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《中学化学新课程实验的绿色化设计研究》结题
发布日期:2019-01-12

湖北省教研室“十二五”科研规划重点课题《中学化学新课程实验的绿色化设计研究》结题报告

天门中学课题组

                                  执笔人 伍强

一、课题组成员名单

 

姓 名

性别

工作单位

课题主持人

伍强

天门中学

石红卫

天门市教科院

课题组成员

黄永红

天门中学

彭建波

天门中学

方红梅

天门中学

郑炎

天门中学

李强

天门中学

胡凤扬

天门中学

二、课题研究背景

我国现在正在推行新课程改革,新教材虽然对实验设计作出了一些调整,但部分实验设计却存在以下几点问题:

1、照搬旧教材上不合理的设计方案。旧教材过于注重实验的视觉效果,缺乏绿色化的设计理念,设计出来的实验虽然实验现象明显,但是在实验过程中也产生了大量的污染物,这类化学实验的演示不仅给实验的操作者和观察者的身体造成较大的伤害。而且在学生分组实验中,大量药品的使用,给学校带来了沉重的经济负担。大量有毒废弃药品经过下水管道排放,也给地表水及地下水造成了较大的污染。例如,教材上的吸热反应实验,采用八水合氢氧化钡20 g与氯化铵10 g进行反应。每组实验后的废弃物约为30 g,主要成分是剧毒物氯化钡。如果一所学校,每年进行500组学生实验,则会消耗价值人民币900元左右的化学试剂15 kg,并排放相应重量的有毒废弃物。

2、采用了主流杂志上的错误实验设计。新教材对某些老教材上存在争议的实验作了调整,并参考了主流杂志上的设计。但教材的编写者并没有进行严格的重复实验,而选用了错误的实验设计方案。例如,乙烯、乙炔等不饱和烃的加成反应实验是高中有机化学中的一个重要实验,旧教材是将不饱和烃通入溴水。由于溴水成分复杂(含HBrO),能与不饱和烃发生副反应,新教材用溴的四氯化碳溶液代替溴水,避免了副反应的发生。但改进后的实验仍存在着一些问题。首先,纯净的乙烯(乙炔)与溴的四氯化碳溶液反应较慢,长时间通入乙烯(乙炔)气体会带走大量溴蒸气,即使溴不与乙烯(乙炔)反应,溶液也会褪色,这使得实验结果缺乏充足的说服力。其次,实验过程中会产生大量剧毒的溴蒸气和四氯化碳蒸气。

3、采用了不成熟的实验设计。新教材也选取了一些在主流杂志上出现,并经过各种教辅资料推广的实验。有些实验设计看似圆满,但在实际操作过程中却产生了许多问题。例如,新教材“浓硫酸与铜反应实验”中,将老教材中的铜片换作铜丝,并通过橡胶塞上的凹槽伸入,可以通过上下抽动铜丝,控制反应的进程。但反应过程中,SO2气体会通过凹槽逸出,污染空气。

4、对一些有争议的问题采取回避的态度。新教材对某些没有研究透彻的问题放手不管,让实验者自行判断,导致了更大程度的争议。例如铜锌稀硫酸原电池的演示实验,旧教材的示意图中,锌片上没有产生氢气。新教材作了改进,将锌片上是否产生氢气让实验者根据实验现象自行填写。而且实验过程中,产生了成分不明的,有刺激性气味的气体。

以上问题的存在,给新教材实验的绿色化设计研究工作提供了很大的空间。这说明本课题所选的研究方向,是一个很有发展空间的研究方向。

三、课题研究过程

第一阶段:2008年9月——2010年9月,为前期准备阶段。

成立了由伍强、黄永红、彭建波三人为成员的课题研究小组。课题组经过研讨,确定课题研究方案,提出课题研究着力点。对课题进行了细致的前期准备工作,包括:创立“天门中学绿色化学实验室”,参加省教研室组织的实验创新大赛,为实验室购买药品,与淮北师范大学绿色化学省重点实验室建立联系获取电子文献方面的支持,定制“通风橱”等硬件设备,撰写《立项申请书》、《开题报告》

第二阶段:2010年9月—2012年11月,为课题立项后的论证、研究实施、中鉴阶段。

主要工作:招募新的课题组成员,先后有方红梅、郑炎、李强、胡凤扬等老师加入课题工作,并邀请了市教科院的石红卫老师加入课题组作理论和技术方面的指导工作。收集新教材实验实验设计中出现的问题、提出了相应的解决方案、通过反复实验寻找最佳解决途径等。参加由省教研室组织的实验创新大赛并进行中期成果展示。

第三阶段:2012年12月—2014年2月课题研究评估、总结及成果推广阶段。

主要工作:整理分析相关实验结论,撰写并发表论文。将课题成果在教师演示实验和学生分组实验中推广。利用研究成果,指导高考化学实验的复习备考工作。收集整理材料,撰写结题报告。

四、研究成果

五年多来,我们课题组的老师大胆进行课题实验,付出了艰辛的劳动,超额完成了预期目标。主要成果有以下几个方面:

1、课题组成员论文完成情况一览表

成果名称

作者姓名

期刊名称

期刊级别

发表时间

碳酸氢铵分解吸热反应的绿色化研究

伍强、黄永红、彭建波

化学教育

中文核心期刊

2009年12月

乙烯、乙炔加成反应实验的改进

彭建波、郑炎、伍强

化学教学

中文核心期刊

2011年6月

乙烯加成反应的绿色化改进

伍强、黄永红、彭建波

中学化学教学参考(专辑)

中文核心期刊

2011年8月

硅胶负载溴在乙烯加成反应中的绿色化应用

伍强、黄永红、彭建波、方红梅

化学教育

中文核心期刊

2011年11月

乙烯与溴加成反应实验的改进

伍强

教学仪器与实验

国家级

2012年1月

浓硫酸与铜反应的绿色化改进

伍强、胡凤扬

化学教学

中文核心期刊

2014年6月

铜锌原电池的探究与改进

伍强、石红卫、李强

已完成待发表

 

 

2、课题组成员成果获奖情况一览表

成果名称

获奖者姓名

获奖级别

获奖类型

获奖时间

发证单位

碳酸氢铵分解吸热反应的绿色化研究

伍强

国家一等奖

比赛奖

2008年12月

中国化学会教学专业委员会

碳酸氢铵分解吸热反应的绿色化研究

黄永红

国家一等奖

辅导奖

2008年12月

中国化学会教学专业委员会

乙烯、乙炔加成反应实验的改进

伍强、彭建波

省一等奖

比赛奖

2011年11月

湖北省教研室

课题中期成果展示

伍强、彭建波

省一等奖

比赛奖

2012年11月

湖北省教研室


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