Sáng kiến kinh nghiệm Ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường mô phỏng cấu trúc phân tử trong dạy học môn Hóa học Lớp 10 (thuộc bộ sách Kết nối tri thức) góp phần nâng cao năng lực cho học sinh

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN 
 TRƯỜNG THPT 1-5 
 ĐỀ TÀI 
 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO 
 TĂNG CƯỜNG MÔ PHỎNG CẤU TRÚC PHÂN TỬ 
 TRONG DẠY HỌC MÔN HÓA HỌC LỚP 10 
GÓP PHẦN NÂNG CAO NĂNG LỰC CHO HỌC SINH 
 Lĩnh vực: HÓA HỌC 
 Tác giả: Phan Thị Thanh Huyền 
 Tổ bộ môn: Tự nhiên 
 Thời gian thực hiện: Năm học 2022 - 2023 
 Số điện thoại: 0962.422.486 
 Nghĩa Đàn, tháng 4 năm 2023 MỤC LỤC 
 Trang 
Phần I. Đặt vấn đề............... 1 
1. Lý do chọn đề tài.............. 1 
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài.............. 1 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài............... 1 
3.1. Đối tượng nghiên cứu................ 2 
3.2. Phạm vi nghiên cứu................ 2 
4. Phương pháp nghiên cứu đề tài................ 2 
4.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận................ 2 
4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn................ 2 
5. Những đóng góp mới của đề tài.............. 2 
5.1. Về lý luận.............. 2 
5.2. Về thực tiễn.............. 3 
Phần II. Nội dung nghiên cứu................ 4 
Chương 1. Cơ sở khoa học lý luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu. 4 
1. Cơ sở lý luận............... 4 
1.1. Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR và ứng dụng trong giáo dục... 4 
1.2. Chu trình Học tập Trải nghiệm của David Kolb................ 8 
1.3. Tầm quan trọng của cấu trúc phân tử trong giảng dạy và học tập môn Hóa 
 11 
học............................ 
1.4. Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR phát triển năng lực học tập như thế 
 13 
nào?............................. 
1.5. Đánh giá năng lực theo thang đo Bloom................ 17 
2. Cơ sở thực tiễn............... 19 
2.1. Khái quát tổ chức khảo sát thực trạng............. 19 
2.2. Kết quả khảo sát thực trạng............... 20 
2.3. Đánh giá chung về thực trạng............... 21 
Tiểu kết chương 1.............. 21 
 5. Kết quả thực nghiệm đề tài............. 41 
6. Phân tích kết quả thực nghiệm đề tài............... 44 
6.1. Về tinh thần học tập của học sinh...................... 44 
6.2. Về khả năng áp dụng của giáo viên.............. 44 
Tiểu kết chương 3.............. 44 
Chương 4. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đề 
xuất............................ 45 
1. Mục đích khảo sát................ 45 
2. Nội dung và phương pháp khảo sát............... 45 
2.1. Nội dung khảo sát................ 45 
2.2. Phương pháp khảo sát và thang đánh giá............. 45 
3. Đối tượng khảo sát............... 46 
4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đã đề 
xuất............. 46 
4.1. Sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất............. 46 
4.2. Tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất............. 47 
Tiểu kết chương 4.............. 48 
Phần III. Kết luận............... 49 
1. Quá trình nghiên cứu của đề tài............. 49 
2. Ý nghĩa của đề tài............. 49 
3. Đề xuất và kiến nghị............... 50 
3.1. Đối với công tác tổ chức của quản lý.............. 50 
3.2. Đối với công tác giảng dạy của giáo viên............. 50 
3.3. Đối với công việc học tập của học sinh............. 50 
Kết luận chung............. 50 
Tài liệu tham khảo...... 51 
Phụ lục.. 
 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 
 3.1. Đối tượng nghiên cứu 
 Ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường mô phỏng cấu trúc phân tử trong dạy 
học môn Hóa học lớp 10 cấp THPT theo Chương trình Giáo dục Phổ thông 2018. 
 3.2. Phạm vi nghiên cứu 
 - Nghiên cứu lý luận và thực tiễn dạy học môn Hóa học lớp 10 trường THPT 
1-5, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An. 
 - Đề tài thực hiện khảo sát tại các trường THPT trên địa bàn huyện Nghĩa Đàn 
và một số huyện, thị xã lân cận của tỉnh Nghệ An. 
 - Đề tài tiến hành thực nghiệm ở một số lớp 10 trường THPT 1-5, huyện Nghĩa 
Đàn, tỉnh Nghệ An. 
 4. Phương pháp nghiên cứu đề tài 
 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận 
 - Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết. 
 - Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết. 
