Chế tạo pin điện hóa trong phòng thí nghiệm theo mô hình dạy học STEM

il: buixuanvuongsgu@gmail.com 
 https://doi.org/10.25073/2588-1159/vnuer.4338 
dụng cho các chương trình giảng dạy ở các cấp 
độ khác nhau. Phương pháp dạy học tích cực 
hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa 
người học trong việc lĩnh hội tri thức. Phương 
pháp này đòi hỏi người thầy phải nỗ lực để thay 
đổi và cải tiến bài giảng nhằm đem lại hiệu quả 
cao trong nhiệm vụ giảng dạy và truyền đạt 
kiến thức cho người học [3-5]. Có thể kể ra một 
số phương pháp dạy học tích cực như phương 
pháp “động não - brainstorming”, phương pháp 
“sơ đồ tư duy”, phương pháp “chia sẻ nhóm đôi”, 
phương pháp “các mảnh ghép” và đặc biệt là 
phương pháp dạy học theo mô hình STEM [5, 6]. 
Hầu hết các phương pháp nêu trên đều có mục 
đích trang bị cho người học những kỹ năng cần 
thiết để họ đạt được hiệu quả cao trong việc lĩnh 
hội tri thức khoa học; trở thành những công dân 
năng động, những người không chỉ có kiến thức 
mà còn thể hiện năng lực xã hội và cảm xúc để 
điều hướng cuộc sống và môi trường làm việc 
trong tương lai [6, 7]. 
B.X. Vuong / VNU Journal of Science: Education Research, Vol. 36, No. 2 (2020) 52-58 
54 
STEM là phương pháp được hình thành và 
phát triển bởi quỹ khoa học Mỹ năm 2001 [7, 8]. 
Thuật ngữ STEM được viết tắt bởi các cụm từ 
Science (khoa học), Technology (công nghệ), 
Engineering (kỹ thuật) và Mathematics (toán 
học). Giáo dục STEM đã và đang được triển 
khai tại các nước Âu - Mỹ, trong đó khoa học, 
công nghệ, kỹ thuật và toán học được tích hợp 
vào hoạt động giảng dạy theo nguyên tắc giảng 
dạy thông qua thực hành, dựa trên những thí 
nghiệm thiết thực và sinh động qua đó người 
học có thể liên kết và ứng dụng ngay trong thực 
tiễn đời sống thường ngày [8, 9]. 
Bài viết này trình bày việc thiết kế một bài 
học thí nghiệm theo mô hình STEM trong thời 
gian 3 giờ dành cho sinh viên năm nhất ngành 
sư phạm hóa. Chủ đề của bài học là chế tạo pin 
điện hóa đơn giản, trong đó phương pháp 
STEM được sử dụng trong việc thiết kế và tổ 
chức các hoạt động dạy và học. 
2. Vật liệu, thiết bị cần chuẩn bị 
Lớp học thực hành gồm 15 sinh viên được 
phân chia làm ba nhóm. Mỗi nhóm được cung 
cấp các nguyên vật liệu chính gồm: Pin tiểu 
thương mại loại AA, bóng đèn nhỏ, vôn kế, dây 
điện, các miếng kim loại Zn, Mg và Cu, các 
dung dịch muối Zn(NO3)2, Mg(NO3)2 và 
CuSO4, các cầu muối, máy tính kết nối internet 
(Hình 1). 
i 
Hình 1. Một số nguyên vật liệu, thiết bị cần chuẩn bị cho bài học.
3. Kế hoạch bài học 
Chủ đề chế tạo pin điện hóa đơn giản trong 
phòng thí nghiệm được thiết kế cho sinh viên 
năm nhất ngành hóa trong thời gian 3 giờ. 
