểu học tại Thượng Hải đã kết hợp XR với 5G để tạo lớp học thực tế ảo, giúp tăng sự quan tâm và tự tin của học sinh. Trường Tiểu học Số 1 ở đường Ngu Viên, Quận Trường Ninh, thành phố Thượng Hải đã hợp tác với nhà mạng China Telecom, Nokia và công ty Baidu triển khai giải pháp giáo dục dựa trên thực tế ảo đám mây (Cloud VR) sử dụng kết nối mạng 5G. Giải pháp này tạo ra một môi trường lớp học VR, mang đến trải nghiệm học tập sống động cho học sinh.

Một tiết học của học sinh trường tiểu học số 1. Nguồn: GSMA

Để triển khai mạng 5G và đáp ứng yêu cầu truyền tải đồng thời của ít nhất 8 thiết bị VR trong một lớp học, một trạm thu phát sóng 5G nhỏ (small cell) được lắp đặt trong lớp học. Mỗi luồng VR trong dự án này yêu cầu tốc độ tải xuống trung bình là 60 Mbps và độ trễ 2 chiều là 10 ms để tránh hiện tượng giật và lag hình ảnh. Để giảm độ trễ, nội dung học tập và dữ liệu VR được xử lý và lưu trữ trên máy chủ đám mây được triển khai tại trung tâm dữ liệu biên (edge cloud data centre), cho phép giảm tải lượng lớn dữ liệu và quan trọng hơn là giảm độ trễ 2 chiều. Qua mô hình này, hứng thú và hiểu biết tổng thể của học sinh đã được nâng cao một cách đáng kể.

Mô hình giảng dạy tương tác từ xa, đa địa điểm trong thời gian thực

Mô hình giảng dạy tương tác từ xa, đa địa điểm đang trở thành xu hướng nhờ khả năng kết nối linh hoạt giữa giáo viên và học sinh trên toàn cầu. Một trong những ví dụ tiêu biểu là "lớp học không biên giới" (borderless classroom), cho phép học sinh từ nhiều quốc gia cùng tham gia dự án và thảo luận trực tuyến.

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông hợp tác với EON Reality Việt Nam: Quyết tâm thực hiện giáo dục số

Dự án Kakuma do giáo viên Koen Timmers (Bỉ) khởi xướng là điển hình của mô hình này, nhằm hỗ trợ giáo dục cho trẻ em tại trại tị nạn Kakuma (Kenya), nơi có khoảng 169.000 người tị nạn, 55% là trẻ em. Dự án kết nối lớp học từ 6 châu lục qua Skype, cung cấp chương trình giảng dạy toán, khoa học, tiếng Anh, đào tạo giáo viên, tổ chức lớp lập trình và chia sẻ tài liệu học tập. Ngoài giáo dục, mô hình này còn tạo cơ hội giao lưu văn hóa, giúp học sinh trên thế giới hiểu hơn về cuộc sống của người tị nạn.

Lớp học miễn phí trong dự án Kakuma. Nguồn: Project Kakuma

Một mô hình khác là "Lớp học hai giáo viên", kết hợp giảng dạy trực tuyến và trực tiếp. Trong đó, giáo viên chính giảng dạy từ giảng đường trung tâm, truyền trực tiếp bài giảng qua 5G đến nhiều lớp học khác nhau. Tại mỗi địa điểm, trợ giảng hỗ trợ quản lý lớp và giải đáp thắc mắc, giúp tăng cường tương tác và hiệu quả học tập.

Mô hình lớp học hai giáo viên trong giảng dạy tương tác từ xa, đa địa điểm trong thời gian thực dựa trên mạng 5G. Nguồn: Engineering

Tuy nhiên, mô hình giảng dạy từ xa gặp thách thức về kết nối. Khi số lượng người tham gia lớn, Wi-Fi hay 4G dễ bị quá tải, gây gián đoạn tương tác. Trong bối cảnh này, 5G trở thành giải pháp tối ưu nhờ tốc độ truyền tải cao, độ trễ thấp và khả năng kết nối nhiều thiết bị cùng lúc. Công nghệ này giúp truyền tải video, nội dung học tập mượt mà, đảm bảo trải nghiệm tương tác hai chiều. Ngoài ra, 5G còn giúp giảm chi phí hạ tầng giáo dục số tới 50%, mở ra cơ hội mở rộng các mô hình giảng dạy hiện đại.

Với những ưu điểm vượt trội, 5G đang dần trở thành nền tảng công nghệ quan trọng trong việc hiện thực hóa mô hình lớp học không biên giới, mở ra cơ hội học tập bình đẳng cho tất cả mọi người, bất kể vị trí địa lý.

Phân tích dữ liệu lớn trong giáo dục với AI

Trí tuệ nhân tạo đang dẫn đầu xu hướng chuyển đổi ngành giáo dục với khả năng xử lý, phân tích thông tin học tập một cách thông minh, đa chiều. Nhờ đó, AI cung cấp mô hình học tập phù hợp cho từng cá nhân. Theo Báo cáo thị trường toàn cầu về AI trong giáo dục năm 2025, thị trường ứng dụng AI trong giáo dục đạt 3,99 tỷ USD (2023) và dự kiến tăng lên 5,57 tỷ USD (2024), với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 39,6%.

VinGroup phát triển thành công Công nghệ AI tạo sinh

Một ứng dụng nổi bật là đánh giá hiệu quả dạy và học thông qua camera AI đặt trong lớp học. Các thiết bị này phát hiện hướng mặt, phân tích biểu cảm, tính toán tỷ lệ thời gian tập trung của học sinh. Từ đó, AI tự động đánh giá hiệu suất học tập của cả lớp và từng cá nhân, giúp giáo viên điều chỉnh phương pháp giảng dạy phù hợp.

