ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG BÀI GIẢNG TRỰC TUYẾN CHO HỌC PHẦN “THÍ NGHIỆM CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH V
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Biên soạn bài giảng học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích Vật lý và Hóa lý”
Trên cơ sở mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài đã tiến hành thu thập, khảo sát và phân tích tài liệu từ nguồn đa dạng như Internet, giáo trình, sách báo, tạp chí và các công trình nghiên cứu khoa học nhằm thực hiện biên soạn giáo trình (lưu hành nội bộ) cho học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích Vật lý và Hóa lý”, đảm bảo nội dung được cập nhật, thống nhất và phù hợp với thực tiễn giảng dạy.
- Sau đó, slide bài giảng từng buổi học được chuẩn bị với các video hướng dẫn chuẩn bị mẫu và thao tác với máy.
- Ngoài ra, trong từng buổi học, cũng như trong các bài thí nghiệm đều có hướng dẫn và giới thiệu về các phần mềm ứng dụng có liên quan.
Thu thập các video và phần mềm có liên quan
Do các máy móc, thiết bị thiết yếu cho giảng dạy học phần này không có sẵn tại các phòng thí nghiệm thuộc Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường, nên giảng viên không thể tự quay và trình chiếu các video hướng dẫn quy trình chuẩn bị mẫu cũng như sử dụng thiết bị; vì vậy, toàn bộ các video được tham khảo, tuyển chọn và thu thập từ kênh YouTube, một nền tảng phổ biến tại Việt Nam, nhằm cung cấp nguồn tài nguyên trực quan hỗ trợ cho quá trình giảng dạy và học tập.
Các phần mềm ứng dụng hỗ trợ thường đi kèm với thiết bị, vì vậy, chúng được những cán bộ phòng thí nghiệm, quản lý thiết bị này hỗ trợ cung cấp.
Phương pháp giảng dạy trực tuyến trên phần mềm MSTeams
Tương tác của giảng viên với học viên trong quá trình dạy/học, quy trình kiểm tra, đánh giá kiến thức của học viên trên MSTeams [6]
Hướng dẫn sử dụng MSTeams để giảng dạy trực tuyến:
1 Trước hết, đăng nhập email của trường (tên miền là ute.udn.vn), sau đó chọn Teams (Hình 2.1 và 2.2)
Hình 2.1 Teams trong giao diện Microsoft office
Hình 2.2 Giao diện chính của MSTeams
2 Thực hiện tạo lớp: từ giao diện chính, nhấn chọn chức năng "Join or create team"
3 Chọn loại lớp cần tạo: ở đây, ta sử dụng loại "Class"
4 Nhập vào tên lớp và thông tin mô tả, giới thiệu (Hình 2.3)
Hình 2.3 Kết quả tạo lớp học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích Vật lý và Hóa lý”
5 Nhập vào địa chỉ email lớp học phần đã được cấp để gán tất cả SV vào lớp trực tuyến Sau khi hoàn tất việc thêm sinh viên, nhấn chọn "Close".
6 Sau khi đã được GV gán vào lớp theo danh sách, SV sẽ thấy được lớp trực tuyến ngay khi đăng nhập vào MSTeams
7 Nếu SV chưa được gán vào lớp bằng email thì lấy đường link truy cập và mã truy cập để cấp cho sinh viên.
7.1 Tạo ra mã code và link truy cập để SV đăng ký vào lớp học trực tuyến, sau đó GV sẽ cung cấp mã code và link truy cập để SV tự đăng nhập vào lớp học trực tuyến.
Hình thức cung cấp mã code, link truy cập: đăng lên trang học trực tuyên hoặc gởi email cho SV.
7.2 Nhấn chọn biểu tượng ba chấm " " bên phải tên lớp => nhấn chọn
7.3 Nhấn chọn mục "Settings" => Mục "Team code" => nhấn chọn
7.4 Mã code được tạo ra, GV cung cấp mã code này cho các SV
7.5 Lấy đường link truy cập vào lớp trực tuyến: từ biểu tượng ba chấm " ",
GV nhấn chọn "Manage team" => chọn "Get link to team" => Copy link truy cập lớp học trực tuyến
7.6 GV đăng link và mã code truy cập lên học trực tuyến hoặc gởi mail qua cho SV
8 Để bắt đầu bài giảng trực tuyến, GV click vào chức năng "Meet now" trên thanh công cụ ở cạnh dưới màn hình.
