开放性实验设计题（精选5篇）
开放性实验设计题 篇1
开放性化学实验题能够有效考查学生的创新意识和创新能力, 已成为高考命题的新热点, 在高考中频频出现。本文列举数例, 试图从中得到一些高中化学实验复习的启示。
一、条件开放型
这类试题的特点是, 解题条件不充分, 依据不明确, 即题示条件的组成要素不完全。它要求解题者在不违背题意的条件下, 思索各种可能的条件和依据, 以达到解题的完美性。
【例1】有一包固体粉末可能由KCl、K2CO3、Na2SO4、FeCl3、Ba (NO3) 2的一种或几种组成, 某同学做了有关实验检验其成分。下表是他的实验报告的一部分, 请你根据自己的分析和判断将实验报告填写完整 (假设各步恰好完全反应) :
【解析】原白色粉末的组成可以是
不溶→硫酸钡→Na2SO4、Ba (NO3) 2
全溶且有气泡→碳酸钡→K2CO3、Ba (NO3) 2
部分溶解且有气泡→硫酸钡、碳酸钡→K2CO3、Na2SO4、Ba (NO3) 2
则这一包固体粉末可能组成有
二、结论开放型
这种试题的特点是:在解题条件的指向下, 存在符合题意的多个并列答案。可考查学生对知识综合运用能力和迁移能力, 培养创新能力。
【例2】某无色混合气体可能含有CO2、H2、CO和H2O (气) 中的一种或几种, 依次进行以下处理 (假设每次处理均反应完全) : (1) 通过盛有氢氧化钠的干燥管时, 气体体积变小; (2) 通过炽热的氧化铜时, 固体变为红色; (3) 通过白色CuSO4粉末时, 粉末变蓝色; (4) 通过澄清石灰水时, 溶液变浑浊。根据此实验过程和实验现象, 原混合气体的组成可能为: (1) ______ (2) ______ (3) ______
【解析】从实验分析可知, 气体混合物中一定含有H2和CO, 含有CO2和H2O (气) 中的一种或两种, 得出三种可能的结果: (1) H2、CO、H2O; (2) H2、CO、CO2; (3) H2、CO、CO2、H2O。
三、方法开放型
这类试题的特点是, 由于解题者思维走向和层次的差异。达到同一目的可能具有多种不同的解决方案;多种方案的引发是解题者思维求异和创新的结果。
【例3】实验室有两瓶失去标签的液体试剂, 只知道它们是稀硫酸和浓硫酸。
(1) 不用试剂, 如何用简便方法鉴别之?
(2) 自选试剂, 如何用简便方法鉴别之?
【解析】此题是鉴别题, 在生活中也经常遇到, 这样可训练学生运用所学的物理、化学知识来展开构思, 不被条条框框限制, 不被学科知识限制, 使学生养成遇事从多角度、多方面思考的习惯, 激发学生化学的兴趣和创新意识。根据稀、浓硫酸物理性质和化学性质的差异, 可得如下多种方法。
(1) 用天平称量质量, 质量大的为浓硫酸。
(2) 用密度计测密度, 质量大的为浓硫酸。
(3) 在烧杯中稀释两种酸, 用手摸杯壁, 较热的是浓硫酸。
(4) 用小木条分别蘸取两种酸, 变黑的是浓硫酸。
(5) 用白纸分别蘸取两种酸, 变黑的是浓硫酸。
(6) 取少量两种酸于试管中, 分别加入铁钉, 有气泡产生是稀硫酸。
四、综合开放型
这类试题的特点是, 解题的条件和所需求的结论都较为抽象, 具有很大的不确定性, 开放程度高, 思维空间大, 灵活性强, 属于开放试题中较难的一类, 它对答题者的思维品质有很高的要求。
【例4】某校化学课外活动小组利用下面所提供的仪器装置和药品制取NaHCO3溶液, 设计如下实验。实验室提供的药品、仪器装置如下:药品: (1) 2%NaOH溶液; (2) 稀HCl; (3) 稀H2SO4; (4) 饱和KHCO3溶液; (5) 浓H2SO4; (6) CaCO3固体; (7) K2CO3粉末。仪器装置如图所示:
请根据题目要求回答下列问题:
(1) 请按下表要求、填写选择的装置和药品。
(2) 如何检验所选择的CO2发生装置 (X) 的气密性, 请写出主要操作过程________________________。
(3) 将装置按X、Y、Z顺序连接并检查气密性后, 当加入药品实验时, X装置中发生化学反应的离子方程式为______, Y装置中除去的杂质为______________________________。
(4) 常温下, 向Z装置的NaOH溶液中通入过量CO2气体, 其原因是__________________;通入过量CO2后, Z装置内的溶液中离子浓度大小顺序为__________________;若要保证Z装置中不析出晶体 (不考虑过饱和溶液问题) , NaOH溶液最大浓度不能超过__________________ (质量分数) 。
附:有关物质在常温 (20℃) 时的溶解度
【解析】:依题意来看, 本题主要考两点:一是“随开随用, 随关随停”, 这是对启普发生器原理的描述:使用时, 打开导气管上的旋塞, 球形漏斗中的液体进入容器与固体反应, 气体的流速可用旋塞调节。停止使用时, 关闭旋塞, 容器中的气体压力增大, 将液体压回球形漏斗, 使液体和固体脱离接触, 反应停止。常见简易启普发生器类型有如下几种。
二是如何检查装置的气密性:如下图所示, 把导管的一端插到水里, 用手紧握 (必要时可双手同时握) 容器的外壁。如果水中的导管口处有气泡冒出, 松开手, 水在导管里形成了一段水柱, 则装置的气密性良好。只有气密性良好的装置才能进行有关实验。
装置的气密性的检查, 应用的是气体体积热胀冷缩的物理原理。对下图A所示的装置, 要先向左边试管里加水封闭长颈漏斗的下口后再检查;对下图B所示的装置, 要先向安全漏斗里加水封闭漏斗颈后再检查;对下图C所示的装置, 可先打开导气管活塞向试管中加水封闭长颈漏斗的下口, 关闭导气管活塞, 再向长颈漏斗中加水后使之出现液面的压强差, 通过观察液面的变化, 判断气密性的良好与否。
另外, 此题还有一个特点即利用表格进行计算, 这也是如今实验与计算相融合的体现。
【答案】: (1) 略
(2) 方案1:塞紧单孔塞, 关闭开关, 将烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中, 如果干燥管内外液面有一定高度差, 说明装置的气密性良好。
方案2:塞紧单孔塞, 关闭开关, 将烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中, 如果用手捂住干燥管, 管口处出现少量气泡, 松手后, 干燥管下端管口处出现一段水柱, 说明装置的气密性良好。 (其它方案合理均可)
(3) CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O, HCl (或氯化氢)
(4) 使溶液中的NaOH完全转化为NaHCO3;c (Na+) >c (HCO3-) >c (OH-) >C (H+) ;4.37