 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 
 4.2.1. Phương pháp phỏng vấn 
 - Tham khảo ý kiến của các GV có kinh nghiệm trong công tác dạy học, thăm 
dò ý kiến của HS THPT. 
 4.2.2 Phương pháp quan sát 
 - Quan sát và tìm hiểu các hình thức mô phỏng cấu trúc phân tử của một số 
chất trong dạy và học Hóa học. 
 4.2.3. Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê toán học 
 - Mục đích: Xử lý số liệu thu thập được từ khảo sát thực trạng và thực nghiệm. 
 - Công cụ: Phần mềm Microsoft Excel 365 và phần mềm SPSS version 20.0. 
 - Các thông số: Kiểm định độ tin cậy, tần suất, điểm trung bình, độ lệch chuẩn, 
phân tích tương quan nhị biến, phân tích so sánh sự khác biệt. 
 5. Những đóng góp mới của đề tài 
 5.1. Về lý luận 
 - Đề tài đóng góp thêm một góc nhìn mới về vấn đề phát triển năng lực cho 
HS theo 6 mức độ của thang đo Bloom, thông qua việc ứng dụng công nghệ thực tế 
ảo tăng cường mô phỏng cấu trúc phân tử, theo Chu trình Học tập Trải nghiệm của 
David Kolb trong giảng dạy và học tập môn Hóa học. 
 2 PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 
 Chương 1. Cơ sở khoa học lý luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 
 1. Cơ sở lý luận 
 1.1. Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR và ứng dụng trong giáo dục 
 1.1.1. Công nghệ thực tế ảo tăng cường (Augmented Reality - AR) là gì? 
 - Công nghệ thực tế ảo tăng cường, hay còn gọi là AR (Augmented Reality), 
là công nghệ giúp mô tả trạng thái vật lý trong môi trường xung quanh con người, 
tuy nhiên trong không gian đó đã được chèn thêm các chi tiết ảo hóa nhờ smartphone, 
máy tính, hệ thống chiếu hình ảnh hay các thiết bị điện tử khác. 
 HS quan sát các phân tử hợp chất hóa học qua ứng dụng AR 
 (Nguồn ảnh: Internet) 
 Các thành phần tạo nên công nghệ thực tế ảo tăng cường AR bao gồm: 
 - Hình ảnh: Công nghệ AR sử dụng các hình ảnh thực tế để hiện thị các đối 
tượng ảo. Các hình ảnh này được thu thập từ máy ảnh hoặc các thiết bị quét môi 
trường xung quanh. Các đối tượng ảo được tạo ra dựa trên dữ liệu thu thập được từ 
hình ảnh. 
 - Không gian 3D: Công nghệ AR thường sử dụng không gian 3D để tạo ra các 
đối tượng ảo. Các đối tượng này được tạo ra bằng cách sử dụng các phần mềm tạo 
mô hình 3D. Các đối tượng này được ghép vào thế giới thực để tạo ra trải nghiệm 
AR. 
 - Theo dõi và theo dõi địa điểm: Các công nghệ theo dõi và theo dõi địa điểm 
cho phép AR hiển thị đối tượng ảo trong vị trí thích hợp trên thế giới thực. Các công 
nghệ bao gồm GPS, bộ cảm biến và thiết bị giám sát vị trí. 
 4 - Các đối tượng 3D tăng cường: AR cũng cho phép hiển thị các đối tượng 3D 
tăng cường trong thực tế ảo, giúp HS hiểu rõ hơn các khái niệm học thuật phức tạp. 
Ví dụ, một đối tượng 3D tăng cường của các phân tử có thể giúp HS hiểu rõ hơn về 
cấu trúc của chúng. 
 - Trò chơi tăng cường: Công nghệ AR cũng có thể được sử dụng để tạo ra các 
trò chơi tăng cường, giúp HS học tập một cách thú vị và động não để xử lý thông tin 
một cách tốt hơn. Ví dụ, một trò chơi tăng cường có thể yêu cầu HS tìm và giải thích 
hiện tượng khoa học trong một môi trường thực tế ảo của phản ứng hóa học xảy ra 
trong môi trường đó. 
 Tóm lại, công nghệ AR cung cấp cho giáo dục một công cụ mới để tăng cường 
trải nghiệm học tập của HS, giúp các em hiểu bài một cách sinh động và thú vị hơn. 
Cũng qua quá trình trải nghiệm đó, năng lực của các em cũng dần phát triển. 
 1.1.3. Những ứng dụng của công nghệ thực tế ảo tăng cường trong dạy và 
học môn Hóa học 
 Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR cho phép HS trải nghiệm môi trường 
3D tương tác và tạo cảm giác như các em đang trực tiếp tại đó. AR có thể được sử 
dụng rộng rãi trong dạy và học hóa học có thể giúp HS hiểu rõ hơn khái niệm và quá 
trình hóa học. 