9 Nhập vào thông tin của phiên giảng trực tuyến, sau đó nhấn chọn
10 Tại đây, kiểm tra thông tin về thời gian sẽ thực hiện giảng dạy trực tuyến
11 Trên dòng sự kiện / timeline của khóa học sẽ xuất hiện dòng thông tin buổi giảng trực tuyến vừa tạo Để bắt đầu giảng trực tuyến, ta nhấn vào chức năng
"Meet now" trên thanh công cụ ở cạnh dưới màn hình (Hình 2.4) Nhập vào thông tin của phiên giảng trực tuyến, sau đó nhấn vào "Schedule meeting"
Hình 2.4 Chức năng “Meet now” trên thanh công cụ
12 Trên dòng sự kiện / timeline của khóa học sẽ xuất hiện dòng thông tin buổi giảng trực tuyến vừa tạo Nhấn vào biểu tượng " " tương ứng => chọn "View meeting details"
13 Chọn "Meeting options" (sẽ mở ra một cửa sổ mới)
14 Tại mục "Who can present" => điều chỉnh thành "Only me" => "Save"
=> Đóng cửa sổ này để quay lại cửa sổ đang thao tác
16 Nhấn vào dòng thông tin buổi giảng trực tuyến => Chọn "Join" để bắt đầu
17 Giao diện chính của phiên giảng trực tuyến: màn hình chính, danh sách sinh viên, các công cụ.
18 Để lưu lại quá trình giảng trực tuyến, GV bật chức năng ghi hình "Start recording" của phiên giảng trực tuyến Bài giảng trực tuyến sẽ được lưu lại trên danh sách các hoạt động của lớp học Lưu ý: nếu không bật chức năng ghi hình, bài giảng trực tuyến sẽ không được lưu lại
19 Để trình chiếu file PowerPoint, GV chọn chức năng "Share", GV click
"Browse" và chọn tệp tin PowerPoint phù hợp
20 Hoặc có thể thực hiện trước: Upload from my computer: tải lên file PowerPoint mới từ máy tính-OneDrive: chọn file PowerPoint đã tải lên OneDrive từ trước-Browse Teams and Channels: chọn file PowerPoint đã sử dụng trong MS Teams trước đây
21 Giao diện khi đang giảng trực tuyến với slide PowerPoint Sử dụng phím mũi tên trên bàn phím / chọn biểu tượng mũi tên trên màn hình để di chuyển qua lại giữa các slide-Nhấn "Stop presenting" để dừng việc trình chiếu [8].
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Giáo trình học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý” (lưu hành nội bộ)
Giáo trình giảng dạy học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý” được biên soạn và lưu hành nội bộ dành cho sinh viên ngành Công nghệ Vật liệu, thuộc Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Hệ thống giáo trình được chia thành 7 bài học, bao quát các phương pháp và ứng dụng phân tích vật lý và hóa lý, nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức thực nghiệm và kỹ năng thí nghiệm để đáp ứng yêu cầu của ngành công nghệ vật liệu.
+ Bài 1 Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis)
+ Bài 2 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FT-IR)
+ Bài 3 Phương pháp xác định bề mặt vật liệu bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
+ Bài 4 Phương pháp phân tích vật liệu bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD) + Bài 5 Phương pháp phân tích nhiệt
+ Bài 6 Phân tích bằng phương pháp sắc ký
Bài mở đầu giới thiệu tổng quan về các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý, nêu rõ nguyên lý cơ bản và cách thức hoạt động của các thiết bị phân tích để người đọc nắm vững nền tảng và ứng dụng của chúng Đồng thời, bài cũng khái quát các ứng dụng của các phương pháp này trong phân tích định tính, định lượng và quy trình phân tích mẫu, từ đó làm rõ vai trò và mục tiêu của từng kỹ thuật Giáo trình trình bày các nội dung chính liên quan đến kỹ thuật phân tích, quy trình thực hiện và các bước đảm bảo độ chính xác và tin cậy của kết quả.
- Giới thiệu về các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý,
- Thiết bị và kỹ thuật thực hành phân tích vật lý và hóa lý
- Một số thiết bị trong phân tích vật lý và hóa lý
- Quy trình phân tích mẫu chất :
- Ứng dụng của phương pháp phân tích vật lý và hóa lý,
- Quy trình phân tích mẫu
3.1.2 Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis)
Bài thí nghiệm này là nội dung mở rộng của đề cương chi tiết học phần, được thiết kế dành cho sinh viên khi học trực tiếp tại phòng thí nghiệm Trong quá trình thực hành, sinh viên được trực tiếp thao tác với máy móc, thiết bị, dụng cụ và hóa chất, từ đó tiến hành quan sát, đo đạc và tính toán các kết quả đạt được trong quá trình thí nghiệm Nội dung này giúp củng cố kiến thức lý thuyết, nâng cao kỹ năng vận hành thiết bị và phương pháp đo lường, đồng thời phát triển khả năng phân tích dữ liệu và đánh giá kết quả một cách có hệ thống để áp dụng vào các bài tập, đề án nghiên cứu và các hoạt động thực tiễn trong lĩnh vực khoa học.