针对高三化学实验知识和技能、学生的实际情况, 在实验复习中, 教师除了认真阅读教材中的演示实验和分组实验, 采用归纳、对比、总结规律, 由点到面, 形成知识网络外, 还要注意对学生进行发散思维的训练, 如同一种物质的制法的多样性;同一种装置用途的多样性;同一种用途可选装置的多样性;同组物质鉴别方法的多样性等从化学实验中最基础的知识、原理入手去营造和设计开放性实验的氛围和条件, 在实验复习中可起到事半功倍的作用, 使学生的创新思维得到良好的启迪和开发, 以增强其解决开放性实验问题的能力。开放性实验试题思维容量大, 有利于考查学生潜能和培养其创造思维能力, 培养学生创造意识和探索精神, 深受命题者青睐。今后高考理综实验中仍会体现开放性思维, 但只要学生认真审题, 挖掘已知的知识点及其外在联系, 运用所学知识, 定能顺利解决。
试析开放题的设计与利用 篇2
一、明晰各种类型，提升设计能力
明晰开放题各种类型，掌握开放题的设计方法,提升开放题的设计能力，是数学教师应该具备的一项重要教学基本功。
1.条件开放题。如果寻求的答案是数学题的条件，则称为条件开放题。设计条件开放的开放题，可以提高学生分析问题、解决问题的能力。①条件多余。例如，甲、乙两人共同加工220个零件，一共用了5小时。做完后，甲比乙多做20个，如果甲每小时做24个，那么乙每小时做多少个？这是一道类似相遇问题的应用题，解答时可以根据题中所求的问题，尝试删去不同的多余条件，探求多种解题方法。②条件不足。例如，六（1）班有学生40人，其中男生占55％，在一次体育活动课中，有70％的学生参加了短跑50米的测验，其余学生打羽毛球，问：参加50米测验的男生有几人？这道题让学生从不同角度给题目补充合适的条件，并解答，创设一个学生之间互相交流共同提高的氛围，能促进学生思维广阔性的发展。
2.问题开放题。如果寻求的答案是条件组合出来的问题，则称问题开放题。问题开放题，有助于贯彻因材施教原则，充分发展学生的个性特长。做到面向全体学生，使每个学生都得到发展。
例如，在学习“比的意义”后，给学生提供以下信息：小云今年12岁，是立新小学五甲班学生，该班共有45个学生；小云爸爸今年40岁，在某公司上班，年薪18000元；小云妈妈每月工资1200元，她所在单位有职工20人。接着让学生寻找合适的量，并说一说这些量之间的比。这道题给每个同学提供了获得成功的机会，促进了不同程度的学生都得到提高和发展。
3.策略开放题。如果寻求的答案是依据或方法，则称为策略开放题。策略开放题有利于学生发现最有效的解决问题的方法，促进创造性思维的发展。
例如，六年级乙班有48名同学，在读书读报活动中，班委决定每人购买一本单价为5元的书，书店对购买50本及以上者给予打九折优惠。利用以上信息，启发学生分析、思考，讨论购书方案。学生从中可以发现最佳方案。体验解决问题策略的多样化。
4.结论开放题。如果寻求的答案是结论，则称为结论开放题。结论开放题，可以培养学生不断进取的精神，增强学生的创新意识，养成创新习惯。
例如，4根火柴棒可以摆1个 ，12根火柴棒最多可以摆几个这样的正方形？不同的学生可以作出不同的摆法（如图1）。
二、贴近教学实际，着眼学生发展
开放题的设计要难易适度，贴近教学的实际，着眼学生全面、持续、和谐地发展。设计和利用好开放题，要注意下列四个方面。
1.面向全体学生，促进合作交流。开放题的设计一定要面向全体学生，尊重个体差异，让每个学生都能全方位地参与，用不同的“跳法”摘到“果子”，并在交流中品尝各种“果子”的风味，获得成功的体验，树立进一步学好数学的信心。
