二氧化碳/氧气制取与性质的实验教学研究开题报告

1. 研究目的与意义

化学是一门以实验为基础的学科，因此实验教学是化学教学的重点之一。自新课程改革以来，化学实验在中学化学教学中的地位日益凸显。实验教学是培养学生化学学科素养的第一核心要素。在初中化学教材中，设置和安排了许多实验，可以很好的帮助学生形成有关物质的概念，掌握化学原理和基础理论，同时可以激发学生的学习兴趣，发展学生观察的能力。“氧气的制取和性质”实验和“二氧化碳的制取和性质”实验是义务教育化学课程标准“学生必做的八个基础实验”之二，有着物质制备思路的梳理及实验方法指导的重大意义，同时为其他物质的制取和性质的学习奠定了重要的基础。通过这两个实验可以在一定程度上培养学生观察、分析、推理、判断、归纳总结的能力。但是在实际的教学和操作中，发现这两个实验存在明显的不足。

“氧气的制取和性质”实验在实际教学过程中，为了验证氧气的性质，往往需要教师提前准备好氧气，一般一位老师需要提前准备好至少八瓶氧气来完成两个班的教学，这样就会在运输和储存的过程中出现气体外泄导致实验失败的问题。在进行用过氧化氢制备氧气的教学演示实验时，由于反应速率太快，导致过程中打开分液漏斗活塞时，过氧化氢溶液不能滴下；同时演示时不能控制反应的发生和停止；又因为二氧化锰难以回收，常常会被废弃，这样造成了药品的浪费；在实际教学中，氧气的制备和性质没有达到一体化，这样不利于学生系统地掌握知识点，也不利于培养学生的逻辑思维能力。在“二氧化碳的制备和性质”实验中，用大理石制备二氧化碳的废液中，还有未反应的盐酸，被当成废液处理，同时收集的二氧化碳中也含有少量的氯化氢气体，这样既造成了药品的浪费，也污染了环境，大大增加了实验的成本。在验证二氧化碳的性质实验中，向烧杯里倾倒二氧化碳气体，观察高低蜡烛的熄灭顺序时，在倾倒的过程中，可能会因为倾倒的方向、方式等不对，而造成实验的失败。由于以上原因，严重影响了实验的预期效果与教学的有效性。化学实验的作用得不到很好的发挥，直接影响了实际教学的效果，使得学生难以掌握核心知识，学生的科学探究精神得不到很好的培养，在一定程度上，阻碍了学生科学精神的形成。

这两个实验在教学过程中还有很多问题，严重影响了教学效果，因此对于“氧气的制取和性质”实验和“二氧化碳的制取和性质”实验的改进成了人们关注和研究的热点。但是化学实验的改进和创新的过程是一个曲折的过程，需要经过不断地探究和反复的实验；要保证实验是建立在学生已有的知识结构上，所有的实验原理来源于课本，在循序渐进的过程中，不同水平的学生都可以有所收获。本文针对现在初中的“氧气的制取和性质”和“二氧化碳的制取和性质”这两个演示实验中存在的一些问题，提出自己的意见，并对实验装置和实验方案等进行相应的改进，帮助学生更好地掌握知识点，理解实验的原理，提高实验的可操作性和成功率，使实验更加生活化，并根据教学原理进行相关的教学设计。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1.改进“氧气的制备”的实验装置，以控制反应的发生和停止，最大程度节约药品，同时实现氧气的制备与性质的一体化，使形成系统的知识结构；用生活用品代替仪器，使实验更加生活化

2.改进“二氧化碳的制备”实验装置，以控制反应的发生和停止，最大程度节约药品；改进比较二氧化碳和空气的密度的装置，使得实验现象更加明显，同时提高实验的成功率

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

1. 氧气的制备与性质实验

在实际教学中，是用过氧化氢溶液和二氧化锰通过分液漏斗和锥形瓶来制取氧气的，用排水法收集。但是在实验过程中不能控制反应的发生和停止；实验结束后，二氧化锰难以回收；在演示实验时，是将氧气的制取与性质分开的，这样不利于学生建立系统的知识体系。对于这些问题可以采用启普发生器的原理，用多孔隔板将溶液和固体分开，通过控制液体与固体的接触，从而控制反应的发生和停止，在一定程度上还可以有效回收二氧化锰，节约药品；可以利用多功能集气瓶的原理，同时用两个集气瓶收集氧气，从而检验氧气的性质。为了让实验更加生活化，可以用香菇代替二氧化锰作催化剂，将所有的锥形瓶和集气瓶等用塑料瓶或玻璃杯代替。从创新的角度出发，可以尝试用洗衣粉和热水来制取一定量的氧气。

4. 参考文献

[1] 胡巢生. “氧气的实验室制取和性质”实验活动设计[j].教育与装备研究,2019,(11):26-29.

[2]杨林全. “氧气的制取和性质”实验的改进[j].实验教学与仪器,2017,(11):27-28.

5. 计划与进度安排

1. 2022年11月11日－3月15日 接受毕业论文任务书，查阅参考文献，完成开题报告。

2. 2022年3月16日－5月1日 完成英文科技论文的翻译任务，查阅相关文献，完成文献的梳理工作和提出实验

改进的初步设想，接受中期检查。