2024年版高中化学 第四单元 研究型实验 4.3 综合实验设计教案 新人教版选修6

2024年版高中化学第四单元研究型实验4.3综合实验设计教案新人教版选修6课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析《2024年版高中化学》选修6第四单元“研究型实验”中的4.3节“综合实验设计”，以培养学生实验操作能力、实验设计思维及问题解决能力为核心。本节内容在教材中起到承上启下的作用，不仅巩固了学生对化学实验基本原理的理解，还通过综合实验设计，提高学生对实验变量的控制、数据分析等科学研究方法的运用。课程紧密联系实际，选取与学生生活相关的实验课题，如环境污染与治理、日常用品化学成分分析等，激发学生探究兴趣，强化理论联系实际的教学原则，为学生的创新实践能力打下坚实基础。二、核心素养目标分析本节“综合实验设计”课程紧密围绕高中化学核心素养，旨在提升学生的科学探究能力、创新意识及社会责任感。首先，通过引导学生设计实验方案，培养学生的科学思维和探究能力，使其能够运用化学知识解释现象，解决问题。其次，课程强调创新意识的培养，鼓励学生在实验设计中提出新思路、新方法，激发学生的创造力。此外，结合环境治理等社会热点问题，提升学生对于化学在可持续发展中的作用认识，增强其社会责任感和环保意识。通过本节内容的学习，学生将能够综合运用所学知识，形成科学的实验设计思路，具备初步的科学研究能力，为未来的学术发展或职业生涯奠定坚实基础。三、学习者分析1.学生已经掌握了相关知识：在学习本节内容前，学生已通过前期课程学习了化学实验的基本原理、实验操作技能、数据收集与处理方法等，具备了进行综合实验设计所需的基础知识。此外，学生对研究型实验的过程、实验设计的基本原则有了初步了解，为开展本节课程打下了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中阶段的学生对实验操作和科学探究具有一定的兴趣，他们渴望通过实践验证理论知识。学生在逻辑思维、问题分析和团队合作方面具备一定能力，有利于开展综合实验设计。此外，学生的学习风格多样，有的擅长独立思考，有的喜欢合作交流，这为课堂上的讨论和分享提供了丰富的资源。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在综合实验设计过程中，学生可能会在以下方面遇到困难：首先，实验方案的制定和优化，如何合理控制变量、设置对照组等；其次，数据分析与处理，如何运用统计学方法对实验数据进行科学分析；最后，实验报告的撰写，如何清晰、有条理地表达实验过程和结果。此外，学生在团队协作中可能面临沟通不畅、责任分配不均等问题。针对这些困难和挑战，教师需在教学过程中给予指导和支持。四、教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法：

-讲授法：教师通过讲解综合实验设计的基本理论、方法及注意事项，为学生提供必要的知识框架。

-讨论法：组织学生针对实验设计方案、实验结果进行分析、讨论，培养学生批判性思维和团队合作能力。

-案例研究：分析教材中的经典实验案例，让学生了解实验设计的成功经验和存在的问题，提高学生的实验设计能力。

-项目导向学习：将学生分成小组，以项目形式开展综合实验设计，培养学生独立思考和解决问题的能力。

2.设计具体的教学活动：

-角色扮演：让学生模拟科研工作者，从实验设计、操作、数据分析到撰写报告，体验科研过程。

-实验：组织学生进行综合实验设计，提高学生实验操作能力和问题解决能力。

-游戏：设计实验设计竞赛、实验知识问答等游戏，激发学生学习兴趣，巩固所学知识。

-小组讨论：鼓励学生在小组内分享实验心得、探讨问题，促进知识内化。

3.确定教学媒体和资源的使用：

-PPT：制作课件，展示实验原理、步骤、注意事项等，帮助学生更好地理解课程内容。

-视频：播放实验操作演示、科研成果等视频，提高学生对实验过程的认识。

-在线工具：利用网络资源，如在线实验室、科研论坛等，为学生提供实验设计参考和交流平台。

-教材与参考资料：引导学生充分利用教材和拓展资料，了解实验设计的最新发展。五、教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解综合实验设计的概念、原则及基本流程，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，如“实验设计的基本原则有哪些？”激发学生思考，为课堂学习综合实验设计内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确教学目标和重难点，如实验设计的方法、实验变量的控制等。

准备教学用具和多媒体资源，如实验器材、PPT、视频等，确保教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，如小组讨论、实验操作等，提高学生学习综合实验设计的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题，如“如何设计实验来检测水中污染物的含量？”引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入综合实验设计的学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的实验设计的基本原理，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对实验设计原理的掌握情况，为新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解综合实验设计的基本步骤、注意事项等知识点，结合实例帮助学生理解。

突出重点，强调难点，如实验方案的优化、数据处理的技巧等，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕实验设计方案展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验综合实验设计，提高实践能力。

在新课呈现结束后，对综合实验设计的知识点进行梳理和总结。

强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

布置与综合实验设计相关的随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对知识点的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍与综合实验设计相关的拓展知识，如现代科研中的实验设计方法、技术等。

引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合综合实验设计内容，引导学生思考化学实验在解决实际问题中的作用，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的综合实验设计内容，强调重点和难点。

肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的综合实验设计内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。六、拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《化学实验设计与实践》：本书详细介绍了化学实验设计的基本原理、方法及实例，有助于学生深入了解综合实验设计的全过程。

-《科学研究方法与论文写作》：本书讲解了科学研究方法、论文写作技巧等，有助于学生提高实验报告的撰写能力。

-《化学实验误差分析》：本书分析了化学实验中可能出现的误差及其原因，有助于学生在实验过程中减少错误，提高实验结果的准确性。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-研究教材中提供的综合实验案例，分析其设计原理、操作步骤及优缺点，总结实验设计经验。

-结合生活中的实际问题，如环境污染、食品安全等，设计综合实验方案，探讨解决问题的方法。

-深入了解现代化学科研领域的实验设计方法，如高通量实验、自动化实验等，了解其在化学研究中的应用。

-学习数据分析与处理方法，如统计学方法、计算机软件等，提高实验数据的处理能力。

-探究化学实验在可持续发展中的作用，如绿色化学实验、节能减排实验等，了解化学实验在环境保护和资源利用方面的贡献。

a.实验设计原理与方法：

-了解实验设计的基本原则，如对照原则、重复原则、随机原则等。

-学习实验设计的分类，如预实验、正式实验、验证实验等。

-掌握实验方案的评价标准，如科学性、可行性、经济性等。

b.实验操作技巧与注意事项：

-学习实验操作的基本技巧，如称量、溶解、过滤、蒸馏等。

-了解实验中可能出现的意外情况及处理方法，如火灾、中毒等。

-掌握实验安全知识，如个人防护、实验室规范等。

c.数据收集与处理：

-学习数据收集的方法，如观察、测量、记录等。

-掌握数据处理的基本步骤，如数据清洗、统计分析、图表制作等。

-了解常用数据分析软件的使用，如Excel、SPSS等。

d.实验报告撰写：

-学习实验报告的结构与内容，如摘要、引言、方法、结果、讨论等。

-掌握实验报告的写作技巧，如清晰、简洁、客观等。

-了解实验报告的评审标准，如准确性、完整性、逻辑性等。

e.绿色化学实验与可持续发展：

-了解绿色化学实验的概念、原则及其在环境保护中的作用。

-学习节能减排实验的设计与操作，如太阳能电池、燃料电池等。

-探讨化学实验在资源利用与循环经济方面的应用。七、板书设计①实验设计原则：

-对照原则：实验组与对照组的比较

-重复原则：多次实验结果的可靠性

-随机原则：实验对象的随机分配

②实验设计步骤：

-明确实验目的和假设

-设计实验方案和控制变量

-选择实验材料和仪器

-实施实验操作和记录数据

-分析实验结果和得出结论

③数据处理方法：

-数据清洗和整理

-统计分析方法

-图表制作和数据可视化

④实验报告撰写要点：

-摘要：实验目的、方法和结果的简要概述

-引言：背景信息和研究问题的提出

-方法：实验设计、操作步骤和使用的仪器

-结果：实验数据和观察到的现象

-讨论：实验结果的解释和意义

⑤绿色化学实验与可持续发展：

-绿色化学实验原则：减少污染、提高效率和可持续性

-节能减排实验：利用可再生能源和清洁技术

-资源利用与循环经济：化学实验在资源回收和环境保护中的应用

板书设计应条理清楚、重点突出、简洁明了，以便于学生理解和记忆。同时，板书设计应具有艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。八、作业布置与反馈作业布置：

1.设计实验方案：要求学生针对某一环境污染问题，设计一个综合实验方案，包括实验目的、假设、变量控制、实验步骤等。

2.数据处理练习：提供一组实验数据，要求学生进行数据清洗、整理，并使用适当的统计方法进行数据分析，绘制图表。

3.实验报告撰写：要求学生根据提供的实验数据和结果，撰写一份完整的实验报告，包括摘要、引言、方法、结果和讨论。

4.绿色化学实验设计：要求学生设计一个绿色化学实验，考虑如何减少实验过程中的污染和浪费，提高实验的可持续性。

作业反馈：

1.实验方案设计：对学生的实验方案进行详细批改，指出存在的问题，如变量控制不当、实验步骤不清晰等，并提供改进建议。

2.数据处理练习：对学生的数据处理结果进行评价，指出数据清洗、整理是否准确，统计方法选择是否合适，图表绘制是否清晰，并提供改进意见。

3.实验报告撰写：对学生的实验报告进行评价，关注报告的结构是否完整，内容是否准确，讨论是否深入，并提供改进建议。

4.绿色化学实验设计：对学生的绿色化学实验设计进行评价，关注实验的可持续性、环保措施的实施等，并提供改进意见。反思改进措施（一）教学特色创新

1.项目导向学习：通过项目导向学习，将学生分成小组，以项目形式开展综合实验设计，培养学生的独立思考和问题解决能力。

2.互动探究：设计小组讨论环节，让学生围绕实验设计方案展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

（二）存在主要问题

1.教学组织：在教学过程中，发现部分学生对实验设计的基本原理掌握不够扎实，导致实验方案设计不够合