例如，练习课上，我要求同学们寻找图2中面积相等的三角形。我在黑板上刚把题目出好，反应敏捷的小林就根据“等底、等高的两个三角形面积相等”，找出了△ABE、△ABD、△ABC的面积相等。受其启发，成绩平平的小红也找出了△ADE和△BDE的面积相等。喜欢与众不同的小颖根据“等量减等量，差相等”的性质，找出了△AHE和△BHE的面积相等……就这样，你一言，我一语，大家仁者见仁，智者见智，积极交流，相互启发，共同体验着数学学习的快乐。
2.紧扣教学内容，锤炼思维品质。开放题的设计既要源于教材，又不能拘泥于教材；既要与教学内容紧密相连，又要让学生在解答问题的过程中，思维能纵横驰聘，知识能灵活运用，富有创意。
例如，教学两位数加两位数的笔算方法后，我设计了这样一道题：右面哪张卡片上３个数的和大？一看题目，同学们不假思索，都先算出每张卡片上３个数的和，再比大小。我说不计算能比大小吗？真是一石激起千层浪，学生经过观察、思考，发现可以用去同存异的方法比大小……这个开放题寓思维训练于一般计算中，在训练学生计算技能的同时，又提高了学生思维的敏捷性和灵活性。
3.创设认知冲突，激发创新意识。开放题的设计要让学生置于愤悱的问题情境中，引起学生认知上的矛盾冲突，这样才能激起学生探究的欲望，增强他们创新的意识，让他们在独立思考、群体协作的基础上，创造新方法，解决新问题。
例如，教学圆的面积后，我设计了这样一道题：从一个面积为20平方厘米的正方形上剪下一个最大的圆（如图3）。这个圆的面积是多少平方厘米？题中圆的半径想求又求不出来，逼得学生另辟蹊径，有利于激发学生的创新意识，培养学生的创新能力。
4.指向现实生活，增强实践能力。开放题的设计要指向现实生活，将数学知识生活化，将生活知识数学化，使学生感受数学与现实生活的密切联系”，唤起学生操作的热情，激发学生应用数学的意识，增强他们的实践能力。
开放性实验设计题 篇3
关键词：初中数学,教学开放题探,建议措施
兴趣是最好的老师, 开放题有利于引发学生的发散思维找出问题的正确答案, 在实际的教学中, 老师可以灵活的使用开放性问题向学生提出他们比较感兴趣的问题[1], 并让他们通过自己的积极思考进行解答, 提高学生对数学学习的主动性, 使学生积极主动的的参与到课堂学习中来。从而提高教学成效, 实现最终的教学目标, 培养学生的数学思维、逻辑思维、发散思维, 促进学生全面发展。但是目前我国的传统教育还没有认识到初中数学开放题的重要性, 在实际教学中应用的比较少, 即使有开放性问题, 题目设置的也不是很准确, 老师对开放题的把控能力还待提高, 因此本文针对初中数学开放体进行探究。
一、我国初中数学教学现状
随着信息时代的到来, 对人才的要求不断提高, 对初中数学教学也提出了新的要求, 要求在新的教学中要提高学生的发展能力、创造性学习能力和终身学习的良好品质[2]。目前, 在我国的初中数学教育中教学方式还是以老师讲为主, 课堂互动少, 课堂气氛不活跃, 方式比较死板、落后, 忽视了学生的个性发展, 长期这样下去会导致学生每天只会埋头苦学, 每天在无穷无尽的题海中度过, 学生变成学习的机器, 降低学生的学习积极性, 导致学生总体成绩偏低, 达不到教学目标, 学生对数学兴趣不高, 学生成绩参差不齐, 老师无法兼顾到每个学生的学习情况, 这样不利于培养学生的数学思维和发散思维。
二、我国中学数学教育中存在的不足