Ngoài ra, AI còn tự động hóa quy trình chấm điểm. Đại học Surrey (Vương quốc Anh) đã sử dụng KEATH.ai, công cụ hỗ trợ học thuật giúp tiết kiệm 80% thời gian chấm bài. Theo Aquarius AI (Canada), chấm điểm bằng AI giúp giảm 50% thời gian so với phương pháp truyền thống và 89% học sinh cải thiện được kết quả học tập.

Đánh giá hiệu quả giảng dạy và học tập trực tiếp tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) dựa trên mạng 5G. Nguồn: Engineering

Tuy nhiên, việc triển khai AI trong giáo dục đòi hỏi kết nối mạng tốc độ cao và ổn định. Các ứng dụng như camera theo dõi lớp học, tự động chấm điểm cần truyền tải lượng dữ liệu lớn liên tục. Mạng 5G với tốc độ tối đa 20 Gigabits/giây, trung bình đạt 100+ Megabits/giây (theo số liệu của Qualcomm), đang là giải pháp tối ưu để đảm bảo dữ liệu được truyền đi mượt mà, không gián đoạn, ngay cả khi xử lý video độ phân giải cao.

Quản lý khuôn viên trường học thông minh

Bằng cách tận dụng công nghệ cảm biến thông minh và Internet vạn vật (IoT), các thiết bị như điểm danh bằng khuôn mặt, cửa kiểm soát ra vào điện tử, camera 360 độ, công tắc thông minh, thiết bị cảm biến khói thông minh, ổ cắm thông minh,... đã được triển khai để thu thập thông tin về môi trường và hoạt động của con người trong khuôn viên trường học. Nguồn dữ liệu khổng lồ này được truyền tải nhanh chóng và chính xác về trung tâm dữ liệu qua mạng 5G tốc độ cao.

Hệ thống camera giám sát cần được đảm bảo an ninh mạng

Tại đây, dữ liệu sẽ được phân tích tự động bằng các thuật toán thông minh để trích xuất thông tin hữu ích. Kết quả phân tích được áp dụng cho mục đích giảng dạy, nghiên cứu khoa học, quản lý tiêu thụ năng lượng, giám sát trạng thái, quản lý tài sản, điều khiển thiết bị, giám sát môi trường, giám sát an ninh, quản lý phương tiện,... nhằm hiện thực hóa vận hành thông minh của khuôn viên trường.

Một mô hình khuôn viên trường học thông minh. Nguồn: clovity.com

Ví dụ, tại Đại học Sư phạm Bắc Kinh cơ sở Xương Bình (Trung Quốc), hệ thống giám sát an ninh thông minh đã được triển khai thành công, tận dụng công nghệ 5G và camera 360 độ. Cụ thể, các camera này liên tục ghi hình toàn cảnh khuôn viên và truyền trực tiếp dữ liệu hình ảnh về trung tâm giám sát thông qua mạng 5G tốc độ cao. Hệ thống sau đó sẽ tiến hành phân tích hình ảnh, so sánh khuôn mặt của những người xuất hiện trong camera với cơ sở dữ liệu của trường để xác định danh tính, từ đó phát hiện và cảnh báo về những người lạ đột nhập vào khuôn viên.

Tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS), sau khi ký kết hợp tác với StarHub, các giải pháp 5G và IoT đã được áp dụng trong quản lý cơ sở thông minh bao gồm kiểm tra mặt tiền tòa nhà, quản lý vệ sinh và cảnh quan, quản lý chất thải, quản lý an ninh. Nhiều cảm biến đã được triển khai để kích hoạt cảnh báo khi cần chú ý. Ví dụ, người quản lý cơ sở sẽ được thông báo khi cảm biến vệ sinh thông minh phát hiện vòi hoặc hệ thống xả nước bị lỗi. Các cảm biến khác theo dõi mức amoniac và mức sử dụng bồn cầu để cảnh báo nếu bồn cầu cần được vệ sinh. Việc sử dụng các cảm biến được hỗ trợ bởi 5G này giúp giảm thiểu nhu cầu bảo trì định kỳ, hạn chế lãng phí và rút ngắn thời gian khắc phục sự cố.

Hệ thống WiFi dựa trên 5G trong khuôn viên đại học NUS được cung cấp bởi StarHub, hoàn toàn sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn: NUSnews

Ngoài ra, NUS cũng đã lắp đặt mạng wifi ngoài trời dựa trên nền tảng mạng 5G đầu tiên tại Singapore, hoạt động bằng năng lượng mặt trời và kết nối 5G, được thiết kế sao cho tiết kiệm tài nguyên và năng lượng, Cụ thể, mỗi thiết bị bao gồm bộ định tuyến 5G, sạc năng lượng mặt trời, pin, cổng kết nối IoT và tấm pin năng lượng mặt trời.

Giải pháp này giúp cung cấp kết nối nhanh và đáng tin cậy ở những khu vực trước đây không có quyền truy cập WiFi mà không cần dây dẫn, loại bỏ nhu cầu lắp đặt cáp quang hay dây điện ngầm, đem đến sự tinh gọn. Ngoài ra, việc sử dụng pin mặt trời di động trong trường không chỉ khai thác năng lượng sạch để cung cấp điện mà còn khắc phục được những thách thức trong việc đào và lắp đặt cáp điện, giúp tiết kiệm 50% chi phí triển khai.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng