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研究性学习材料范文1
关键词：FRP 力学性能 研究进展
如何提高钢筋混凝十结构的耐久性、增强使用寿命是土木工程中迫在眉睫的问题。鉴于上述方面的需要，由于纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、耐久性好等优点，日本、美国、欧洲等发达国家很早就开始对其研究，探索其替代预应力高强钢筋(钢绞线)的可行性。现在FRP材料在混凝土结构中的应用受到越来越多的国家学者的关注，已成为国际混凝土领域的一大热点。
1、FRP的组成
根据FRP纤维种类的不同，FRP可分为碳纤维CFRP、玻璃纤维GFRP、芳纶纤维AFRP以及近来国外新开发的PBO-FRP复合材料和DFRP等复合材料，还有国内最近投入生产的连续玄武岩纤维CBF等。
FRP筋是以纤维为增强材料，以合成树脂为基本结合材料，并掺入适量的辅
助剂，采用挤拉成型技术形成的一种新型复合材料。FRP复合材料的物理力学特性与纤维种类、纤维含量、粘结基体、表面处理以及成型工艺等因素有关，不同成分的FRP筋性能差别很大。
2、FRP筋的特点及力学性能
FRP复合材料具有抗拉强度高、质量轻、不锈蚀、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能好等特性。如CFRP的抗拉强度可达到3000MPa以上，比强度高(比钢材高lO～15倍)；CFRP和AFRP的抗疲劳性能较好，大大优于钢材，其疲劳极限可达静荷载强度的70％～80％，但GFRP的疲劳性能低于钢材。
与钢筋不同，FRP筋是各向异性材料，FRP筋的应力-应变关系呈线性关系，
与钢材应力-应变关系比较如图1所示。FRP在达到极限抗拉强度之前无塑形，且FRP筋的极限应变比钢筋小。
FRP材料与普通钢材的性能比较见表1。新型FRP产品PBO-FRP除具有与高强CFRP有相近的力学性能外，还表现出更好的物理性能，如良好的柔韧性等；DFRP冲也具有优异的物理力学性能，抗拉极限应变可达3.5％，延性良好[1]。
三种材料虽然同属于复合材料有很多共性，但在具体量值上也存在着很多差异：
(1)在抗拉强度方面，CFRP筋最高，达到甚至超过高强钢筋；AFRP筋居中，与高强钢筋强度相近；GFRP筋强度最低，总体上略低于高强钢筋。
(2)在弹性模量上，由高到低分别为CFRP、AFRP、GFRP，各自弹性模量大致相当于高强钢筋弹性模量的75％、40％、20％。
(3)与高强钢筋相比，FRP筋还存在徐变断裂问题。GFRP筋最容易发生徐变断裂，CFRP筋不易断裂，AFRP筋介于其间。
(4)FRP筋的温度膨胀系数与混凝土有些差异，GFRP筋与混凝土相差不大，设计计算中可以忽略不计，而CFRP筋和AFRP筋与混凝土差别较大，计算中要予以考虑。
3、FRP材料在土木工程中的研究和应用现状
美国是首先研发FRP材料的国家。但由于GFRP用于混凝土中效果并不理想而一度中断。而后，随着FRP筋在日本的成功运用，得到世界各国的普遍重视，纷纷加入到FRP筋应用的研究领域，并相继取得了一些可喜的成果。在最近5年内，美国己建成近百座FRP桥梁。
近几年来，FRP筋混凝土结构和预应力混凝土结构在国外发达国家相继取得成功，极大地调动了我国技术人员的研究热情，多家科研单位和高校纷纷开展了对FRP筋的研究。我国在FRP筋应用方面尚未颁布相关的指导意见和规范，采用FRP筋建成的混凝土结构还很少。近期，国内第一座CFRP斜拉桥和CFRP体外预应力简支粱桥将分别于江苏镇江和淮安建成，两座桥梁均由东南大学设计完成。
4、结语
在借鉴国外研究成果的基础上，结合国内实际工程的使用特点，FRP材料的应用研究将步人一个崭新的阶段，其使用面也将得到全面的扩大。通过相关规范与规程的制定，以及纤维复合材料国产化的加速，FRP在改善结构体系，加固修复混凝土结构技术方面将比以往传统的技术更加优越，更有效率，具有重大的经济和社会效益。
参考文献:
[1]罗益锋.高科技合成纤维新进展．高科技纤维与应用，2000，25(4)：1.8
研究性学习材料范文2
关键词：纳米零价铁 水化学 课程学习
中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0002-05
铁是地球上除碳、氢、氧以及钙以外第五大常用元素，其标准氧化还原电势Eh0为-0.44 V，性质较为活泼强，具有强还原能力。零价铁（铁粉或铁屑）具有丰富的物理化学性质，可以快速还原水体中有机物、重金属等，是地下水原位修复中常用的材料。在水中发生反应生成二价（Fe2+）、三价铁离子（Fe3+），并以羟基氧化铁和（或）四氧化三铁的形式沉淀出来。而由于水与铁之间的反应，释放出氢气，产生氢氧根，从而对溶液体系的pH产生影响[1]。铁在水中与溶解氧发生反应，从而影响水溶液的氧化还原电位（ORP），而pH和ORP是水化学反应中最重要的参数。通过研究零价铁在水体中的反应以及对水体理化性质的影响，对于水化学动力学、配位化学、酸碱化学、氧化还原化学和相间作用等水化学课程学习提供实验数据和实践支持。
纳米零价铁不仅具有零价铁特性，即优越的电化学、配位化学和氧化还原特哀荣2米零价铁被认为是应用于环境修复领域的第一代纳米材料。纳米零价铁的研究可以追溯到1995年，Glavee等采用硼氢化钠还原三价铁的方法制备出纳米零价铁胶体[8]。1997年，美国里海大学的张伟贤教授采用液相化学还原法合成纳米零价铁，开创了纳米零价铁在环境治理领域的先河[9]。自此纳米零价铁在环境中应用研究受到国内外许多学者的广泛关注。研究表明，纳米零价铁是以明显的核-壳结构的形式存在，即内部为Fe0核，外面包覆氧化铁化合物，壳层厚度约2～3 nm。在过去的20年中，关于纳米零价铁的合成表征方法[10]、在水体、土壤中重金属修复研究领域的基础理论及应用研究层出不穷，形成了比较系统的水化学相关研究的系统表征方法和体系[11-19]。
在水化学课程学习中，选择环境领域应用广泛的纳米零价铁为研究对象，通过研究纳米零价铁材料的合成、系统表征纳米零价铁材料及在水体中相关参数研究，使得研究生在学习水化学这一理论课程同时，通过系统的实验设计、夯实的科研基本功，为研究生素质培养打下基础。
1 实验部分
（1）化学试剂
硼氢化钠（NaBH4）和六水三氧化铁（FeCl3・6H2O）购自国药集团上海试剂公司，为分析纯等级，实验用水为二次蒸馏水。
（2）纳米零价铁的合成
采用硼氢化钠还原六水氯化铁方法制备纳米零价铁。将0.05 M的FeCl3溶液放在三口烧瓶中，将同体积0.2 M NaBH4溶液以0.625 ml/S的速度用蠕动泵滴加到FeCl3溶液中，在制备过程中保持机械搅拌。待硼氢化钠溶液滴加结束后，机械搅拌30 min。上述溶液静置30 min后抽滤，并用去离子水和5%乙醇进行清洗。将制备的纳米零价铁保存于乙醇中。纳米零价铁制备的化学反应方程式如下：
Fe（H2O）63 ++3BH4-+3H2OFe0+ 3B（OH）3+10.5H2
（3）表征方法和技术
①透射电镜（TEM）
采用日本电子JEOL2010透射电镜对纳米零价铁颗粒进行形貌和结构表征。将样品用乙醇分散，滴加到碳膜上，将其放置到电镜的真空系统进行抽真空后进行测试。
②X-射线衍射（XRD）
采用Bruke公司的X-射线衍射仪进行晶体表征，在操作电压为40 kV和电流为40 mA的条件下，采用Cu靶激发碳单色器产生的波长为1.54060 ? X-射线，样品放置在玻璃片上，扫描角度为20 °到60 °。该扫描范围能够覆盖所有的铁及铁氧化物。扫描速度为3.0 °/min.
③X-射线光电子能谱（XPS）
英国Kratos公司AXIS Ultra DLD型多功能能谱仪（XPS）用于铁纳米粒子的表层结构分析。为了避免氧化，零价铁纳米粒子在充满氮气的手套箱中干燥、保存，待测试时之际转移到XPS测试舱中。采用单色话Al靶X射线源对纳米零价铁的固体表面和界面的化学信息进行测试，并对铁、氧的含量进行半定量分析，同时测定元素的化学价态及化学环境的影响。仪器采用C（1s）的结合能在284.6 eV进行校正。
④pH/标准电位（ORP）测定
将去离子水放置在蒸馏烧瓶中，充氮气30 min后用橡皮塞塞紧。此时溶解氧的浓度小于0.1 mg/L。在该去离子水中，投加一定量的纳米零价铁，放入pH、氧化还原电位电极，测定水体的pH和氧化还原电位。测定过程中保持搅拌速度为300 rpm。
使用之前对pH计进行校正，采用Ag/AgCl作参比电极测定体系的pH和ORP值。以Ag/AgCl作为参比电极，测试读数加上+202 mV即为标准电极电位[20]。
2 结果与讨论
（1）TEM表征
图2是新鲜和在水中氧化10天的纳米零价铁颗粒的TEM图。从图2a中看出实验室合成的纳米零价铁颗粒为球状，大部分颗粒粒径在60～70nm之间，大多数小于100 nm（图2b）。图2c，d是在水中氧化10天的纳米零价铁的TEM图。图2b，c，d表明，纳米零价铁是以链球状聚集体形式存在，氧化10天以后，有部分零价铁被氧化，以片层形式脱落下来，但是被氧化的铁仍然有磁性，纳米颗粒彼此之间是以链状形式存在。这从表面形貌方面证实了纳米零价铁在水中的反应。在无氧水中，纳米零价铁与水之间发生如下反应：
在水中有溶解氧存在，则铁与水及存在的氧气发生反应，方程式如下：
另外，根据溶液中溶解氧的浓度及pH等条件，Fe2+反应产生Fe3O4和Fe（OH）2，而Fe（OH）2易被氧化形成Fe3O4[21]：
而当水中存在充足溶解氧时有利于进一步形成FeOOH [22]：
（s）；
上述反应中生产的氢氧化铁、四氧化三铁、羟基氧化铁等化合物，解释了在水体中反应10 d后，透射电镜中鳞片状结构形貌的存在[21]。
（2）晶体结构表征（XRD）
纳米零价铁和在水溶液中反应10 d后的纳米零价铁颗粒XRD如图3所示。在新鲜纳米零价铁样品的XRD图3（a）中，我们观察到在44～45°处存在一个峰，这对应于单质铁的α-Fe的峰[23]。同时发现，该峰为宽峰，这表明纳米零价铁的颗粒较小。2θ为35.8 °和65.6 °处微弱的峰代表铁氧化物峰的存在。在水中反应10 d后，被氧化的纳米零价铁的XRD图3（b）中显示较多的峰存在。从图中可以看到，α-Fe的峰相对强度较小，氧化铁的峰明显增加。在2θ为27、35.4、52.5、56.9、63°处所出现的峰代表四氧化三铁、三氧化二铁及γ-FeOOH的存在，这是由于铁在含氧水体中反应而导致的[24]。
（3）新制备和在水中反应10天的纳米零价铁的X-射线光电子能谱表面分析
图4是新制备的和在水中反应10天的纳米零价铁的XPS谱图。图4（a）是样品XPS全谱分析，从图中可以看出，无论新制备还是在水中反应10 d的纳米零价铁，都是由铁、氧及碳等元素组成。从谱图看出，氧化后的样品中铁氧比变小，即铁的相对含量较小，这说明在水中氧化10 d后，零价铁发生氧化生成氧化铁。图4（b）为Fe2p谱，从谱图中观察到在710.6 eV、723.9 eV处有吸收峰，这分别代表Fe（2p3/2）和Fe（2p1/2）特征光电子结合能谱峰。该处存在的特征峰表明纳米零价铁颗粒表面层成分为铁氧化物[10]。
（4）纳米零价铁的氧化还原特性分析
零价铁的标准电极电位E0Fe2+/Fe0为-0.44V，容易失去两个电子形成Fe2+，对应的电化学半反应如下：
这说明铁具有提供电子的趋势，而在地下水环境中，主要电子接受体为水和溶解氧，即容易发生如下反应[13]：
根据上述方程式（2）、（3），我们发现，在水体中零价铁与水及溶解氧发生反应，使得体系的pH值升高。反应中释放出来Fe2+使得整个体系呈现还原性环境从而Eh下降。此外，根据方程2也表明，纳米零价铁颗粒表面首先吸附水分子，并进一步反应，从而在表面形成羟基基团。铁在水体系中发生反应，水的浓度远远高于其中铁的浓度，因此在纳米材料表面水的还原反应为主要反应。随着反应时间的增加，水中二价铁浓度增大，二价铁在水体中的存在使其成为强还原性环境。
图5是纳米零价铁在蒸馏水中的pH、Eh随着时间的变化曲线。从图5（a）中可以看出，由于水体中投加了纳米零价铁，溶液的pH由6上升到8～9。不管在溶液中投加几个毫克还是几百毫克的纳米零价铁，溶液最终的pH值的变化并不大，这表明纳米零价铁的投加量对于其值影响并不大。将纳米零价铁投加量增加到10g/L以上，整个体系平衡pH值仍然小于10（图未列出）。在缓冲溶液或流动的地下水环境中，纳米零价铁的含量对pH变化的影响更小。图5（b）是Eh随时间变化图。对于该反应体系中未加纳米零价铁时，反应体系的Eh为+400 mV；投加纳米零价铁后，迅速下降到-500 mV，这说明因为纳米零价铁具有大的活性表面和快速反应能力，反应产生的Fe2+使体系成为还原环境。根据图5（b），3 mg/L左右的纳米零价铁投加到水溶液中，短时间（
纳米零价铁具有能够迅速降低地下水Eh能力，不但被应用于水体中污染物的化学降解，同时可以形成模拟生物降解有机氯化物的环境。痕量的纳米零价铁投加到水溶液中，迅速降低溶液标准电位，并产生氢气和Fe2+，该环境适合厌氧微生物生长。
（5）纳米零价铁的去除污染物原理图