Trong nội dung bài về phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis), máy đo UV-Vis 3200 được giới thiệu như thiết bị đang được giảng viên và sinh viên các ngành sử dụng tại phòng thí nghiệm Công nghệ Hóa học – Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường Nội dung về cơ sở lý thuyết đã được trình bày tổng quát, sơ lược, đồng thời các phương pháp đo, cách tính kết quả và các ứng dụng của phương pháp này được nhắc lại Phương pháp này chủ yếu được ứng dụng để phân tích định lượng, đồng thời cũng có thể thực hiện phân tích định tính trong điều kiện phân tích giống nhau.
Phương pháp phân tích phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến được xây dựng để phân tích định lượng dung dịch xanh methylene hoặc dung dịch kali permanganate (thuốc tím) Trong thực nghiệm, sinh viên sử dụng máy quang phổ hấp thụ để đo phổ ở vùng tử ngoại – khả kiến của dung dịch, sau đó pha dãy dung dịch chuẩn với nồng độ đã được xác định, đo độ hấp thụ tương ứng và xây dựng đường chuẩn của chất được phân tích; từ đường chuẩn có thể suy ra nồng độ của dung dịch có nồng độ bất kỳ khi đo được độ hấp thụ Giảng viên chuẩn bị trước một mẫu có nồng độ xác định nhưng sinh viên không biết trước, nhằm kiểm tra khả năng ước lượng nồng độ của mẫu đó Bài thực hành cũng giới thiệu phần mềm GraphPad Prism để vẽ đồ thị và tính toán kết quả, hỗ trợ phân tích mối quan hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ và ước lượng nồng độ mẫu một cách chính xác.
Các bài thí nghiệm 2–5 sử dụng các phương pháp phân tích: phân tích phổ hồng ngoại (FT-IR), xác định bề mặt vật liệu bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phân tích vật liệu bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD) và phân tích nhiệt (TGA-DSC) Tuy vậy, các thiết bị phân tích cho các phương pháp này chưa được đầu tư tại Phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, nên giáo trình được biên soạn mang tính tham khảo từ các nguồn kiến thức thu thập được Đối với phân tích phổ hồng ngoại, máy FT/IR-6000 Series của Jasco đã được giới thiệu; mẫu phân tích là acid salicylic; kết quả phân tích tham khảo từ Dược điển Việt Nam; phương pháp này chủ yếu được sử dụng cho phân tích định tính và rất hạn chế cho phân tích định lượng.
Trong phương pháp xác định bề mặt vật liệu bằng kính hiển vi điện tử truyền qua TEM, chúng tôi đồng thời lồng ghép các kiến thức về phương pháp xác định bề mặt vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét SEM Cả hai phương pháp đều được sử dụng để xác định hình dạng và kích thước của vật liệu; tuy nhiên SEM có độ phóng đại thấp hơn TEM, và hình ảnh SEM cho phép phân tích kích thước và bề mặt 3D của hạt vật chất (lồi lõm, hình dạng), trong khi TEM cung cấp thông tin về cấu trúc bên trong của vật chất (rỗng hay đặc) Trong giáo trình, kính hiển vi điện tử quét Sigma Field Emission SEM (Carl Zeiss) và kính hiển vi điện tử truyền qua JEM-2100 được giới thiệu Ở phần câu hỏi chuẩn bị, các hình ảnh SEM và TEM của vật chất được tham khảo từ các nguồn tài liệu.
Bài phương pháp phân tích vật liệu bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD) giới thiệu hệ thống nhiễu xạ tia X X’PERT PRO do hãng Panalytical, Hà Lan sản xuất năm 2005 Mẫu phân tích là vật liệu rắn bất kỳ, có thể ở dạng bột hoặc miếng Phương pháp này so sánh phổ XRD với các phổ chuẩn để xác định tính chất kết tinh của vật liệu và dự đoán cấu trúc ô tinh thể của chúng Giản đồ thu được từ phân tích XRD được gọi là giản đồ dấu vân tay, chủ yếu dùng để phân tích định tính, và trong một số trường hợp nhất định vẫn được sử dụng để phân tích định lượng.
Phần 5 trình bày ba phương pháp phân tích nhiệt cơ bản: phân tích trọng lượng nhiệt (TGA), nhiệt quét vi sai (DSC) và phân tích nhiệt vi sai (DTA) Hiện nay, các máy phân tích nhiệt đồng thời được sử dụng phổ biến, nên thiết bị đo mẫu phân tích nhiệt được giới thiệu là máy phân tích nhiệt đồng thời TGA-DSC.
Phương pháp này dùng 3+SF của hãng sản xuất Mettler Toledo - Thụy Sĩ và giả định sinh viên sẽ đo mẫu CaCO3 Đồ thị phân tích nhiệt TGA-DSC của CaCO3 chuẩn được tham khảo từ các nguồn tài liệu tham khảo đáng tin cậy Từ đó, phần câu hỏi chuẩn bị cho sinh viên được thiết kế để phân tích đồ thị TGA-DSC của các mẫu HDPE và CaCO3.
