Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển năng lực tự học hóa học cho học sinh trung học phổ thông

Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học với mã nguồn mở nhằm giúp giáo viên và học sinh tự cập nhật kiến thức ngoài những kiến thức sẵn có là một biện pháp giúp học sinh tự học một cách hiệu quả.

Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 48 - Số 4B/2019, tr 19-29 XÂY DỰNG PHẦN MỀM TRA CỨU KIẾN THỨC HÓA HỌC HỖ TRỢ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC HÓA HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Cao Cự Giác (1), Phan Hồi Thanh (2) Trường Đại học Vinh Trường THPT Nguyễn Đức Mậu, Quỳnh Lưu, Nghệ An Ngày nhận 12/7/2019, ngày nhận đăng 3/9/2019 Tóm tắt: Chương trình giáo dục phổ thông 2018 xác định lực tự học lực tin học hai lực cốt lõi cần hình thành phát triển cho học sinh trung học phổ thông Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học với mã nguồn mở nhằm giúp giáo viên học sinh tự cập nhật kiến thức ngồi kiến thức sẵn có biện pháp giúp học sinh tự học cách hiệu Phần mềm, với quy trình thiết kế từ lí thuyết bản, vận dụng giải tập, hướng dẫn thực hành thí nghiệm đến kiểm tra đánh giá kết tự học giúp giáo viên học sinh triển khai trình tự học thuận lợi Kết thực nghiệm sư phạm cho thấy tác động nội dung kĩ thuật phần mềm góp phần bồi dưỡng lực tự học hóa học cho học sinh trung học phổ thơng Từ khóa: Năng lực tự học; phần mềm tra cứu; hóa học; trung học phổ thông Đặt vấn đề Trong thời đại phát triển vũ bão khoa học công nghệ, công nghệ thông tin truyền thông (ICT) khẳng định tính hữu dụng tầm quan trọng to lớn ngành nghề sống, có ngành giáo dục ICT tạo nên cách mạng việc dạy học, trở thành khởi nguồn cốt lõi để không ngừng nâng cao chất lượng giáo dục (Jonathan Anderson, 2010) Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng ICT dạy học nói chung mơn Hóa học nói riêng phát huy cách tích cực lực tự học, tăng cường hứng thú đam mê môn học (Yehudit Judy Dori et al., 2013) Ở Việt Nam, theo Chương trình tổng thể Bộ Giáo dục Đào tạo công bố (Bộ Giáo dục Đào tạo, 2015) lực ứng dụng ICT tám lực mà học sinh (HS) cần phải có hồn tất chương trình giáo dục phổ thơng Chính lẽ mà giáo viên (GV) cần hình thành phát triển lực ứng dụng ICT cho HS mơn Nhằm hỗ trợ cho trình dạy học, đặc biệt phát triển lực tự học HS, số tài liệu chủ đề xuất (Cao Cự Giác, 2010; Jef Peeraer Trần Nữ Mai Thy, 2010; Nguyễn Trọng Thọ, 2009), tài liệu thường hướng dẫn sử dụng phần mềm, tiện ích nước ngồi kênh hình kênh chữ Theo nhận định số chuyên gia (Cao Cự Giác, 2010; Nguyễn Trọng Thọ, 2009; Nguyễn Việt Dũng, 2016; Cao Cự Giác, 2014) việc ứng dụng ICT vào lĩnh vực giáo dục đào tạo bước đầu đạt kết khả quan Tuy nhiên, đạt cịn khiêm tốn Khó khăn, vướng mắc thách thức cịn phía trước vấn đề nảy sinh từ thực tiễn, khả tiếp cận trình độ ứng dụng ICT đội ngũ GV S Email: caocugiacvinhuni@gmail.com (C C Giác) 19 C C Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển lực… Một điểm đáng lưu tâm chương trình, phần mềm, tiện ích sử dụng việc dạy học mơn óa học phần đa chương trình nước ngồi, chương trình mang sắc Việt Nam cịn khiêm tốn Do trình độ ngoại ngữ GV phổ thơng hạn chế nên việc khai thác sử dụng chúng cịn có nhiều bất cập, chưa khai thác nhiều chức Nội dung nghiên cứu Phần mềm dạy học chương trình ứng dụng xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ cho trình dạy học, tập hợp câu lệnh viết theo ngôn ngữ lập trình đó, để u cầu máy tính thực thao tác cần thiết (cập nhật, lưu giữ, xử lí liệu truy xuất thơng tin) theo kịch (giải thuật) yêu cầu định trước Phần mềm dạy học bao hàm tri thức khoa học giáo dục kĩ thuật ICT Nói cách khác, phần mềm dạy học sản phẩm kết tinh từ hai loại chuyên gia: sư phạm tin học (Cao Cự Giác, 2014) 2.2 ICT Mục tiêu ngành giáo dục không ngừng đổi phương pháp dạy học nâng cao chất lượng giáo dục tất cấp học Trong đó, việc ứng dụng ICT dạy học đẩy mạnh nhân rộng toàn ngành (Quang Trung, 2018) Đối với GV, đầu tiên, việc ứng dụng ICT dạy học giúp GV nâng cao tính sáng tạo trở nên linh hoạt trình dạy học Cụ thể, người dạy khơng bị bó buộc khối lượng kiến thức có mà cịn tìm hiểu thêm tin học học hỏi kĩ sử dụng hình ảnh, âm việc thiết kế giảng Ngồi ra, ứng dụng ICT dạy học cịn giúp GV chia sẻ giảng với đồng nghiệp, thảo luận nâng cao chất lượng giáo án tương tác với với khối lượng kiến thức khổng lồ thông qua ICT HS đối tượng thứ hai hưởng lợi trực tiếp từ việc ứng dụng ICT dạy học Các em tiếp cận phương pháp dạy học hấp dẫn hẳn phương pháp đọc - chép truyền thống Ngồi ra, tương tác thầy trị cải thiện đáng kể, HS có nhiều hội thể quan điểm, kiến riêng Điều khơng giúp em ngày thêm tự tin mà giúp GV hiểu thêm lực, tính cách mức độ tiếp thu kiến thức học trị, từ có điều chỉnh phù hợp khoa học dạy học ơn thế, việc tiếp xúc nhiều với ICT lớp học mang đến cho em kĩ tin học cần thiết từ ngồi ghế nhà trường tạo hứng thú học tập Đây tảng trợ giúp đắc lực giúp đa dạng sáng tạo buổi thuyết trình trước lớp, đồng thời tăng cường khả tìm kiếm thơng tin cho học em 2.3 Xây dựng ph n m m tra cứu kiến thức hóa h c 2.3.1 ti u, lự họn n i ung, ng n ngữ lập tr nh v ữ liệu phần mềm Đây bước chuẩn bị q trình thiết kế phần mềm, chúng tơi xác định mục tiêu thiết kế phần mềm, sau lựa chọn nội dung hóa học cho q trình thiết kế phần mềm bao gồm: Tóm tắt lí thuyết đến nâng cao, dạng tập hóa 20 Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 48 - Số 4B/2019, tr 19-29 học cần thiết, liệu thực nghiệm hóa học cần tra cứu, mơ phỏng, video thí nghiệm, trắc nghiệm khách quan Những nội dung thiết kế kiểu mã nguồn mở, giúp cho GV HS tự cập nhật thơng tin q trình dạy học Có nhiều ngơn ngữ lập trình để thiết kế phần mềm, nhiên sau xem xét tính tiện ích ngơn ngữ lập trình, Visual Basic for Application (VBA) phần mềmquản lý sở liệuMicroSoft Access (được đóng gói phần mềm khác Microsoft Office) lựa chọn để thiết kế phần mềm Tra cứu kiến thức hóa học” 2.3.2 Quy trình x ựng phần ề Phần mềm xây dựng theo sơ đồ thiết kế sau Nguyễn Patricia Cardoza et al., 2004): ăn uân, 2008; Hình 1: Sơ đồ thiết kế phần mềm Bước 1: Xây dựng bảng lưu trữ liệu sở phần mềm MS Access nhằm lưu trữ liệu cho phần mềm chủ yếu dạng kênh chữ Bước 2: Xây dựng form giao diện phần mềm sở phần mềm MS Access dạng Việt hóa nhằm lằm tăng thân thiện với người học Bước 3: Xây dựng Macro phần mềm sở phần mềm MS Access nhằm kết nối form, command, Bước 4: Xây dựng cấu trúc lệnh (code) phần mềm sở Visual Basic for Application (VBA) Bước 5: Xây dựng liệu cho phần mềm