Ứng dụng phần mềm Jsme và Chemdoodle web component để xây dựng bài tập hóa hữu cơ trực tuyến, Đảm bảo chất lượng

I. GIỚI THIỆU

Xu hướng lúc bấy giờ của những trường ĐH đều tăng trưởng những khoá học trực tuyến MOOC ( Massive Open Course Online ), nhằm mục đích lôi cuốn người học từ bất kỳ nơi nào trên quốc tế, xoá bỏ khoảng cách, thời hạn. Một sinh viên ở Việt nam hoàn toàn có thể học với một giáo sư ở Đại học Havard ( Mỹ ) nhờ vào internet và những khoá học như thế này [ 1 ] .
Hoá hữu cơ là môn học cơ sở, nền tảng cho những ngành khoa học tự nhiên, khoa học sự sống, ngành y dược. Tuy nhiên nó là một môn học khó so với nhiều sinh viên ĐH. Thông thường những giảng viên đều đưa ra lời khuyên cho sinh viên để học tốt môn này, cần phải làm nhiều bài tập một cách liên tục .

Hiện nay, tài liệu tham khảo về bài tập Hoá hữu cơ chủ yếu là từ một số các sách bài tập Hoá Hữu Cơ [2,3]. Thông thường khi sinh viên làm bài tập, sẽ không biết mình làm đúng hay sai cho đến khi xem đáp án. Vì vậy, khi làm bài tập, sinh viên thường chỉ làm một lần rồi xem đáp án.

Để tạo ra quy trình làm bài tập có tính tương tác tốt hơn, chúng tôi đã kiến thiết xây dựng website bài tập hoá hữu cơ http://ihoahoc.com. Sinh viên làm bài tập, và hoàn toàn có thể kiểm tra ngay nếu mình làm đúng hay sai. Nếu làm sai, sinh viên hoàn toàn có thể liên tục sửa và đưa ra câu vấn đáp mới, rồi liên tục kiểm tra lại hiệu quả. Có nghĩa là sinh viên hoàn toàn có thể vấn đáp nhiều lần, cho đến khi nào đúng. Trong quy trình như vậy sinh viên sẽ biết được mình sai ở chỗ nào, và như vậy sẽ hiểu và nhớ lâu hơn, cũng như khi gặp yếu tố tựa như sẽ xử lý tốt hơn .
Thông thường những website bài tập hầu hết gồm có những loại câu hỏi lựa chọn có / không hoặc câu hỏi lựa chọn nhiều đáp án. Tuy nhiên trong website này, chúng tôi tích hợp thêm những phần mềm vẽ công thức cấu trúc JSME Molecular Editor [ 4,5 ], và phần mềm vẽ chính sách phản ứng Chemdoodle Web Component [ 6,7 ], sử dụng những mũi tên vận động và di chuyển electron. Vì vậy, sinh viên hoàn toàn có thể vấn đáp thắc mắc bằng cách vẽ công thức cấu trúc, hay vẽ chính sách phản ứng trên trực tiếp trên website để vấn đáp những câu hỏi .
Ngoài ra chúng tôi còn tích hợp thêm ứng dụng mạng xã hội facebook vào website, để tạo ra một kênh hỏi đáp, trao đổi và phản hồi giữa giảng viên và sinh viên hay giữa những sinh viên với nhau .

II. PHƯƠNG PHÁP

1. Phần mềm JSME Molecular Editor

Là phần mềm được viết bằng ngôn từ lập trình Javascript, dùng để vẽ và chỉnh sửa hợp chất hữu cơ trực tiếp trên website. Ban đầu, phần mềm này được Peter Ertl viết ra ở ĐH Comenius, Slovakia và sau đó tăng trưởng thêm tại công ty dược phẩm Novartis. Do nhu yếu của nhiều người sử dụng, tác giả đã được cho phép những nhà khoa học sử dụng không tính tiền .
Phần mềm này hoàn toàn có thể xuất công thức cấu trúc của hợp chất hữu cơ ra dạng SMILE ( simplified molecular-input line-entry system ) hoặc JME ( là chuỗi kí tự diễn đạt vị trí phân tử trong khoảng trống 2 chiều ). Dạng SMILE [ 8 ] là chuỗi kí tự miêu tả cấu trúc của một hợp chất hoá học, không nhờ vào vào cách phân tử được vẽ. Dựa vào dạng SMILE này, chúng tôi đã thiết kế xây dựng dạng bài tập vẽ công thức cấu trúc. Cho tên của một hợp chất, nhu yếu sinh viên vẽ hợp chất đó. Khi sinh viên vẽ công thức vào phần mềm, thì phần mềm sẽ phân biệt và chuyển sang dạng SMILE. Sau đó, chúng tôi sẽ lập trình website, để so sánh dạng SMILE của sinh viên vẽ và dạng SMILE của đáp án, nếu giống nhau thì sẽ phản hồi là sinh viên vẽ đúng. Nếu sai, sinh viên sẽ được phản hồi sai, và hoàn toàn có thể liên tục vẽ lại .