我国传统数学教育注重学生的逻辑思维培养, 对基础知识的掌握, 还有一些常规题和基础题的解答, 教学结构存在不合理现象, 这样的教学方式不利于学生创新能力的培养, 受考试的影响, 我国数学考试历年题型比较固定, 且每种题型都有固定的解题方法, 因此学生只要熟练掌握每道题的解题技巧, 解题时将数字直接带入就可以了。这样的教学容易导致学生形成固定思维[3], 学生缺乏反思意识和适应能力, 一旦遇到新题型就很难有思路。老师的将讲课方式也是希望学生跟着自己的思路走, 学生一味在下面整理笔记, 降低学生的主动性和对数学的学习兴趣。导致学生实际处理问题、随机应变能力较弱。
三、提高中学数学有效性课堂提问的建议
高效的课堂提问有助于调动学生的课堂注意力, 增强学生的参与意识, 提高学生的学习意识和学习思维的培养。因此在新的课改下老师采用开放性问题对学生进行教学, 提高自己的教学质量。针对以上初中数学教学中使用开放性教学存在的问题给出以下建议:
(一) 提高学生学习兴趣
增加数学问题的开放性, 给学生更多的思考空间。充分调动学生的主动性, 使学生养成自主学习的好习惯, 使学生形成数学思维, 这是数学教学的首要目标。例如:老师在教七年级的学生走进图形世界的程中, 可以让学生根据不同的角度对图形进行分类, 学生有按边的条数进行分的;有按角的个数进行分的;有按面积计算公式进行分类的;有按图形形状进行分类的等等。
(二) 优化教学结构, 改善教学策略
研究表明, 封闭问题有利于对知识的巩固, 开放性问题有利于培养学生的发散思维, 因此在教学中两种教学结构缺一不可, 两种教学模式不是孤立的存在, 而是相辅相成的。在数学问题中不仅应该用封闭性问题巩固学生的学习知识, 而且应该利用开放性问题使学生对问题进行思考, 将两者有效结合, 优化教学结构, 改善教学策略[4]。
(三) 加强学生思维品质和创新意识
教师在上课过程中提问开放性问题, 有利于学生从不同的角度进行思考, 因为开放性问题的解答方法有很多, 这样的教学有利于挖掘学生的思维方向。通过思考发现新的解题方法, 老师对学生的答案及时给予分析, 以培养学生的发散思维, 打开学生思维, 提高学生创新能力。
(四) 提高学生的实践能力
数学开放性问题通常都有固定的情景与之相连, 这些情景多数与生活息息相关, 老师可以选择学生比较喜欢熟悉的环境作为开放性问题的背景, 向学生提出问题, 引发学生进行思考。所以在数学教学中使用开放性问题有利于学生将理论与实际相结合, 提高学生的实践能力。
(五) 培养学生的反思意识和适应性
在实施开放性教学的过程中, 除了要提高学生的各项学习能力的同时, 还要注重学生的反思能力培养, 对以前的错误进行反思, 并保证下次不再犯同样的错误]。开放性的教学的另一个教学目标是培养孩子的适应性, 临时应变能力, 对于陌生的题型或问题可以及时冷静思考不至于大脑一片空白。
结束语
新的教学模式的使用, 将大大提高初中学生的总体数学成绩, 提高学生的合格率, 促进学生全面发展。新的教学模式将学生的能力培养作为首要教学目标, 提高学生学习能力, 减少学生课业烦恼, 促进学生主动学习, 轻松学习, 同时促进其他学科的学习。新的课改将教学主体由原来的教师改为学生, 提高学生的学习积极性, 激发他们的学习兴趣。
参考文献
[1]赵艳波.新课程背景下初中数学开放题的探究性教学的有效性研究[D].上海师范大学, 2014.
[2]买买提江·玉山.探究性教学模式在初中数学教学中的应用[J].赤子 (上中旬) , 2014, 09:83.
[3]闫凤珍.初中数学开放题教学研究[D].内蒙古师范大学, 2013.
浅谈小学数学开放题的设计技巧 篇4
关键词：小学数学;开放题;设计技巧
开放题的出现，可以锻炼学生的解题能力与技巧，培养学生的自主学习能力及学生的自主创新意识和功能，让学生的数学知识探求有路可循。
一、从学生生活经验出发，创设问题情境
开放题的设计技巧之一可以从问题情境着手，从学生的生活经验出发，创设学生比较熟悉的问题情境，这样学生就有信心、有能力去克服、解决它。例如，有关“钟表”的学习中，我们可以设计这样的开放题：“你们喜欢看《动画乐园》栏目吗？这个节目几点钟开始？谁能把这个时间在钟表模具上展示给大家？”另外，还可以为学生设计一些富有新意的问题情境，这样可以激发学生的求知欲望，提升学生的学习兴趣。
二、联系学生生活实际设计，促使学生自主解决问题
数学课上，每一个学生都会有一个共同的愿望，那便是他们希望每个人都能成为数学知识的探求者、揭秘者。所以，我們在布置数学任务的时候，设计的“开放”题目一定要联系学生的生活实际，让学生亲身感觉到数学就在他们身边，促使学生能够积极主动地投入到开放题目的解决过程中去。
例如，在学习“加、减法简便计算”的内容时，学生对于数学中“多加应减，多减应加”的思维方式不能理解，不清楚。所以，可以铺设学生到超市购物的生活情境，小红带121元钱去超市买面粉，一袋面粉95元，她给售货员100元，售货员找给她5元，小红兜里还剩多少元？要求学生依据情境列式，有121-100+5、121-95、100-95+21等等，然后让学生进行对比，就会明白多加应减，多减应加之道理。
三、培养学生思维的宽广性和灵活性
开放题的设计还要着重培养学生思维的宽广性及灵活性。宽广性主要表现在对开放题多思路、多层次的思维。解题时，将题的问题逐步拓展开，让学生的解题思维有序地迁移，使学生能够有能力去解决“开放”类型题目。
在解问题时，可以由一个问题逐步引申出一连串的问题，要求学生敏捷地选择解题方法，从而避免学生无从下手的弊端。这样就可以将学生思维进行拓展，能力得到有效的提高，而思维的灵活性表现在解题时的随机应变，能依据题目的变化，选取合适的解题方法，达到思维创新之目的。
参考文献：
开放式化学实验设计 篇5
摘 要： 本文设计了一个开放式化学实验：利用尿素和葡萄糖为原料，表面活性剂P123为造孔剂，通过两步热处理法制得多孔氮掺杂石墨烯，利用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱和拉曼光谱等表征手段对产物进行组成和结构的表征，同时利用电化学表征技术对材料的储能性质进行研究。本实验可以使学生了解碳材料的常规合成方法、掌握化学产物的常用表征手段和电化学储能性质的研究方法等。本实验结合科技前沿领域的研究热点，并综合有机化学与分析化学等学科的基础知识，有利于增强学生的实验技能并培养学生的创新能力。
关键词： 开放式化学实验 热处理 氮掺杂石墨烯 储能性质
化学是一门以实验为基础的科学。实验教学在化学教学中占有重要地位，它不仅应让学生掌握基本的实验知识和技能，更重要的是培养学生从实验中发现问题，并有效分析和解决问题的能力。此外，通过启发性的教学培养学生创新型的思维模式是实验教学的重要目的之一。开放式化学实验不同于基础实验教学“照方抓药”的教学模式，它让学生选择感兴趣的研究课题，指导老师协助设计和制订可行方案，这样可以充分发挥学生的主观能动性。此外，在实验结束后，由学生自行对实验结果进行分析整理，得出结论，并鼓励其提出具有创新性的改进想法。通过这种方式，培养学生处理数据、积极思考解决问题的能力和创新性的思维模式。
氮掺杂石墨烯独特的二维结构及化学组成使其不仅具有优异的导电性质和较大的理论比表面积[1]，还具有优异的法拉第电容特性[2]，因此有望在超级电容器或电池的研究中取代传统的电极材料，制备具有更高比电容和比能量的储能设备。在实际应用中，由于氮掺杂石墨烯层间存在很强的π-π相互作用，导致其实际比表面积远小于理论比表面积，从而限制它电容性质的提高。本实验以尿素和葡萄糖为原料，表面活性剂P123为造孔剂，制备多孔氮掺杂石墨烯材料。产物的多孔结构可以有效地提高其双电层电容，氮掺杂又可以有效地提高其法拉第电容，因此用其作为超级电容器的电极材料，可以获得具有高比电容和高比能量的超级电容器。
