Phát triển năng lực tự học hóa học cho học sinh thông qua sử dụng phần mềm dạy học thí nghiệm hóa học

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC HÓA HỌC CHO HỌC SINH THƠNG
QUA SỬ DỤNG PHẦN MỀM DẠY HỌC THÍ NGHIỆM HĨA HỌC
Bùi Minh Hướng1
Nguyễn Hữu Chung2
Tóm tắt
Năng lực tự học cho học sinh ở trường phổ thông là một trong những năng lực cốt
lõi trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể quy định bởi Bộ Giáo dục và
Đào tạo. Việc sử dụng thí nghiệm Hóa học trong dạy học có tác dụng phát huy tính
tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo, rèn khả năng tự học cho học sinh ở trường
phổ thông. Trong bài viết này chúng tơi sử dụng phần mềm thí nghiệm Crocodile
Chemistry, xây dựng, thiết kế nội dung thí nghiệm học phần kim loại kiềm, kim loại
kiềm thổ và nhôm nhằm giúp học sinh có thể dễ dàng trong việc tự học, tự kiểm tra
và đánh giá kết quả học tập, từ đó nâng cao kết quả học tập mơn Hóa học ở trường
phổ thơng.
Từ khóa: Phần mềm Crocodile Chemistry; thí nghiệm Hóa học; năng lực tự học.

1. Mở đầu
Ứng dụng công nghệ đã mở ra triển vọng đổi mới phương pháp dạy học theo định
hướng phát triển năng lực cho học sinh. Nhiều công nghệ sử dụng phần mềm trong dạy học
đã gặt hái được nhiều thành công trong đổi mới phương pháp dạy học. Hiện nay, ứng dụng
công nghệ thông tin trong giảng dạy, không chỉ phát triển mạnh ở các thành phố lớn, mà
còn phát triển ở các tỉnh miền núi. Các trường phổ thơng đều trang bị phịng máy, phịng
đa năng, nối mạng internet, một số trường còn trang bị máy ghi âm, chụp hình, quay phim,
máy quét hình và một số thiết bị khác, tạo cơ sở hạ tầng cơng nghệ cho giáo viên sử dụng
vào q trình dạy học của mình [1].
Sử dụng phần mềm trong dạy học thí nghiệm Hóa học ở trường phổ thơng đã và đang
được một số nhà khoa học nghiên cứu. Một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra sử dụng phần
mềm thí nghiệm ảo của Crocodile Chemistry có tính kinh tế cao, đặc biệt phù hợp đối với dạy
học ở trường phổ thông hiện nay với điều kiện trang bị cơ sở vật chất, dụng cụ thí nghiệm cịn
rất thiếu thốn. Giáo viên có thể biểu diễn, mơ tả các thí nghiệm ảo, thực hành trên các phần
mềm với các thí nghiệm độc hại, khó quan sát, dễ gây ra nguy hiểm cho học sinh [2].

1
2

Trung tâm GDNN-GDTX Tây Hồ, thành phố Hà Nội.
Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội; Điện thoại: 096.2396.418;
Email:


266

KỶ YẾU HỘI THẢO QUỐC TẾ LẦN THỨ NHẤT VỀ ĐỔI MỚI ĐÀO TẠO GIÁO VIÊN

Một trong các ưu điểm so với các phương tiện dạy học khác, là việc sử dụng phần mềm
dạy học thí nghiệm Hóa học, cịn nâng cao khả năng tự học của học sinh, học sinh có thể tự
luyện tập, tự đánh giá, hồn tồn tự làm chủ quá trình học tập của bản thân. Học sinh sẽ
giảm áp lực về thời gian tiếp cận kiến thức trên lớp có thể xem lại kiến thức khi chưa hiểu từ
đó điều trình cách học, phương pháp học của bản thân cho phù hợp [3].
Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy và học bộ mơn Hóa học ở trường
THPT, chúng tơi tiến hành sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry thiết kế dạy học thí
nghiệm chương kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhơm Hóa học 12 nhằm mục đích phát
triển năng lực tự học cho học sinh.
2. Nội dung
2.1. Khái niệm năng lực tự học trong dạy học Hóa học