Phương pháp STEM được áp dụng trong các 
hoạt động dạy học, thời gian cho mỗi hoạt động 
được phân chia như trình bày trong Bảng 1. Các 
thành phần trong mô hình STEM của bài học 
được diễn giải như sau: 
S (science) liên quan tới các kiến thức về 
điện hóa, cụ thể là phản ứng oxi hóa-khử và sự 
chuyển điện tích. Một số kiến thức liên quan tới 
vật lý cũng được đề cập như điện áp, dòng và 
năng lượng điện. T (technology) chính là việc 
sử dụng vôn kế, máy tính, bóng đèn điện và 
mạng internet. E (engineering) là việc sử dụng 
pin điện thương mại và sự thiết kế một pin điện 
hoạt động được. M (mathematics) bao gồm việc 
sử dụng phương trình Nernst để tính toán sức 
điện động của pin điện mà người học chế tạo, 
tính toán số điện cực cần thiết để lắp ghép thành 
pin với điện áp mong muốn. 
B.X. Vuong / VNU Journal of Science: Education Research, Vol. 36, No. 2 (2020) 52-58 
55 
Bảng 1. Phân bố các hoạt động học tập trong 3 giờ 
STT Tên hoạt động 
Thời 
gian 
(phút) 
1 Trao đổi kiến thức về pin điện 
hóa 
30 
2 Sử dụng pin thương mại để nối 
mạch thắp sáng bóng đèn 
20 
3 Điện hóa học trong pin 30 
4 Thiết kế mạch và thắp sáng bóng 
đèn bằng pin vừa chế tạo 
30 
5 Các nhóm thi đua chế tạo pin để 
tạo ra ánh sáng tốt nhất 
30 
6 Trao đổi và kết luận 30 
7 Tự đánh giá của người học 10 
3.1. Hoạt động 1 - Trao đổi kiến thức về pin 
điện hóa 
Mỗi nhóm sinh viên được yêu cầu cầu cung 
cấp thông tin về pin điện hóa. Các nhóm sẽ sử 
dụng các kỹ năng tìm kiếm các dữ liệu trên 
internet, thông qua các tài liệu học tập cũng như 
vốn kiến thức đã có để tập hợp lại các thông tin 
về cách thức chế tạo pin điện hóa; sự phát triển 
và sự khác biệt giữa các loại pin điện hóa; tầm 
quan trọng của pin điện hóa trong cuộc sống 
hàng ngày. Sinh viên thảo luận giữa các thành 
viên trong nhóm. Sau đó, giảng viên sẽ yêu cầu 
một số hoặc tất cả các nhóm chia sẻ với phần 
còn lại của lớp học. 
Vào cuối hoạt động này, sinh viên nắm 
được các thông tin cơ bản về pin điện hóa, hiểu 
biết về một số loại pin có sẵn trên thị trường. 
Sinh viên sẽ hình dung ra rằng các loại pin khác 
nhau được cung cấp năng lượng bởi các phản 
ứng hóa học khác nhau, tạo ra các giá trị điện 
áp khác nhau. 
3.2. Hoạt động 2 - Sử dụng pin thương mại để 
nối mạch thắp sáng bóng đèn 
Pin thương mại loại AA và bóng đèn nhỏ 
được cung cấp cho mỗi nhóm. Sinh viên cần 
phải cung cấp năng lượng từ pin để thắp sáng 
bóng đèn. Giảng viên yêu cầu các nhóm trao 
đổi, thảo luận về các yêu cầu để cung cấp năng 
lượng cho bóng đèn, qua đó người học biết 
được các khái niệm về điện áp và dòng điện, 
biết được cách thiết kế một sơ đồ mạch đơn 
giản để kết nối pin với bóng đèn như mô tả 
trong Hình 2. 
Hình 2. Thắp sáng bóng đèn bằng pin 
thương mại AA. 
Trong hoạt động này, sinh viên sẽ có được 
kinh nghiệm về cách kết nối dây dẫn với pin và 
bóng đèn. Thông qua việc hướng dẫn và hỏi 
đáp của người dạy, sinh viên sẽ xác định được 
cực dương/cực âm của bóng đèn, đọc được các 
thông số kỹ thuật trên pin và bóng đèn, hiểu 
được bóng đèn cần một số lượng pin nhất định 
với điện áp tối thiểu để hoạt động. 