本实验通过对尿素、葡萄糖和表面活性剂P123的混合物进行两步热处理得到产物。通过扫描电镜、X射线晶体衍射、傅里叶转换红外光谱和拉曼光谱等实验表征手段对产物的组成和结构进行表征。此外，我们通过将产物负载到泡沫镍电极载体上，并在三电极体系中，用电化学工作站对其进行循环伏安测试和充放电测试，表征其电化学储能性质。对多孔氮掺杂石墨烯材料的研究，有望为提高超级电容器的电化学储能性质提供新的解决方案。
1.实验部分
1.1实验试剂和仪器
分析纯的尿素、葡萄糖和表面活性剂P123均购自国药集团化学试剂有限公司，且使用前均未经过进一步纯化。产物表征分别在扫描电镜（日本电子公司，JSM-6480）、X-射线衍射仪（德国布鲁克公司，SMARTAPEXⅡCCD）、傅里叶转换红外分光光度仪（美国ThermoNicolet公司，NicoletNexus470）、拉曼光谱仪（法国JY公司，JYHR800）上进行。电化学性质使用上海辰华的CHI 760D电化学工作站进行测试。
1.2产物的结构表征
采用扫描电镜对产物进行微纳米形貌表征，采用X-射线衍射对产物进行晶体结构的表征，采用傅里叶红外光谱和拉曼光谱对产物进行化学组成的表征。红外光谱测试通过使用溴化钾压片，在400-4000 cm-1范围内扫描得到。拉曼光谱在1000-2500 cm-1范围内扫描得到。
1.3多孔氮掺杂石墨烯的制备
将10g尿素、0.5g葡萄糖和0.4g表面活性剂混合研磨半小时后，放入坩埚中，加盖后置于马弗炉中，以5°C/min的升温速率升温至550°C，并保温三小时，反应结束后经自然降温得到g-C■N■层状材料。接着将得到的产物置于瓷舟中，在管式炉中于氮气气氛下，以5°C/min的升温速率升温至800°C并保温一小时，反应结束后经自然降温得到多孔氮掺杂石墨烯材料。
1.4产物的电化学性质研究
将8mg多孔氮掺杂石墨烯、1mg乙炔黑、0.1mL聚偏氟乙烯溶液（10mg/mL）混合并进行均匀研磨后，涂到泡沫镍载体上。将涂覆活性材料后的泡沫镍片在60°C烘箱中进行干燥，完全烘干后经压制得到电极片。将制得的电极片作为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在3mol/L的氢氧化钾溶液中进行循环伏安测试和电化学充放电测试，根据得到的数据结果进行计算后得到产物的比电容。比电容的计算公式如下：C=IΔt/mΔV，其中I为电流，ΔV为电压，Δt为放电时间，m是电极中活性物质（多孔氮掺杂石墨烯）的质量。
2.实验结果与讨论
通过X-射线衍射、红外光谱和拉曼光谱表征可以证明合成的产物为氮掺杂石墨烯材料。通过扫描电镜表征发现产物具有多孔的层状堆积结构。产物的电化学性质表征证明：和未加表面活性剂制得的氮掺杂石墨烯相比，多孔氮掺杂石墨烯具有更高的比电容和比能量，说明表面活性剂P123可有效提高产物的孔隙率和比表面积，从而提高其比电容和比能量等电化学储能性质。
学生通过本实验的文献调研、实验设计和具体操作，可以掌握有关超级电容器电极材料的相关知识，熟悉电子天平等设备的使用，并学会样品常规合成方法中的煅烧法；通过对产物进行各种结构和组成表征，可以掌握扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱和拉曼光谱的基本测试原理和方法。最后通过计算并讨论研究如何进一步提高产物的比电容，还可以锻炼学生的数据处理和分析能力，培养学生的创新思维能力。
热处理法是制备功能材料的一种简单优异的合成方法，使用此方法可以合成结构多样且具有功能性的新型无机和有机材料。在本实验中，我们通过两部热处理法合成的氮掺杂石墨烯具有可控的多孔结构和较高的氮掺杂量，作为超级电容器的电极能够表现出优异的储能性质。设计该开放实验的目的在于让学生了解超级电容器电极材料的基本种类及碳电极材料的最新科研成果，掌握基本的制备方法和表征手段，提高分析处理数据的能力，增强实验中的创新思维能力，为学生将来从事与科研相关的工作打下良好的基础。
参考文献：
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