3.1.4 Phân tích bằng phương pháp sắc ký
Bài thí nghiệm phân tích bằng phương pháp sắc ký là nội dung mở rộng trong đề cương chi tiết của học phần Bài tập này được thiết kế cho sinh viên khi học trực tiếp tại phòng thí nghiệm, yêu cầu sinh viên tự pha chế hóa chất và sử dụng các thiết bị, dụng cụ để thực hiện thí nghiệm theo quy trình đã được mô tả, từ đó tính toán và phân tích các kết quả thu được trong quá trình thí nghiệm.
Bài viết tóm lược cơ sở lý thuyết của sắc ký, phân loại các loại sắc ký và ứng dụng của chúng Sắc ký có thể được dùng để tách chất, phân tích định tính và định lượng, trong đó phân tích định lượng phổ biến hơn nhưng chỉ áp dụng được với một số phương pháp sắc ký hiện đại như sắc ký lỏng cao áp (HPLC) hoặc sắc ký khí kết nối khối phổ (GC-MS) Hai loại sắc ký được giới thiệu trong bài thí nghiệm là sắc ký lớp mỏng và sắc ký cột, là những phương pháp đơn giản, chủ yếu phục vụ cho phân tích định tính (sắc ký lớp mỏng) và tách chất (sắc ký cột, đồng thời sắc ký lớp mỏng cũng có thể được dùng để tách ở mức độ nhất định).
Trong bài phương pháp sắc ký, sinh viên thực hiện hai quy trình: sắc ký cột để tách các hợp chất diệp lục và carotenoit và sắc ký lớp mỏng để tách các ion kim loại Đối với sắc ký cột, mẫu chiết hỗn hợp chất diệp lục và carotenoit được chiết từ lá rau và hòa tan trong hệ dung môi gồm ethanol và toluene; cột nhồi được nén bằng pha tĩnh là bột glucose, sau đó quan sát, giải thích hiện tượng và rút ra kết luận về kết quả thu được Đối với sắc ký lớp mỏng, hệ dung môi gồm NH3 4M và NH4NO3 4M ở tỉ lệ 1:9 được sử dụng để tách các ion kim loại từ các dung dịch chuẩn FeCl3, NiCl2 và CuCl2; các dung dịch chuẩn và hỗn hợp được nhỏ lên bề mặt lớp mỏng cách cạnh dưới 1 cm bằng micropipette, sau đó cho vào cốc chứa dung môi, quan sát, giải thích hiện tượng và kết luận về sự phân tích và nhận diện các ion.
Trong bài này, sinh viên được trực tiếp thao tác với các dụng cụ và thiết bị sắc ký, từ đó có trải nghiệm thực tế giúp hiểu sâu quy trình phân tích và các bước vận hành Việc làm quen với dụng cụ sắc ký giúp sinh viên nắm vững cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt động của các máy sắc ký phức tạp hơn, từ đó nâng cao khả năng phân tích và đánh giá kết quả nghiên cứu.
Các phần mềm và video đã thu thập trong giảng dạy học phần
3.2.1 Các phần mềm đã thu thập
3.2.1.1 Phần mềm thu thập và phân tích dữ liệu phổ hồng ngoại
Hiện nay, phần mềm phục vụ thu thập và phân tích dữ liệu phổ hồng ngoại rất đa dạng, trong đó phổ biến nhất là Thermo Scientific OMNIC (Thermo Scientific™ OMNIC™ Series Software) Phần mềm này không chỉ được dùng cho phổ hồng ngoại mà còn hữu ích trong phân tích dữ liệu phổ Raman Phiên bản mới nhất của OMNIC là 9.1.27; trong nghiên cứu này, phiên bản OMNIC được sử dụng là 8.2 (Hình 3.1) Phần mềm được hỗ trợ bởi người quản lý máy đo phổ hồng ngoại (FT-IR) của Khoa Hóa, Đại học Chiết Giang, Trung Quốc.
Hình 3.1 Bản cài đặt phần mềm (Autorun) và các tập tin hỗ trợ
Sau khi chạy tập tin Autorun, phần mềm đã được cài đặt và sẵn sàng để sử dụng (Hình 3.2) Trong gói cài đặt có đầy đủ các tập tin vận hành và cả các thư mục chứa hướng dẫn sử dụng cùng dữ liệu mẫu chuẩn do hãng cung cấp (Hình 3.3) Nhờ vậy, phần mềm dễ dàng được dùng để hướng dẫn sinh viên phương pháp đọc phổ và phân tích phổ hồng ngoại dựa trên bộ dữ liệu kèm theo, đồng thời cho giảng viên cơ hội giới thiệu kiến thức về các dạng phổ hồng ngoại khác nhau tùy mục đích thu thập dữ liệu Sinh viên sẽ được hướng dẫn cách đọc và phân tích các dạng phổ khác nhau.