trên, có bốn dạng liệu gồm liệu số lưu table), liệu chữ (soạn thảo MS Word), liệu video (chạy trình duyệt eb) liệu trắc nghiệm khách quan định dạng Flash) 2.3 Th nghiệ , h n thiện v triển h i phần ề (1) n au thiết kế xong phần mềm, tiến hành thử nghiệm phần mềm trường T T Nguyễn Đức ậu trường T T u nh ưu Nghệ n), qua phát điểm thiếu sót phần mềm (2) n n ần ề Thông qua kết thử nghiệm phần mềm chỉnh sửa hoàn thiện cho đạt mục tiêu dạy học trước đưa phần mềm vào áp dụng đại trà 21 C C Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển lực… (3) Triển khai ần ề ự n đại trà: Đây bước cuối quy trình thiết kế phần mềm hần mềm xem có hiệu đưa vào áp dụng trình thực nghiệm đại trà đón nhận GV, HS Khi phần mềm trở thành nguồn học liệu hỗ trợ dạy học lớp, hỗ trợ kiểm tra đánh giá, phát triển r n k năng, lực tự học trường T T trình thực nghiệm chúng tơi tiến hành nhiều trường T T tỉnh Thanh óa, Nghệ n, Đắc ắk 2.3.4 Giới thiệu s d ng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học Phần mềm gồm nội dung chức sau: (1) n : Form Main Từ giao diện phần mềm, người dùng tiến hành lựa chọn nội dung cần tương tác cho trình tự học (2) ế ứ n 22 : r iến thứ n Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 48 - Số 4B/2019, tr 19-29 Trong giao diện kiến thức phần mềm, HS tiến hành lựa chọn nội dung cần học để tiến hành tự nghiên cứu kiến thức nội dung mà lựa chọn ản thân , xem nguồn tài liệu tham khảo điện tử hỗ trợ cho trình giảng dạy Nội dung định dạng ord, phần mềm soạn thảo văn quen thuộc nên người sử dụng dễ dàng tương tác trực tiếp nhằm chỉnh sửa, bổ sung nội dung khoa học vào cho phần mềm tự cập nhật) (3) n Form i tập u Trong giao diện tập mẫu phần mềm, tiến hành lựa chọn nội dung tập cần học để tiến hành tự nghiên cứu dạng tập phương pháp vận dụng nội dung mà lựa chọn ản thân , xem nguồn tài liệu tham khảo điện tử hỗ trợ cho trình giảng dạy Nội dung định dạng ord phần kiến thức bản, ngồi cịn mã hóa dạng đường link tới liệu đám mây chủ quản theo đăng kí với quản trị phần mềm, lúc khơng tự cập nhật nội dung phần mà cịn có tương tác trực tiếp với thông qua nội dung tự học 23 C C Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển lực… (4) n : Form Tr nghiệ h h u n Trong giao diện trắc nghiệm khách quan phần mềm, tiến hành lựa chọn nội dung tập trắc nghiệm cần để r n k tương ứng Click vào àm bài” để tiến hành làm trắc nghiệm n : Tr nghiệ h h u n hần trắc nghiệm xây dựng theo lash với định dạng exe nên khơng địi hỏi cài đặt thêm phần mềm hỗ trỡ để chạy ỗi phần trắc nghiệm xây dựng theo cấp độ iết - iểu - ận dụng - ận dụng cao) với liệu nguồn 10 câu hỏi cho cấp độ, phần trắc nghiệm tiến hành trích xuất ngẫu nhiên 10 câu hỏi tổng số 40 câu hỏi trắc nghiệm thiết lập tạo thành nội dung trắc nghiệm cho tự r n kĩ tự kiểm tra lực tự học thân 24 Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 48 - Số 4B/2019, tr 19-29 ỗi nội dung, tự làm làm lại để nâng cao lực tự học ỗi lần làm lại, nội dung học tập nội dung câu hỏi trắc nghiệm trộn ngẫu nhiên nhằm tránh việc học thuộc đáp án cách máy móc (5) ứ ự n : Form Tra ứu h ng số it Trong giao diện số Ka, tích số tan, tiêu chuẩn thông số nhiệt động học phần mềm, tiến hành lựa chọn nội dung cần tra cứu để lấy thông tin số nhằm mục đích sử dụng chúng