3.3. Hoạt động 3 - Điện hóa học trong pin 
Trong hoạt động này, các sinh viên học các 
khái niệm về điện hóa học bao gồm khái niệm 
về phản ứng oxi hóa khử, nhiệt động học trong 
pin, điện cực và phân loại cực âm và cực 
dương. Sau đó, mỗi nhóm sẽ xây dựng hai pin 
điện và sử dụng một vôn kế để đo giá trị của 
suất điện động (Epin) như trong Hình 3. 
Pin điện thứ nhất được thiết lập bằng cách 
sử dụng Zn/Zn2+ làm cực âm và Cu/Cu2+ làm 
cực dương. Pin thứ hai sử dụng Mg/Mg2+ làm 
cực âm và Cu/Cu2+ làm cực dương. Mỗi nhóm 
được yêu cầu ghi lại các giá trị Epin của cả hai 
pin điện trên. Người hướng dẫn sẽ bắt đầu một 
cuộc thảo luận về lý do tại sao các điện áp thu 
được là khác nhau. Các sinh viên được hướng 
B.X. Vuong / VNU Journal of Science: Education Research, Vol. 36, No. 2 (2020) 52-58 
56 
dẫn để so sánh các giá trị thực nghiệm với các 
giá trị lý thuyết. 
Thế điện cực được tính dựa theo phương 
trình Nernst (pt 1). Từ đó, giá trị lý thuyết Epin 
là hiệu giữa thế điện cực dương và thế điện cực 
âm (pt 2). Các giá trị thế khử chuẩn E0 được các 
nhóm tra cứu và ghi nhớ. 
0.059 [ox ]
log (1)
[ ]
o hE E
n kh
( ) ( ) (2)pinE E E 
Hình 3. Sơ đồ pin điện đơn giản (nguồn internet). 
3.4. Hoạt động 4 - Thiết kế mạch và thắp sáng 
bóng đèn bằng pin vừa chế tạo 
Sau các hoạt động 2 và 3, các sinh viên sẽ 
kết hợp thông tin và lên kế hoạch chế tạo pin từ 
một tế bào điện được chọn từ hoạt động 3 để 
cung cấp năng lượng cho bóng đèn. Sử dụng 
các giá trị của Epin và yêu cầu tối thiểu của điện 
áp để thắp sáng bóng đèn, sinh viên sẽ thể hiện 
kỹ thuật của mình trong việc chế tạo các hệ pin 
đơn giản. Mỗi nhóm được yêu cầu chia sẻ công 
việc và ý tưởng của họ với các thành viên còn 
lại trong lớp. Người hướng dẫn có thể thiết lập 
một cuộc thi và trao phần thưởng cho nhóm đầu 
tiên có thể cung cấp năng lượng cho bóng đèn 
sáng bằng việc sử dụng pin điện vừa chế tạo để 
thúc đẩy không khí hào hứng cho lớp học. 
3.5. Hoạt động 5 - Các nhóm thi đua chế tạo 
pin để tạo ra ánh sáng tốt nhất 
Như vậy, các sinh viên có thể cung cấp 
năng lượng cho một bóng đèn sử dụng pin 
thương mại và các pin điện đơn giản, giảng viên 
sẽ yêu các nhóm so sánh độ sáng của ánh sáng 
từ cả hai hệ thống pin. Giảng viên đặt câu hỏi 
và yêu cầu các nhóm thảo luận về lý do tại sao 
độ sáng khác nhau và điều gì có thể là nguyên 
nhân. Giảng viên dẫn dắt để các sinh viên hiểu 
được các khái niệm về năng lượng điện (P), 
dòng điện (I) và điện áp (V) cũng như phương 
trình liên hệ giữa chúng (pt 3). 
(3)P IV 
Độ sáng của bóng đèn phụ thuộc trực tiếp 
bởi đầu vào nguồn điện. Sinh viên có thể cố 
gắng tăng năng lượng điện bằng cách tăng điện 
áp hoặc dòng điện áp trong mạch. Kích thước 
của các tấm kim loại, nồng độ chất điện giải, 
loại điện cực và số lượng pin điện là những chủ 
đề thảo luận. 