Hình 3.2 Phần mềm OMNIC sau khi cài đặt
Hình 3.3 Bộ cơ sở dữ liệu đi kèm
Giao diện của phần mềm OMNIC khá đơn giản, dễ sử dụng và thân thiện với người dùng (Hình 3.4) Nó có bố cục tương tự các phần mềm phân tích phổ khác, gồm thanh menu, thanh công cụ và vùng thao tác để phân tích dữ liệu Với OMNIC, người dùng có thể tìm vị trí các đỉnh hấp thụ của một phổ và có thể chồng nhiều phổ lên nhau để so sánh các phổ với nhau một cách trực quan và hiệu quả.
Hình 3.4 Giao diện phần mềm OMNIC verson 8.2
3.2.1.2 Phần mềm phân tích dữ liệu phân tích nhiệt
Phần mềm phân tích dữ liệu phân tích nhiệt WinUA.exe, còn gọi là Universal Analysis 2000, được cài đặt từ gói nén Advantage_v5.5.24 và dùng để hướng dẫn sinh viên về phân tích dữ liệu nhiệt; do TA Instruments - Waters LLC và Microsoft phối hợp phát triển, có 4 phiên bản WinUA.exe khác nhau được sử dụng tại các bài giảng WinUA.exe hỗ trợ phân tích dữ liệu từ các kỹ thuật nhiệt như phân tích nhiệt trọng lượng TGA (Thermogravimetric Analysis), nhiệt quét vi sai DSC (Differential Scanning Calorimetry) và phân tích nhiệt vi sai DTA (Differential Thermal Analysis) Phần mềm được hỗ trợ từ Phòng thí nghiệm Hóa sinh, Khoa Hóa, Trường Đại học Chiết Giang, Trung Quốc.
Tệp nén Advantage_v5.5.24 đi kèm phần mềm WinUA và các hướng dẫn sử dụng bằng nhiều ngôn ngữ được thể hiện ở Hình 3.5 và Hình 3.6; sau khi giải nén và cài đặt, người dùng có thể thấy ba phiên bản của WinUA.exe với tên bắt đầu bằng WinUA, cho phép chọn phiên bản phù hợp với hệ điều hành và nhu cầu sử dụng.
WinUA39A9 và WinUA47B3, ba phiên bản này thực chất có công dụng như nhau, đều có thể phân tích các dữ liệu phân tích nhiệt.
Hình 3.6 Phần mềm ứng dụng phân tích nhiệt WinUA
Sau khi cài đặt tệp nén Advantage_v5.5.24, bộ dữ liệu kèm theo chứa các phổ mẫu chuẩn cho các phương pháp phân tích nhiệt như TGA và DSC (Hình 3.7) Các dữ liệu có sẵn này giúp sinh viên làm quen với nhiều dạng vật chất được đo và phổ tương ứng thu được, đồng thời phục vụ cho việc thực hành phân tích mẫu.
Hình 3.7 Bộ dữ liệu đi kèm
Hình 3.8 trình bày dữ liệu kèm theo từ phổ phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) cho một số hợp chất và phim, bao gồm Azidotriphenylmethane (TSKIN), PET với hai mẫu CPSAMPLE và MDSC-PET.002, cùng các loại phim khác nhau (Oit) Dữ liệu DSC này cho phép so sánh đặc tính nhiệt học, quá trình nóng chảy và trạng thái vật liệu của từng loại chất liệu, phục vụ cho đánh giá và tối ưu hóa ứng dụng công nghệ vật liệu.
Hình 3.8 Một số dữ liệu phổ chuẩn của phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai
Hình 3.9 Các thông tin về mẫu
Hình 3.9 mô tả giao diện khi mở một tệp mới, nơi xuất hiện bảng chứa thông tin về thu thập mẫu, bao gồm ngày thu thập mẫu (ô màu xanh đậm), tên mẫu (ô màu đen), khối lượng mẫu đã sử dụng (ô màu đỏ), hướng thu nhiệt—quay lên hay quay xuống (ô màu xanh lá cây)—và các thông tin khác như người vận hành máy và phương pháp đo.
WinUA có giao diện đơn giản, dễ sử dụng và thân thiện với người dùng, với bố trí gồm thanh menu, thanh công cụ và vùng thao tác phân tích dữ liệu Nó giúp người dùng nhanh chóng tìm vị trí các đỉnh thu/tỏa nhiệt trên phổ nhiệt quét vi sai (DSC) hoặc phổ phân tích nhiệt vi sai (DTA), và có thể chồng phổ để so sánh các phổ với nhau Ngoài ra, WinUA còn phân tích được tỉ lệ % khối lượng tăng/giảm trong quá trình gia nhiệt đối với phân tích nhiệt trọng (TGA) Khi kết hợp đồng thời phân tích DSC và TGA của mẫu chất, người dùng có thể xác định chính xác điểm thu/tỏa nhiệt của chất, tức là các hiện tượng như nóng chảy, kết tinh, oxi hóa, mất nước hoặc mất dung môi.