cho nội dung tự học tương ứng (6) n : Form Video th nghiệ Trong giao diện video thí nghiệm phần mềm, tiến hành lựa chọn nội dung video cần xem tương ứng để xem video thí nghiệm, video mơ ảo nhằm tự 25 C C Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển lực… nghiên cứu cách tiến hành, thao tác tượng thí nghiệm trước thực hành đối tượng thực Đặc biệt với thí nghiệm độc hại, nguy hiểm, tốn thời gian kéo dài thường có hội thực phịng thí nghiệm trường T T video giúp em tiếp cận dễ dàng với tượng kết thí nghiệm 2.4 ự ế đ h thự nghiệ sư phạ Chúng tiến hành thực nghiệm sư phạm TN ) để kiểm nghiệm tính hiệu khả thi việc sử phần mềm tra cứu kiến thức hóa học cho trường T T nhằm hỗ trợ, r n luyện k năng, lực tự học cho HS để nâng cao hiệu trình học tập TN tiến hành vào năm học 2017 - 2018 Trong viết này, trình bày kết TNSP với 02 lớp trường T T Nguyễn Đức ậu qua 02 đợt TNSP lần lần 3), số lớp thực nghiệm (TN) 38 HS lớp đối chứng ĐC) 37 HS Tại lớp TN,HS hướng dẫn tự học theo phần mềm thiết kế lớp ĐC không sử dụng phần mềm HS lớp TN lớp ĐC tương đương số lượng, trình độ nhận thức, thời gian học lực tự học 2.4.2 Kết qu thực nghiệ sư phạ v đ nh gi Sau TNSP, kết nghiên cứu mặt định tính định lượng xử lí phương pháp thống kê toán học (Nguyễn iệt ùng, 2013; Nguyễn Ngọc Kiểng, 2012) Đánh giá kết tự học thông qua phần mềm thể qua kiểm tra học kì kiểm tra tiến hành thi chung toàn trường) kết thúc nội dung học tập học kì để đánh giá lực tự học sau sử dụng phần mềm Ngoài tự kiểm tra cách vào thẻ Kiểm tra trắc nghiệm có phần mềm để tự đánh giá kết tự học nội dung hóa học.Bên cạnh đánh giá qua kiểm tra, cịn có phiếu khảo sát tự đánh giá đánh giá GV với HS Kết TN phân tích thống kê HS lớp TN ĐC, tính tham số thống kê đặc trưng, kiểm chứng chênh lệch giá trị trung bình Kết kiểm tra TN (45 phút) thể sau: 120.00 100.00 80.00 60.00 TN 40.00 ĐC 20.00 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 0.00 Hình 9: Đường lũ t h iểu diễn kết qu kiểm tra lần 26 Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 48 - Số 4B/2019, tr 19-29 120.00 100.00 80.00 60.00 TN 40.00 ĐC 20.00 0.00 Hình 10: Đường lũ t h iểu diễn kết qu kiểm tra lần Bản 1: Thống n Đạ n ốt ả Trung vị iá trị trung bình Độ lệch chuẩn n th số đ N trưng ần N ần TN ĐC TN ĐC 8.5 8.5 8.75 8.54 7.99 8.86 8.22 0.87 0.95 0.77 0.8 iá trị p 0.01 7.2.10-4 ức độ ảnh hưởng ES 0.58 0.80 Từ số liệu thống kê thu được, nhận thấy điểm trung bình kết học tập HS lớp TN cao lớp ĐC, giá trị T-test độc lập < 0,05 chứng tỏ khác biệt có ý nghĩa Như vậy, sử dụng phần mềm có tác động vào việc phát triển lực tự học HS, góp phần giảm tỷ lệ HS yếu kém, trung bình tăng tỷ lệ HS khá, giỏi Mức độ ảnh hưởng (ES) mức độ trung bình (0,58) lần TN lần đạt ngưỡng lớn (0,80) lần TN lần 3, chứng tỏ tác động phần mềm tới tăng dần theo thời gian kết nghiên cứu nhân rộng Nghĩa việc áp dụng phương pháp học tập theo hướng sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học có tác động tích cực với việc nâng cao kết học tập mơn Hóa học cho trường T T Kết luận Việc thiết kế phần mềm giúp GV có cơng cụ cập nhật kiến thức, kiểm tra đánh giá kết tự học hóa học học sinh Kết TNSP sau xử lí thống kê khẳng định việc sử dụng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học có hiệu