Tự học là vấn đề then chốt trong chiến lược giáo dục và đào tạo, do đó hình thành và
phát triển năng lực tự học cho học sinh là nhiệm vụ quan trọng trong dạy học ở trường phổ
thông. Năng lực tự học của học sinh được hiểu là khả năng tự bản thân thu nhận kiến thức
và vận dụng kiến thức một cách hiệu quả trong học tập ở mức độ độc lập có thể. Điều đó
thể hiện bởi khả năng làm chủ học tập, thu nhận, nắm vững kiến thức có hệ thống, những
kĩ năng thái độ kết nối hợp lí và vận dụng chúng để có thể giải quyết những vấn đề đặt ra

trong cuộc sống.
Dựa theo tài liệu của Bộ Giáo dục và Đào tạo [4] cấu trúc của năng lực được mô tả là sự
kết hợp của các năng lực thành phần: năng lực nhận thức và tư duy, năng lực thu thập và xử
lí thơng tin, năng lực ghi nhớ và vận dụng kiến thức, năng lực hợp tác, năng lực phát triển
cá nhân và đánh giá. Trên cơ sở đó để hình thành và phát triển năng lực tự học cho học sinh
cần xác định qua các biểu hiện sau [5].
Có khả năng tự nhận ra những sai lầm, hạn chế của bản thân trong học tập để rút ra
kinh nghiệm, phương pháp học tập phù hợp với bản thân; Biết cách tìm và thu thập thơng
tin theo các vấn đề học tập.
Có khả năng tự sắp xếp thơng tin đánh giá và trình bày logic cách diễn đạt của mình;
Ghi nhớ kiến thức và vận dụng chúng trong giải quyết vấn đề học tập tình huống mới; Tự
đánh giá bản thân để xây dựng kế hoạch phát triển cá nhân.
Biết sử dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là các phương tiện học tập giúp tự kiểm tra
đánh giá kết quả học tập để qua đó tự bản thân điều chỉnh, bổ sung kiến thức bị hổng.
Có khả năng làm việc nhóm, biết lắng nghe, chia sẻ, giải quyết các vấn đề trong học tập,
tham gia các hoạt động thực hành nghiên cứu và xã hội.
2.2. Giới thiệu phần mềm dạy học thí nghiệm Hóa học

Phần mềm dạy học thí nghiệm ảo là một loại sản phẩm đa phương tiện, mơ phỏng
thí nghiệm về hiện tượng, q trình Vật lý, Hóa học, Sinh học nào đó xảy ra trong tự nhiên


Phần 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRONG GIÁO DỤC

267

hoặc trong phịng thí nghiệm, được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng số trên máy
tính, có khả năng tương tác với người dùng và có giao diện thân thiện với người dùng [6].
Phần mềm Crocodile Chemistry là phần mềm ứng dụng cho phép sử dụng các dụng cụ thí
nghiệm, thiết kế thí nghiệm ảo. Thí nghiệm ảo hay thí nghiệm thật cũng đều là thí nghiệm

trực quan, cùng làm sáng tỏ lý thuyết, gây hứng thú học tập cho học sinh, kích thích tính tị
mị khoa học, làm học sinh nhận thức dễ dàng hơn, kiến thức thu được sẽ rõ ràng và sâu sắc,
đồng thời lớp học sơi nổi, hào hứng.

Hình 1. Giao diện của phần mềm Crocodie Chemistry

Hình 2. Một số dụng cụ thí nghiệm


268

KỶ YẾU HỘI THẢO QUỐC TẾ LẦN THỨ NHẤT VỀ ĐỔI MỚI ĐÀO TẠO GIÁO VIÊN
Bảng 1. Một số hóa chất thí nghiệm minh họa

2.3. Nguyên tắc thiết kế thí nghiệm sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry

Các thí nghiệm phải nằm trong nội dung chương trình Hóa học THPT, chương kim loại
kiềm, kim loại kiềm thổ, nhơm Hóa học 12 nhằm mục đích phát triển năng lực tự học cho
học sinh. Các thí nghiệm phải đảm bảo tính khoa học, chính xác về các kỹ năng thực hành thí
nghiệm, có tính thẩm mĩ trong mỗi thí nghiệm, các bước tiến hành thí nghiệm hợp lí, khơng
q dài dịng, thí nghiệm hấp dẫn, sinh động với các hiện tượng rõ ràng, nhanh chóng.
2.4. Qui trình sử dụng phần mềm thiết kế thí nghiệm phát triển năng lực tự học