图6为纳米零价铁去除污染物的模型。研究表明纳米零价铁具有零价铁的还原性能和氧化铁的吸附性能[14]。由于其具有还原特性，不但可以用于有机氯化物中氯的脱除，还可以用于还原水体中重金属。由于铁氧化物良好的吸附性能，是水体中污染物去除的常用材料。在水中，铁氧化物不但可以作为配位化合物中心离子，而且作为配体形成配合物[25]。低pH条件下，铁氧化物表面带有正电荷吸引负电荷配体；pH值高于等电位点（pH值≈8）时，铁氧化物表面带有负电荷，与阳离子形成表面配合物。而足够量纳米零价铁（>0.1 g/L）投加到溶液中，溶液pH值维持在8-10之间[10]。
3 结语
纳米零级铁为具有丰富的物理化学性质的环境纳米材料。在水体中会发生一系列的物理化学性质变化，引起材料本身以及水体的物理化学指标改变。材料本身的物理化学性质变化，通过TEM、XRD、XPS进行表征。TEM结果表明，纳米颗粒粒径集中在1～100 nm之间，平均约60 nm同时在水体中反应过的纳米零价铁表面形貌有明显的差别，核壳结构的纳米零价铁的壳层变厚，同时有片层结构存在。XRD表征结果表明，新制备和氧化后的纳米零价铁的晶相成分明显不同，氧化后得样品含有多种铁氧化物。HR-XPS表征结果表明，纳米零价铁中单质铁成分的存在，在水体中发生氧化后，铁氧比变小，含氧量增加。纳米零价铁颗粒投入到水体中，pH、ORP等水化学指标也随之发生变化。水溶液中，投加2～3 mg/L的纳米零价铁就可使体系的ORP迅速下降到-500 mV的氧化还原电位。因此，以纳米零价铁为媒介，设计系列实验，安排到辅助水化学课程的学习中，具有重要的推动作用。纳米零价铁具有核壳结构，核主要是Fe0，壳层成分主要是铁氧化物，并具备还原性能和吸附性能双重性质。该材料对于许多污染物的修复具有良好效能，在环境修复领域广被研究，有系统成熟的科研方法可以借鉴，用于水化学的课程学习研究具有现实意义。
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研究性学习材料范文3
以油酸为稳定剂通过水热法成功合成了镧系掺杂NaYF4∶Yb/Er上转换纳米发光材料（UCNPs）.通过控制合成条件，包括水热温度、时间以及反应物与溶剂的量，改变纳米晶体的晶相、形状和尺寸；优化实验条件，得到了适合生物应用的小尺寸、单分散β-NaYF4∶Yb/Er纳米发光材料；分析了其不同形貌的生长机理；并分别采用X射线粉末衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）、荧光仪等表征样品的相组成、形貌、微观结构及光学性能.
关键词：
水热法；镧系掺杂；上转换纳米材料
中图分类号：O69文献标志码：A文章编号：1000-5137（2017）06-0845-08
稀土掺杂的NaYF4上转换纳米发光材料（UCNPs）由于其优良的化学以及发光性能，包括声子能量低、发射峰窄、荧光寿命长、光稳定性强和毒性低，近几年来已成为研究热点[1].研究表明，六方晶型的NaYF4∶Yb/Er要比其立方晶型的上转化效率高出几十倍[2].合成六方晶型的NaYF4∶Yb/Er最常用的方法为三氟醋酸盐热解法[3]和水热法（混合溶剂法）[4].其中，三氟醋酸盐热分解法是公认的一种最为通用的合成六方晶型NaYF4∶Yb/Er纳米晶体材料的方法，且产物尺寸较小.但是该方法也存在一些缺陷：它的前驱体毒性大，反应温度高，条件苛刻（反应温度通常在300℃以上，无水、无氧、惰性气体保护），因此应用也受到限制[5-8].水热法没有三氟醋酸盐热解法的这些不足，也能合成六方晶型的NaYF4∶Yb/Er，但一般是通过增大Na离子与Y离子的物质的量之比，提高反应温度，延长反应时间来得到六方相产物，且产物尺寸较大[9].本文作者通过镧系掺杂，在NaYF4基质中掺杂一定量的稀土金属Gd，综合利用微乳法和水热法来合成UCNPs，克服水热合成法的缺点，且通过改变反应条件，成功合成单分散、高产率、小尺寸、纯六方相的UCNPs.
1实验部分
1.1主要试剂
氧化钇（Y2O3，试剂纯度99.99%，阿拉丁），氧化镱（Yb2O3，试剂纯度99.99%，阿拉丁），氧化铒（Er2O3，试剂纯度99.99%，阿拉丁），氧化钆（Gd2O3，试剂纯度99.99%，阿拉丁），氟化氨（NH4F，试剂纯度98%，国药），氢氧化钠（NaOH，试剂纯度98%，国药），油酸（C17H33COOH，试剂纯度90%，国药），无水乙醇（C2H5OH，试剂纯度99.5%，国药），二次蒸馏水（自制）.
1.2分析与测试仪器
X射线粉末衍射仪（XRD，DMAX-111C）；透射电子顯微镜（TEM，HitatchH-600）；场发射扫描电子显微镜（FESEM，HitatchH-600）；荧光仪（北京海特光电有限责任公司，LOS-BLD-0980-600m-C）
1.3实验步骤
取1.2gNaOH，5mL二次蒸馏水，20mLC2H5OH，30mLC17H33COOH，搅拌后使其形成一种透明的溶液，在磁力搅拌下加入3.2mLNH4F（2mol/L）溶液，搅拌均匀后在以上混合体系中加入总量为4mL的RECl3溶液（0.4mol/L，RE表示稀土Y，Gd，Yb和Er的混合物，它们物质的量之比为nY∶nGd∶nYb∶nEr=9∶30∶10∶1），搅拌混合后，将它们转移到100mL的水热反应釜中，封装，分别在180℃水热处理2h，得到样品.等自然冷却后，样品沉积于水热釜底部，移除上层溶液，用环己烷溶解底部样品，加入C2H5OH使样品析出，离心分离，用C2H5OH和水反复洗涤几次后于50℃真空干燥，得到较纯的样品.
2结果与讨论
2.1NaOH用量的影响
在合成过程中，NaOH用量对上转换纳米晶的形貌有较大影响.图1为不同NaOH用量条件下所得NaREF4纳米晶的场发射扫描电子显微镜（FESEM）图.当加入少量（0.1g）的NaOH时，不规则的多面体纳米晶生成（图1a）；当NaOH的用量增加到0.6g时，纳米晶体的形貌发生改变，生成粒径为60nm的六方块；当NaOH为1.2g时，形貌仍为六方块，但尺寸有所减少；值得注意的是，在NaOH进一步增加到1.8g时，纳米晶体不再是小六方块，六方棱变得模糊，有生成球形产物的趋势.结果表明，在其他条件相同时，NaOH的用量不同，导致体系中C17H33COONa的量不同，在合成过程中，会限制纳米晶生长的方向及程度，从而影响产物的形貌.
2.2C17H33COOH用量的影响
C17H33COOH的用量对纳米晶的形貌和尺寸都有重要影响.图2为不同油酸用量条件下NaREF4纳米晶的FESEM图.当C17H33COOH的用量为20mL和25mL时，纳米晶为短棒状，且有不同程度的聚集（图2a，b）.而油酸用量增加到30mL和35mL时，产物团聚的现象基本消失，纳米棒的长度变长（图2c，d）.当油酸用量进一步增加到40mL和45mL时，产物的形貌发生改变，单分散的小六方体纳米晶生成（图2e，f）.
2.3水热时间的影响
水热时间是合成过程中一个重要因素，据文献报道[10]，在NaYF4上转换纳米晶的合成过程中，稀土金属Gd的掺入，可大大缩短产物晶型从立方相向六方相转化所需时间，即从12h缩至2h.本研究主要考察有Gd掺入时，在油酸和NaOH的用量为最优时，时间依次为0.75，1，2，3h，对产物纳米晶的形貌及晶型影响.时间为0.75h时，大量细小的纳米粒子团聚在一起（图3a）；增加到1h时，细小的纳米粒子团聚有明显减少（图3b），XRD图显示此时仍然是立方相产物；进一步增加到2h时，单分散的平均粒径约为50nm的小六方体生成；继续增加到3h，形貌及粒径基本保持不变（图3c，d），XRD图显示水热2h后，均为纯六方相产物（图4）.
2.4水热温度的影响
水热温度是合成过程中的一个关键因素，对产物的形貌有重要的影响.当其他条件相同时，通过实验发现，当温度较低（140或160℃）时，实验所得为短棒状产物（图5a，b）；而温度较高（180或200℃）时，得到小六方体的β-NaREF4纳米晶体（图5c，d）.本实验结果进一步证实，掺杂稀土Gd元素可以降低晶型转换所需的温度（表1）.
2.5β-NaREF4纳米晶形状控制机理
为更好地理解NaREF4在不同反应条件下形貌及晶型的变化，以便合成后续实验所需材料，本文作者总结分析了NaREF4晶体的生长过程.在该反应体系中，NaREF4纳米晶体形貌的控制可基于热力学和动力学两种解决方式，其中将热力学解决方式分有机表面活性剂影响和“渗透—控制生长”机理[11-12]两方面影响来进行讨论，并给出了晶体生长的示意图（图6）.
2.5.1表面活性剂的影响机理分析
反应体系中NaOH用量较高，则反应生成的油酸钠的量也相应提高，这时油酸钠会同时与NaREF4（0001）晶面和（1010）晶面作用，生成形状为六方体或圆柱体的β-NaREF4产物.当反应体系中NaOH的用量很少或不使用NaOH时，那么整个反应体系应该属于微乳液反应体系.即使在反应温度较高的条件下也很难实现晶相的转变，最终得到的产物为各向同性生长的α-NaREF4晶体.
当NaOH一定时，生成油酸钠的量就一定，则可生成β-NaREF4产物.此时，若油酸的用量较少时，C17H33COONa优先作用于（0001）晶面，使之优先生长，生成一维棒状产物.若油酸的用量增加，纳米晶体的各个晶面上都吸附了一层油酸，一定程度上限制了产物（0001）晶面的优先生长，也就限制了棒状产物长度的增大的可能，从而生成形状为小六方体的β-NaREF4产物.
在本实验体系中，六方相β-NaREF4在较高的反应温度下，反应物渗透流会以较快的速度进攻沿C轴方向的晶面，即（0001）面，从而促进晶体的一维生长，形成棒状产物.若温度升高到180或200℃，表面活性剂分子在晶体各表面的粘附能容许其在较高的反应温度条件下从纳米晶体的表面脱除，并且溶解在有机溶剂中，由于油酸和油酸钠的粘度都比较大，反应物渗透的速度会有所降低，从而限制了产物（0001）晶面的优先生长，使晶体的生长经过了“颗粒内一维至二维转变阶段”，得到形貌为小六方体的β-NaREF4产物.
2.5.2渗透-控制生长机理分析
若在晶体的生长过程中，增加C2H5OH的含量，有机表面活性劑的交换速度以及反应物的渗透速度都会增大，这会导致六方相晶体的各向异性生长.相反，如果减少C2H5OH的含量，晶体的渗透控制生长则会停留在“颗粒内一维至二维转变阶段”，从而形成长径比较短的棒状产物.
掺杂Gd、Lu等离子半径较大的镧系稀土金属，以代替或部分代替金属离子Y，也可生成小六方体的β-NaREF4产物.这是由于在NaYF4∶Yb/Er立方体中，有F离子，也有金属阳离子，但有金属阳离子处在立方体的表面，周围还没有相应的F离子，由于较大表面能的存在，此时，该立方晶相能稳定存在，若延长反应时间，就能克服具有较小表面能的（0001）晶面，促使晶体的一维生长.或提高反应体系中F离子浓度，反应物渗透流会以较快的速度进攻沿C轴方向的晶面，即（0001）面，也可促进晶体的一维生长形成尺寸较大的棒状产物.而在NaYF4∶Yb/Gd/Er晶体中，由于Gd的离子半径相对较大，更容易与F离子紧密结合，它不需要很高的反应温度和较长的反应时间，或者较大的F离子浓度，就能生成六方相的小尺寸产物.
2.5.3晶体生长动力学机理分析
除了上述热力学方式来解释β-NaREF4从较长的棒状转化到小尺寸的六方体机理外，还可以从动力学方面加以解释.众所周知，纳米晶体的各向异性生长过程也是需要时间来完成，如果适当缩短反应时间，晶体的优先生长面还来不及生长，这也可以限制它的一维生长，得到小尺寸的β-NaREF4.
2.6最优条件产物的相关表征及分析
基于以上机理分析，欲得小尺寸六方相NaREF4纳米晶，就必须抑制它的异向性生长，在合成过程中添加适量的有机表面活性剂作为晶体生长的稳定剂，以控制其尺寸和形状，使其具有较好的单分散性.通过优化合成条件，重新设计实验，得到单分散、小尺寸（平均粒径不足50nm，图7）、纯六方相（图8）、高产率（85%）和发光强（图9）的产物，且产物在980nm照射下，肉眼能看到明亮的绿光.
3结论
研究性学习材料范文4
【关键词】研究性学习；初中化学；必要性
一、初中化学教学开展研究性学习的必要性
化学是一门以实验为基础的学科，初中化学课程是让学生学习初步的化学知识与技能，经历基本的科学探究过程，受到科学态度和科学精神的熏陶，从而促进学生的全面发展。而研究性学习能激发学生主动探索、勇于创新的精神，培养独立思考、解决问题的科学思维和实事求是的科学态度，所以中学化学教学中引入研究性学习就显得很有必要：1.可使《课程标准》落到实处。在2002年国家教育部颁布实施的新《课程标准》中，明确提出科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。将研究性学习引入，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生主动获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神，学生存科学探究活动。2.弥补现实教育存在的缺陷。尽管《新课标》江西省景德镇实施已经多年，但在中考的压力下，许多教师在实施过程中仍然是“穿新鞋，走老路”， 而研究性学习引入可以改变传统教学过分强调知识的传承和积累，注重学生主动获取知识的培养，弥补现实教育存在的缺陷。3.充分发挥学生学习的主体意识。研究性学习是在教师的指导下，独立自主地开展研究的过程，这样可以发挥学习的主动性和学生个人能力，还可激发学生的学习兴趣，充分发挥学生学习的主体意识，使学生改变传统的“要我学”为“我要学”。
二、教学中如何开展研究性学习
1.加强实验教学，培养学生研究性学习思维
化学是一门实验科学，古往今来，化学的发展和创新无不与化学实验密切联系。从实验教学和实验方法的概念可以看出，实验教学是一种非常有利于促进学生学习的教学形式。实验教学中需要学生自己主动去探索、去发现、去构建知识的意义；实验教学中学生要主动收集并分析有关的信息及资料，对所学的问题提出各种假设并努力加以验证；实验教学中学生要把当前学习内容与已有的知识相联系，并对这种联系加以认真思考，实验教学中学生需要充分地与教师和学习伙伴进行交流、讨论，主动接受教学的指导及伙伴的协作。由于实验教学天然具备促进学生学习及培养学生创新能力的因素，这决定了它在实施研究性学习中具有重要地位。
2.注重引导，激发学生研究性学习兴趣
美国心理学家布鲁纳说：“学习的最好动机，乃是对所学教材本身的兴趣”。这就是说，浓厚的学习兴趣可激起强大的学习动力，使学生自强不息，奋发向上。所以我们在教学中应该触及学生的心灵，应像磁铁一样把学生牢牢吸住。在化学教学中，教师要注重引导，激发学生研究性学习的兴趣，如在《生活中的酸碱盐》教学中，在学习完酸碱盐的有关知识，认识了酸碱盐，并知道生活中酸碱盐的测定方法的基础上，提出“酸雨是这样产生的，如何测定PH值，它有什么危害”， 可以结合生活中环境污染这一实例提出：①我们每天洗碗使用的洗洁精改变了水的PH了吗？②哪种品牌的洗洁精对水的PH影响最大？③怎样做才能除掉餐具的油污又基本不改变水的PH值？这些问题激发学生的学习兴趣，学生通过教师的引导，使学生掌握实践中的科学知识，通过研究性学习培养了科学探究的方法，应用当前所学化学知识解决实际问题，让学生从主动观察自然——发现问题——运用所学知识解决实际问题，逐步培养学生的学习兴趣。对学生进行兴趣教育，不仅能使学生产生强烈的求知欲望，更重要的是这种强烈的求知欲望一旦保持下去，就会使学生产生巨大的学习内在动力，让学生们在“兴趣”老师的培养教育下逐步得到发展。
3.用好远程教育资源，提高研究性学习效果
研究性学习对教学的设备、环境和学习的手段提出了较高的要求，因为研究性学习需要丰富的学习材料，往往需要学生超越书本、超越课堂，自主发现问题，收集资料，解决问题，这样就要为学生提供多样化、开放性的学习资源，网络作为教育的信息资源，有高效、实际、快速、信息量大的特点，不仅能为学生提供海量的学习资源，还能提供自主建构、协作学习的平台，教学中要充分利用信息技术环境所提供的各种软件工具、信息资源和智力资源，提高研究性学习效果。如在《现代化学合成材料》一章中涉及了纳米材料、复合材料等科学技术的最新成果，说明它们的优点和用途，通过这些资料的收集，可以开阔学生的视野，激发学生的学习兴趣，运用远程教育资源提供的丰富的知识库、资源库，引导学生理论联系实际，不断的去发现问题、解决问题，从而获得新知识，提高研究性学习效果。
参考文献：
[1]布鲁纳.教育过程[M].哈佛大学出版社出版，1960.
[2]张肇丰.试论研究性学习[J].课程教材教法，2000（6）.