2. Phần mềm Chemdoodle Web Components

Phần mềm Chemdoodle Web Components ( CWC ) là một mô đun của phần mềm Chemdoodle. CWC được sử dụng để vẽ cấu trúc hoá học trên website, hoặc những ứng dụng di động. CWC hoàn toàn có thể xuất công thức cấu trúc, hay phản ứng hữu cơ ra dạng JSON ( javascript object notation ) và ngược lại. Chúng tôi sử dụng phần mềm này để thiết kế xây dựng những bài tập về chính sách phản ứng như sau. Đầu tiên chúng tôi vẽ một phương trình phản ứng vào phần mềm trên website, gồm có chất tham gia và loại sản phẩm, sau đó nhu yếu sinh viên diễn đạt chính sách của phản ứng đó, bằng cách vẽ những mũi tên cong ( curved arrows ) để chỉ sự chuyển dời của những electron. Như vậy khi sinh viên vẽ vào phần mềm Chemdoodle, chúng tôi sẽ lập trình để so sánh dạng JSON của sinh viên và của JSON của đáp án, và phản hồi cho sinh viên biết họ làm đúng hay sai. Nếu sai, sinh viên hoàn toàn có thể làm lại. Chúng tôi cũng có những gợi ý, hay đáp án trong trường hợp sinh viên không làm được .

3. Tích hợp ứng dụng facebook vào trang web

Hiện nay với tỉ lệ người trẻ tuổi có năng lực sử dụng internet cao ở Nước Ta, rất nhiều bạn trẻ đã sử dụng mạng xã hội facebook để trao đổi, san sẻ thông tin. Chính vì thế chúng tôi đã sử dụng facebook để thiết kế xây dựng kênh trao đổi giữa sinh viên với giảng viên .
Trong những giờ giảng trên lớp, sinh viên hoàn toàn có thể có những vướng mắc tuy nhiên lại ít khi hỏi giảng viên ngay trong giờ dạy, một phần vì tâm ý quan ngại, hoặc do không có nhiều thời hạn. Chính vì thế chúng tôi đã tích hợp thêm ứng dụng facebook vào website, để sinh viên hoàn toàn có thể thuận tiện trao đổi với giảng viên hoặc giữa những bạn sinh viên với nhau về những bài tập hoặc chương trình giảng dạy .

III. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

1. Xây dựng nhóm bài tập về danh pháp hữu cơ

Danh pháp hữu cơ IUPAC ( International Union of Pure and Applied Chemistry ) gồm có tập hợp những qui tắc cụ thể, rõ ràng để đọc tên của một hợp chất hữu cơ, giúp toàn bộ những nhà khoa học trên quốc tế hoàn toàn có thể trao đổi với nhau một cách thuận tiện khi đề cập một hợp chất hoá học cụ thể nào đó .
Thông thường để gọi tên của một hợp chất hữu cơ, tiên phong phải xác lập đúng nhóm chức có trong hợp chất hữu cơ đó, từ đó vận dụng những qui tắc gọi tên theo danh pháp IUPAC để đọc hợp chất hữu cơ đó. Các dạng bài tập được đã kiến thiết xây dựng : xác lập những nhóm chức trong công thức cấu trúc của một hợp chất hữu cơ, vẽ công thức cấu trúc khi cho tên của một hợp chất, và gọi tên theo danh pháp quốc tế IUPAC khi cho biết công thức cấu trúc .
Nắm được danh pháp hữu cơ, hoàn toàn có thể giúp sinh viên học tốt hơn, cũng như hoàn toàn có thể trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng để đọc thêm những tài liệu về những nghành nghề dịch vụ hoá học, y dược tương quan đến những hợp chất hữu cơ, đặc biệt quan trọng là những sách, tạp chí, tài liệu tìm hiểu thêm trên mạng bằng tiếng Anh .