Ví dụ ở Hình 3.10 cho thấy dữ liệu phân tích gồm ba loại: phân tích nhiệt trọng lượng TGA (đường màu xanh đậm), phân tích nhiệt quét vi sai DSC (đường màu xanh lá cây) và phân tích nhiệt vi sai (đường đứt đỏ) của calcium oxalate trong khí quyển nitrogen Trong trường hợp này, đỉnh tỏa nhiệt sẽ có hướng lên trên (Exo up) Trên phần mềm, các thông tin về phân tích nhiệt được sinh viên thực hành tính toán và hiển thị, như điểm bắt đầu tỏa nhiệt, đỉnh tỏa nhiệt, nhiệt lượng đã dùng và các tỉ lệ liên quan giữa các tham số phân tích.
Thông qua % khối lượng giảm khi gia nhiệt, ta có thể tính toán khối lượng mất đi của chất ban đầu và từ đó dự đoán các phản ứng hoặc quá trình có thể xảy ra khi nung, như phân hủy nhiệt, bay hơi, khử nước hoặc oxi hóa, tùy thuộc vào thành phần chất và điều kiện nhiệt độ.
Hình 3.10 Giao diện phần mềm WinUA
3.2.1.3 Phần mềm phân tích phổ nhiễu xạ tia X
JADE6.5 là phần mềm dùng để phân tích phổ nhiễu xạ tia X Bạn có thể tải miễn phí JADE6.5 từ trang https://moinhat123.blogspot.com/2017/07/mdi-jade-65-download-how-to-download.html theo bài hướng dẫn tải mdi jade 6.5 Tệp nén tải về có tên mdi jade 6.5; sau khi giải nén, tệp tin cài đặt sẽ có tên MDI Jade 6.5 như Hình 3.11.
Hình 3.11 Tệp nén MDI Jade 6.5
Chạy tệp tin này cài đặt phần mềm, thực hiện theo hướng dẫn sẽ được phần mềm ứng dụng jade6.exe (Hình 3.12).
Hình 3.12 Phần mềm ứng dụng phân tích nhiễu xạ tia X Jade6.exe
Giao diện phần mềm (Hình 3.13) tương đối phức tạp và được phân chia thành nhiều thành phần chính: thanh menu để truy cập chức năng, thanh công cụ để thao tác nhanh, vùng dữ liệu hiển thị và xử lý thông tin, các thanh công cụ chỉnh sửa phổ hỗ trợ các thao tác chỉnh sửa thông dụng, và hai vùng phân tích mẫu ở phía trên và phía dưới Vùng trên cho phép quan sát tổng thể mẫu ở mức thu nhỏ để đánh giá tổng quan, trong khi vùng dưới cho phép thao tác và phân tích chi tiết mẫu.
Hình 3.13 Giao diện phần mềm Jade6.exe
Phần mềm chứa một số chức năng cơ bản trong phân tích nhiễu xạ tia X, nổi bật nhất là chức năng phân tích và tìm đỉnh nhiễu xạ Hình 3.14 minh họa cách đỉnh nhiễu xạ có thể hiển thị ở nhiều dạng khác nhau, như giá trị 2θ, d, % cường độ và chỉ số hkl (vòng màu đỏ) Các dạng hiển thị này giúp người dùng nhận diện và so sánh các đỉnh một cách nhanh chóng Ví dụ trên hình cho thấy giá trị 2θ được sử dụng phổ biến trong xác định định tính bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (vòng màu xanh).
Hình 3.14 Chức năng phân tích và tìm đỉnh nhiễu xạ
3.2.1.4 Phần mềm xử lý số liệu
Phần mềm xử lý số liệu dành cho sinh viên là GraphPad Prism, từ phiên bản 6 và hiện nay đã lên phiên bản 9, sản phẩm của công ty GraphPad (xem Hình 3.15) Phần mềm này được hỗ trợ bởi đội ngũ cán bộ và sinh viên bộ môn Hóa sinh, Khoa Hóa học, Trường Đại học Chiết Giang, Trung Quốc.
Hình 3.15 Phần mềm xử lý kết quả Prism
Kết quả giảng dạy trên MSTeams
Theo lịch trình giảng dạy của Phòng đào tạo, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật phân công các bài giảng này để giảng dạy và hướng dẫn thực hành cho hai lớp học phần Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý, lần lượt là 121TCPVH01 và 221TCPVH01 Trong quá trình giảng dạy, giảng viên đã biên soạn giáo trình thí nghiệm (lưu hành nội bộ), và quá trình dạy – học trực tuyến được thực hiện bằng phần mềm MSTeams.