研究性学习材料范文5
关键词：研究性学习；新手教师；教学设计
进入21世纪，新型劳动力越来越受到重视，而这个 “新”正体现在创新能力上。在这样的时代要求下，以培养未来劳动力为己任的学校，越发重视学生创造力的培养，研究性学习正是为培养创新性人才而提出的课程形式。要帮助新手教师更好地开展研究性学习课程，我们必须首先对核心概念――研究性学习进行明确的认识，这样才能为新手教师开展好研究性学习课程提供更有针对性的建议。
一、研究性学习的概念
目前，学术界对研究性学习概念的界定依然意见不统一，有观点认为研究性学习是一种学习方式，有观点认为研究性学习是一种课程模式。但不管哪一种定义，都对研究性学习的本质特征有统一的认识，学者们都认为研究性学习具有实践性、综合性、开放性、自主性和探究性。研究性学习是要帮助学生改变原先被动接受知识的学习方式，使他们能够更积极主动地参与学习，成为学习的主人。只有这样，学生的创新意识才能逐渐建立，学生的创新能力才能逐渐提升，学生才能更好地得到全面发展。
在《国家九年义务教育课程计划（试验稿）》和《全日制普通高级中学课程计划（试验稿）》中提到研究性学习是综合实践活动的一部分，与社区服务和社会实践、劳动和技术教育、信息技术教育并列。并且，研究性学习活动被视为综合实践活动课程的核心。因此，本文选择将研究性学习视为一种课程模式来进行相关内容的探讨。
二、如何开展研究性学习
1.转变固有的教学观点，确立新的教学观、课程观
研究性学习课程肩负着培养学生创新力的重要使命，新手教师当首先转变自己的思想，认清研究性学习的独特性。
（1）教学观的转变。在研究性学习中，不再只让学生被动接受课本中的间接经验，而是要通过教师的教学，帮助学生在活动中生成意义，引导他们发现问题、探索问题、解决问题，培养学生信息搜集、分析、判断、反思和应用能力。
（2）课程观的改变。原先课程的开展往往严格遵循课程计划或教学指南，学生学习的是静态的课本。而研究性学习课程，是在实际的课堂中不断生成知识的一个情景化的社会过程。学习者被置于课程的中心，除了建构知识，还学会了与他人的交往。另外，也正是因为研究性学习强调在过程中的生成，所以研究性学习的起点、过程和结果均表现出不确定性。在评价方式上，研究性学习也因人而异。
2.调整原先的课程教学设计，进行研究性学习的教学设计
在任何课程开始前，教学设计工作都是很重要的，它甚至可能直接影响到课程实施的成败。
（1）确定研究性学习的目标。为了使学习不落于泛泛之谈，教师也要对研究性学习这样的自主学习活动设定目标。同时确定目标也是帮助教师选择学习材料、安排学习进程并且最终对学生学习情况进行评价的重要的指标和依据。另外，在确定目标时，我们除了设定总目标之外，还要注意设定出大致的分目标，当然分目标不是僵死不动的，它会随着研究性学习课程的不断开展而发生改变。
（2）确定学生的学习基础。学生的学习基础主要是指学生的初始行为和学习特征。学生最终要通过研究性学习提高自身能力，所以，明确好学生的初始行为很重要，这也是为了确定不同学生的不同起点，便于教师在后期的研究性学习工作中对学生提出个性化要求。另外，不同学生他们的学习特征不同，我们应当遵循因材施教的原则，依据不同学生的学习特征，在研究性学习中采用不同的教学引导方式，从而真正帮助每位学生提高自我。
（3）学习环境的选择和设计。知识是有情境性的。研究性学习强调学生对实际生活中问题的探讨，因此对教学环境的设计，教师应当设置真实化的情景。在多媒体技术不断发展的今天，这个实现的可能性也越来越大。
对学习环境的设计可以采用互动模式，包括学生与学生间的、教师与学生间的，也包括教师与教师间的互动。在学生与学生的互动中，学习共同体无形中发展起来。教师作为研究性学习的引导者，不必对学习共同体介入过多，以免影响学习共同体中不同角色学生能力的锻炼，但也不能放任不管，当从宏观上进行指导。因为在合作学习中，学生的想法、解决问题的思路会更加明确、外显，教师更易掌握学生现有的基础情况，从而便于教师确定学生的最近发展区，为学生学习能力提高提出更有针对性的要求。
（4）学习成果的评价。在研究性学习教学设计中，评价设计要从三方面来开展，包括评价指标、评价方法以及根据评价结果对学习过程予以修正。我们当根据操作性目标，制定出测验项目的评价标准，并开展形成性和终结性评价。最后根据评价结果对教学事件进行修正，重新确定学生的初始行为特征。
研究性学习材料范文6
建构主义理论认为：学习者的知识是在与环境交互作用中实行建构的，而不是灌输的。它特别注意学生的研究，并在研究的具体环境中将知识经验逐步转化成自己的内部表述。这样就需要我们给学生创设适宜开展化学研究性学习的环境：整合教材等多种学习材料。在传统的课堂教学中，我们向学生提供要学习的领域知识的教学材料通常只有课本，这就决定了我们的教学实施研究性学习这一新的教学方式的活动受到了局限。为了指导学生进行研究性学习活动，激发他们的发散性思维，培养他们收集和处理信息的能力，我们在创设研究性学习环境时，从多角度、多渠道来整合学习材料，该材料包括教材、实验、增设实验、有关问题的背景知识和模拟微观世界的动画等。因此研究本课题，在化学课堂教学中具有必要性、可行性。
教育和谐发展是构建和谐社会的内在要求。教育的和谐发展包括许多方面，课堂中教师和学生的和谐统一有属于其中的一部分。教师教和学生学如何有机的统一起来呢？为学生创设尽可能真实的问题环境：学是离不开一定的环境，知识也总是在一定的环境中才有意义，只有让学生在尽可能真实的环境中，甚至尽可能在实际任务中获取经验和构建知识，才能使学习者掌握知识并学会运用知识。因此，教师设置的问题情景应尽可能与知识应用的实际情景接近。我们的做法是：教师尽可能在课堂上展示与现实中专家解决问题相类似的探究过程，提供问题的原形，并指导学生进行探究。例，在学生学习“铝及其化合物”时，给学生设计了这样一个问题：去年春节期间，某学生发现氢气球非常畅销。今年春节将至，他想通过卖氢气球赚钱，然后将赚的钱寄往“希望工程“--资助贫困学生上学。他没有很多的钱买氢气钢瓶，经过校方允许，他利用学校的化学实验室设备制取氢气。实验室只有相同质量的铁、镁、铝以及水、盐酸、氢氧化钠溶液。请你们帮他设计较合理的途径制取氢气，以及制氢气球时，在实验设计中必须注意什么问题？这个问题是模拟现实生活，要解决这个问题，需要学生懂得铁、镁、铝、水、盐酸、氢氧化钠等物质，哪些反应能放出氢气，并能够计算出相同质量下那种金属反应放出氢气最多，还要根据成本核算出哪种方案最经济，最终做出决策。方案确定后，学生还要考虑如何制氢气球。这个问题的特点是开放的，没有唯一的、标准的答案，而且还渗透了德育教育--因为赚钱是为了资助贫困学生上学。这样，在一定的环境下教师的教和学生的学达到了和谐统一，有利于研究性学习的具体落实，因而确立此课题具有一定的应用价值。
我现在从事高二化学教学，分别教实验班、生物班、普通班。高二化学学习已经完成了高一阶段的初高中衔接任务。距离高考还有两年时间，在这个年级开展本课题的研究，具有可操作性，使该课题具有一定的层次性，以便于今后的推广和利用。
二、本课题选题的意义及国内外研究现状综述：