1.1 Bài tập xác định nhóm chức trong công thức cấu tạo của một hợp chất hữu cơ

Trong dạng bài tập này, chúng tôi sẽ cho sinh viên công thức cấu trúc của một hợp chất hữu cơ ( hoàn toàn có thể là một hợp chất tự nhiên, một hợp chất thuốc, … ). Sau đó sẽ đưa ra câu hỏi nhu yếu sinh viên xác lập một nhóm chức đơn cử trong hợp chất này ( ví dụ tìm nhóm chức aldehyde, ketone, alcohol, ether, acid carboxylic, .. ). Sinh viên sẽ tô màu lên nhóm chức đó để kiểm tra hiệu quả ( hình 1 ) .
Hình 1. Xác định nhóm chức đơn cử trong công thức cấu trúc của một hợp chất hữu cơ .

1.2 Xây dựng bài tập vẽ công thức cấu tạo của một hợp chất khi cho tên của hợp chất đó.

Ở dạng bài tập này sinh viên hoàn toàn có thể chọn một loại hợp chức bất kể : Hydrocarbon, Alkyl halide, Alcohol, Phenol, Aldehyde, Ketone, Acid carboxylic, Amine bằng cách nhấp vào đấy sẽ hiện ra tên của 1 hợp chất thuộc nhóm chức đó. Sau đó nhu yếu sinh viên vẽ công thức cấu trúc của hợp chất đó vào phần mềm JSME. Sau khi vẽ xong sinh viên nhấp vào nút “ Kiểm tra ” để xem mình vẽ có đúng không. Sinh viên hoàn toàn có thể làm như vậy nhiều lần cho đến khi mạng lưới hệ thống xác nhận đúng ( hình 2 ) .
Hình 2. Vẽ công thức cấu trúc của một hợp chất khi cho tên của hợp chất đó

1.3 Gọi tên của một hợp chất khi cho công thức cấu tạo của nó.

Mục đích của bài tập này là giúp sinh viên rèn luyện năng lực đọc tên của một hợp chất hữu cơ theo danh pháp IUPAC, khi cho công thức cấu trúc của nó. Sinh viên hoàn toàn có thể nhấp đúp để chọn một nhóm hợp chức bất kể, và trong phần mềm JSME sẽ Open công thức cấu trúc của một hợp chất, nhu yếu sinh viên vấn đáp tên của nó vào ô trống cạnh bên. Để kiểm tra câu vấn đáp đúng hay sai thì sẽ nhấp vào nút “ Kiểm tra ”. Sinh viên muốn xem gợi ý, hay đáp án thì phải làm tối thiểu 1 lần. ( hình 3 ) .
Hình 3. Gọi tên của một hợp chất khi cho công thức cấu trúc của nó .

2. Xây dựng nhóm bài tập cơ chế phản ứng.

Cơ chế phản ứng hoá học diễn đạt những quá trình xảy ra trong một phản ứng. Đó là những quy trình vận động và di chuyển của những electron giữa những phân tử, làm cho những link cũ bị đứt, và những link mới được hình thành. Như vậy để hoàn toàn có thể hiểu được chính sách của phản ứng, thì cần phải nắm được sự vận động và di chuyển của electron. Các di dời của electron này được trình diễn bằng những mũi tên cong ( curved arrow ) .
Mũi tên cong ngoài miêu tả chính sách phản ứng, còn dùng để miêu tả hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng ( resonance ) của một hợp chất hữu cơ, là những cấu trúc khác nhau của cùng một hợp chất. Một số dạng bài tập mà chúng tôi thiết kế xây dựng trong phần mô đun chính sách phản ứng .