Bước 1: Xác định thí nghiệm cần thiết kế đã có sẵn trong mục Contents hay phải thiết
kế mới (New model).
Bước 2: Lựa chọn dụng cụ và hóa chất phù hợp với thí nghiệm cần biểu diễn.
Bước 3: Sắp xếp và lắp đặt các dụng cụ sao cho HS dễ quan sát được hiện tượng phản ứng.
Bước 4: Chọn các chức năng xem chi tiết phản ứng ở dạng kí hiệu, mơ hình nguyên tử
cũng ở dạng kí hiệu để HS dễ quan sát khi phản ứng xảy ra.
Bước 5: Nhấn nút Pause, cho hóa chất vào dụng cụ thí nghiệm sau đó nhấn nút Pause

lần nữa để quan sát đầy đủ hơn về hiện tượng xảy ra. Muốn phản ứng xảy ra nhanh hay
chậm, nhấn nút Simulation Speed.
2.5. Ví dụ minh họa thiết kế thí nghiệm sử dụng phần mềm Crocodile

Thí nghiệm: Kim loại Mg tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng


Phần 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRONG GIÁO DỤC

269

- Mục đích của thí nghiệm:
+ Kiến thức: Học sinh hiểu được axit H2SO4 loãng là axit mạnh, khi cho bột Mg vào axit
thấy có bọt khí thốt ra. Quan sát thí nghiệm thấy có bọt khí xuất hiện, chứng tỏ Mg đã tác
dụng với dung dịch H2SO4 lỗng.
Viết được phương trình Hóa học xảy ra: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑
+ Kỹ năng:Thực hiện được phản ứng của kim loại tác dụng với axit, biết cách tiến hành
thí nghiệm bằng phần mềm thí nghiệm ảo.
+ Thái độ: Hứng thú, ham mê học hỏi.
+ Định hướng phát triển năng lực
Năng lực tự học
Năng lực giải quyết vấn đề
- Hóa chất và dụng cụ
Vào Parts Library
+ Chemicals → metal → Powder & Liquids → Magnesium
+ Equipment →Apparatus → Bunsen bumer
+ Glassware → standard → test tube
Nhấp vào Property và chọn Temperature, Mass để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ và
khối lượng các chất trong ống nghiệm.

Hình 3. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm


270

KỶ YẾU HỘI THẢO QUỐC TẾ LẦN THỨ NHẤT VỀ ĐỔI MỚI ĐÀO TẠO GIÁO VIÊN
* Tiến hành - Cho khoảng 10g Mg vào ống nghiệm chưa 10 ml H2SO4 loãng.

- Bật ngọn lửa đèn Bunsen, thay đổi độ lớn ngọn lửa bằng cách di chuyển nút trên
thanh trượt bên cạnh ngọn đèn.
Quan sát hiện tượng xảy ra?

Hình 4. Tiến hành thí nghiệm
2.6. Thiết kế cơng cụ đánh giá năng lực tự học của học sinh

Bộ công cụ đánh giá năng lực tự học của HS cần đảm bảo đánh giá được các tiêu chí,
biểu hiện của năng lực tự học. Do đó ngồi các hình thức kiểm tra đánh giá mức độ nắm
vững kiến thức, kĩ năng của HS, cần sử dụng thêm các công cụ đánh giá năng lực như bảng
kiểm tra quan sát, phiếu tự đánh giá của HS, phiếu hỏi hoặc phỏng vấn GV, HS trong những
tình huống hồn cảnh cụ thể. Để thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực tự học của HS, cần
dựa vào các thành tố cấu trúc của năng lực tự học và mức độ đạt được theo các tiêu chí đó.
Từ các thành tố và tiêu chí biểu hiện của năng lực tự học, chúng tôi đã xây dựng các tiêu
chí đánh giá và mức độ thể hiện các tiêu chí của năng lực này và trình bày trong bảng sau.
Bảng 2 . Tiêu chí đánh giá mức độ năng lực tự học của học sinh
Tiêu chí biểu hiện
Số TT

năng lực tự học
của học sinh

1

Mức độ đánh giá năng lực tự học của học sinh
Mức 1: Chưa đạt

Mức 2: Đạt

(0 – 4,9 điểm)

(5,0-6,5 điểm)

Mức 3: Khá, giỏi
(6,6-10 điểm)

Xác định mục tiêu, Không xác định mục Xác định mục tiêu,

Xác định được đầy đủ

nhiệm vụ học tập tiêu, nhiệm vụ học tập nhiệm vụ học tập

mục tiêu, nhiệm vụ học

trên cơ sở kết quả

tập

học tập

nhưng chưa đủ

271

Phần 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRONG GIÁO DỤC
Mức độ đánh giá năng lực tự học của học sinh

Tiêu chí biểu hiện
Số TT

năng lực tự học
của học sinh

Mức 1: Chưa đạt

Mức 2: Đạt

Mức 3: Khá, giỏi

(0 – 4,9 điểm)