việc phát triển lực tự học HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trường THPT giai đoạn 27 C C Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển lực… TÀI LIỆU THAM KHẢO Jonathan Anderson (2010) ICT transforming education - A Regional Guide Thailand: UNESCO Bangkok, pp 2-6 Yehudit Judy Dori, Susan Rodrigues & Sascha Schanze (2013) How to promote chemistry learning through the use of ICT Teaching chemistry - A studybook Springer, pp 213-240 Bộ Giáo dục Đào tạo (2015) Tài liệu h i th Chương tr nh gi thể tr ng Chương tr nh gi c phổ thông Hà Nội, tr.5-6 c phổ thông tổng Cao Cự Giác (2010).Ứng d ng công nghệ thông tin dạy học hoá học NX Đại học phạm Jef Peeraer Trần Nữ Mai Thy (2010) Công nghệ thông tin cho dạy học tích cực NXB Giáo dục Việt Nam Nguyễn Trọng Thọ (2009) Ứng d ng tin học gi ng dạy hóa học NXB Giáo dục Việt Nam Nguyễn Việt Dũng 2016) Google-apps for education - Bộ công cụ đám mây hữu ích dành cho giáo dục Tạp chí Khoa học Giáo d c (130), tr 34 Cao Cự Giác (2014) Giáo trình ứng d ng cơng nghệ thơng tin dạy học hóa học NXB Đại học Vinh Quang Trung (2018) Ứng d ng công nghệ thông tin giáo d c Nguồn: https://miles2give.org/ung-dung-cua-cong-nghe-thong-tin-trong-giao-duc/ (Truy cập 15/5/2018) Nguyễn ăn uân 2008) - Xã hội u nl ữ liệu ng i r s t ess 2007 NX ao động Patricia Cardoza et al (2004) Access and VBA Canada: Wiley Publishing Nguyễn iệt ùng 2013) i tr nh phương ph p nghi n ứu h ọc viện K thuật quân sự, tr.135-158 Nguyễn Ngọc Kiểng 2012) Thống Xây dựng, tr 5-13 28 họ tr ng nghi n ứu h họ họ T Nội: Nội: NXB Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 48 - Số 4B/2019, tr 19-29 SUMMARY DEVELOPMENT OF THE SOFTWARE TO RESEARCH THE CHEMISTRY KNOWLEDGE TO SUPPORT THE DEVELOPMENT OF CHEMISTRY SELF-STUDY COMPETENCE FOR HIGH SCHOOL STUDENTS According to the General Education Program 2018, it is determined that selfstudy and informatics competencies are two of the core competencies that need to be formed and developed for high school students Developing chemistry knowledge search software with open source to help teachers and students update their knowledge in addition to the available knowledge is also a way to help students study effectively by themselves With the design process from basic theory, application exercises, guided practice, and testing to assessing self-study results will help teachers and students implement the self-study process smoothly The results of the pedagogical experiment show that the content and technical impacts of the software have fostered the chemistry self-study competence for high school students Keywords: Self-study competence; search software; chemistry; high school 29 ... hóa học có hiệu việc phát triển lực tự học HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trường THPT giai đoạn 27 C C Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc. .. nghiệm phần mềm chỉnh sửa hoàn thiện cho đạt mục tiêu dạy học trước đưa phần mềm vào áp dụng đại trà 21 C C Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển lực? ??... Giác, P H Thanh / Xây dựng phần mềm tra cứu kiến thức hóa học hỗ trợ việc phát triển lực? ?? Một điểm đáng lưu tâm chương trình, phần mềm, tiện ích sử dụng việc dạy học môn óa học phần đa chương trình