Trong hoạt động cuối cùng, các sinh viên 
được đưa ra một thử thách để chế tạo pin từ các 
tế bào điện và cung cấp năng lượng cho một 
bóng đèn để cung cấp ánh sáng mạnh nhất. Họ 
sẽ thể hiện sự sáng tạo của mình trong việc cải 
thiện cũng như thiết kế các hệ pin để có được 
ánh tốt nhất. Tất cả các nhóm sẽ trình bày công 
việc của mình trước lớp và xác định được nhóm 
nào có ánh sáng mạnh nhất. 
3.6. Hoạt động 6 - Trao đổi và kết luận 
Khi kết thúc buổi thí nghiệm, giảng viên 
thảo luận và tổng kết giúp sinh viên nắm được 
các kiến thức khoa học quan trọng liên quan tới 
pin điện. Tùy vào tình hình thực tế của bài học 
cũng như quan sát các kết quả thực nghiệm mà 
các sinh viên đã thực hiện, giảng viên đưa ra 
các nhận xét, đánh giá trên cơ sở của mô hình 
dạy học STEM. 
3.7. Hoạt động 7 - Sinh viên tự đánh giá 
Khi tất cả các hoạt động đã được hoàn 
thành, các sinh viên được yêu cầu tự đánh giá 
dựa trên sự hài lòng của họ. Sinh viên trả lời các 
B.X. Vuong / VNU Journal of Science: Education Research, Vol. 36, No. 2 (2020) 52-58 
57 
câu hỏi với hệ thống điểm được phân loại theo các 
mức từ 1-2 (không hài lòng); 2-4 (hài lòng ít); 
4-6 (chấp nhận được); 6-8 (hài lòng); 8-10 (rất hài 
lòng) (Bảng 2). Từ kết quả khảo sát có thể kết 
luận về sự hài lòng của sinh viên với các hoạt 
động dạy học dựa trên mô hình STEM. 
Bảng 2. Các câu hỏi tự đánh giá 
sau khi kết thúc bài học 
STT Tên câu hỏi 
Điểm 
đánh 
giá 
1 
Bài học giúp sinh viên/học sinh 
hiểu các kiến thức về điện hóa học, 
vật lý, kỹ năng tính toán-thiết kế 
liên quan tới pin 
2 
Bài học giúp sinh viên/học sinh cải 
thiện kỹ năng làm việc nhóm 
3 
Bài học giúp sinh viên/học sinh 
trong việc suy nghĩ sáng tạo 
4 
Bài học giúp sinh viên/học sinh kỹ 
năng thực hành, thực tiễn 
5 
Sinh viên/học sinh mong muốn học 
tập các chủ đề khác với cách thức 
như diễn ra trong bài học này 
6 Điểm tổng 
4. Tổng kết bài học 
Kết thúc bài thực hành chế tạo pin điện hóa 
theo mô hình STEM, giảng viên đã tổng kết lại 
các hoạt động học tập của sinh viên năm nhất 
ngành hóa theo mỗi nhóm. Các sinh viên đã thể 
hiện khá tốt các hiểu biết về mặt kiến thức; các 
kỹ năng như thu thập thông tin, tính toán, thiết 
kế, thực hành; kỹ năng thuyết trình và làm việc 
nhóm thông qua các hoạt động học tập theo mô 
hình STEM. Tuy vậy, qua quan sát của giảng 
viên thì một số ít sinh viên còn chưa quen và 
thiếu tự tin với việc làm việc nhóm, ngại đưa ra 
các ý kiến đóng góp về kiến thức cũng như 
trong thiết kế thực hành. Điều này có thể do 
thói quen trong các hoạt động giảng dạy - học 
tập truyền thống, ở đó các kỹ năng thể hiện sự 
tích cực, sáng tạo của người học chưa được 
phát huy. 
Thông qua bảng hỏi (Bảng 2), sinh viên đã 
tự đánh giá bài học theo sự hài lòng ở từng tiêu 
chí khác nhau. Việc đánh giá được thực hiện 
bằng cách sinh viên cho điểm theo quan điểm 
các nhân mà không có bất cứ áp lực nào vì các 
sinh viên không phải ký tên vào các phiếu trả 
lời. Qua tổng kết, các sinh viên đã đánh giá bài 
học ở mức rất hài lòng với điểm trung bình là 
8.9 đ trong đó có 12 sinh viên đánh giá với 
điểm tổng trong mức 8-10 (mức rất hài lòng), 
3 sinh viên còn lại với mức 6-8 (mức hài lòng). 