(5,0-6,5 điểm)

(6,6-10 điểm)

Đọc hiểu tài liệu, Đọc không hiểu tài Đọc hiểu tài liệu, nhưng Tài liệu đọc hiểu ghi chép
2

ghi chép thơng tin liệu, chưa biết tóm tắt khơng biết cách tóm tắt rõ ràng, bổ sung thơng
đúng và đủ

thơng tin cần thiết

thơng tin cần thiết

tin chính xác đầy đủ

Tóm tắt nội dung Chưa tóm tắt nội Tóm tắt được nội dung Tóm tắt nội dung chính
3

chính của bài và tự dung chính của bài và chính của bài, khơng tự của bài và tự đặt được
đặt ra được các vấn không hiểu cách đặ đặt ra được các vấn đề các vấn đề học tập có
đề học tập

vấn đề trong học tập

học tập

tính khoa học, có giá trị

Vận dụng kiến thức Không biết vận dụng Biết vận dụng kiến Vận dụng thành thạo
4

giải bài tập, chọn tài kiến thức để giải bài thức

giải

bài

tập, kiến thức giải bài tập, lựa

liệu để giải các dạng tập

nhưng chưa chọn đủ chọn tài liệu rất đa dạng

bài tập

các dạng bài tập

để giải các bài tập

Tổng hợp kiến thức, Không biết tổng hợp Biết tổng hợp kiến Tổng hợp kiến thức khoa
5

chọn cách học riêng kiến thức, phương thức, lựa chọn cách học, hình thành cho
cho bản thân

pháp học tập không học chưa thật sự hiệu mình cách học hiệu quả
có khoa học

Vận

dụng

quả cao

cao

kiến Khơng biết giải thích Biết vận dụng kiến thức Biết vận dụng tích hợp

thức giải thích hiện hiện tượng thực tiễn giải thích hiện tượng nội

6

tượng

thực

tiễn liên hệ với kiến thức

cuộc sống

dung

thực tiễn, nhưng cịn ngồi
chưa đầy đủ

Hóa

kiến
học

thức
giải

thích thực tiễn một cách
thuyết phục

Từ tiêu chí và chỉ số mức độ đánh giá năng lực tự học này, chúng tôi thiết kế bộ công
cụ đánh giá sự phát triển năng lực tự học của học sinh trong bài dạy có sử dụng phần mềm
Crocodile Chemistry theo các đề xuất. Bộ công cụ đánh giá năng lực tự học của học sinh gồm
bảng kiểm tra quan sát do giáo viên thực hiện, phiếu tự đánh giá của học sinh và bài kiểm

tra cho các bài dạy thực nghiệm sư phạm.
2.7. Thực nghiệm sư phạm

Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm tại 4 lớp 12 tại 2 trường THPT thuộc địa
phận thành phố Hà Nội trong năm học 2018-2019. Thiết kế giáo án sử dụng phần mềm
Crocodile Chemistry kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực, tiến hành các bài dạy và
sử dụng bảng kiểm tra quan sát, phiếu tự đánh giá phát triển năng lực tự học cho học sinh.
Tiến hành kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh qua các bài vừa dạy. Kết quả đánh
giá sự phát triển năng lực tự học của học sinh qua bảng kiểm tra quan sát do giáo viên đánh
giá và tự đánh giá của học sinh cùng với bài kiểm tra được xử lí bằng phương pháp thống
kê tốn học. Kết quả được trình bài ở bảng 3, 4 và hình 5.


272

KỶ YẾU HỘI THẢO QUỐC TẾ LẦN THỨ NHẤT VỀ ĐỔI MỚI ĐÀO TẠO GIÁO VIÊN
Bảng 3. Kết quả đánh giá năng lực tự học của học sinh
Giáo viên đánh giá mức độ (Thang điểm 10)

TT

Tiêu chí

Yếu
TN

1

Xác định mục tiêu, nhiệm vụ học tập
trên cơ sở kết quả học tập

Trung bình

ĐC

TN

ĐC

Khá- Giỏi
TN

ĐC

3,3

2,1

6,5

5,5

8,5

7,1

2

Đọc hiểu tài liệu, ghi chép thơng tin
phù hợp

4,6

3,5

6,2

5,7

9,1

7,6

3

Tóm tắt nội dung chính của bài và tự
đặt ra được các vấn đề học tập

3,7

2,2

6,2

5,0

8,2

7,1

4

Vận dụng kiến thức giải bài tập,
chọn tài liệu để giải các dạng bài tập

3,2

1,9

6,1

5,1

8,8

7,5

5

Tổng hợp kiến thức, chọn cách học
riêng cho bản thân

4,5

2,8

6,2

5,6

9,0

8,1

6

Vận dụng kiến thức giải thích hiện
tượng thực tiễn cuộc sống

4,8

3,9

6,4

6,0

8,8

7,3

Bảng 4. Phân phối tần suất lũy tích của 2 bài kiểm tra
% học sinh đạt điểm xi trở xuống