 - Mô phỏng các phản ứng hóa học: Công nghệ AR cho phép hiển thị các mô 
hình tăng cường và phản ứng hóa học trực tiếp trong một môi trưởng thực tế ảo. Sử 
dụng công nghệ AR để giải thích cách các phản ứng hóa học xảy ra và làm thế nào 
các chất hóa học tương tác với nhau. 
 - Xem các phân tử và cấu trúc hóa học: Công nghệ AR cũng cho phép hiển thị 
các phân tử và cấu trúc hóa học trực tiếp trong thực tế ảo, giúp HS hiểu rõ hơn về 
cấu trúc phân tử. Ví dụ, HS có thể sử dụng thiết bị AR để khám phá cấu trúc của một 
phân tử và tìm hiểu về tính chất hóa học của phân tử đó. 
 Nguyên tử Sodium liên kết với nguyên tử Chlorine tạo thành phân tử gì? 
 6 Series: Chemistry, Bảng Tuần Hoàn - Hóa học 2023, Hóa học - Bảng Tuần Hoàn 
2023, A.R. Chem, Alchemie Isomers AR, Alchemie, Virtual and Augmented Reality 
in Education (VARIED), 360ed’s Elements AR, MoleculAR, ARC, Happy Atoms, 
Pha lê AR, ARChem, Periodic Table AR, Augment, 3D Molecules Edit & Test, 
Chemist by Designmate, Quỹ đạo nguyên tử AR, LeARnChem, QuimiAR, Elements 
4D, The Chemical Touch, ChemAR,... 
 Thực hành thí nghiệm hóa học: AR Chemistry Lab, MEL Chemistry VR, H 
NMR MoleculAR, Chemix Lab Diagrams, Chemix, ModMol, MCE Cambridge 
IGCSE, ARxp, Semanoor, MERGE Cube, ARious, Co Spacse Edu,... 
 Các Website: Mywebar.com, Sketchfab.com, Mozaweb.com,... 
 Với sự phát triển của công nghệ, việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng 
cường AR vào giáo dục trở nên phổ biến và được đánh giá là có tiềm năng trong 
việc tăng cường năng lực học tập cho HS. Vì vậy, sử dụng công nghệ thực tế ảo tăng 
cường AR mô phỏng cấu trúc phân tử các chất hóa học làm sinh động hơn bài giảng, 
đưa các chất vào đời thực, làm cho HS hình dung cấu trúc phân tử, phát triển khả 
năng tư duy khoa học và trí tuệ không gian. 
 1.2. Chu trình Học tập Trải nghiệm của David Kolb 
 1.2.1. Khái niệm “Học tập dựa vào trải nghiệm” 
 Học tập dựa vào trải nghiệm là hình thức học tập gắn liền với các hoạt động thực 
tế có sự chuẩn bị ban đầu về kinh nghiệm, trong đó đề cao kinh nghiệm chủ quan của 
HS. Ngoài ra, học tập dựa vào trải nghiệm còn coi như phương pháp luận mà ở đó GV 
thiết lập một cách có chủ đích với HS trong hoạt động trải nghiệm trực tiếp với các sự 
vật hiện tượng và phản ánh để làm rõ ý nghĩa của bài học, nâng cao kiến thức và phát 
triển kỹ năng của HS kết hợp trên vốn kinh nghiệm hiện có của các em. 
 Trong đề tài này, chúng tôi dùng ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường AR 
mô phỏng cấu trúc phân tử trong dạy học Hóa học lớp 10 giúp phát triển năng lực HS 
trên cơ sở là Chu trình Học tập Trải nghiệm của David Kolb. 
 1.2.2. Chu trình học tập trải nghiệm của David Kolb 
 Chu trình học tập trải nghiệm do David Kolb đề xuất là sự kế thừa và phát triển lý 
thuyết học tập qua kinh nghiệm của John Dewey, của Kurt Lewin và dựa trên cơ sở các 
lý thuyết tâm lý học về sự phát sinh, phát triển trí tuệ cá nhân của J. Piaget, L.X. Vygotxki 
và các nhà tâm lý học khác. 
 Năm 1984, David Kolb đã công bố Mô hình học tập dựa trên trải nghiệm 
(Experiential Learning), mô tả quá trình học tập gồm 4 giai đoạn, với các thao tác được 
xác định rõ ràng. Mấu chốt của Chu trình Học tập Trải nghiệm Kolb chính là quá trình 
phản tư, chiêm nghiệm (reflection) của HS để có thể “biến kiến thức thành của mình”. 
 Chu trình học tập trải nghiệm Kolb gồm 4 giai đoạn trong một vòng tròn khép kín: 
 8