Như vậy, các sinh viên hài lòng với các 
hoạt động dựa trên STEM. Thông qua các hoạt 
động học tập, sinh viên không những nắm được 
các kiến thức khoa học mà còn rèn luyện được 
các kỹ năng cần thiết. Kết quả tự đánh giá cho 
thấy sự đón nhận tích cực của sinh viên khi học 
tập theo giáo dục STEM. 
5. Kết luận 
Bài viết trình bày một kế hoạch học tập theo 
mô hình STEM trong lĩnh vực điện hóa học với 
chủ đề chế tạo pin điện đơn giản trong phòng 
thí nghiệm. Dưới sự hướng dẫn của giảng viên, 
sinh viên năm nhất ngành hóa tiếp thu các kiến 
thức khoa học, rèn luyện các kỹ năng thông qua 
các hoạt động học tập. Sau 3 giờ học tập, sinh 
viên thể hiện các kỹ năng như điều tra thông 
tin, hợp tác trong các nhóm, thực hành-thực tiễn 
và kỹ năng thuyết trình. Kết quả chung là sinh 
viên có thể tạo ra các hệ pin điện để thắp sáng 
bóng đèn cũng như hình thành một số ý tưởng 
về cách cải thiện chúng. Kết quả tự đánh giá 
theo bảng hỏi cho thấy sự hài lòng của sinh viên 
khi học tập theo giáo dục STEM. Thiết kế bài 
học với các hoạt động theo mô hình STEM giúp 
sinh viên không chỉ hiểu được các khái niệm, 
kiến thức khoa học liên quan tới chủ đề bài học 
như phản ứng oxi hóa khử, điện cực, thế điện 
cực, suất điện động, dòng điện, điện áp mà còn 
giúp họ cải thiện các kỹ năng cần thiết. 
Tài liệu tham khảo 
[1] S. Freeman, S.L. Eddy, M. McDonough, M.K. 
Smith, N. Okoroafor, H. Jordt, M.P. Wenderoth, 
Active learning increases student performance in 
B.X. Vuong / VNU Journal of Science: Education Research, Vol. 36, No. 2 (2020) 52-58 
58 
science, engineering and mathematics, 
Proceedings of the National Academy of Sciences 
111(23) (2014) 8410-8415. 
[2] D. Kember, D.Y.P. Leung, The influence of active 
learning experienceson the development of 
graduate capabilities, Study High Education, 30 
(2005) 155-170. 
[3] STEM training manual of Vietnam Ministry of 
Education & Training, 2018 (in Vietnamese). 
[4] E. Graaff, G. Saunders-Smits, M. Nieweg, 
Research and practice of active learning in 
engineering education, Netherlands: Amsterdam 
University Press, 2005. 
[5] S. Swarat, A. Ortony, W. Revelle, Activity 
matters: Understanding student interest in school 
science, Journal of Research in Science Teaching, 
49 (2012) 515-537. 
[6] J.M. Breiner, S.S. Harkness, C.C. Johnson, C.M. 
Koehler, What is STEM - A discussion about 
conceptions of STEM in education and 
partnerships, School Science Mathematics 112 
(2012) 3-11. 
[7] X. Wang, Why students choose STEM majors: 
Motivation, high school learning, and 
postsecondary context of support, American 
Educational Research Journal 20 (2013) 1-35. 
[8] P.M. Sadler, G. Sonnert, Z. Hazari, R. Tai, 
Stability and volatility of STEM career interest in 
high school: A gender study, Science Education 
96 (2013) 411-427. 
[9] T. Chuleeporn, STEM teaching in a chemistry 
laboratory “How to build a simple battery in the 
laboratory”, Engineering and Applied Science 
Research 45 (2018) 154-157. 
H 
h