Điểm
xi

TN1

ĐC1

TN2

ĐC2

TN3

ĐC3

TN4

ĐC4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

2

0

0

0

0

0

0

0

0

3

0

0

0

0

1,13

0

0

0

4

0

2,5

0

2,43

2,26

0

3,65

1,19

5

2,56

8,75

22,61

20,72

11,35

8,13

8,52

14,28

6

7,69

32,5

35,70

37,79

28,02

30,22

16,66

33,33

7

24,36

55,00

52,37

63,40

37,11

53,49

28,85

52,33

8

64,09

75,00

79,75

80,47

67,79

77,88

55,68

67,85

9

87,14

91,25

86,90

95,10

90,51

90,70

78,85

86,90

10

100

100

100

100

100

100

100

1000

Hình 5. Đồ thị đường lũy tích của lớp TN và ĐC


Phần 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRONG GIÁO DỤC

273

Từ kết quả thực nghiệm có thể thấy rằng: Đường lũy tích ứng với lớp TN ln nằm ở
phía bên phải và phía dưới đường lũy tích ứng với lớp ĐC. Điều này chứng tỏ lớp TN có kết
quả học tập tốt hơn lớp ĐC. Kết quả số liệu thu được sau khi xử lý thống kê các bài kiểm tra
nhận thấy điểm trung bình cộng của các lớp TN đều cao hơn lớp ĐC ( X TN > X ĐC), như vậy
có thể gán cho kết quả học tập của lớp TN tốt hơn lớp ĐC. Hệ số biến thiên VTN< VĐC điều
đó chứng tỏ mức độ phân tán quanh điểm trung bình cộng các lớp TN nhỏ hơn lớp ĐC, do
đó lớp TN đồng đều hơn.
3. Kết luận
Thơng qua sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry 6.05 nhằm phát triển năng lực tự
học cho học sinh, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm tại một số trường trung học
phổ thông thuộc địa phận thành phố Hà Nội với kết quả thu được lớp thực nghiệm cao hơn
lớp đối chứng phù hợp với mục tiêu nghiên cứu đề ra. Với những kết quả bước đầu thu
được, chúng tơi có thể kết luận việc tổ chức dạy - học với việc sử dụng phần mềm Crocodile
Chemistry 6.05 góp phần nâng cao chất lượng học tập của học sinh, đáp ứng mục tiêu yêu
cầu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay.
Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Văn Hiền (2015). "Xu hướng ứng dụng cơng nghệ thơng tin trong dạy học".
Tạp chí Khoa học Giáo dục, Vol 116, trang 19-30.
[2]. Nguyễn Thị Hương Dung (2015). "Ứng dụng phần mềm Crocodile Chemistry thiết kế
mơ hình thí nghiệm ảo trong thực hành thí nghiệm Hóa học", Tạp chí Giáo dục số đặc
biệt tháng 11.
[3]. Trịnh Thị Phương Thảo (2011). "Khai thác phần mềm dạy học nhằm tích cực hóa hoạt

động học tập trong dạy học mơn Tốn ở Trung học phổ thơng". Tạp chí Khoa học và Cơng
nghệ, Đại học Thái Ngun, Vol 87, trang 131-133.
[4]. Bộ Giáo dục và Đào tạo, Dự án Việt - Bỉ, 2010. Dạy và học tích cực - Một số phương pháp
và kĩ thuật dạy học. NXB Đại học Sư phạm.
[5]. Nguyễn Hữu Chung, Nguyễn Thị Phương (2017). "Phát triển năng lực tự học cho học
sinh thơng qua thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun trong dạy học Hóa
học chương hiđro - nước ở trường trung học cơ sở". Tạp chí Khoa học Đại học Sư phạm
Hà Nội, số 1 trang 18-31.
[6]. Phó Đức Hịa, Ngơ Quang Sơn (2008). Ứng dụng cơng nghệ thơng tin trong dạy học tích
cực, NXB Giáo dục.