2*年《中学化学教学参考》1-12期中，每期都有一块关于研究性学习的内容，如“化学教育如何开展研究性学习”、“对研究性学习进入高中课堂的认识与实践”、“中学化学研究性学习的实践与思考”、“化学课堂中开展探究学习的案例分析”、等。关于研究性学习的探索，在2*年已有好多课题，探讨得非常清晰，那么在新课程标准下，化学高中阶段的学习要求采取研究性学习方式。如何在课堂教学中，让学生采取研究性学习方式，关键在于教师要创造适宜学生开展研究性学习的环境。因此确立本课题，对研究性学习的补充和实际应用具有重要意义。
当今时代，全球化已成为我们无法回避的客观存在。布莱恩.霍尔姆斯是英国著名的比较教育学家，他认为比较教育的任务就是探讨解决教育问题的各种方法，即问题解决法。他在综合了杜威的反思性思维理论和波尔普的假设演义法与问题解决发的基础上提出问题解决法，实质上是一种演绎法，主张研究应当从问题入手。我对此理论应用到化学教学中的理解为，研究性学习的探究。对于创设研究性学习的环境，国外已有较为成功的经验，如：放手让学生自主创新教师不教师不开设学生的自由，再比如激发学生的个性兴趣不要求统一的课程标准等，但是在国内目前的教育制度和历史背景下，我们不能照般国外的一些东西，必须要研究适合与目前国情下的教育，而国内在此块的研究还是有所欠缺。因此为了更好地推动研究性学习的进步，探索适宜学生开展化学研究性学习的环境，起到了与国际接轨的作用。
三、课题研究的方法及内容
（一）、研究的主要方法
根据实施方案确定的研究方法主要有：问卷调查研究法、理论研究法、教学实践研究法、过程研究法、社会实践研究法究和经验总结法等。
（二）、研究的主要内容
1、理论研究。探讨“研究性学习”的内涵、“研究性学习”方式与“研究性学习”课程，探讨研究性学习的发展过程，研究性学习提出的历史背景，法国、美国、香港、台湾地区的研究性学习课程和日本的综合学习课程。探讨研究性学习的类型，研究性学习与接受性学习、创造性学习、发现学习和学会学习等的区别与联系。探讨研究性学习与综合实践活动课、课外活动、校本课程、学科课程的关系和研究性学习的特点。探讨研究性学习的目标、内容和开设研究性学习的目的、化学学科开设研究性学习的意义。
2、研究性学习教学程序研究。本课题从实践上研究了研究性学习实施的组织形式、一般程序、实施步骤、实施阶段、指导学生研究性学习的一般程序，研究性学习中的教师指导、对于研究性学习的评价、化学教学中实施研究性学习的形式和化学学科研究性学习成果形式等。
3、调查研究。就《探索适宜学生开展化学研究性学习的环境》于20*年10月对张家口四中的高一2班和4班进行了整体抽样调查，20*年12月就《探索适宜学生开展化学研究性学习的环境》对张家口四中的高三年级的生物1班和生物3班再次进行了整体抽样调查。根据化学学科的学科特点，本课题探讨了化学学科研究性学习的资源要求和化学学科开展研究性学习的可行性，根据调查结果，确定《探索适宜学生开展化学研究性学习的环境》可行性课题。
4、高考中研究性学习试题研究。对*年至20*年高考试题中的研究性学习试题进行了初步研究。
5、研究性学习教学原则、模式和方法研究。在化学教学过程中进行研究性学习教学实践研究，研究了学生研究性学习的过程、研究性学习选题应遵循的原则、研究性学习的教学模式、研究性学习的教学原则和研究性学习的教学方法。
6、学生研究性学习过程研究。组织并指导学生进行研究性学习课题研究，开展并指导学生进行研究性学习社会实践活动，组织学生参加张家口市创新大奖赛，指导学生进行研究性学习创新习作。
四、课题研究的几个阶段
（一）课题准备和前期研究阶段：（20*年9月——20*年12月）
1、查阅资料，自主确定选择课题，设计研究方案，确定研究的指导理论。
2、填写《张家口市市教育科学一般研究项目申请书》，课题申报、课题审批。
3、进行研究性学习文献检索，筛选其中有价值的文献资料，借鉴他人的宝贵的经验，进行文献研究。
4、进行理论学习、理论研讨，进行理论研究。
5、撰写开题报告和实施方案，组织开题工作。
（二）课题核心研究阶段（20*年9月——20*年5月）
1、编制《探索适宜学生开展化学研究性学习的环境》调查问卷，对高二学生发放调查问卷，收集、整理并分析问卷，进行问卷研究。
2、在化学教学实践中，探究研究性学习实施的组织形式、一般程序、实施步骤、实施阶段、指导学生研究性学习的一般程序，研究性学习中的教师指导、对于研究性学习的评价、化学教学中实施研究性学习的形式和化学学科研究性学习成果形式等，进行研究性学习教学程序研究。
3、组织学生进行研究性学习实践，指导学生填写研究性学习《选题意向表》、《课题申请表》、《课题研讨表》、《课题文献检索表》、《课题实验活动记录表》、《课题实践活动记载表》、《课题自我评价表》、《课题结题登记表》，组织学生进行研究性学习成果撰写和汇报演讲，进行研究性学习成果评价，进行研究性学习过程研究。
4、利用原编制《探索适宜学生开展化学研究性学习的环境》调查问卷，对高三学生发放调查问卷，收集、整理并分析问卷，再次进行问卷研究。
5、组织学生进行社会实践活动，先后两次开展“化学对社会发展的作用”演讲会和“高中化学兴趣实验探索”实验表演，进行社会实践研究。
6、组织学生提交研究性学习小论文和社会实践活动摄影图片，参加张家口四中开展的“创新大奖赛”和兴趣实验小组。
7、搜集*年以来的全国高考化学试题，筛选并分析整理其中的“研究性学习”试题，进行高考中“研究性学习”试题研究。
8、在化学教学实践中进行研究性学习教学，总结探索经验，形成教学模式、教学方法和教学原则，撰写研究成果论文，进行研究性学习教学研究。
9、归类、梳理、撰写中期研究成果，撰写相关研究论文和研究报告。
（三）阶段性成果汇报阶段（20*年10月——20*年12月）
1、积极组织论文投稿，交流推广研究成果。
2、总结研究成果，编辑《探索适宜学生开展化学研究性学习的环境》阶段性成果汇报和《探索适宜学生开展化学研究性学习的环境》阶段性成果研究，撰写结题报告。
3、请张家口市市教科所邀请有关专家对课题成果进行鉴定并获二等奖。
五、研究性学习创新性研究成果
(一)研究性学习的过程
1尊重和满足学生发展的需要，指导学生自主选择适宜学生开展化学研究性学习的环境
在具体操作过程程序上，我们首先要对《课标》中的“内容标准”进行解读和体会。再根据张市四中的学生实际情况，做出选题的指导意见。例如在“原电池原理及运用”的教学过程中，我们组织学生开展的化学研究性学习课题的过程，是先学习体会《课标》，《课标》中课程化学(2)主题2：“化学反应与能量”内容标准中“活动与探究建议”有：①查阅资料：化学能转变成热能、电能在生产、生活中的应用，②实验：用生活中材料制作简易的电池，③市场调查：不同种类电池的特点、性能与用途。在《课标》选修课程模块(4)化学反应原理，主题1“化学反应与能量”内容标准中“活动与探究建议”有①实验探究：电能与化学能的相互转变。②调查市场上常见的化学电池的种类，讨论它们的工作原理，生产工艺和回收价值。在此基础上，我们在《课标》的理念下，结合学生及教学的实际，在原电池的教学过程中，我们还增加设计了，①不同金属材料构成原电池的对比研究，②干电池的构造和工作原理，③实验室模拟氢氧燃料电池的实验探讨，④铅蓄电池的构造和工作原理，⑤可充电镉、镍电池的结构及原理的研究等课题。提供给学生让他们自主选择。通过课题的开发进行化学研究性学习。全班所有的同学都积极参与到几个课题组。分工协作进行开题论证，设计方案，查阅资料、整理资料、设计实验、动手实验到最后完成课题的结题。
