高校实验课教学设计案例

高校实验课教学设计案例一、案例基本信息*课程名称：大学化学实验（或相关专业基础化学实验）*实验项目名称：一种典型无机化合物的制备、纯化与表征*适用专业/年级：化学、应用化学、材料化学等相关专业本科二年级*学时/学分：4学时/（可根据课程体系设置）*实验类型：综合性实验*主要仪器设备：电子天平、恒温水浴锅、磁力搅拌器、循环水真空泵、布氏漏斗、抽滤瓶、烧杯、锥形瓶、冷凝管、熔点测定仪（或其他表征仪器）、pH计（或精密pH试纸）二、实验教学设计思路本实验教学设计旨在打破传统“教师讲、学生做”的被动模式，尝试构建以学生为中心，以问题为导向，以能力培养为核心的探究式教学模式。通过选取一种具有代表性的无机化合物（例如，硫酸亚铁铵的制备，或其他合适的化合物），将化合物的合成原理、实验方案设计、基本操作技能、产物分离纯化以及初步表征等环节有机串联。设计思路强调以下几点：1.预习引导与自主学习：课前通过任务驱动，引导学生主动查阅文献，理解实验原理，初步设计实验方案，培养自主学习能力。2.过程探究与能力培养：课堂中鼓励学生在教师指导下，根据预习方案进行实验操作，强调实验现象的观察、数据的记录与分析，并引导学生对实验过程中出现的问题进行思考和尝试解决，培养其实验动手能力、观察分析能力和初步的科研探究能力。3.协作学习与交流表达：可适当引入小组合作模式，鼓励学生在实验过程中相互讨论、协作解决问题，并在实验结束后进行成果交流与反思，提升团队协作能力和语言表达能力。4.安全第一与规范操作：将实验室安全知识和规范操作技能的培养贯穿始终，强化学生的安全意识和责任意识。5.绿色化学与可持续发展理念渗透：在实验设计中引导学生考虑试剂的回收利用、减少污染等绿色化学思想。三、实验教学目标（一）知识与技能目标1.理解目标无机化合物的合成原理、反应条件控制及纯化方法的基本原理。2.掌握称量、溶解、加热、搅拌、过滤（常压/减压）、结晶、干燥等基本操作技能。3.初步掌握目标化合物的一种或几种常见表征方法（如熔点测定、pH测定、简单的定性检验等），并能对表征结果进行初步分析。4.学会正确使用相关实验仪器，并能进行简单的维护。（二）过程与方法目标1.通过预习方案设计、实验操作、现象观察、数据处理和结果分析等环节，体验科学探究的基本过程。2.培养查阅文献资料、设计简单实验方案的能力。3.培养分析实验中出现的问题并尝试解决问题的能力。4.培养规范记录实验数据、撰写实验报告的能力。（三）情感态度与价值观目标1.培养严谨细致的科学态度、实事求是的科学精神和认真负责的工作作风。2.增强实验安全意识和环境保护意识。3.激发对化学实验的兴趣，培养创新思维和探究精神。4.培养团队协作精神和有效沟通能力。四、实验内容与流程（一）实验前准备（课前完成）1.预习任务布置：*教师提供实验项目名称及相关背景资料（如目标化合物的性质、用途等）。*要求学生查阅教材、文献，明确目标化合物的合成路线、所需原料、反应条件、可能的副反应及产物纯化方法。*设计详细的实验方案，包括实验步骤、所需仪器试剂清单（规格、用量）、注意事项、数据记录表格等。*思考预习思考题（例如：影响产率的主要因素有哪些？如何控制反应条件？产物纯化的关键步骤是什么？）。2.预习检查：教师通过课堂提问、小组汇报、检查预习报告/实验方案初稿等方式，了解学生预习情况，对方案中的问题进行点评和指导，确保学生带着问题进入实验室。（二）实验过程（课堂实施，约3学时）1.实验安全教育与仪器清点（约15分钟）：*重申实验室安全规则，强调本实验涉及的危险品（如有）的安全使用注意事项。*指导学生检查实验所需仪器是否完好、试剂是否齐全。2.实验方案确认与分组（若有）：*学生简要汇报实验方案，教师进行总结和关键提示，明确实验要点。*如需分组，明确小组成员分工。3.实验操作与指导（约2.5小时）：*原料的称量与溶解：学生根据优化后的方案进行准确称量和溶解操作。教师巡视，纠正不规范操作。*反应过程控制：指导学生按照实验方案控制反应温度、时间、搅拌速率等条件，仔细观察并记录反应现象（颜色变化、气体产生、沉淀生成等）。*产物分离与纯化：指导学生选择合适的过滤方法（常压或减压）、结晶条件（如蒸发浓缩程度、冷却速度等）进行产物的分离和纯化。强调操作规范和细节。*产物干燥与初步表征：对纯化后的产物进行干燥处理，并指导学生进行指定的表征测试（如测定熔点、pH值，或进行简单的化学定性检验），记录相关数据。