Hình 3.32 Danh sách lớp học phần 121TCPVH01
Các lớp học phần được thiết lập trên MS Teams dựa trên địa chỉ email của sinh viên do phòng đào tạo cung cấp Sau đó, giảng viên lên lịch các buổi học theo thời khóa biểu của phòng đào tạo và gửi nhắc nhở để sinh viên nắm rõ lịch học và tham gia lớp Để bắt đầu buổi học, giảng viên nhấn nút "Join" và tiến hành điều khiển buổi giảng dạy trực tuyến (Hình 3.32 và 3.33).
Hình 3.33 Buổi dạy – học trực tuyến học phần thực hành lớp học phần
Trước khi lên lớp, giảng viên tải đầy đủ các tệp tin cần thiết cho nội dung giảng dạy để sinh viên dễ theo dõi, bao gồm tài liệu giảng dạy, bản trình chiếu có chứa video hướng dẫn thao tác thực hành, các phần mềm liên quan cho từng buổi học và các ví dụ về các loại phổ để sinh viên tự thao tác xử lý và phân tích kết quả Việc chuẩn bị các nguồn tài liệu và công cụ này giúp sinh viên nắm bắt kiến thức, nâng cao kỹ năng thực hành và tự tin phân tích dữ liệu phổ trong suốt quá trình học tập.
Hình 3.34 Những tài liệu dạy – học trực tuyến được tải lên cho lớp học phần
Hình 3.35 Những hoạt động trình chiếu trong dạy – học trực tuyến học phần “Thí
Buổi dạy – học được tổ chức theo chu trình gồm trình chiếu slides giới thiệu nội dung lý thuyết cơ bản, kèm video hướng dẫn thao tác thực hành để học viên làm quen và luyện tập, đồng thời hướng dẫn cài đặt và sử dụng các phần mềm liên quan Hình 3.35 minh họa rõ quy trình và các bước thao tác cần thực hiện.
Sau đó sinh viên được giao bài tập về nhà để thực hành việc phân tích và xử lý kết quả (Hình 3.36).
Hình 3.36 Sinh viên được giao câu hỏi về nhà
Hình 3.37 Bài báo cáo sinh viên đã nộp
Trong buổi học tiếp theo, sinh viên nộp bài báo cáo để giảng viên chỉnh sửa và cho điểm ở từng buổi học, sau đó sinh viên nộp bài báo cáo cuối cùng (Hình 3.37).
Quy trình đánh giá học tập diễn ra như sau: sau mỗi buổi học, giảng viên sẽ chỉnh sửa và góp ý cho từng bài báo cáo; sinh viên tổng hợp các ý kiến để hoàn thiện và nộp bài báo cáo cuối cùng Điểm của sinh viên được tính bằng trung bình cộng của các bài báo cáo và điểm thể hiện tại lớp học.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua thời gian thực hiện, đề tài đã hoàn thiện được những kết quả sau :
Giáo trình lưu hành nội bộ cho học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý” đã được mở rộng thêm hai bài về phương pháp hấp thụ tử ngoại – khả kiến và phương pháp sắc ký.
- Thu thập các video và phần mềm hướng dẫn hỗ trợ hướng dẫn thực hành học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý”
- Bài giảng (gồm slide, các phần mềm và một số bài tập cho sinh viên tự thực hành phân tích và xử lý kết quả) cho học phần ;
- Thực hiện giảng dạy học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý” cho 02 lớp học phần 121TCPVH01 và 221TCPVH01
2 Kiến nghị Đề tài cần phát triển một số phần mềm hoặc ứng dụng mô phỏng để sinh viên tự thao tác trong vận hành máy và thu thập dữ liệu.
[1] https://www.cnet.com/tech/services-and-software/microsoft-teams-7-things- you-need-to-know/
[2] https://www.microsoft.com/en-us/microsoft-365/blog/2017/03/14/microsoft- teams-rolls-out-to-office-365-customers-worldwide/
[3] Đinh Lâm Quốc Dũng (2018), Khóa luận tốt nghiệp đại học : Nghiên cứu xây dựng bài giảng E-learning và sử dụng trong dạy học địa lý 11 trung học phổ thông, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng.
[4] Nguyễn Thị Lương (2012), Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu Elearning và ứng dụng thiết kế bài giảng điện tử Elearning, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông.
Nguyễn Thị Lệ (2012) trình bày luận văn thạc sĩ Nghiên cứu Elearning và đề xuất giải pháp sử dụng Elearning trong nhà trường THPT, thuộc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Nghiên cứu này khảo sát thực trạng ứng dụng Elearning ở cấp THPT, làm rõ những thuận lợi, hạn chế và các yêu cầu về hạ tầng công nghệ, nội dung giảng dạy và năng lực người giảng dạy Trên cơ sở đó, bài viết đề xuất một hệ thống giải pháp toàn diện nhằm tăng cường hiệu quả dạy và học, gồm khung triển khai Elearning, chuẩn hóa nội dung số, đào tạo giáo viên và quản lý chất lượng, giúp các trường THPT triển khai Elearning hiệu quả và bền vững.