2充分突出化学实验的优势，有效地创造化学研究性学习的环境
化学研究性学习课题的开展，要体现以实验为特征的化学学科特点，化学实验对提升学生的科学素养、激发学生学习化学的兴趣、创设生动活泼的教学情景、帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度和价值观都有重要的意义。《课标》的基本理念中强调了以实验探究为手段，改变学生的学习方式，重视学生的学习过程。虽然，《课标》没有单独对化学实验提出内容标准，但整个“内容标准”中却始终建议用实验探究来完成内容的学习，也就是说实验探究是学习过程和方式的主线。因此，在化学研究性学习过程中，充分突出化学实验的优势，能有效地开展化学研究性学习课题。现行教材中实验分为演示实验、边讲边实验、学生分组实验、趣味实验、家庭小实验。但学生亲自动手参与的实验比例还是太少，为了多让学生动手参与探究，突出化学实验的优势，我们通过以下三条途径来开展化学研究性学习。
〈1〉改演示实验为学生探究实验问题讨论分析比较得出结论。
演示实验一般是“验证性”，改实验的“验证性”为“探究性”一般程序是：实验观察提出。例如，在“原电池原理”教学中，我推荐了一个化学研究性学习的课题“不同的材料构成原电池的对比研究”，课题要求：了解原电池原理及构成原电池的条件。学会判断原电池的正负极，内外电路的电子流动方向。对比不同材料构成的电池的性能差异。学会书写原电池的电极反应式。学生尝试用铁、铜、锌、铝、镁、石墨等电极材料在硫酸、盐酸、硝酸、醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氯化钠等不同的溶液中进行实验，对比它们的电流强度和电压，在这个过程中形成原电池的概念，构成原电池的条件。其中在镁和铝与氢氧化钠溶液和铝和铜与浓硝酸构成的两种原电池中，电池的电流方向与其它的原电池活泼金属作负极不活泼金属作正极的电流方向相反，激发了学生探究问题的兴趣，在问题得到解决的基础上，更进一步理解了负极和正极形成的本质原因及确定方法。
〈2〉扩充分组实验
分组实验是教材内容安排的基础性学生实验，它主要是让学生运用学过的知识和技能规范地进行实验，以培养学生的实验技能和“强化所学到的知识。”这类实验以测量性、验证性和应用性为主，要求学生严格遵守操作规程，履行预习－实验(操作)－总结(实验报告)的全过程。这个过程中学生始终处于被动地位。我们在分组实验的基础上对它的实验内容进行扩充，让学生设计实验－搜集资料－动手实验－找出实验结果，来完成分组实验。例如在高二“氨气的制取和性质”实验中我们提出了“什么样的方法制取氨气最好”的研究性学习课题，让学生去做，首先学生根据学到的知识，在条件许可的情况下，设计所有的制取氨气的方法，如用氯化铵、硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵等不同的铵盐和碱石灰、氢氧化钠、氢氧化钾、生石灰等进行实验，或用浓氨水和不同的碱进行实验来制氨气。通过产生氨气的速度和体积等全面进行对比得出自己的结论。用什么方法测量氨气的体积是对学生所学到的化学知识是一个考验。经过研究，学生较好地设计出用量气装置装四氯化碳或苯来测定氨气的体积的方法。
〈3〉拓展课外实验
课外实验是在老师的指导下学生利用课外的时间用一些简单易得的器材和试剂完成的实验，或称为“家庭小实验”。这类实验能开发学生的智力、提高学生学习的兴趣及联系实际的能力，是开展化学研究性学习的有效手段。但教材中这类实验还是太少。我们在化学研究性学习课题的开展过程中，主要从如下几个方面来拓展，一是开展课外兴趣小组，二是开放实验室，三是开展校外(家庭)实验。一般经过提出问题－设计研究方案－个体探究－小
组讨论－完成实验－作出评价的过程。例如，学生针对近年在市面上出现了特殊颜色的玫瑰花－蓝色妖姬的事例，在“溶液的酸碱性和pH”的家庭小实验“改变花的颜色”的基础上，提出了“不同的鲜花在酸性和碱性溶液中的颜色”的化学研究性学习课题。喜爱种花的同学们在家中用不同种类的鲜花作实验，然后进一步把鲜花、叶片、果皮研碎，用市售白酒提取液制取指示剂。
3通过研究性学习环境开展过程，联系生产和生活实际，拓宽学生的视野
化学科学与生产、生活以及科技的发展有密切的联系，对社会的发展、科技的进步和人类的生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。研究性学习作为社会实践活动的一部分，在课题的开展过程中会接触到很多的与化学有关的生活问题，老师要注意帮助学生拓宽视野，开阔思路，学会运用化学及其他学科的知识分析解决有关的问题。例如：通过“纳米材料及纳米技术”、“除了硅，我们还有什么？”“生命与DNA”等课题的研究，学生在研究性学习中了解关于纳米材料、计算机技术、生物化学等最新的科技成果。增强了学习化学的兴趣，让学生知道了化学对社会和科技发展的重要性，拓宽了知识视野。
4关注学生在探索过程中的感受对学生进行多样化、过程性的评价
在《课标》的理念下，化学研究性学习的评价既要促进学生在科学素养各个方面的共同发展，又要有利于学生的个性发展。所以，在化学研究性学习的课题开展过程中，要注意评价目标和评价方式的多元化，同时要注意化学研究性学习课题开展的过程评价，还要注意学生的自我评价。例如，在化学研究性学习的过程管理中，我们设计了学生在研究性学习过程中的自我评价表，用于学生自己、学生之间、课题组及指导老师对学生在研究性学习过程中的评价。这种评价重在参与、重在合作，是一种过程性的评价。再如“蓄电池的原理及运用的研究”课题小组，在没有完成预期的研究成果的情况下，指导老师对他们的课题小组，依然给予了较高的评价，认为他们虽然没有得出预期的结论，但他们认真地完成了整个研究过程，分析了实验失败的可能原因。
6探索适宜学生开展化学研究性学习的环境过程管理
在化学研究性学习的过程中，我们编制了研究性过程管理系列表，，其中包括：化学研究性学习课题外出活动记载表；化学研究性学习课题表；化学研究性学习课题研讨、实验活动登记表；化学研究性学习课题调查登记表；化学研究性学习课题学生自我评价表。在学生进行化学研究性学习的整个过程中，及时地对学生进行管理。在化学研究性学习选题阶段，我们指导学生侧重于从学生已有的知识经验和将要经历的社会生活实际及将要学习到的化学学科知识点出发选择课题，通过选题意向表的填写及时地了解学生的情况，并进行适当的指导和调整。然后开始选题。并填写课题申报表。其次，对学生的研讨活动、实验活动、外出调查活动进行统计、审查和指导管理。并填写相应的表格。第三，在化学研究性学习的后期，对学生的课题研究成果进行评价，最后，在学习过程和学生的评价方面，我们设计了化学研究性学习课题学生自我评价表，对学生进行自我评价。