2.1  Vẽ mũi tên chỉ sự di chuyển electron, khi cho các cấu trúc cộng hưởng của một hợp chất.

Một số hợp chất không chỉ được màn biểu diễn bằng một công thức cấu trúc duy nhất, mà hoàn toàn có thể là nhiều công thức cấu trúc khác nhau, do sự di dời của electron trong phân tử, những công thức cấu trúc này gọi là những cấu trúc cộng hưởng ( resonance ). Trong dạng bài tập này, chúng tôi cho những cấu trúc cộng hưởng của một hợp chất và nhu yếu sinh viên vẽ những mũi tên cong để chỉ sự di dời electron và tạo ra những cấu trúc cộng hưởng khác nhau đó .
Hình 4. Vẽ mũi tên cong chuyển dời electron chỉ sự cộng hưởng

2.2 Vẽ mũi tên chỉ sự di chuyển electron, khi cho chất tham gia và sản phẩm

Trong dạng bài tập này, chúng tôi cho những phản ứng, với những chất tham gia và loại sản phẩm, nhu yếu sinh viên vẽ những mũi tên cong diễn đạt sự di dời electron tạo ra những mẫu sản phẩm đó. Một số phản ứng cơ bản mà chúng tôi thiết kế xây dựng như cộng hợp ái điện tử vào alkene, phản ứng thế ái nhân, cộng hợp ái nhân, phản ứng loại trừ, …

2.3 Vẽ sản phẩm của một phản ứng, khi cho chất tham gia và mũi tên chỉ sự di chuyển electron.

Hình 5. Vẽ mũi tên cong bộc lộ chính sách những phản ứng hữu cơ

Trong dạng bài tập này chúng tôi cho những chất tham gia phản ứng, và những mũi tên chỉ rõ chính sách phản ứng xảy ra như thế nào giữa những chất tham gia phản ứng, sau đó nhu yếu sinh viên phải Dự kiến và vẽ được công thức cấu trúc của mẫu sản phẩm chính .

3. Đánh giá của sinh viên

Mặc dù chúng tôi chưa có khảo sát chính thức, nhưng qua những phản hồi trao đổi trên website, chúng tôi thấy được sự phản ánh tích cực của sinh viên và mong ước có thêm nhiều chương trình bài tập như vậy nữa .
http://lhu.ihoahoc.com/chapter11Alkylhalide/chapter11Alkylhalide.html

IV. KẾT LUẬN

Chúng tôi đã thiết kế xây dựng web không tính tiền bài tập hoá hữu cơ, trên cơ sở tích hợp phần mềm vẽ công thức cấu trúc JSME, Chemdoodle Web Components để làm những bài tập trực tuyến. Một số module bài tập đã được thiết kế xây dựng, như modun về bài tập danh pháp hoá hữu cơ, và modun về chính sách phản ứng .
Các bài tập mang tính tương tác, phản hồi đúng sai, cùng những gợi ý và đáp án tạo quy trình học tập mê hoặc hơn. Sinh viên hoàn toàn có thể dữ thế chủ động học tập trên máy tính, máy tính bảng hoặc bằng điện thoại thông minh mưu trí. Trong tương lai chúng tôi sẽ tăng trưởng thêm những mô đun bài tập hoá hữu cơ trực tuyến khác với việc tích hợp thêm những phần mềm vẽ cấu trúc 3D của một phân tử .
Sinh viên nhìn nhận tốt bộc lộ qua 1 số ít comment trên facebook, cảm thấy việc học mê hoặc hơn khi được làm bài tập trực tuyến, có sự trao đổi tương tác giữa sinh viên và giảng viên, cũng như giữa những sinh viên với nhau. Chúng tôi sẽ có một khảo sát chính thức trong tương lai để có một nhìn nhận đúng chuẩn và vừa đủ hơn .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. https://www.edx.org/. Free trực tuyến courses .
2. Phan Thanh Sơn Nam. Bài tập Hoá Hữu Cơ, 2012. Nhà xuất bản Đại học vương quốc Thành phố Hồ Chí Minh .
3. Ngô Thị Thuận. Bài tập Hoá Hữu Cơ, 2006. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật
4. Bienfait, Bruno ; Ertl, Peter ( 2013 ). ” JSME : a không tính tiền molecule editor in JavaScript “. Journal of Cheminformatics. 5 ( 1 ) : 24 .

5. http://peter-ertl.com/jsme/

6. https://web.chemdoodle.com/
7. Burger MC. ( năm ngoái ). ChemDoodle Web Components : HTML5 toolkit for chemical graphics, interfaces, and informatics. Journal Of Cheminformatics, 7, 35 .
8. SMILES – A Simplified Chemical Language : http://www.daylight.com/dayhtml/doc/theory/theory.smiles.html

Source: https://bacxiunong.com
Category: Blog

Related Posts

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.