*实验过程中的问题引导：鼓励学生提问，对学生遇到的问题不直接给出答案，而是通过启发式提问引导其思考原因，尝试解决。例如：“为什么溶液颜色和预期不符？”“结晶时没有晶体析出可能是什么原因？”4.实验结束与整理（约15分钟）：*指导学生正确处理实验废液、废渣，清洗实验仪器并归位，整理实验台面。*记录实验数据，提交实验原始数据记录。（三）实验后总结与报告（课后完成）1.数据处理与结果分析：学生对实验数据进行处理，计算产率（若适用），分析表征结果，与理论值进行比较。2.实验报告撰写：按照要求撰写规范的实验报告，内容应包括实验目的、原理、仪器试剂、实验步骤（可附流程图）、实验现象与数据记录、数据处理与结果分析、讨论（实验中遇到的问题及解决方案、实验方案的优缺点、对实验的改进建议等）、结论、思考题解答、参考文献等。3.报告提交与反馈：教师认真批阅实验报告，针对共性问题在下次课进行点评，对个性问题进行个别反馈。五、实验教学关键环节与实施策略（一）预习环节的有效落实*策略：设计结构化的预习任务单，明确预习要点和要求；利用在线学习平台发布预习资料、进行预习测试；鼓励学生组建学习小组进行预习讨论。*目的：确保学生课前充分准备，带着思考进入实验室，提高实验课效率。（二）实验过程中的引导与启发*策略：教师角色从“指令者”转变为“引导者”和“协助者”。多采用启发式、探究式提问，如“如果改变这个条件，你认为结果会怎样？”“出现这种现象可能的原因有哪些？”“你有什么办法可以验证你的猜想？”*目的：激发学生主动思考，培养其发现问题、分析问题和解决问题的能力。（三）实验安全与规范操作的强化*策略：开课前集中进行实验室安全教育；实验课开始时针对本实验特点强调特定安全注意事项；实验过程中教师加强巡视，及时纠正不安全操作和不规范行为；将安全规范操作纳入实验考核。*目的：杜绝安全事故，培养学生良好的实验习惯。（四）学生主体地位的体现与团队协作*策略：鼓励学生自主设计和优化实验方案（在教师指导下）；适当采用小组合作完成较复杂的实验任务，明确分工，共同负责；组织实验成果展示或小型研讨会。*目的：增强学生的主人翁意识，培养其创新精神和团队协作能力。（五）多元化教学评价的实施*策略：改变单一的实验报告评价模式，采用过程性评价与结果性评价相结合。过程性评价包括预习情况、实验操作规范程度、安全意识、团队协作、实验现象观察与记录、问题解决能力等；结果性评价包括实验报告质量、实验数据准确性、结论合理性等。*目的：更全面、客观地评价学生的学习效果，激励学生积极参与实验全过程。六、实验教学评价方式1.预习情况（10%）：包括预习报告/实验方案的完整性与合理性、课堂提问回答情况。2.实验操作与过程表现（40%）：*实验仪器的规范使用与维护（10%）*实验步骤的合理性与操作技能的熟练程度（15%）*实验现象的观察、记录的真实性与完整性（5%）*团队协作精神、安全意识及实验室整洁度（10%）3.实验报告（40%）：*数据处理的准确性、结果分析的合理性（15%）*讨论部分的深度（对实验问题的反思、方案改进建议等）（15%）*报告结构的完整性、逻辑性及书写规范（10%）4.思考题与创新建议（10%）：对思考题的解答质量，以及对实验提出的有价值的改进建议或创新想法。七、实验教学资源与环境1.主要仪器设备：如前所述，确保仪器设备状态良好，数量满足教学需求。2.试剂耗材：提供符合实验要求的化学试剂（分析纯或化学纯）、实验用水、滤纸、pH试纸等耗材。3.教材与参考资料：推荐相关实验教材、参考书及文献资料。4.多媒体资源：可准备实验操作视频、相关化合物的性质介绍PPT等辅助教学材料。5.网络资源：利用在线学习平台发布预习资料、教学视频、组织讨论等。6.实验场地：通风良好、布局合理的化学实验室，配备必要的安全设施（如洗眼器、紧急喷淋、灭火器、急救箱等）。八、教学反思与改进本教学设计案例在实际应用中，应注意以下几点进行持续反思和改进：1.学生差异性：不同学生的基础知识水平和动手能力存在差异，教师在指导过程中应注意因材施教，对基础薄弱的学生给予更多关注和指导，对能力较强的学生可适当设置拓展性任务。2.时间控制：综合性实验内容较多，需合理安排各环节时间，避免学生因时间紧张而仓促完成，影响实验效果。可通过优化实验流程、提前准备部分公用试剂等方式提高效率。3.开放性与探究性的平衡：在强调学生自主探究的同时，教师的引导和把控至关重要，既要给予学生足够的探索空间，也要确保实验安全和