[6] Vũ Thị Hương, Luận văn thạc sĩ: Tìm hiểu và ứng dụng hệ thống E- learning của khoa công nghệ thông tin, trường Đại học Điện Lực Hà Nội.
[7] http://daotao.ute.udn.vn/CNVL_7510402_CN19.pdf
Ngô Thị Minh Phương (2020) trình bày báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp trường về xây dựng bài giảng trực tuyến cho học phần “công nghệ lên men”, nhằm phục vụ giảng dạy cho sinh viên đại học ngành công nghệ thực phẩm tại Trường Đại Học Đề tài nhấn mạnh việc thiết kế và triển khai nội dung giảng dạy trực tuyến cho môn học công nghệ lên men, ứng dụng công nghệ giáo dục để cải thiện chất lượng đào tạo và tiếp cận kiến thức cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm.
Sư Phạm Kỹ Thuật, Đại Học Đà Nẵng.
Hình ảnh 04 video cHình ảnh 04 phần mềm eGiáo trình Thí nghiệm các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý g
Video liên quan đến phương pháp phân tích phổ hồng ngoại
Video liên quan đến phương pháp phân tích nhiệt
Video liên quan đến phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X
Video liên quan đến phương pháp phân tích bề mặt vật liệu bằng kính hiển vi điện tử truyền qua
Phần mềm thu thập và phân tích phổ hồng ngoại
Phần mềm thu thập và phân tích dữ liệu phân tích nhiệt
Phần mềm phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X
Phần mềm xử lý kết quả ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
VẬT LÝ VÀ HÓA LÝ
(Lưu hành nội bộ) ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN
TÊN HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LÝ
TÊN TIẾNG ANH: EXPERIMENT PHYSICAL-CHEMICAL METHODS OF
Số tín chỉ: 1 (1,0) Điều kiện tham gia học phần: Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý.
Bộ môn phụ trách giảng dạy: Công nghệ vật liệu Mô tả học phần: Đây là học phần thực hành, thí nghiệm thuộc khối kiến thức chuyên ngành Học phần thí nghiệm này được tích lũy sau khi sinh viên đã học xong học phần lý thuyết về Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý Học phần này không chỉ củng cố kiến thức về lý thuyết đã học mà còn trang bị cho sinh viên kỹ năng nền tảng để có thể sử dụng một số thiết bị phân tích hiện đại để phân tích một số tính chất của vật liệu; những kỹ năng có bản để giải thích, phân tích các kết quả thu được.
Mục tiêu học phần/ môn học:
+ Kiến thức: người học sẽ được củng cố kiến thức về mặt lý thuyết, cách thức thao tác và phương pháp sử dụng một số loại thiết bị hiện đại trong phân tích về mặt, cấu trúc vật liệu; biết cách giải thích, phân tích các kết quả thu được.
Kỹ năng: Qua học phần này, người học được phát triển thêm kỹ năng thực hiện các thao tác và phân tích các tính chất của vật liệu, đồng thời nâng cao khả năng đo lường, đánh giá và xử lý dữ liệu liên quan đến quá trình phân tích vật liệu Bên cạnh đó, người học nắm vững các phương pháp xử lý sự cố phát sinh trong quá trình tổng hợp vật liệu, nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Thái độ nghề nghiệp là yếu tố nền tảng trong giáo dục sinh viên, giúp hình thành tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận, tỉ mỉ, sạch sẽ và gọn gàng; đồng thời nâng cao tay nghề chuyên môn và tác phong công nghiệp, phục vụ cho quá trình công tác sau này.
+ Chuẩn đầu ra của học phần: Qua học phần này, sinh viên có khả năng:
C1 Tiếp cận về kiến thức, công nghệ và kỹ năng sử dụng các thiết bị hiện đại trong lĩnh vực phân tích các tính chất vật liệu.
C3 Nhận dạng, phân tích và giải quyết những vấn đề về kỹ thuật trên cơ sở tham khảo tài liệu chuyên môn và thực tiễn sản xuất.
C4 Thực hành cơ bản về lĩnh vực phân tích các tính chất vật liệu.
C6 Có kỹ năng và kiến thức để nhận biết, phân tích và cải tiến liên tục công nghệ sản xuất và gia công.
C8 Tổ chức hiệu quả trong làm việc nhóm.
C9 Có khả năng tự học và tự nghiên cứu.
C10 Hiểu biết về xã hội, môi trường.
Nhiệm vụ của sinh viên:
Sinh viên phải thực hiện các nhiệm vụ sau đây:
- Dự lớp đủ 100% số tiết lên lớp quy định của học phần
- Hoàn thành nhiệm vụ chuẩn bị, báo cáo và các bài tập theo yêu cầu của giáo viên
- Tham dự kiểm tra giữa học kỳ và thi kết thúc học phần.